Transcript Altium_Designer电子工程师培训2

Altium Designer
Fundamental Training Course
Day 1 PM
- Schematic Edit
内容
• 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
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
• 快捷键“D - O” - Sheet Options
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
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
• 单位
使用英制单位
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
使用公制单位
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“PT”)，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
• 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
–
导线到总线的连接，实际上不具有电气意义
–
具有相关功能的导线和总线的集合
–
将未用导线连接的网络标示为具有电气连接
–
永远具有全局意义的端口，一般用于电源
–
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
–
层次结构中，同一子图的图纸间的连接
–
层次结构中，对子图的引用
–
层次结构中，位于图纸符号内，与子图的Port对应
• 总线入口(Bus Entry)“P-U”
• 线束(Harness)“P-H”
• 网络标号(Net Lable)“P-N”
• 电源端口(Power Port) “P-O”
• 端口(Port)“P-R”
• 跨图纸连接(Off Sheet Connector)“P-C”
• 图纸符号(Sheet Symbol)“P-S”
• 图纸入口(Sheet Entry)“P-A”
• ……
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
使用库
• 使用库
– Library面板 - Libraries…
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
• 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
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。
使用库
• 当需要一个元件时，建议先搜索AD已有的库文件
查找结果
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
• 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
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
元件注释
一般为元件的
详细型号
元件描述
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
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
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
仿真模型
(SPICE模型)
3D视图模型
封装
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
• 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
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
绘制电路
• 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
字符对齐
– “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
信号流向
端口名
隶属的线束
名，无线束
可空缺
绘制电路
• 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
形式
网络名，同
时也是显示
的名字
是否显
示名字
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”
?
LMV771MG
5
U
n
C
0
1
1
?
R
Out
4
3
D
N
G
A
?
D
N
G
A
D
N
G
A
2
n
0
1
C
K
1
n
单击选择
“S-T”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
I
–
–
–
–
–
–
–
0
• 尝试下列操作：
?
+5V0A
+5V0A
–
–
–
–
–
–
• 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
• 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
选中了两个电容
显示选中了
两个对象
两个电容的
共有属性
绘制电路
• 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
查找
似对象
Symbol
Reference同为
“Cap”
并且
Current Footprint
同为“RAD-0.3”
的对象
选中查找
到的对象
打开检视器
可选择在当前
图纸中查找或
者在所有打开
的文档中查找
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
• 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
AD支持的四
种多图纸结构
层次结构
• 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”
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
层次结构
• 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
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
信号流向
应与子图中Port
的信号流向一致
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
• 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
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
多通道设计
• 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
命名方式预览
多通道中Room
的命名方式
元件标号的命名方式
$Component$ChannelAl
pha(原标号+字母表示的通
道)方式是比较简洁的一种
自动元件标号
• 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”
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
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
清除所有
编号
将更新应用
于工程中
封装管理器
• 封装管理器统一列出所有元件的封装，并可更改
– “T-G”
原件及其
当前封装
备选封装和
当前封装
添加、删除、
管理封装
校验封装是否可用，
如果不可用，可能
需要添加相应的库
封装视图
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
–
•
使用下列操作在父图与子图见浏览
–
–
•
父图中：Ctrl+单击Sheet Symbol；Ctrl+单击Sheet Entry
子图中：Ctrl+单击Port
修改对“DataAcq.SchDoc”的引用为4通道
–
•
尝试使用不同的方法添加、尝试修改后同步
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)
•
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“MAX233ACSE”
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
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。