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3.2 原理图的设计

本节通过一个应用实例来讲解电路原理图设计的基本过程。图3-2所示是一个接触式防盗报警电路。当无人接触电极M时,通过对电阻R1、R2、R3和R4参数进行相应的设置,使U1的6脚输出高电平,通过D1、Q1和Q2的作用,保证U2的4脚为低电平,振荡电路停振,扬声器无声;一旦有人触摸到电极M时,人体感应的杂波信号输入到U1的反向输入端2脚,输出端6脚变为低电平,U2的4脚变为高电平,电路起振,扬声器发出响亮的“嘟——”报警声。

图3-2 接触式防盗报警电路

3.2.1 创建一个项目

(1)启动Altium Designer系统。

(2)执行菜单命令【File】/【New】/【PCB Project】,弹出项目面板,如图3-3所示。

(3)项目面板中显示的是系统以默认名称创建的新项目文件,执行菜单命令【File】/【Save Project】,在弹出的保存文件对话框中输入文件名,如“接触式防盗报警电路”,单击 按钮,项目即以名称“接触式防盗报警电路.PrjPcb”保存在默认文件夹“Examples”中,当然也可以指定别的保存路径。项目面板中的项目名称相应地变为“接触式防盗报警电路.PrjPcb”,如图3-4所示。

图3-3 新建项目面板

图3-4 更名保存的项目面板

3.2.2 创建原理图文件

刚才创建的项目中没有任何文件,接下来在项目中创建原理图文件。

(1)执行菜单命令【File】/【New】/【Schematic】,在项目“接触式防盗报警电路.PrjPcb”中创建一个新原理图文件,此时项目面板中“接触式防盗报警电路.PrjPcb”项目下面出现“Sheet1.SchDoc”文件名称,这就是系统以默认名称创建的原理图文件,同时原理图编辑器启动,原理图文件名作为文件标签显示在编辑窗口上方。

(2)执行菜单命令【File】/【Save】,在弹出的保存文件对话框中输入文件名,如“接触式防盗报警电路”,单击 按钮,原理图即以名称“接触式防盗报警电路.SchDoc”保存在默认文件夹“Examples”中,同时项目面板中原理图文件名和编辑窗口文件标签也相应更名,如图3-5所示。

图3-5 新建项目和原理图文件的原理图编辑器

本例中的图纸规格和系统参数均使用系统的默认设置,所以不用设置这两项。

3.2.3 加载元件库

在原理图图纸上放置元件前,必须先打开其所在的元件库(也称为打开元件库或加载元件库)。

Altium Designer系统默认打开的集合元件库有两个:常用分立元件库Miscellaneous Devices.Intlib和常用接插件库Miscellaneous Connectors.Intlib。常用的分立元件原理图符号和常用的接插件符号都可以在这两个元件库中找到。

本例中的两个集成电路LF356N和NE555P不在这两个元件库中,而在AltiumDesigner Summer08 \Library\ST Microelectronics库文件夹中的ST Operational Amplifier.Intlib和Altium Designer Summer08 \Library\Texas Instruments库文件夹中的TI Analog Timer Circuit.Intlib两个集合元件库中,所以必须先把这两个元件库加载到Altium Designer系统中。

加载元件库命令在菜单【Design】中,如图3-6所示。

图3-6 【Design】菜单

(1)执行菜单命令【Design】/【Add/Remove Library…】,弹出元件库加载/卸载对话框(Available Libraries),如图3-7所示。

元件库加载/卸载对话框的已安装窗口中显示系统默认加载的两个集合元件库。

(2)在元件库加载/卸载对话框中,单击 ,弹出打开库文件对话框,如图3-8所示。默认路径指向系统安装目录下的Altium Designer Summer08 \Library。

图3-7 元件库加载/卸载对话框

图3-8 打开库文件对话框

(3)打开图3-8所示对话框中的“ST Microelectronics”文件夹,单击元件库ST Operational Amplifier.Intlib,该元件库名称出现在打开库文件对话框的“文件名”文本框中,如图3-9所示,最后单击 按钮,在元件库加载/卸载对话框中显示刚才加载的元件库,如图3-10所示。

(4)用同样的方法将NE555P所在的元件库加载到系统中。

(5)在元件库加载/卸载对话框中单击 按钮,关闭对话框。此时就可以在原理图图纸上放置已加载元件库中的元件符号了。

图3-9 打开“ST Microelectronics”文件夹

图3-10 加载元件库后的元件库加载/卸载对话框

3.2.4 放置元件

常用的元件放置方法有两种,一种是利用库文件面板放置元件,另一种是利用菜单命令放置元件。本节采用第一种放置元件的方法,另一种方法详见第7章7.1节。

1.打开库文件面板(Libraries)

(1)执行菜单命令【Design】/【Browse Library…】或单击面板标签 ,选中库文件面板 ,弹出库文件面板,如图3-11所示。

(2)在库文件面板中,单击当前元件库文本框右侧的 按钮,在列表框中单击STOperational Amplifier.Intlib集合库,将其设置为当前元件库。

图3-11 库文件面板

在库文件面板中的元件列表框中列出当前元件库中的所有元件,单击元件名称就可以在原理图元件符号框内看到元件的原理图符号。在元件附加模型列表框中单击元件封装模型,元件模型显示框中就会显示元件的封装符号。

2.利用库文件面板放置元件

(1)在库文件面板的元件列表框中双击LF356N,或在选中LF356N时单击 按钮,库文件面板变为透明状态,同时元件LF356N的符号附着在鼠标光标上,跟随光标移动,如图3-12所示。此时,每按一次键盘的空格键,元件将逆时针旋转90°;按X键左右翻转,按Y键上下翻转。

(2)将元件移动到图纸的适当位置,单击鼠标左键将元件放置到该位置。

(3)此时系统仍处于元件放置状态,光标上仍有同一个待放置的元件,再次单击鼠标左键又会放置一个相同的元件,这就是相同符号元件的连续放置。

(4)单击鼠标右键,或按键盘的 键即可退出元件放置状态。

图3-12 元件放置状态

可以用同样的方法,将TI Analog Timer Circuit.Intlib集合库置为当前库,放置元件NE555P;将Miscellaneous Connectors.Intlib集合库置为当前库,放置Header2;将Miscellaneous Devices.Intlib集合库置为当前库,放置其他分立元件,如电阻Res2、无极性电容Cap、扬声器Speaker、三极管NPN和PNP等。

本例采用先放置元件,再布局和放置导线的方法绘制原理图,放置完元件后的原理图如图3-13所示。

图3-13 放置完元件后的原理图

特别需要注意的是,用库文件面板放置元件时,系统不提示给定元件的标注信息(如元件标识、标称值大小、封装符号等),除封装符号系统自带外,其余的参数均为默认值,在完成放置后都需要编辑。本章原理图中大部分元件的注释和标称值均被隐藏。

3.移动元件及布局

原理图布局是指将元件符号移动到合适的位置。

一般放置元件时可以先不必考虑布局和元件参数问题,将所有元件放置在图纸中即可。元件放置完成后再来考虑布局问题,这样绘制原理图的效率会比较高。

原理图布局时应按信号的流向从左向右、电源线在上、地线在下的原则布局。

(1)将鼠标光标指向要移动的目标元件,按住左键不放,出现大十字光标,元件的电气连接点显示有虚“+”号,移动鼠标,元件即被移走,如图3-14所示。

(2)把元件移动到合适的位置放开鼠标左键,元件就被移动到该位置,如图3-15所示。

图3-14 元件移动状态

图3-15 元件被移动到新位置

3.2.5 放置导线

导线是指元件电气点之间的连线Wire。Wire具有电气特性,而绘图工具中的Line不具有电气特性,不要把两者搞混。具体步骤如下。

(1)执行菜单命令【Place】/【Wire】或单击布线工具栏中的 按钮,光标变为如图3-16所示的形状,即出现大十字光标(系统默认形状,可以重新设置)。

(2)光标移动到元件的引脚端(电气点)时,光标中心的“×”号变为一个红“米”字形符号,表示导线的端点与元件引脚的电气点可以正确连接,如图3-17所示。

(3)单击鼠标左键,导线的起点就与元件的引脚连接在一起了,同时确定了一条导线的起点,如图3-18所示。移动光标,在光标和导线起点之间会有一条线出现,这就是所要放置的导线。此时,利用快捷键 + 空格键可以在90°、45°、任意角度和点对点自动布线的四种导线放置模式间切换,图3-18所示为任意角度模式。

图3-16 放置导线时的光标

图3-17 导线起点与元件引脚电气点 正确连接示意图

图3-18 任意角度模式下的导线放置

(4)将光标移到要连接的元件引脚上,单击鼠标左键,这两个引脚的电气点就用导线连接起来了,如需要导线改变方向,在转折点单击左键,然后就可以继续放置导线到下一个需要连接在一起的元件引脚上。

(5)系统默认放置导线时,用鼠标单击的两个电气点为导线的起点和终点,即第一个电气点为导线的起点,第二个电气点为导线的终点。起点和终点之间放置的导线为一条完整的导线,无论中间是否有转折点,一条导线放置完成后,光标上都不再有导线与图件相连,回到初始的导线放置状态(如图3-16所示),此时可以开始放置下一条导线。如果不再放置导线,则单击鼠标右键就可以取消系统的导线放置状态。

按图3-2所示的布局和导线连接方式将原理图中的所有元件用导线连接起来,如图3-19所示。

图3-19 完成导线连接的原理图

3.2.6 放置电源端子

(1)在布线工具栏中单击 按钮,光标上出现一个网络标号为“VCC”的“T”形电源符号,放置在原理图中(共2个),如图3-20所示。

(2)在布线工具栏中单击 按钮,光标上出现一个网络标号“GND”的电源地符号,放置在原理图中(共3个),如图3-20所示。

图3-20 放置全部图件的原理图

系统在默认状态下绘制导线时,在T形导线交叉点处会自动放置节点,本例中的节点全部为系统自动放置的,不需要人工放置。 AxR8SqJUukgNzIDkahgg1SbQ80f2xqQTA/xIe26T+qB88RrcNt7F9Y+h232AmNeO

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