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2.6 绘制电路原理图

前面已经讲解了原理图环境设置,元件放置及调整等操作,接下来就是绘制原理图了。在绘制原理图之前,我们需要知道绘制原理图、连接元器件的一些常用工具的使用。

2.6.1 原理图设计常用工具栏

绘制原理图需要用到一些工具辅助图纸绘制。工具栏用于快速的命令操作,提高了绘图的效率。原理图设计环境中常用的工具栏包括:原理图标准工具栏、配线工具栏、实用工具栏等。可以选择菜单命令“查看”→“工具栏”下的命令可以打开或者关闭工具栏。

1. 原理图标准工具栏

该栏提供了常用文件操作、视图操作和编辑功能操作按钮,其中使用最多的就是文件打开保存,撤销等操作,如图 2.20 所示。

图 2.20 原理图标准工具栏

2. 配线工具栏

该栏中列出了建立原理图所需要的导线、总线、连接端口等工具按钮,如图 2.21 所示。

图 2.21 原理图布线工具栏

这个工具栏是绘制原理图中最常用的一个工具栏。下面以一张表格描述各个部分的功能。其中应用最多的有导线、网络标签、电源端口、元件等的操作,见表 2.1。

表 2.1 布线工具栏按钮功能

3. 实用工具栏

该栏列出了常用的绘图工具、文字工具、电源工具和常用的器件等子工具栏按钮,其中最常用是第二个子工具栏,可以将放置的元件按规则排列,如图 2.22 所示。

图 2.22 原理图实用工具栏

2.6.2 原理图电气连接

元件布局完成后需要我们连接各个元器件。下面介绍常用的电气连接方法。

1. 导线连接

连接元件首先使用的就是导线,可以选择“放置”→“线”命令,或单击工具栏中的“放置线”按钮,也可以按快捷键(P+W),这时光标变成十字形状并带有一个叉记号,如图2.23 所示。

图 2.23 绘制线

放置线的时候,把线的起点连接到待连接元件的端口上,因为设置了电气捕捉节点,所以会有红色的交叉号。如果要连接的两个引脚不在同一水平或者同一垂直线上,可以在绘制导线的过程中,按下快捷键(Shift+Space)来切换导线的拐弯模式,这里注意如果电脑有其他输入法,需要切换到英文输入下才可以切换。拐弯模式有 3 种,90°、45°和任意角。导线绘制完成后,右键或者按下“Esc”键即可退出绘制操作,如图 2.24 所示。

图 2.24 导线角度

之前放置元件的时候,按下“Tab”键,可以查看元件的属性。现在放置导线也一样,可以按下“Tab”键,更改导线的属性,可以改线的颜色以及导线的宽度等参数。其中线宽有几个选项“Smallest”(最小)、“Small”(细小)、“Medium”(中等)、“Large”(最大),同时,导线也可以锁定,锁定的导线不能移动,如图 2.25 所示。

图 2.25 导线属性

2. 总线绘制

总线是一组具有相同性质的并行信号线的组合,如数据总线、地址总线、控制总线等。在大规模的原理图设计,尤其是数字电路的设计中,若只用导线来完成各元器件之间的电气连接,则整个原理图的连线就会显得细碎而繁琐,此时如果使用总线便可大大简化原理图的连线操作,使整个原理图更加整洁、美观。

原理图编辑环境下的总线没有任何实质的电气连接意义,仅仅是为了绘图和读图的方便而采用的一种简化连线的表现形式。

总线的绘制与导线的绘制基本相同,选择“放置”→“总线”命令,或单击工具栏中的“放置总线”按钮上,也可以按快捷键(P+B),这时鼠标变成十字形状。

将鼠标移动到想要放置总线的起点位置,单击确定总线的起点。然后拖拽鼠标,单击鼠标左键确定多个固定点和终点,如图 2.26 所示。总线的绘制不必与元器件的引脚相连,它只是为了方便对总线分支线的绘制而设定的。

图 2.26 总线绘制

在绘制总线的过程中,可以对总线的属性进行编辑。双击总线或在鼠标处于放置总线的状态时,按“Tab”键即可打开总线的属性编辑对话框,即“总线”对话框,如图 2.27所示。

图 2.27 总线属性

3. 总线分支线绘制

总线分支线是单一导线与总线的连接线。使用总线分支线把总线和具有电气特性的导线连接起来,可以使电路原理图更加美观、清晰且具有专业水准。与总线一样,总线分支线也不具有任何电气连接的意义,而且它的存在不是必需的,即不通过总线分支线,直接把导线与总线连接起来也是正确的。

放置总线分支线的操作,选择“放置”→“总线进口”命令,或单击工具栏中的“放置总线进口”按钮,也可以按快捷键(P+U),这时鼠标变成十字形状。

在导线与总线之间单击鼠标左键,即可放置一段总线分支线。同时在该命令状态下,按空格键可以调整总线分支线的方向,如图 2.28 所示。

图 2.28 总线分支线绘制

在绘制总线分支线的过程中,用户便可对总线分支线的属性进行编辑。双击总线分支线或在鼠标处于放置总线分支线的状态时,按“Tab”键即可打开总线分支线的属性编辑对话框,即“总线入口”对话框,如图 2.29 所示。

图 2.29 总线分支线属性

4. 放置手动连接

在Altium Designer中默认情况下,系统会在导线的T形交叉点处自动放置电气节点,表示所画线路在电气意义上是连接的。但在其他情况下,如十字交叉点处,由于系统无法判断导线是否连接,因此不会自动放置电气节点。如果导线确实是相互连接的,那么就需要用户手动放置电气节点。

手动放置电气节点可以在菜单中选择“放置”→“手动连接”命令,也可以按快捷键(P+J),这时鼠标变成十字形状,并带有一个电器节点符号。

将电气节点移动到需要绘制的区域,点击鼠标左键即可完成放置。同时,这里选择了手动连接命令后也可以按下“Tab”键,来设置电气节点的属性,可以改动节点的颜色,大小等信息,如图 2.30 所示。

图 2.30 电气连接点属性

5. 放置电源符号

电源和接地符号是电路原理图中必不可少的组成部分。在Altium Designer中提供了多种电源和接地符号,每种形状都有一个对应的网络标签作为标识。

放置电源和接地符号可以在菜单栏中选择“放置”→“电源端口”命令,或单击工具栏中的VCC电源符号或者GND电源符号按钮,也可以按快捷键(P+O),这时鼠标变成十字形状,并带有一个电源或接地符号。

移动光标到需要放置电源或接地的位置,单击即可完成放置,如图 2.31 所示。此时鼠标仍处于放置电源或接地的状态,重复上述操作即可放置其他的电源或接地符号。

图 2.31 电源端口绘制

在放置电源和接地符号的过程中,用户便可对电源和接地符号的属性进行编辑。双击电源和接地符号或在鼠标处于放置电源和接地符号的状态时,按“Tab”键即可打开电源和接地符号的属性编辑对话框,即“电源端口”对话框,如图 2.32 所示。在该对话框中可以对电源端口的颜色、风格、位置、旋转角度及所在网络的属性进行设置。属性编辑完成后单击“确定”按钮即可关闭对话框。

图 2.32 电源端口属性

6. 放置网络标签

在原理图绘制过程中,元器件之间的电气连接除了使用导线外,还可以通过放置网络标签的方法来实现。

网络标签具有实际的电气连接意义,具有相同网络标签的导线或元器件引脚不管在图上是否连接在一起,其电气关系都是连接在一起的。特别是在连接的线路比较远或线路过于复杂,走线比较困难时,使用网络标签代替实际走线可以大大简化原理图。

网络标签放置可以在菜单中选择“放置”→“网络标签”命令,或单击工具栏中的“放置网络标签”按钮,也可以按快捷键(P+N),这时鼠标变成十字形状,并带有一个初始标号“Net Label1”。

移动光标到需要放置网络标签的导线上,当出现红色米字形标志时,单击鼠标左键即可完成放置,如图 2.33 所示。此时鼠标仍处于放置网络标签的状态,重复上述操作即可放置其他网络标签。右击或按“Esc”键即可退出操作。

图 2.33 网络标签绘制

在放置网络标签的过程中,用户便可对网络标签的属性进行编辑。双击网络标签或在鼠标处于放置网络标签的状态时,按“Tab”键即可打开“网络标签”对话框,如图 2.34所示。在该对话框中可以对“网络”的颜色、位置、旋转角度、名称及字体等属性进行设置。属性编辑完成后单击“确定”按钮即可关闭该对话框。

图 2.34 网络标签属性

7. 放置输入\输出端口

在设计原理图时,两点之间的电气连接可以直接使用导线连接,也可以通过设置相同的网络标签来完成。除此之外还有一种方法,即使用电路的输入/输出端口实现两点之间(一般是两个电路之间)的电气连接。相同名称的输入/输出端口在电气关系上是连接在一起的。一般情况下,在一张图纸中是不使用端口连接的,但在层次电路原理图的绘制过程中常使用这种电气连接方式。

放置输入/输出端口的操作可以在菜单中选择“放置”→“端口”命令,或单击工具栏中的“放置端口”按钮,也可以按快捷键(P+R),这时鼠标变成十字形状,并带有一个输入/输出端口符号。

移动光标到需要放置输入/输出端口的元器件引脚末端或导线上,当出现红色米字形标志时,单击鼠标左键确定端口一端的位置。然后拖动鼠标使端口的大小合适,再次单击鼠标确定端口另一端的位置,这样就完成了输入/输出端口的一次放置,如图2.35所示。此时鼠标仍处于放置输入/输出端口的状态,重复上述操作即可放置其他的输入/输出端口。

图 2.35 端口绘制

在放置输入/输出端口的过程中,用户便可对其属性进行编辑。双击输入/输出端口或在鼠标处于放置输入/输出端口的状态时,按“Tab”键即可打开输入/输出端口的属性编辑对话框,即“端口属性”对话框,如图 2.36 所示。对话框中各参数的含义如下。

图 2.36 端口属性

◆ “队列”:对端口名称的位置进行设置,有“Center(居中)”、“Left(靠左)”和“Right(靠右)” 3 种选项。

◆ “文本颜色”:文本颜色的设置。

◆ “宽度”:端口长度的设置。

◆ “填充颜色”:端口内填充颜色的设置。

◆ “边界颜色”:边框颜色的设置。

◆ “类型”:端口外观风格的设置,有“None(Horizontal)(无水平)”、“Left(左边)”、“Right(右边)”、“Left &Right(左与右)”、“None(Vertical)(无垂直)”、“Top(顶端)”、“Bottom(底部)”和“Top&Bottom(顶与底)”8 个选项。

◆ “位置”:端口位置的设置。

◆ “名称”:端口名称的设置。这是端口最重要的属性之一,具有相同名称的端口存在电气连接特性。

◆ “唯一ID”:唯一的ID。用户一般不需要改动此项,使用默认设置即可。

◆ “I/O类型”:设置端口的电气特性,为后来的电气法则提供一定的依据。其中,有“Unspecified(未指明或不确定)”、“Output(输出)”、“Input(输入)”和“Bidirectional(双向型)”4 种选项。

8. 放置忽略ERC检查

在电路设计过程中,当系统进行电气规则检查(ERC)时,有时会产生一些不希望的错误报告。例如,出于电路设计的需要,一些元器件的个别输入引脚有可能被悬空,但在系统默认情况下,所有的输入引脚都必须进行连接,这样在ERC检查时,系统会认为悬空的输入引脚使用错误,并在引脚处放置一个错误标记。

为了避免用户为检查这种“错误”而浪费时间,可以使用忽略ERC测试符号,让系统忽略对此处的ERC测试,从而不再产生错误报告。

放置忽略ERC测试点可以在菜单中选择“放置”→“指示”→“Generic No ERC(忽略ERC测试点)”命令,或单击工具栏中的“放置忽略ERC测试点”按钮,也可以按快捷键(P+I+N),这时鼠标变成十字形状,并带有一个红色的小叉(忽略ERC测试符号)。

移动光标到需要放置忽略测试点的位置,单击即可完成放置,如图 2.37 所示。此时鼠标仍处于放置忽略ERC测试点的状态,重复上述操作即可放置其他的忽略ERC测试点。单击鼠标右键或(Tab)键可以退出操作。

图 2.37 忽略ERC测试点放置

在放置忽略ERC测试点的过程中,用户便可对其属性进行编辑。双击忽略ERC测试点或在鼠标处于放置忽略ERC测试点的状态时,按“Tab”键即可打开忽略测试点的属性编辑对话框,即“不ERC检查”对话框,如图 2.38 所示。在该对话框中可以对“No ERC”的颜色及位置属性进行设置。属性编辑完成后单击“确定”按钮即可关闭该对话框。

图 2.38 忽略ERC测试点属性

2.6.3 图纸大小缩放

原理图绘制过程中,经常需要查看整张原理图或者是某个局部,此时要放大或者缩小原理图显示状态。系统提供提供了多种方法:快捷键、右键菜单还有主菜单命令等等,我们常用的是前两种。

快捷方式:Page Up,放大绘图区域。Page Down,缩小绘图区域。

右键菜单:鼠标右键单击原理图空白处,在弹出的菜单中选择“查看”菜单下的各命令,如图 2.39 所示,功能与快捷键类似。“适合所有对象”:将绘图区中的对象填满显示工作区。“适合文件”:整张原理图填满显示工作区。“区域”:首先执行命令,然后选定区域,将放大用户选定的区域。“被选中的对象”:首先选取组件,然后执行命令,将放大选取的组件。

图 2.39 右键查看菜单

主菜单命令:功能与右键菜单类似,更加全面,如图 2.40 所示。

图 2.40 主菜单查看命令

总结

本章主要讲解了Altium Designer在设计原理图的过程中,原理图设计的一般步骤流程,原理图设计环境的配置,原理图工作界面文档配置;原理图元器件的获取,放置,位置的调整方法;元件属性的配置修改方法;原理图设计中常用工具使用方法。这些内容是我们绘制原理图的基础。

注意重点掌握以下几点:

◆ 元件的放置

◆ 电气连接工具中线、网络标签、手工节点、端口等的放置和使用

◆ 原理图绘制的流程

作业

1. 图纸放大和缩小的快捷键是什么?

2. 总结和记录放置菜单中功能的快捷键。

3. 原理图绘制的流程是什么?

4. 绘制一个简单的基本放大电路,基本器件在系统默认的元件库中查找。 sInR///leB3VFa++TN1tm3pd0kuEILkLvq9FAJFDdKCVkSaQwK4R44WWpPQJbAOJ

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