2.2.16 原理图设计实例
下面以图2-34所示的两级放大电路为例,说明绘制电路原理图的方法。
⑴新建一个原理图文件。建立一个新的项目文件AMP.ddb,新建一个原理图文件,将文件名改为AMP。
⑵设置图纸的文档参数。设置图纸大小为A4,其余默认。
⑶装入元器件库。本电路中,需要用的元件为电阻、电解电容和三极管,它们在分立元件库(Miscellaneous Device.ddb)中,载入该元件库。
⑷放置元件。在元件列表中选中RES2放置电阻,选中NPN放置三极管,选中Electro1放置电解电容。
⑸调整元件。放置好元件后,用鼠标选中元件,将其拖到合适位置,有些元件还需作旋转,调整后的原理图如图所示。
⑹连接导线。执行菜单Place→Wire放置连线,执行菜单Place→Junction放置节点,如图所示将电路图连接好。
⑺放置I/O端口。执行菜单Place→Port,依次放置输入端口IN和输出端口OUT,并连接线路。
⑻由于图中三极管的标号不符合国标要求,将其标号修改为V?。
⑼执行菜单Tools→Annotate重新标注元件,并设置标称值,完成的电路如图所示。
⑽保存电路图。
2.3 层次电路图设计
当电路比较复杂时,用一张原理图来绘制显得比较困难,此时可以采用层次型电路来简化电路。层次型电路将一个庞大的电路原理图(称为项目)分成若干个模块,且每个模块可以再分成几个基本模块。各个基本模块可以由工作组成员分工完成,这样可以大大提高设计效率。
层次型电路的设计可采取自上而下或自下而上的设计方法。本节采用自上而下的设计方式进行介绍。
层次电路图按照电路的功能区分,在其中的子图模块中
代表某个特定的功能,类似于自定义的元件。
层次电路图的结构与操作系统的文件目录结构相似,
选择设计管理器的Explorer选项卡可以观察到层次图的结构。
在一个项目中,处于最上方的为主图,一个项目只有一个主图,
扩展名为prj;在主图下方所有的电路均为子图,扩展名为sch。
图示为层次电路图Z80 Processor.prj的结构。
它们之间的电气连接通过I/O端口和网络标号实现。
1.电路方块图设计
电路方块图,也称为子图符号,是层次电路中的主要组件,
它对应着一个具体的内层电路。图示为某电路的主图文件,
它由两个电路方块图组成。
执行菜单Place→Sheet Symbol,或单击工具栏上按钮 ,
在属性对话框中,设置相关参数,在File Name中填入子图的
文件名(如FB.sch),Name中填入子图符号的名称(如方波),
设置完毕后,改变其大小,大小合适后,再次单击鼠标左键,
放下子图符号。
执行菜单Place→Add Sheet Entry,或单击工具栏上按钮 ,
I/O Type:端口电气特性设置;
Style:端口方向设置;
Side:设置I/O端口在子图的左边(Left)或右边(Right);
Position:子图符号I/O端口的上下位置,以左上角为原点,每向下一格增加1。
3.设置图纸信息
执行Design→Options,参数设置对话框中,选中Organization选项卡,设置图纸信息。
4.由子图符号生成子图文件
执行菜单Design→Create Sheet From Symbol,在是否颠倒I/O端口的电气特性的对话框中:
若选择“是”,则生成的电路图中的I/O端口的输入输出特性将与子图符号I/O端口的输入输出特性相反;
若选择“否”,则生成的电路图中的I/O端口的输入输出特性将与子图符号I/O端口的输入输出特性相同,一般选择“否”。
此时Protel99SE自动生成一张新电路图,电路图的文件名与子图符号中的文件名相同,同时在新电路图中,已自动生成对应的I/O端口。
5.层次电路的切换
在层次电路中,经常要在各层电路图之间相互切换,切换的方法主要有2种。
⑴利用设计管理器,鼠标左键单击所需文档,便可在右边工作区中显示该电路图。
⑵执行菜单Tools→Up/Down Hierarchy或单击主工具栏上按钮 ,将光标移至需要切换的子图符号上,单击鼠标左键,即可将上层电路切换至下一层的子图;若是从下层电路切换至上层电路,则是将光标移至下层电路的I/O端口上,单击鼠标左键进行切换。
自上而下层次式电路图设计的基本步骤:
新建一个原理图文件。
绘制主图。
绘制子图电路。
设置图纸编号。
文件保存。
以图2-41所示的信号发生器为例介绍层次电路的设计,其中方波形成电路为子图1,三角波形成电路为子图2。
⑴建立一个新文件。新建一个电路图文件,作为主图。
⑵放置子图符号,设置相关参数为:File Name为FB.sch,Name为“方波”。
将子图符号移至合适的位置后,改变其大小合适后,放下子图符号。
同样方法放置第二个子图符号,其File Name设置为SJB.sch,Name设置为“三角波”,子图放置完毕。放置完毕后的子图如图2-37所示。
⑶执行Place→Add Sheet Entry,放置子图符号的输出端口。设置端口属性,具体为:Name:Uo1;I/O Type:Output;Side:Right;Style:Right。
同样方法放置其它端口符号。
⑷执行菜单Place→Wire,绘制主图中所需的导线,完成主图连接。
⑸执行File→Save Copy As,Name设置为Function.prj,Format设置为*.prj,代表该文件是主图项目文件,保存主图。
⑹执行Design→Create Sheet From Symbol,将光标移到FB.sch子图符号上,颠倒I/O端口的电气特性的对话框中选择“否”,系统自动生成一个新电路图,并产生了一个I/O端口Uo1。在此电路图中完成子图1的电路绘制,并绘制方波波形。同样的方法完成子图2的绘制。
⑺执行菜单Design→Options,在弹出的对话框中选中Organization选项卡,在Sheet栏的No.中设置图纸编号,本例中依次将主图、子图1、子图2编号为1、2、3,图纸总数设置为3。
⑻执行菜单File→Save All保存所有文件。
层次式原理图的制作除了上述的自上而下的设计方式外,也可以采用自下而上的设计方式,即先设计子图,再设计主图,设计的方法基本一致。
电气规则检查(ERC)是按照一定的电气规则,检查电路图中是否有违反电气规则的错误。ERC检查报告以错误(Error)或警告(Warning)来提示。
进行电气规则检查后,系统会自动生成检测报告,并在电路图中有错误的地方放上红色的标记 。
执行菜单Tools→ERC,电气规则检查设置对话框中各项参数的含义如下:
一定要ERC检查SCH的连线是否有问题,基本上可以消除漏连,重复编号等错误。
⑴ ERC Options区
Multiple net names on net:检测是否同一网络上存在多个网络标号。
Unconnected net labels:对存在未实际连接的网络标号,给出错误报告。
Unconnected power objects:对电路中存在未连接的电源或接地符号时,给出错误报告。如果把Power Port的Vcc改为+5V,则+5V和其它Vcc名称的管脚就被看成是两个完全不同的图件,在检查时会给出错误标记。
Duplicate sheet designator:对电路图中出现图纸编号相同的情况,给出错误报告。
Duplicate component designator:对电路中元件标号重复的情况给出错误报告。
Bus label format errors:对电路图中存在总线标号格式错误的情况给出错误报告。正确的BUS格式,如D[0..7]代表单独的网络标号D0~D7。
Floating input pins:对电路中存在输入管脚悬空的情况给出错误报告。
Suppress warning:进行ERC检测时将跳过所有的警告型错误。
⑵ Options区
Create report file:进行ERC检测后,将给出检测报告*.ERC。
Add error marks:进行ERC检测后,将在电路图上有错的地方放上红色错误标记 。
Descend into sheet parts:设定检查范围是否深入到元件内部电路。
⑶ Sheets to Netlist下拉列表框:选择检查的范围,Active Sheets(当前电路图)、Active Project(当前项目文件)、Active Sheet Plus Sub Sheets(当前的电路图与子图)。
⑷Net Identifier Scope下拉列表框。用来设置进行ERC检测时,各图件的作用范围。
Net Labels and Ports Global代表网络标号和电路I/O端口在整个项目文件中的所有电路图中都有效;
Only Ports Global代表只有I/O端口在整个项目文件中有效;
Sheet Symbol/Port Connections代表在子图符号I/O口与下一层的电路I/O端口同名时,二者在电气上相通。
单击Rule Matrix选项卡进入检查电气规则矩阵设置,一般选择默认。
图中出现两个相同的元件标号R1,进行电气规则检查,电路图中在重复的标号R1上放置错误标记,提示出错,同时自动产生并打开一个检测报告。
图中有4个错误报告,前3个错误是由于该层次图未设置图纸编号,第4个错误是由于重复的标号,坐标(249,244)的R1与坐标(199,304)的R1。
按照程序给出的错误情况修改电路图,上图中将U1输出端的电阻标号改为R4,然后再次进行ERC检测,错误消失。
网络表文件(*.Net)是一张电路图中全部元件和电气连接关系的列表,它包含电路中的元件信息和连线信息,是电路板自动布线的灵魂。
1.生成网络表
在生成网络表前,必须对原理图中所有的元件设置好元件标号(Designator)和封装形式(Footprint)。
执行菜单Design→CreateNetlist,网络表对话框中的具体内容如下:
⑴ Output Format下拉列表框:设置网络表格式,一般选取Protel。
⑵ Net Identifier Scope下拉列表框:设置网络标号、子图符号I/O口、电路I/O端口的作用范围。
u Net Labels and Ports Global代表网络标号和电路I/O端口在整个项目文件中的所有电路图中都有效;
u Only Ports Global代表只有I/O端口在整个项目文件中有效;
u Sheet Symbol/Port Connections代表在子图符号I/O口与下一层的电路I/O端口同名时,二者在电气上相通。
⑶ Sheets to Netlist下拉列表框:选择产生网络表的范围,Active Sheets(当前电路)、Active Project(当前项目文件)、Active Sheet Plus Sub Sheets(当前电路图与子图)。
⑷ Append Sheet Numbers To Local Net Name复选框:在生成网络表时,将电路图的编号附在每个网络名称上,以识别该网络的位置。
⑸Descend into sheet parts复选框:在生成网络表时,系统将元件的内电路作为电路的一部分,一起转化为网络表。
⑹Include Un-Named Single Pin Nets复选框:在生成网络表时,将电路图中没有名称的管脚,也一起转换到网络表中。
2.网络表的格式
执行菜单Design→Create Netlist,设置参数后,单击OK按钮,程序便自动生成并打开网络表文件。
Protel格式的网络表是一种文本式文档,由两个部分组成:
第一部分为元件描述段,以“[”和“]”将每个元件单独归纳为一项,每项包括元件名称、标称值和封装形式;
第二部分为电路的网络连接描述段,以“(”和“)”把电气上相连的元件管脚归纳为一项,并定义一个网络名。
[ 【元件描述开始符号】
R1 【元件标号(Designator)】
AXIAL0.4 【元件封装(Footprint)】
10k 【元件型号或标称值(Part Type)】
【三空行对元件作进一步说明,可用可不用】
] 【元件描述结束符号】
……
( 【一个网络的开始符号】
NET_V1-1 【网络名称】
R1-1 【网络连接点:R1的1脚】
V1-1 【网络连接点:V1的1脚】
) 【一个网络结束符号】
……
一般电路图绘制完毕,需要打印输出原理图文件,并且还要产生一份元器件清单,以便于采购或装配。
2.5.1 生成元件清单
执行菜单Reports→Bill of Material,可以产生元件清单,它给出电路图中所用元件的数量、名称、规格等。
对话框提示选择项目文件(Project)或图纸(Sheet),根据需要选择;产生的清单格式选择Protel Format格式(产生文件*.BOM),或选择Client Spreadsheet格式(产生文件为电子表格形式,*.XLS),其它的对话框均按默认设置,直接单击Next按钮进行下一步操作;结束操作,系统产生两种类型的元件清单。
图2-48和图2-49所示为稳压电源的元件清单。
执行菜单File→Setup Printer或单击工具栏上按钮 ,进入原理图打印设置。
原理图打印设置对话框中各项说明:
Select Printer下拉列表框:用于选择打印机。
Properties按钮:设置打印参数。对话框中,“大小”下拉列表框用于设置纸张的大小,“来源”下拉列表框用于设置纸张的来源,“方向”区用于设置打印的方向。
Batch Type下拉列表框:设置打印文档范围,有当前文档和所有文档两个选择。
Color下拉列表框:设置打印时的颜色,有Color(彩色方式)和Monochrome(黑白打印)两种。
Margins区:用于设置图纸与纸张边沿的距离,单位为英寸。
Scale区:用于设置打印的比例,选中Scale Fit Page复选框,系统将根据纸张的大小和方向自动计算打印比例的大小。
Preview区:用于观察电路在图纸中的位置,单击Refresh按钮可以重新显示改变设置后的预览效果。
设置好各项参数,单击Print按钮打印输出原理图。如果直接执行菜单File→ Print,系统将直接打印输出原理图,而不进行打印设置。
本章主要讲述原理图绘制软件的功能及应用。
? 在绘制原理图前一般要先设置文档参数和工作系统参数。
? 绘制原理图一般包括参数设置、放置元件、元件连线、编辑调整和打印输出等步骤。电路的绘制即可以使用菜单命令,也可以使用画图工具栏。
? 原理图绘制中,总线必须和网络标号配合使用,总线不是实际的连线,只是一种示意线,网络标号则能体现连接信息,具有相同网络标号的连线在电气性能上是相连的。
?在复杂的电路中,可以采用层次式电路图来简化电路,层次图电路由主图和若干个子图构成,它们之间的连接通过I/O端口和网络标号实现。
? 电路绘制完毕,通过ERC检查可以了解电路中有无错误。
? 绘制完毕的电路图可以生成网络表和元件清单,前者包含着元件的封装信息和连线信息,是联系印制板设计的纽带;后者主要包含元件的标号、标称值和数量等信息。
? 原理图绘制完毕可以通过打印机或绘图仪输出电路图。
掌握:
? 绘制原理图前文档参数和工作系统参数的设置;绘制原理图过程中设计图纸参数、绘图栅格的设置;绘制原理图工具的使用;元件、电源和接地符号、电路I/O端口的放置;元件的布局和线路连接;总线和网络标号的使用;元件属性的编辑;原理图的编辑调整;原理图的打印输出。
?网络表生成;原理图的打印输出。
了解:
?原理图中文字符号的放置;电路波形的绘制。
?层次电路图设计;电气规则的检查;元件清单的生成。
用户323298 2010-9-25 22:35
用户700718 2008-2-18 14:23
非常好
还有一些呢?
用户4088 2007-9-28 15:04
好东西,谢谢!
请教一下300V 7/0.125 AWG1571是什么意思 ?谢谢
用户15267 2007-3-27 11:55
IT IS VERY GOOD