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1、2,第6章 原理图设计进阶,内容提示：前面章节已经对原理图设计的基本操作进行了介绍，通过这些操作已经完全能够设计完整的电路原理图了。但原理图的设计过程有时会比较复杂，这时如果仅采用基本操作，工作量会变得很大，不仅影响设计的效率，同时也难以保证电路设计的质量。为了方便用户进行原理图的设计，Protel 99 SE在基本操作以外还提供了许多强大的设计功能，如简化电路连接的总线连接方式和网络标号的使用、适用于对多个元件属性同时进行修改的全局编辑功能、为保证电路电气连接正确而设计的ERC检查等，这些能够让原本繁重的设计工作变得轻松、快捷，同时还能保证电路的高度正确性。因此除了熟练掌握原理图设计的基本操
2、作外，学会使用并熟练运用这些高级功能，是高效、快捷地设计高质量的原理图的关键。本章中会对原理图设计中高级功能的使用以及一些常见问题的处理技巧进行详细的介绍，希望读者能够熟练掌握。学习要点：原理图的总线连接方式阵列粘贴与拖动绘图元件全局属性的编辑元件的自动编号原理图的电气规则检查生成网络表等各种报表,3,6.1 绘制原理图进阶,6.1.1 绘制总线及接口在进行原理图设计时，如果元件的数目较多，并且各个元件也都有很多引脚，那么连接关系一般都比较复杂，如果对于每个引脚都用导线逐根连接，则原理图中会充斥有过多的导线，导致各元件间的连接关系不明确，容易产生混乱，而且需要连接的导线很多，给原理图的绘制也带
3、来了不小的工作量，如图6.1所示。,4,6.1.1 绘制总线及接口,1放置总线在布线工具栏中，放置导线按钮的旁边有一个按钮，对应于菜单命令PlaceEntry，即是用来放置总线的。用鼠标左键单击该按钮，鼠标光标将变成十字形，如图6.2所示，与放置导线的过程相同，通过单击鼠标左键即可确定总线起点与终点，对于画线方式以及属性的调整也与导线的绘制过程相同，如图6.3所示。,5,6.1.1 绘制总线及接口,2放置总线入口紧挨总线放置按钮有一个按钮，对应于选择PlaceBus Entry命令，用于放置总线的入口接口来与具体的引脚相连。用鼠标左键单击该按钮，即可进入总线入口放置状态，如图6.4所示，通过单
4、击鼠标左键放置总线入口，按键盘空格(Space)键或X、Y键可以调整入口朝向。放置总线入口使其一端与总线相连，另一端通过放置导线与对应引脚相连，如图6.5所示，依次对每个引脚进行上述操作，即可完成总线连接图形的绘制，对芯片控制输入电路连线绘制也作相同的处理，效果如图6.6所示。,6,6.1.2 网络标号的使用,在布线工具栏上的按钮，对应于选择PlaceNet Label菜单命令，通过鼠标左键单击该按钮，即可开始放置网络标号，如图6.8所示，此时鼠标光标会带有一个网络标号名称的虚线框，光标所指位置为网络标号的参考点，通过使用鼠标左键单击引脚的末端或与引脚相连的导线，即可将该网络标号与该引脚关联起
5、来。按Tab键，可以打开如图6.9所示的网络标号属性设置页面，在Net一栏中可以修改网络标号的名称，也可以用鼠标左键单击向下的箭头打开下拉列表选择已有的网络，如图6.10所示。,7,6.1.2 网络标号的使用,与具有相同名称的网络标号相关联的引脚或导线在电气上是连接在一起的，因此将名称相同的网络标号放置到总线两端对应引脚的入口处，即可赋予总线连接方式的电气连接特性，如图6.11所示。有相同名称的网络标号标识的导线或引脚在电气上都是相连的，并不局限于总线连接方式，因此在连线复杂或连线比较困难的地方都可以使用，从而简化电路连接。如图6.12和图6.13所示。,8,6.1.3 使用I/O接口连接,用
6、鼠标左键单击布线工具栏中的按钮或执行PlacePort菜单命令，即可进行I/O端口放置，如图6.14所示。通过单击鼠标左键确定I/O端口起始点，拖动鼠标到合适位置再用左键单击一次即可放置指定长度的I/O端口，放置过程中按Tab键或放置后双击端口，就可以打开如图6.15所示的I/O端口属性对话框。,9,6.1.3 使用I/O接口连接,完成设置，并在相对应的另一连接引脚处放置具有相同名称的I/O端口，如图6.18和图6.19所示。,10,6.1.4 利用阵列粘贴与拖动绘制阵列元件,在绘制原理图过程中有时会遇到需要放置多个相同元件并且元件排列很整齐的情况，例如需要绘制如图6.20所示的电路图，在这种
7、情况下，如果逐个进行放置会显得较为繁琐，此时可以通过阵列粘贴来绘制元件，同时使用拖动功能绘制平行导线，实现起来既快捷又方便。1单个对象的阵列粘贴2通过拖动被选对象(Drag Selection)绘制导线3通过拖动(Drag)绘制导线4组合阵列粘贴,11,6.1.5 元件全局属性的编辑,下面将通过一个实例具体介绍对元器件的属性进行全局编辑的过程。1修改电阻元件的封装如图6.34所示，在绘制电路的过程中可以先不对元件属性进行细致的设置而先将各元件的连接关系确定。然后利用元件属性的全局编辑功能对各类元件的封装、型号等信息进行统一修改。2设置文字的显示效果除了对元件属性进行修改以外，对原理图中的其他元
8、素也可以使用全局编辑功能修改其属性，下面以修改文字的显示效果为例详细地进行介绍，电路仍采用图6.34中的设计。,12,6.1.6 设置PCB布线指示,用鼠标左键单击按钮，或执行相应的菜单命令，即可进入PCB布线指示放置状态，如图6.45所示，单击鼠标左键进行放置。放置前按键盘上的Tab键或放置后用鼠标左键双击布线指示可以打开如图6.46所示的属性设置对话框。,13,6.1.6 设置PCB布线指示,在属性对话框中通过鼠标左键单击右下方的Global按钮，将打开PCB布线指示的全局编辑对话框，如图6.47所示，其设置方法可参照节的内容。,14,6.2 元件的自动编号,在绘制原理图的过程中，如果没有
9、对元件的序号进行设置，系统将采用默认设置为元件添加序号，通常在元件编号中会带有“?”号，如电阻为“R?”，电容为“C?”。若元件没有默认序号，则会使用前面一元件的序号作为当前元件的序号。在前面的章节中介绍了如何逐一对元件的序号进行修改，对于比较简单的原理图来说是可以采用的，但当电路比较复杂，元件数目很多时，逐个修改元件的编号就显得过于繁琐，而且可能会出现某些元件的序号重复，或某类元件的序号不连续等问题。针对这一点，Protel 99 SE为用户提供了元件的自动编号功能，使用这一功能可以在放置完全部的元件后统一对元件进行编号，从而节省了绘图时间，又可以使元件的序号完整正确。下面就对这一功能进行介
10、绍。,15,6.2.1 对元件进行自动编号,以图6.48所示的电阻阵列的自动编号为例，选择ToolsAnnotate菜单命令，如图6.49所示，即可对原理图中的元件进行自动编号，此时会打开如图6.50所示的自动编号设置对话框。通过对该对话框的选项进行设置，可以实现多种形式的自动编号。各选项的具体含义如下。1Options选项卡(1)Annotate Options选项组(2)Group Parts Together If Match By选项组(3)Re-annotate Method选项组2Advanced Options选项卡,16,6.2.2 熟练使用自动编号,例如需要对如图6.63所示
11、的电路模块中的元件编号进行修改，希望使电阻、电容元件的编号以功能元件U4为基准进行编号，即将其编号修改为“R4*”、“C4*”的形式，这样当看到编号以“4”开头的元件时即能够很快地知道它是在U4周围的元件，从而极大地方便了对元件的管理。具体操作方法如下。(1)通过框选或其他选取方式选取图6.63中的元件。(2)用鼠标左键双击一个电容元件，打开其属性对话框。(3)单击右下角的Global按钮，打开全局编辑对话框。,17,6.2.2 熟练使用自动编号,(4)在Attributes To Match By(匹配属性)选项组的Lib Ref文本框中输入“CAP”，同时将Selection选项选为Sam
12、e，表示对所有选中的Lib Ref为CAP的电容元件进行修改，然后在Copy Attributes(复制属性)选项组中将Designator改为“C40?”，表示电容元件的编号都以“40”开头，后面的数字通过自动编号功能进行设置。设置后的全局编辑对话框如图6.64所示。(5)单击OK按钮，弹出如图6.65所示的确认对话框，单击Yes按钮确认进行修改。(6)对电阻元件也可以做类似的调整，调整后的电路如图6.66所示。,18,6.2.2 熟练使用自动编号,(7)然后执行自动编号命令，在弹出的对话框中对Options选项卡作如图6.67所示的设置，在这里可不对Advanced Options选项卡进
13、行设置。(8)单击OK按钮，进行自动编号，结果如图6.68所示。以上介绍的是在已进行过编号的电路原理图的基础上进行修改的方法，此外在设计时还可以直接通过自动编号功能实现上述的分组编号。,19,6.2.2 熟练使用自动编号,例如需要在如图6.69所示的电路中实现分组编号，则可以采用如下的操作步骤。(1)执行自动编号命令，在Options选项卡中的Annotate Options下拉列表中选择Reset Designators，如图6.70所示，单击OK按钮重置元件的编号。(2)选择EditSelectionOutside Area命令或直接在英文输入法状态下按键盘S键，弹出Selection菜单
14、后选择Outside Area命令或按O键执行，框住需要进行编号的电路模块，此时该模块以外的电路和元件都会被选取，如图6.71所示。,20,6.2.2 熟练使用自动编号,(3)再次选择自动编号命令，对Options选项卡进行如图6.72所示的设置，注意选中Ignore selected parts选项。(4)打开Advanced Options选项卡，选中当前文件前面的复选框，并将编号范围修改为401499，如图6.73所示。,21,6.2.2 熟练使用自动编号,(5)单击OK按钮进行自动编号，结果如图6.74所示。(6)对图中的一些元件的编号进行手工修改，如将功能元件的编号改为U4等，即可得
15、到与图6.68相同的编号效果。通过类似的操作对其他模块也分别进行编号，即可实现对整个系统的分组编号。,22,6.3 原理图的电气检查,电气规则检查(Electrical Rule Check，ERC)，用来检查电路原理图中电气连接的完整性。电气规则检查可以按照用户指定的逻辑特性进行，可以输出相关的物理逻辑冲突报告，例如悬空的管脚、没有连接的网络标号以及没有连接的电源等。在生成测试报告的同时，程序还会将ERC结果以符合的形式直接标注在电路原理图上。对设计一个复杂的电路原理图来说，电气规则检查代替了手工检查的繁重劳动，有着手工检查无法达到的精确性以及快速性，是设计原理图的好帮手。,23,6.3.1
16、 设置ERC规则,通过选择ToolsERC菜单命令，或使用快捷键T打开工具快捷菜单，如图6.75所示，然后选择ERC命令或按键盘E，即可打开如图6.76所示的ERC规则设置对话框。可以看到ERC规则设置对话框中有Setup(设置)和Rule Matrix(规则矩阵)两个选项卡，下面分别对其进行叙述。1Setup选项卡(1)ERC Options选项组(2)Options选项组(3)Net Identifier Scope选项组2Rule Matrix选项卡(1)Legend(图例)(2)规则矩阵,24,6.3.2 运行ERC,如要对图6.80所示的电路图进行电气规则检查，具体操作步骤如下。(1
17、)选择ToolsERC菜单命令，打开ERC设置对话框。(2)对Setup选项卡进行设置，如图6.81所示，选择生成ERC报表，并在原理图上显示错误标识，选择电气检查范围(Sheets to Netlist)为当前原理图(Active sheet)，网络识别范围(Net Identifier Scope)为连接端口(Sheet Symbol/Port Connections)。,25,6.3.2 运行ERC,(3)打开Rule Matrix选项卡，设置其为默认参数，如图6.82所示。(4)单击OK按钮，运行ERC。由于选中Create report file选项，系统运行完ERC后会自动生成一个
18、ERC报表文件，以.ERC为扩展名，如图6.83所示。在报表文件中注明了原来图的名称、电气检查时间以及检查结果的详细信息。,26,6.3.3 设置忽略ERC测试点,在布线工具栏上有一个图标，对应于选择PlaceDirectivesNo ERC命令，即是用来放置忽略ERC测试点的。具体操作过程如下。(1)用鼠标左键单击图标，或执行相应的菜单命令。(2)此时光标变为十字形，通过单击鼠标左键在相应引脚末端放置忽略ERC测试点，注意使其捕捉到引脚，此时光标会成为一个黑点，如图6.85所示。(3)单击鼠标右键退出放置状态或按键盘上的Esc键。在放置过程中按键盘Tab键或在放置后用鼠标左键双击忽略ERC测
19、试点标志，可以打开如图6.86所示的属性对话框进行设置。,27,6.4 生成报表文件,在绘制原理图的过程中，除了要完成对原理图的绘制外，产生各种报表也是十分重要的。为了方便PCB的设计，往往要生成电路的网络表文件；为了便于进行元件的采购和预算，可以生成元件清单报表文件；此外为了对电路结构有更好的了解，同时方便验证电路设计的正确性，还可以生成元件交叉参考表、层次表等。因此生成各种报表文件对于编辑原理图十分重要。,28,6.4.1 生成网络表,通过选择DesignCreate Netlist菜单命令，或使用快捷键D打开设计快捷菜单后选择Create Netlist命令(或按键盘N键执行)，如图6.
20、88所示，即可打开创建网络表文件设置对话框，如图6.89所示。对话框的具体内容如下。1Preferences选项卡2Trace Options选项卡,29,6.4.1 生成网络表,下面以如图6.93所示的电路为例介绍一下生成网络表的具体过程。操作步骤如下。(1)选择DesignCreate Netlist菜单命令，或使用快捷键D，在打开快捷菜单后选择Create Netlist命令或按键盘N键，打开设置对话框。(2)对Preferences选项卡作如图6.94所示的设置，选择输出格式为Protel，网络识别范围为Sheet Symbol/Port Connections，生成网络表的范围为当前
21、项目。(3)对Trace Options选项卡不做修改，即不生成Trace文件。(4)单击OK按钮，进行网络表生成。生成的网络表文件以.NET作为扩展名，结果如图6.95所示。,30,6.4.2 网络表文件格式,网络表文件由两种格式的单元构成。一种是包含在方括号“”和“”中的，这部分内容记录了原理图中每个元件的基本信息，包括元件的编号、封装形式、元件类型或大小等内容，每一对方括号包含了一个元件的信息，其数目与元件个数相等。另一种是包含在圆括号“(”和“)”中的，这部分内容则描述了原理图中各个元件的连接关系，每一对圆括号中包含了彼此之间相连的各个电气节点的名称，并会根据元件引脚的信息自动赋予这一
22、组电气节点一个名称，作为一个电气网络。所有与该网络具有电气连接关系的电气节点都会包含在该网络中，不会多也不会少。,31,6.4.2 网络表文件格式,两者的格式如下：元件描述开始标志C101元件编号RB.3/.6元件封装形式1000u元件其他信息元件描述结束标志(网络描述开始标志VCC网络名称C103-1与该网络具有电气连接关系的元件引脚信息，前面为元件编号，后面为网络相连C104-1 的引脚序号，如C103-1表示元件C103的1脚与该网络相连Q101-1 R102-2U1-3)网络描述结束标志,32,6.4.3 生成元件表,下面仍以图6.93所示的电路为例介绍一下具体的操作过程。(1)选择R
23、eportBill of Material菜单命令，启动元件清单生成向导，如图6.96所示。这里会提示用户选择生成元件清单的范围是整个项目(Project)还是当前原理图(Sheet)，这里选择当前页。(2)用鼠标左键单击Next按钮，进入如图6.97所示的界面。在这个界面中选择要生成的元件清单中所包含的内容，可以看到该界面中有3个选项组。,33,6.4.3 生成元件表,(3)用鼠标左键单击Next按钮，进入如图6.98所示的界面。在这里可以输入要生成的元件清单的表头信息，可以看到有Part Type(元件类型)、Designator(元件编号)、Footprint(元件封装信息)和Descr
24、iption(元件描述)四个文本框，默认为相对应的标签内容，这里可不做修改。(4)用鼠标左键单击Next按钮，进入如图6.99所示的界面。,34,6.4.3 生成元件表,(5)用鼠标左键单击Next按钮，进入如图6.100所示的界面。至此即完成了对元件清单生成向导的设置。在设置过程中如果需要修改前面的设置，则可以通过鼠标左键单击Back按钮回到相应的界面进行重新设置，如果要放弃生成元件清单文件，则可以通过鼠标左键单击Cancel按钮取消向导设置。(6)确认参数设置后用鼠标左键单击Finish按钮完成，进行元件清单文件的生成。,35,6.4.4 生成元件属性清单,下面仍以图6.93所示的电路为例
25、介绍其具体的操作过程。(1)选择EditExport to Spread菜单命令，打开如图6.103所示的导出编辑对象属性清单向导界面。(2)用鼠标左键单击Next按钮，进入如图6.104所示的界面，在这一界面中选择要导出的对象类型。Primitives列出了原理图中各对象的基本分类，Number Found则列出了每种分类中的对象数目。通过单击每一项前面的复选框可以选择该类或取消该类的选择，通过All On和All Off按钮能够选中所有分类以及取消所有类型的选择。这里仅选择Part(元件)类型。,36,6.4.4 生成元件属性清单,(3)用鼠标左键单击Next按钮，进入如图6.105所示的
26、界面。在这一界面中选择要导出的对象的具体属性。在这里选择常用的Description(描述)、Designator(编号)、FootPrint(封装形式)以及Part Type(元件类型)。(4)用鼠标左键单击Next按钮，进入如图6.106所示的界面。至此即完成了导出对象的设置。(5)用鼠标左键单击Finish按钮，完成设置，进行数据导出。在此之前若需要修改参数设置，可以通过单击Back按钮回到相应的页面进行设置，通过单击Cancel按钮可以取消元件属性清单的导出。,37,6.5 本 章 小 结,本章对Protel 99 SE中提供的原理图设计的高级功能的使用方法进行了详细的介绍，这些功能主
27、要包括能够简化电路连线的总线连接方式和网络标号的使用、能够快速绘制具有相同结构的电路的阵列粘贴功能以及通过拖动绘制导线、能够对多个同类型的元件同时进行属性修改的全局编辑功能、方便PCB设计的PCB布线指示、能够摆脱繁琐的元件编号过程的自动编号功能、能够保证电路电气连接正确性的ERC检查以及方便设计管理和元件采购等的各种报表文件的生成。并通过很多例子详细讲解了在原理图设计过程中经常会遇到的一些问题以及怎样应用这些高级功能方便、快捷地解决这些问题。本章内容是在前面章节的基础上的综合与提高，是能够使用Protel 99 SE高效、快捷地设计高质量的原理图的关键，因此希望读者能够认真学习，从而让自己的设计工作变得轻松、有效。,
