Altium Designer原理图与PCB设计第2章原理图设计基础

AltiumDesigner原理图与PCB第2章原理图设计基础2.1原理图简介2.2原理图编辑器2.3原理图的图纸参数设置2.4绘图工具的使用2.5原理图设计环境参数设置2.1原理图简介2.1.1原理图的组成图纸是工程设计的基础，是工程师交流和沟通的重要语言和工具。电路原理图（以下简称原理图）主要由元器件（以下简称元件）符号、连线、结点、注释四大部分组成。元器件符号表示实际电路中的元器件。连线表示的是实际电路中的连接导线。结点表示几个元器件引脚或几条导线之间相互的连接关系。注释用来说明元器件的型号、名称等等。原理图是绘制在一张图纸上的图，在绘制过程中采用的全部是符号，没有涉及实物，因此原理图上没有任何实物尺寸的概念。原理图能够帮助用户更好地理解电路的设计原理，而更重要的用途就是为PCB（印制电路板）设计提供元件信息、电气连接和网络信息等。在原理图上所设计的电路，通常需要安装在PCB上，实现电路功能。在原理图上用符号表示的各个组成部分与PCB（印制电路板）各个组成部分的对应关系具体如下：（1）Component（元件）：在原理图设计中，元件将以元件符号的形式出现。元件符号主要由元件管脚和边框组成，其中元件管脚需要和实际的元件一一对应。（a）符号（b）实物图图2.1.2元件符号与元件实物（2）PCBCopper（PCB铜箔）：在原理图设计中与PCB铜箔相对应的分别有：•导线：原理图设计中导线在PCB（印制电路板）上将对应一根（或者一块）铜箔组成的导线。总线连接形式，它在PCB（印制电路板）上将对应一组由铜箔组成的导线（分离的多根导线）。•焊盘：在PCB（印制电路板）上，元件的管脚通常需要有对应的焊盘。焊盘与元器件的封装有关。•过孔：在原理图上不涉及到多层PCB（印制电路板）的走线，因此没有过孔。•覆铜：在原理图上不涉及到PCB（印制电路板）的覆铜，因此没有覆铜的对应物。（a）符号（b）封装（c）焊盘图2.1.3元件符号、封装与焊盘（3）SilkscreenLevel（丝印层）：在PCB上的丝印层，其文字或者符号对应于在原理图上元件的文字说明及元件外形。（4）Port（端口）：在原理图编辑器中引入的端口不是指硬件端口，而是为了建立跨原理图（在不同原理图之间）电气连接而引入的具有电气特性的符号。原理图中采用了一个端口，该端口就可以和其他原理图中同名的端口建立一个跨原理图（不同原理图之间）的电气连接。（5）NetLabel（网络标号）：网络标号和端口类似，通过网络标号也可以建立电气连接。原理图中网络标号必须附加在导线、总线或元件管脚上。（6）Supply（电源符号）：原理图上的电源符号只是标注原理图上的电源网络，并非实际的供电器件。2.1.2原理图设计的一般流程原理图设计的一般流程大致可分为以下几个。（1）新建一个原理图文件。（2）图纸设置：设置图纸的大小、方向等信息。（3）装载元件库：将需要用到的元件库添加到系统中。（4）放置元件：选择需要的元件放置到原理图中。（5）元件位置调整：调整元件到合适的位置和方向。（6）连线：用导线和网络将各个元器件连接起来。（7）注释：对原理图进行必要的文字注释，方便读图。（8）检查修改：根据各种校验规则对设计进行检查，发现错误后进行修改。（9）打印输出：对原理图进行打印，或制作各种输出文件。2.2原理图编辑器2.2.1打开原理图编辑器在打开一个原理图设计文件或创建了一个新的原理图文件的同时，将打开AltiumDesigner15的原理图编辑器。如图2.2.1所示，AltiumDesigner15的原理图编辑器主要由菜单栏、工具栏、工作窗口和工作面板几部分组成部分。2.2.2原理图编辑器主菜单·“文件”菜单：主要用于文件的新建、打开、关闭、保存与打印等操作。·“编辑”菜单：用于对象的选取、复制、粘贴与查找等编辑操作。·“察看”菜单：用于视图的各种管理，如工作窗口的放大与缩小，各种工具、面板、状态栏及节点的显示与隐藏等。·“工程”菜单：用于与工程有关的各种操作，如工程文件的打开与关闭、工程文件的编译及比较等。·“放置”菜单：用于放置原理图中的各种组成部分。·“设计”菜单：用于对元件库进行操作、生成网络报表等操作。·“仿真器”菜单：可对原理图文件进行仿真分析，同时生成分析文件。·“工具”菜单：可为原理图设计提供各种工具，如元件快速定位等操作。·“报告”菜单：可进行生成原理图中各种报表操作。·“窗口”菜单：可对窗口进行各种操作。·“帮助”菜单：帮助菜单。2.2.3原理图编辑器工具栏在原理图编辑器中，AltiumDesigner15系统可以提供丰富的工具栏。执行“察看”→“工具栏”→“自定制”菜单命令，系统弹出如图2.2.3所示的“CustomizingSchEditor（自定制原理图编辑器）”对话框，该对话框中可以对工具栏进行增减等操作，以便用户创建自己的个性工具栏。（a）“CustomizingSchEditor”命令对话框（b）“CustomizingSchEditor”工具栏对话框图2.2.3“CustomizingSchEditor”设置对话框1.“标准”工具栏“标准”工具栏如图2.2.4所示，主要为用户提供了一些常用的文件操作快捷方式，如打印、缩放、复制和粘贴等，并以按钮图标的形式表示出来。如果将光标悬停在某个按钮图标上，则该按钮所要完成的功能就会在图标下方显示出来，便于用户操作。2.“连线”工具栏“连线”工具栏如图2.2.5所示，主要用于放置原理图中的元件、电源、接地、端口、图纸符号和未用引脚标志等，同时完成连线操作。3.“绘图”工具栏“绘图”工具栏如图2.2.6所示，主要用于在原理图中绘制所需要的标注信息，不代表电气连接。4.其他工具栏如图2.2.7所示，在“查看”菜单下“工具栏”命令的子菜单中列出了所有原理图设计中的工具栏，在工具栏名称左侧有“√”标记则表示该工具栏已经被打开了，否则该工具栏是被关闭的。用户可以尝试操作其他的工具栏。2.2.4工作窗口和工作面板工作窗口是进行电路原理图设计的工作平台。在此窗口内，用户可以新画一个原理图，也可以对现有的原理图进行编辑和修改。在原理图设计中经常用到的工作面板有“Projects（工程）”面板、“库”面板及“Navigator（导航）”面板。1．“Projects（工程）”面板“Projects（工程）”’面板如图2.2.8所示，其中列出了当前打开工程的文件列表及所有的临时文件，提供了所有关于工程的操作功能，如打开、关闭和新建各种文件，以及在工程中导入文件、比较工程中的文件等。2.“库”面板“库”面板如图2.2.9所示。这是一个浮动面板，当光标移动到其标签上时，就会显示该面板，也可以通过单击标签在几个浮动面板间进行切换。在该面板中可以浏览当前加载的所有元件库，也可以在原理图上放置元件，还可以对元件的封装、3D模型、SPICE模型和SI（信号完整性）模型进行预览，同时还能够查看元件供应商、单价、生产厂商等信息。3.“Navigator（导航）”面板“Navigator（导航）”面板能够在分析和编译原理图后提供关于原理图的所有信息，通常用于检查原理图。2.3原理图的图纸参数设置在进入电路原理图编辑环境时，AltiumDesigner15系统会自动给出默认的图纸相关参数。但是，这些默认的参数不一定适合用户的要求。用户可以根据自己设计原理图的复杂程度，来对图纸的尺寸大小以及其它相关参数重新定义。单击菜单栏中的“设计”→“文档选项”命令，或在编辑窗口中右键单击，在弹出的右键快捷菜单中选择“选项”→“文档选项”命令，系统将弹出“文档选项”对话框，如图2.3.1所示。在“文档选项”对话框中，利用“方块电路选项”、“参数”和“单位”3个选项组，可以对图纸中的有关参数进行设置。单击菜单栏中的“设计”→“文档选项”命令，或在编辑窗口中右键单击，在弹出的右键快捷菜单中选择“选项”→“文档选项”命令，系统将弹出“文档选项”对话框。在“文档选项”对话框中，利用“方块电路选项”、“参数”和“单位”3个选项组，可以对图纸中的有关参数进行设置。1.设置图纸尺寸2.设置图纸方向3．设置图纸标题栏4．设置图纸参考说明区域5．设置图纸边框6．设置显示图形7．设置边框颜色8．设置图纸颜色9．设置图纸网格点10．设置图纸所用字体11．设置图纸参数信息2.4绘图工具的使用在原理图编辑环境中，有一个图形工具栏，用于在原理图中绘制各种图形。该图形工具栏中的各种图元均不具有电气连接特性，系统在做ERC检查及转换成网络表时，它们不会产生任何影响，也不会附加在网络表数据中。2.4.1绘图工具命令和按钮执行“放置”→“绘图工具”菜单命令，图形工具子菜单中的各项命令如图2.4.1所示。或者单击图形工具图标，各种绘图工具按钮如图2.4.2所示。图形工具菜单命令与绘图工具按钮的功能是一一对应的。图2.4.1绘图工具子菜单命令图2.4.2绘图工具按钮2.4.2绘制直线在原理图中，直线可以用来绘制一些注释性的图形，如、箭头和虚线等，或在编辑元器件时绘制元器件的外形。直线在功能上完全不同于前面所说的导线，它不具有电气连接特性，不会影响到电路的电气结构。执行“放置”→“绘图工具”→“直线”菜单命令，或单击工具栏的“（绘制直线）”按钮，这时鼠标变成十字形状。绘制直线的步骤见教材。图2.4.3直线属性设置对话框2.4.3绘制贝塞儿曲线贝塞儿曲线是一种表现力非常丰富的曲线，主要用来描述各种波形曲线，如正弦和余弦曲线等。贝塞儿曲线的绘制与直线的绘制类似，固定多个顶点（最少4个，最多50个）后即可完成曲线的绘制。执行“放置”→“绘图工具”→“贝塞尔曲线”菜单命令，或单击工具栏的“（贝塞尔曲线）”按钮，这时光标变成十字形状。绘制贝塞儿曲线的步骤见教材。图2.4.5贝塞儿曲线设置对话框2.4.4绘制椭圆弧线执行“放置”→“绘图工具”→“椭圆弧”菜单命令，或单击工具栏的“（椭圆弧）”按钮，这时光标变成十字形状。绘制椭圆弧线的步骤见教材。图2.4.6椭圆弧线属性设置对话框2.4.5绘制多边形单击“放置”→“绘图工具”→“多边形”菜单命令，或单击工具栏的“（绘制多边形）”按钮，这时鼠标变成十字形状。绘制多边形的步骤见教材。图2.4.7多边形属性设置对话框2.4.6绘制矩形执行“放置”→“绘图工具”→“矩形”菜单命令，或单击工具栏的“（绘制矩形）”按钮，这时光标变成十字形状，并带有一个矩形图形。绘制矩形的步骤见教材。图2.4.8矩形属性设置对话框2.4.7绘制圆角矩形执行“放置”→“绘图工具”→“圆角矩形”菜单命令，或单击工具栏的“（绘制圆角矩形）”按钮，这时光标变成十字形状，并带有一个圆角矩形图形。绘制圆角矩形的步骤见教材。图2.4.9圆角矩形属性设置对话框2.4.8绘制椭圆执行“放置”→“绘图工具”→“椭圆”菜单命令，或单击工具栏的“（绘制椭圆）”按钮，这时光标变成十字形状，并带有一个椭圆图形。绘制椭圆的步骤见教材。图2.4.10椭圆属性设置对话框2.4.9绘制饼形图（扇形图）“放置”→“绘图工具”→“饼形图”菜单命令，或单击工具栏的“（绘制饼形图）”按钮，这时光标变成十字形状，并带有一个绘制饼形图（扇形图）图形。绘制饼形图（扇形图）的步骤见教材。图2.4.11饼形图（扇形图）属性设置对话框2.4.10添加说明文字1.添加文本字符串执行“放置”→“文本字符串”菜单命令，或单击工具栏的“（添加文本字符串）。”按钮，这时光标变成十字形状，并带有一个文本字符串“Text”标志。添加说明文字（字符串）的步骤见教材。图2.4.12文本字符串属性设置对话框2.添加文本框文本字符串只能放置简单的单行文字。如果原理图中需要大段的文字说明，就需要使用文本框。使用文本框可以放置多行文本，并且字数没有限制，文本框仅仅是对用户所设计的电路进行说明，本身不具有电气意义。执行“放置”→“文本框”菜单命令，或单击工具栏的“（放置文本框）”按钮，这时光标变成十字形状。放置文本框的步骤见教材。图2.4.13文本框属性设置对话框2.4.11添加图像执行“放置”→“绘图工具”→“图像”菜单命令，或单击工具栏的“（图像）”按钮，这时光标变成十字形状，并带有一个矩形框。添加图形的步骤见教材。图2.4.15图形属性设置对话框2.5原理图设计环境参数设置执行“工具”→“设置原理图参数”菜单命令，或在编辑窗口内单击鼠标右键，在弹出的右键快捷菜单中执行“选项”→“设置原理图优选参数”命令，将会打开原理图优先设定对话框。“参数选择”对话框中主要有11个标签页，分别为：“General（常规）”、“GraphicalEditing（图形编辑）”、“MouseWheelConfiguration（鼠标滚轮配置）”、“Compiler（编译器）”、“AutoFocus（自动获得焦点）”、“LibraryAutoZoom（库扩充方式）”、“Grids（栅格）”、“BreakWire（断开连线）”、“DefaultUnits（默认单位）”、“DefaultPrimitives（默认图元）”、“Orcad（tm）（Orcad端口操作）”。2.5.1“General（常规）”参数设置在“参数选择”对话框中，单击“General（常规）”标签，弹出的“General（常规）”参数设置对话框如图2.5.1所示，可以用来设置电路原理图设计的常规环境参数。2.5.2“GraphicalEditing（图形编辑）”参数设置在“参数选择”对话框中，单击“GraphicalEditing（图形编辑）”标签，弹出的“GraphicalEditing（图形编辑）”对话框如图2.5.2所示，主要用来设置与绘图有关的一些参数。2.5.3“MouseWheelConfiguration（鼠标滚轮配置）”参数设置在“参数选择”对话框中，单击“MouseWheelConfiguration（鼠标滚轮配置）”标签，弹出“MouseWheelConfiguration（鼠标滚轮配置）”对话框，如图2.5.5所示，主要用来设置鼠标滚轮的功能。2.5.4“Compiler（编译器）”参数设置在“参数选择”对话框中，单击“Compiler（编译器）”标签，弹出“Compiler（编译器）”对话框如图2.5.6所示，主要用来设置“Compiler（编译器）”的环境参数。2.5.5“AutoFocus（自动聚焦）”参数设置在AltiumDesigner15系统中，提供了一种自动聚焦功能，能够根据原理图中的元件或对象所处的状态（连接或未连接），分别进行显示，便于用户直观、快捷地查询或修改。在“参数选择”对话框中，单击“AutoFocus（自动聚焦）”标签，弹出“AutoFocus（自动聚焦）”对话框来完成，如图2.5.7所示。2.5.6“LibraryAutoZoom（元件自动缩放）”参数设置在原理图中可以设置元件的自动缩放形式，主要通过“LibraryAutoZoom（元件自动缩放）”对话框。在“参数选择”对话框中，单击“LibraryAutoZoom（元件自动缩放）”标签，弹出“LibraryAutoZoom（元件自动缩放）”对话框如图2.5.8所示。2.5.7“Grids（栅格）”参数设置在“参数选择”对话框中，单击“Grids（栅格）”标签，弹出“Grids（栅格）”对话框如图2.5.9所示。在原理图中的各种网格，可以通过“Grids”（栅格）”对话框来设置数值大小、形状、颜色等。2.5.8“BreakWire（切割导线）”参数设置与“BreakWire（切割导线）”命令有关的一些参数，可以通过“BreakWire（切割导线）”对话框来设置。在“参数选择”对话框中，单击“BreakWire（切割导线）”标签，弹出“BreakWire（切割导线）”对话框来如图2.5.11所示。2.5.9“DefaultUnits（默认单位）”参数设置在原理图绘制中，可以使用英制单位系统，也可以所有公制单位系统，具体设置通过“DefaultUnits（默认单位）”对话框完成。在“参数选择”对话框中，单击“DefaultUnits（默认单位）”标签，弹出“DefaultUnits（默认单位）”对话框如图2.5.12所示。2.5.10“DefaultPrimitives（原始默认值）”参数设置在“参数选择”对话框中，单击“DefaultPrimitives（原始默认值）”标签，弹出“DefaultPrimitives（原始默认值）”对话框如图2.5.14所示。“DefaultPrimitives（原始默认值）”对话框用来设定原理图编辑时常用图元的原始默认值。2.5.11“Orcad（tm）”参数设置在“参数选择”对话框中，单击“Orcad（tm）”标签，弹出“Orcad（tm）”对话框，如图2.5.16所示。与Orcad文件选项有关的参数设置可以通过“Orcad（tm）”对话框完成。