Altium Designer 原理图编辑

Altium Designer原理图编辑

内容在后面的内容中，将以一个“基于51单片机的4通道模拟数据采集器”（DataAcq51）实例贯穿整个讲义 • 创建PCB工程与原理图文件 • 单图纸编辑 • 原理图选项 • 原理图绘制工具 • 使用库 • 放置元件和元件属性 • 绘制电路 • 多图纸编辑 • 层次结构 • 电气连接的作用域 • 多通道设计

创建工程与原理图文件 • 通过菜单创建PCB工程 • File - New - Project - PCB Project，即可在当前工作区创建新的PCB工程 • 新建工程并不直接在硬盘中创建文件，需要保存：在工程面板中，右键单击新建的工程名 - Save Project，在弹出的对话框中，选择工程存储目录（一般需要为新建的工程新建一个专属目录）并命名工程。

创建工程与原理图文件 • 通过菜单或工程面板（推荐）向工程中添加原理图文件 • 在工程面板中，右键单击新建的工程 - Add New to Project - Schematic • 新建文件并不直接在硬盘中创建文件，需要保存：单击工具栏中的保存文件图标，然后在弹出的对话框中选择目录并命名文件。

原理图选项 图纸放置方向，横、纵图纸尺寸标题栏一般可使用默认的“标准”标题栏，也可自行绘制，存为模板自定义图纸尺寸 “捕捉”栅格标题栏中图纸号”Sheet of”的间距视图栅格图纸引用区域电气栅格图纸尺边框边框颜色和背景颜色快捷键“D - O” - Sheet Options

原理图选项 • 栅格 • 栅格几乎是任何计算机辅助图形设计工具中必有的概念 • 在AD的原理图编辑其中，包含以下三种栅格： • 捕捉栅格在原理图中进行操作时，光标在捕捉栅格上移动，移动步长即为栅格大小 • 视图栅格原理图中显示的栅格 • 电气栅格对具有电气意义的元素操作时，光标能达到的栅格

原理图选项 使用英制单位使用公制单位具体单位在原理图中，尺寸单位并没有重要的实际意义(只与图纸打印效果相关)，一般使用“Dxp Default” (10mil)即可单位

原理图选项 • 参数 • 定义一些预定的参数(包括图纸作者、名称、编号等等)或可添加自定义的参数，这些参数可在图纸中引用，以“=”为前缀后跟参数名(如“=Author”)，这些引用在图纸打印或发布时会自动转换，在编辑器中可选择转换或不转换。

原理图选项 • 填写标题栏 • 在参数中填写标题栏信息，并在标题栏中填写参数引用(放置字符串“P-T”)，放置过程中可按“G”更改捕捉栅格 • 双击字符串弹出属性对话框，可修改颜色、字体和字号等属性 • 参数引用默认不转换，可在环境选项中的原理图选项中修改

原理图选项 系统选项中的原理图选项

原理图绘制工具 • 绘图工具 • 菜单快捷键“P - D” • 绘图工具没有电气意义，用于在原理图中绘制示意性的图形、标注、边框等

原理图绘制工具 下面这些工具可以给原理图中添加注释性的文字或绘图信息 • 电气连接工具 • 菜单快捷键“P”中的大部分工具 • 电气连接对象包括： • 导线(Wire)“P-W” • 手工节点(Manual Junction) • 总线(Bus)“P-B” • 相关导线的集合，实际上不具有电气意义 • 总线入口(Bus Entry)“P-U” • 导线到总线的连接，实际上不具有电气意义 • 线束(Harness)“P-H” • 具有相关功能的导线和总线的集合 • 网络标号(Net Lable)“P-N” • 将未用导线连接的网络标示为具有电气连接 • 电源端口(Power Port) “P-O” • 永远具有全局意义的端口，一般用于电源 • 端口(Port)“P-R” • 层次结构中图纸到父图的连接，或平行结构中图纸间的连接 • 跨图纸连接(Off Sheet Connector)“P-C” • 层次结构中，同一子图的图纸间的连接 • 图纸符号(Sheet Symbol)“P-S” • 层次结构中，对子图的引用 • 图纸入口(Sheet Entry)“P-A” • 层次结构中，位于图纸符号内，与子图的Port对应 • ……

使用库 工作区中的工程中的库文件(自己绘制的库会显示在这里) 正在被使用的库Miscellaneous Devices和Miscellaneous Connector两个集成库是包含众多常用元件和接插件的库，常常被使用添加库移除库(并不在硬盘中删除) • 使用库 • Library面板 - Libraries…

使用库 PCB表面贴装库中，许多封装有L、M、N个版本：L表示Large；M表示Minimum； N表示Normal。 • AD的库非常丰富，并会随着版本升级不断补充 • AD的库位于安装目录下的“Library”目录内 • 以集成库的形式包含许多厂商的大量器件 • “Library\pcb”目录中包含几乎所有的标准封装

使用库 查找结果当需要一个元件时，建议先搜索AD已有的库文件

放置元件 • 可通过菜单快捷键“P - P”放置元件，也可通过Library面板放置元件（推荐） • 在Library面板中，选中待添加的元件，单击“Place XXX”放置元件 • 在放置元件的过程中，可以： • Space、Shift+Space：旋转元件 • X、Y：翻转元件 • Tab：修改元件属性 • G：切换捕捉栅格(10、5、1) • 左键单击：放置元件 • 右键单击：停止放置

放置元件 在AD中，不论原理图、PCB或是库中的许多对象的属性，常常包含Visible和/或Locked复选框，它们表示该项属性：是否在图中可视是否在图中被锁定而不可修改元件标号，放置元件时可不修改，以后可自动分配；右侧的”Visible”复选框设定标号是否显示参数列表，列出了许多与元件相关的信息，也可以自行添加或删除元件注释一般为元件的详细型号仿真模型(SPICE模型) 多子件元件的子件选择，子件号将在元件编号中添加字母后缀标示元件描述 3D视图模型封装 • 元件属性 • 可在放置元件时按“Tab”键修改 • 也可在放置好的元件上双击修改

放置元件 • 电阻电容等无源元件的属性 • 无源元件的参数列表中，一般含有“Value”参数，它同时是元件的仿真参数 • 一般应将元件数值填写在“Value”参数中，并设置为“Visible” • “Comment”用于填写元件型号，对于一般阻容元件无具体型号的，可将其设置为参数引用“=Value”并隐藏 • 电阻的功率、电容的耐压等参数，可在参数列表中添加新的自定义参数

放置元件 若Library下拉列表中没有需要的封装库，可以通过这个按钮添加可更改封装的显示模式 • 元件的封装选择 • 对于集成库里的元件，一般封装已经选定，不用关心 • 对于自己绘制的元件，若绘制库时未指定封装，可在绘制原理图时指定 • 可单击元件属性对话框右下方的“Add…” - “Footprint”添加封装或选定已有封装单击“Edit”编辑已有封装

绘制电路 字符对齐信号流向端口名隶属的线束名，无线束可空缺 • 放置一些元件之后，开始绘制电路 • “P-W”，绘制导线 • 鼠标变成十字光标，移动光标，根据电气栅格，当光标捕捉到一个具有电气意义的连接点时，灰色小斜十字会变大变红，然后单击开始绘制；也可在任意空白区域开始绘制 • 移动光标，绘制出导线，默认情况下导线只会90度拐弯，这时： • “Space”：更改出线方向（先水平或先垂直） • “Shift+Space”：更改拐弯角度（90度、45度、任意角度） • “Tab”：更改导线属性（粗细、颜色等），不建议更改 • 绘制导线时，捕捉到电气连接点时，单击完成绘制，未捕捉到电气连接点时，单击确定一段导线，继续移动光标可继续绘制 • “P-R”，绘制端口 • 单击确定位置，移动光标确定端口长度 • “Tab”：更改端口属性 • 再次单击，完成绘制 • 端口名可以命名网络；也可不命名网络，取决于工程选项

绘制电路 形式网络名，同时也是显示的名字是否显示名字 • 绘制电路 • “P-O”绘制电源端口 • “Tab”键更改属性 • 移动光标确定位置，单击放置 • 端口形式（Style）仅决定图形符号，并不具有电气意义，电气意义完全取决于网络名 • Circle • Arrow • Bar • Wave • Power Ground • Signal Ground • Earth

演示与练习 • 在“DataAcq.SchDoc”中绘制输入缓冲电路，如图所示 • 运算放大器采用 “LMV771MG”，封装默认，尝试查找该器件并添加其库 • 电阻“Res2”，1KΩ，封装默认，Comment：“=Value”，不显示 • 电容“Cap”，10nF，100nF，封装默认，Comment：“=Value”不显示 • 元件标号暂不设置，后面通过自动编号工具统一修改 • 端口“In”、“Out”，分别为输入和输出 • 电源端口“AGND”和“+5V0A” • 尝试下列操作： • 单击选择 • “S-T” 或 Shift+单击：多重选择 • Ctrl+X、C、V：剪切、复制、粘贴 • Ctrl+R：复制并重复粘贴 • Ctrl+Shift+V：智能粘贴 • 拖拽：移动 • Ctrl+拖拽：保持连接并移动 • 绘制电路、放置元件时，建议多用复制！可避免重复设置属性

绘制电路 两个电容的共有属性选中了两个电容选中了两个电容显示选中了两个对象 • 检视器面板 • 通过检视器面板可以查看和修改选定的单个（或多个）对象的属性（共有属性） • 通过检视器面板修改元件属性和在元件属性对话框里修改效果是一样的

绘制电路 查找Symbol Reference同为“Cap”并且Current Footprint同为“RAD-0.3”的对象查找Symbol Reference同为“Cap”并且Current Footprint同为“RAD-0.3”的对象可选择在当前图纸中查找或者在所有打开的文档中查找选中查找到的对象打开检视器 • 查找相似对象对话框 • 查找相似对象对话框可以通过右键菜单调出 • 可以通过指定用于匹配的属性项和属性值来查找具有相同属性值的相似对象

绘制电路 • 配合查找相似对象对话框和检视器进行批量修改 • 演示与练习：将所有封装为“RAD-0.3”的“Cap”的封装修改为“CAPC1608N”（即贴片电容0603） • 根据上述过程，查找并选中Symbol Reference为“Cap”并且Current Footprint为“RAD-0.3”的对象，并运行检视器 • 在检视器中，将Current Footprint属性中的值“RAD-0.3”修改为“CAPC1608N”并按回车键

层次结构 AD支持的四种多图纸结构 • 多图纸编辑 • 规模稍大的电路往往无法在一张图纸中绘制完，在一个AD的PCB工程中，可以由多个图纸生成一个PCB • 多图纸的结构关系可在工程选项（“C-O”- Option）中设置，AD支持以下几种结构关系 • 自动，根据图纸内容自动结合 • 平坦，多图纸处于相同层次级别，其间仅以Port连接 • 层次，图纸自上而下调用，子图Port对应父图Sheet Symbol中的Sheet Entry层次结构最为严格严谨，规模较大的电路推荐采用层次结构 • 全局，所有图纸中的Net Lable和Port都是全局有效

层次结构 子图标号子图图纸名（文件名）可通过这个按键选择工程中已有的图纸 • 多图纸结构 • 图纸引用（父图引用子图） • 一张图纸可以通过放置Sheet Symbol（“P-S”）来引用另一张图纸 • 放置过程中按“Tab”键修改属性 • 在一个图纸引用关系中，引用者称为“父图”，被引用者称为“子图”

层次结构 信号流向应与子图中Port的信号流向一致 Sheet Entry名应与子图中的Port一致，下拉列表中包含已自动识别出的名字 • 多图纸结构 • Sheet Entry • 对于层次结构，在父图中的Sheet Symbol中添加Sheet Entry（“P-A”），Sheet Entry与子图中的Port对应，可将子图中的网络与父图连接 • 放置Sheet Entry时，按“Tab”键可修改属性 • 对于平坦或全局结构，子图间的Port甚至Net Label都是连接的，不需要Sheet Entry

层次结构 • 多图纸结构 • 自动生成包含Sheet Entry的Sheet Symbol • 对于已绘制好的子图，在父图中添加对它的引用，可以用“Create Sheet Symbol Form Sheet Or HDL”(“D-Y”)，然后在弹出的对话框中选择欲引用的子图名 • Sheet Symbol同步 • 增删或修改子图Port后，或增删、修改Sheet Entry后，可通过Sheet Symbol右键菜单中的“Sheet Symbol Action”-“Synchronize Sheet Entries and Ports”同步

电气连接的作用域 • 多图纸中电气连接的作用域 • 平坦 • Power Port全局 • Port全局 • Net Label本地 • 层次 • Power Port全局 • Port对应Sheet Entry • Net Label本地 • 全局 • Power Port、Port、Net Label均全局

多通道设计 使用：Repeat(标号,起值,止值)的格式重复引用子图，子图将被引用(止值-起值+1)次注意：起值需大于零未用Repeat关键字引用的Entry，所有子图对应的Port将被连接在一起使用：Repeat(Entry名)的格式引出多个Port 被Repeat的Entry虽为Bus型，但是必须先用Wire引出，再连接Bus • 多通道 • 有的电路中，存在多个电路完全一样的单元，比如音频功放的左右声道、多路信号采集中每一路的信号调理等等 • 在原理图绘制中，可以只绘制其中一个通道作为子图，然后使用Repeat关键字引用它，即可实现多通道

多通道设计 多通道中Room的命名方式命名方式预览元件标号的命名方式$Component$ChannelAlpha(原标号+字母表示的通道)方式是比较简洁的一种 • 多通道中的Room和元件标号 • Room是AD中的一个重要概念，一般每个图纸，每个通道会生成一个Room，Room会对PCB绘制、元器件管理带来很多方便 • 多通道中的元件标号将添加标示通道号的后缀，其具体格式可通过工程选项中的“Multi-Chanel”标签设置

自动元件标号 图纸内的编号顺序编号分组原则——哪些属性一样的对象统一编号编号前后的对照更新编号清除所有编号将更新应用于工程中图纸的编号优先次序，Order值越小越先编号，即编号越小可设置不同图纸的元件从不同的起始值开始编号 • 对元件标号没有特殊要求时，可通过自动元件标号工具自动对工程中的所有元件标号 • “T-A”

封装管理器 备选封装和当前封装原件及其当前封装校验封装是否可用，如果不可用，可能需要添加相应的库添加、删除、管理封装封装视图 • 封装管理器统一列出所有元件的封装，并可更改 • “T-G”

演示与练习 • 在“DataAcq51”工程中添加新的原理图文件并存为“MCU.SchDoc” • 添加对“DataAcq.SchDoc”的引用 • 尝试使用不同的方法添加、尝试修改后同步 • 使用下列操作在父图与子图见浏览 • 父图中：Ctrl+双击Sheet Symbol；Ctrl+双击Sheet Entry • 子图中：Ctrl+双击Port • 修改对“DataAcq.SchDoc”的引用为4通道 • Repeat引出Entry，并连接Bus • 尝试编译工程 • 在工程面板中右键单击工程名 - “Complie…”，查看工程面板中图纸结构变化

演示与练习(续上页) 现在，DataAcq51系统中还缺少AD转换器，下次课将学习制作一个ADC器件的库，并使用它。 • 继续在“MCU.SchDoc”中绘制单片机小系统电路，如图所示 • 工程中需要用到的库，请自行查找并添加 • 单片机采用“P89C51RA2BBD/01”,串口电平转换采用“MAX232ACSE” • 串口采用“D Connector 9”,电源接口采用“PWR2.5” • 其部分如图所示 • 电阻封装为“RESC1608N”，小容量(1uF及以下)电容封装为“CAPC1608N”，100u电解电容采用“KEMET Chip Capacitor”库中的“T491D” • 其余封装默认 • 自动分配标号

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