PDF《电路原理图设计基础》

2 电路原理图设计基础 电路原理图设计,就是在计算机辅助设计平台上使用 Altium Designer 16.

0 类的软件设计原 理图来表达电子电路设计者设计意图的过程.从设计辅助软件的角度来看,设计电路原理图的 主要目的,是通过电路原理图这种形式,将设计者构想中的电路的结构模型输入辅助设计系 统,使系统能了解设计者设计的电路连接关系,以便辅助设计者实现设计意图,生成能指导电 路板生产的文档. 本章主要介绍 Altium Designer 16.0 原理图设计的一般步骤、图纸设置、画面管理、电路元 件的电气连接以及实用工具的使用,中间穿插实例,让读者更容易理解,最后通过综合设计实 例来巩固学习成果. 2.1 电路原理图的设计步骤 电路设计的步骤包括一个电子产品从设计构思、电学设计到物理结构设计的全过程. 2.1.1 印制电路板设计的一般步骤 印制电路板的设计通常有以下几步:设计前的准备、绘制草图、元器件布局、设计布线、 制版底图的绘制、加工工艺图及技术要求. 1. 设计前的准备 了解电路工作原理、组成和各功能电路的相互关系及信号流向等内容,了解印制板的工作 环境及工作机制(连续工作还是断续工作等).掌握最高工作电压、最大电流及工作频率等主要 电路参数;

熟悉主要元器件和部件的型号、外形尺寸、封装,必要时,取得样品或产品样本.

33 第2章电路原理图设计基础确定印制电路板的材料、厚度、形状及尺寸. 2. 绘制草图 草图是绘制制版底图的依据.绘制草图,是根据电路原理图,把焊盘位置、间距、焊盘间 的相互连接、印制导线的走向及形状、整图外形尺寸等均按印制电路板的实际尺寸(或按一定比 例)绘制出来,作为生产印制电路板的依据. 3. 元器件的布局 元器件的布局可以手工进行,也可以利用 Altium Designer 16.0 等软件自动进行,但布局要 求、原则、布放顺序和方法都是一致的.元器件布局要保证电路功能和技术性能指标,且兼顾 美观性、排列整齐、疏密得当,满足工艺性、检测、维修等方面的要求. 4. 设计布线 在整个印制电路板的设计中,以布线的设计过程限定最高、技巧最细、工作量最大.印制 板设计布线有单面布线、双面布线及多层布线;

布线的方式有手动布线、自动布线两种.进入 布线阶段时,往往会发现元器件布局方面存在不足,需要调整和改变布局.一般情况下,设计 布线和元器件布局要反复几次,才能获得比较满意的效果. 5. 制版底图的绘制 印制电路板设计定稿以后,生产制造前,必须将设计图转换成印制电路板实际尺寸的原版 底片.制版底图的绘制有手工绘图和计算机绘图等方法. 6. 加工工艺图及技术要求 设计者将图纸交给制板厂时,需提供附加技术说明,一般通称为技术要求.技术要求必须 包括:外形尺寸及误差;

板材、板厚;

图纸比例;

孔径及误差;

镀层要求;

涂层(包括阻焊层和 助焊剂)要求. 2.1.2 Altium Designer 16.0 原理图设计的一般步骤 在Altium Designer 16.0 中进行原理图设计的具体步骤如图 2.1 所示. 1. 新建 PCB 项目及原理图文件 Altium Designer 16.0 中的设计是以项目为单位的,通常,一个PCB 设计项目中包含原理图文件和 PCB 文件,在进行原理图设 计前,需要创建一个 PCB 设计项目,然后再在新建的 PCB 项目中 添加空白原理图文档,当打开新建的原理图文档时,系统会自动 进入原理图编辑界面. 2. 设置系统参数和工作环境 为适应不同用户的操作习惯,以及不同的项目的原理图格式 需求,Altium Designer 16.0 允许用户设置原理图编辑界面的工作 图2.1

34 环境. 3. 布置元件并调整元件属性和布局 这一步是原理图设计的关键,用户根据实际电路的需要,选择合适的电子元件,然后载入 包含所需元件的集成元件库,从元件库中提取元件,放置到原理图的图纸上,同时,还须设定 零件的标识、封装等属性. 4. 原理图布线 原理图布线就是利用 Wiring(布线)工具栏中的连线工具,将图纸上的独立元件用具有电气 意义的导线、符号连接起来,构成一个完整的原理图. 5. 检查、仿真、校对及线路调整 当原理图绘制完成以后,用户还需要利用系统所提供的各种工具对项目进行编译,找出原 理图中的错误,进行修改.如有需要,也可以在绘制好的电路图中添加信号,进行软件模拟仿 真,检验原理图的功能. 6. 输出报表,保存文件 原理图校对结束后,用户可利用系统提供的各种报表生成服务模块创建各种报表,例如网 络列表、元件列表等.为后续的 PCB 板设计做准备.获得报表输出后,保存原理图文档或打印 输出原理图,设计工作结束. 2.2 电路原理图图纸的设置 在原理图的绘制过程中,根据所要设计的电路图的复杂程度,首先应对原理图图纸进行相 应的设置. 2.2.1 创建新原理图文件 Altium Designer 16.0 允许用户在计算机的任何存储空间中建立和保存文件.但是,为了保 证设计工作的顺利进行和便于管理,建议用户在进行电路设计前,先选择合适的路径建立一个 属于该项目的文件夹,用于专门存放和管理该项目所有的相关设计文件,养成良好的设计习 惯.可以在 D 盘或者是 E 盘下面建立一个文件夹 Altium.如果要进行一个包括 PCB 的整体设 计,那么,在进行电路原理图设计的时候,还应该在一个 PCB 项目下面进行.即创建一个新的 PCB 项目,然后再创建一个新的原理图文件,添加到该项目中. 新建 PCB 项目及原理图文件的具体步骤如下. 新建项目.启动 Altium Designer 16.0,选择菜单栏中的 File(文件) → New(新建) → Project(项目)命令,如图 2.2 所示.此时,弹出 New Project(新建项目)对话框,在Project Types(项目类型)中选择 PCB Project (PCB 项目),在Project Templates(项目模板)中选择合适的图 纸(系统默认为 AT short bus(7* 4.8 inches)),如图 2.3 所示,然后单击 OK(确定)按钮完成.这时,查看 Projects(项目)面板,系统已经自动地创建了一个默认名为 PCB-Project_l.PrjPcb 的项 目,如图 2.4 所示.

35 第2章电路原理图设计基础在PCB-Projectl.PrjPCB 上单击鼠标右键,在弹出的快捷菜单中选择 Save Project As(项目另存为)命令,如图 2.5 所示,将其存为自己喜欢或者与设计有关的名字. 图2.2 图2.3 图2.4 图2.5 继续执行右键快捷菜单中的 Add New to Project(新增到项目) → Schematic(原理图) 命令,如图 2.6 所示,系统在该 PCB 项目中添加了一个新的空白原理图文件,默认名为 Sheetl.SchDoc,同时打开了原理图的编辑环境,如图 2.7 所示. 在Sheetl.SchDoc 上单击鼠标右键,在弹出的快捷菜单中选择 Save(保存)命令,将 其另存为自己喜欢或者与设计相关的名字,如NewSheet1.SchDoc 等,完成后如图 2.8 所示. 图2.6 图2.7 图2.8 2.2.2 图纸操作 在进入电路原理图编辑环境时,Altium Designer 16.0 系统会自动地给出默认的图纸相关参 数,但是,在大多数情况下,这些默认的参数不一定适合用户的要求,如图纸的尺寸、网格的 大小等.用户应根据设计对象的复杂程度来对图纸的相关参数重新进行定义,以达到最优的设 计效果,原理图图纸的设置步骤如下. 单击桌面上的 开始 按钮,在弹出的菜单中选择 Altium Designer 16.0,启动 Altium Designer 16.0. 新建 PCB 项目及原理图文件 NewSheet.SchDoc,选择菜单栏中的 Design(设计) →

36 Document Options(文档选项)命令,或在编辑窗口中单击鼠标右键,然后在弹出的快捷菜单中, 选择 Options(选项) → Document Options(文档选项)或Document Parameters(文件参数)命令,如图2.

9、图2.10 所示,则会打开 Document Options(文档选项)对话框,如图 2.11 所示. 图2.9 图2.10 图2.11 单击 Standard styles(标准样式)栏右边的下拉按钮 ,在弹出的下拉列表中,可以 选择已定义好的标准图纸尺寸,有公制图纸尺寸(A0~A4)、英制图纸尺寸(A~E)、OrCAD 标准 尺寸(OrCAD A ~ OrCAD E)及其他格式(Letter、Legal、Tabloid)等,如图 2.12 所示.这里,我们 设置为 A3. 单击 Update From Standard(从标准更新)按钮,如图 2.13 所示,即可对当前编辑窗 口中的图纸尺寸进行更新. 若选中 Use Custom style(使用自定义风格)复选框,则自定义功能被激活,在下面 的5个文本框中,可以分别输入自定义的图纸尺寸,包括 Custom Width(宽度)、Custom Height(高度)、X Region Count(X 轴参考坐标分格)、Y Region Count(Y 轴参考坐标分格)、 Margin Width(边框宽度). 窗口左侧的 Options(选项)区域如图 2.14 所示.单击 Orientation(方向)文本编辑栏右 侧的 按钮,可设置图纸的放置方向,其中有两种选择,即Landscape(横向)或Portrait(纵向),

37 第2章电路原理图设计基础如图 2.15 所示. 单击 Tile Block(标题块)右侧的 按钮,可对明细表(即标题栏的格式)进行设置, 有两种选择,即Standard(标准格式)和ANSI(美国国家标准格式),如图 2.16 所示.在Sheet Number Spaces(图纸数量空间)文本框中,还可以对图纸进行编号. 图2.12 图2.13 图2.14 图2.15 图2.16 单击 Border Color(板的颜色)或Sheet Color(方块电........