Altium Designer 18 电路设计基础与实例教程
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2.5 操作实例

通过前面章节的学习,用户对Altium Designer 18原理图编辑环境、原理图编辑器的使用有了初步的了解,而且能够完成简单电路原理图的绘制。这一节从实际操作的角度出发,通过一个具体的实例来说明怎样使用原理图编辑器来完成电路的设计工作。

2.5.1 A/D模拟电路设计

2.5.1 A/D模拟电路设计

目前绝大多数的电子应用设计不可避免地要使用单片机系统。下面使用Altium Designer 18来绘制一个A/D模拟电路组成原理图,其主要步骤如下。

1)启动Altium Designer 18。

2)选择“开始”→“Altium Designer”命令,或者双击桌面上的快捷方式图标,启动Altium Designer 18程序。

3)启动Altium Designer 18,选择“File”→“新的”→“项目”→“PCB工程”命令,则在“Projects”面板中出现新建的工程文件,系统提供的默认文件名为“PCB_Project1.PrjPCB”,如图2-40所示。

图2-40 新建工程文件

4)在工程文件“PCB_Project1.PrjPCB”上右击,在弹出的右键快捷菜单中选择“保存工程为”命令,在弹出的“保存文件”对话框中输入文件名“AD模拟电路.PrjPCB”,并保存在指定的文件夹中。此时,在“Projects”面板中,工程文件名变为“AD模拟电路.PrjPCB”。该工程中没有任何内容,可以根据设计的需要添加各种设计文档。

5)在工程文件“AD模拟电路.PrjPCB”上右击,在弹出的右键快捷菜单中选择“添加新的到工程”→“Schematic”命令。在该工程文件中新建一个电路原理图文件,系统默认文件名为“Sheet1.SchDoc”。在该文件上右击,在弹出的右键快捷菜单中选择“另存为”命令,在弹出的“保存文件”对话框中输入文件名“AD模拟电路.SchDoc”。此时,在“Projects”面板中,工程文件名变为“AD模拟电路.SchDoc”,如图2-41所示。在创建原理图文件的同时,也就进入了原理图设计系统环境。

6)打开“Properties”面板,如图2-42所示,对图纸参数进行设置。在“General”选项组中,设置字体为“Arial”,大小设置为“10”;在“Dage Options”选项组中,将“Sheet Size”设置为“A4”,“Orientation”设置为“Landscape”,“Title Block”设置为“Standard”;其他选项均采用系统默认设置。

图2-41 创建新原理图文件

图2-42 “Properties”面板

7)放置A/D转换器芯片。打开“Libraries”面板,在当前元件库名称栏选择“NSC Converter Analog to Digital.lib”,在过滤框条件文本框中输入“ADC1001CCJ”,如图2-43所示。单击按钮,将选择的A/D转换器芯片放置在原理图纸上。

8)放置运算放大器。这里使用的运算放大器是“TL074ACD”,该芯片所在的库文件为“Motorola Amplifier Operational Amplifier.IntLib”,如图2-44所示。

9)放置可变电位器。这里使用的可变电位器是“RP”,该芯片所在的库文件为自制的“可变电阻.SchLib”,如图2-45所示。

图2-43 选择A/D转换器芯片

图2-44 选择运算放大器芯片

图2-45 选择可变电位器

10)放置外围元件。本电路中除了上述3种芯片外,还需在“Miscellaneous Devices.ddb”库中选择基本阻容元件,在元器件列表中选择电容“Cap”、电阻“Res2”、极性电容“Cap Pol2”、稳压管“XTAL”。

11)在“Miscellaneous Connectors.IntLib”中选择“HEADER 4”“HEADER 16”,然后一一进行放置,结果如图2-46所示。

12)在元件库中选择所需的元器件,在图纸上大致确定元器件的位置,做好原理图的布局,如图2-47所示。

图2-46 原理图放置

图2-47 原理图布局

提示:在绘制原理图的过程中,放置元器件的基本依据是根据信号的流向放置,或从左到右,或从上到下。首先应该放置电路中的关键元器件,然后放置电阻、电容等外围元器件。本例中,设定图纸上信号的流向是从左到右,关键元器件有3个:A/D转换器、稳压管、运算放大器。

13)单击“布线”工具栏中的“GND接地端口”按钮,放置接地符号,本例共需要10个接地。

提示:在放置好各个元器件并设置好相应的属性后,下面应根据电路设计的要求把各个元器件连接起来。

14)连接原理图。单击“布线”工具栏中的“放置线”按钮、“放置总线”按钮和“放置总线入口”按钮,完成元器件之间的端口及引脚的电气连接,结果如图2-48所示。

15)放置电源和接地符号。单击“布线”工具栏中的“VCC电源端口”按钮,放置电源,本例共需要7个电源。由于都是数字地,使用统一的符号表示即可,如图2-49所示。

16)放置网络标签。选择“放置”→“网络标签”命令,或单击“布线”工具栏中的“放置网络标签”按钮,这时鼠标变成十字形状,并带有一个初始标号“Net Label1”。这时按〈Tab〉键打开如图2-50所示的“Properties”面板,然后在“Net Name”文本框中输入“D0”,接着移动鼠标指针,将网络标签放置到总线分支上,最终可以得到如图2-51所示的完整电路原理图。

图2-48 连线结果

图2-49 放置电源符号

图2-50 “Properties”面板

图2-51 放置网络标号

17)保存原理图。选择“文件”→“保存”命令或者单击菜单栏中的“保存”按钮,将设计的原理图保存在工程文件中。

2.5.2 音乐闪光灯电路设计

2.5.2 音乐闪光灯电路设计

本实例将设计一个音乐闪光灯,它采用干电池供电,可驱动发光管闪烁发光,同时扬声器还可以播放芯片中存储的电子音乐。本实例中将介绍创建原理图、设置图纸、放置元器件、绘制原理图符号、元器件布局布线和放置电源符号等操作。

1.建立工作环境

1)选择“开始”→“Altium Designer”命令,或者双击桌面上的快捷方式图标,启动Altium Designer 18程序。

2)选择“File”→“新的”→“项目”→“PCB工程”命令,然后右击新建的工程文件,并在弹出的快捷菜单中选择“保存工程为”命令,将新建的工程文件保存为“音乐闪光灯.PrjPCB”。

3)选择“File”→“新的”→“Schematic”命令,然后选择“文件”→“另存为”命令,将新建的原理图文件保存为“音乐闪光灯.SchDoc”。

2.原理图图纸设置

1)打开“Properties”面板,在该面板中可以对图纸进行设置,如图2-52所示。

提示:在设置图纸栅格尺寸的时候,一般来说,捕捉栅格尺寸和可视栅格尺寸一样大,也可以设置捕捉栅格的尺寸为可视栅格尺寸的整数倍。电气栅格的尺寸应该略小于捕捉栅格的尺寸,因为只有这样才能准确地捕捉电气节点。

2)单击“Properties”面板中的“Parameter”选项卡,在该选项卡可以设置当前时间、当前日期、设置时间、设计日期、文件名、修改日期、工程设计负责人、图纸校对者、图纸设计者、公司名称、图纸绘制者、设计图纸版本号和电路原理图编号等选项,如图2-53所示。

图2-52 “Properties”面板

图2-53 “Parameter”选项卡

3.添加元件

打开“Libraries”面板,添加“Miscellaneous Devices.IntLib”元件库,接着在该库中找到二极管、晶体管、电阻、电容和麦克风等元器件,将它们放置到原理图中,如图2-54所示。

图2-54 放置元器件到原理图

4.绘制SH868的原理图符号

SH868为CMOS元器件,在Altium Designer 18所带的元件库中找不到它的原理图符号,所以需要自己绘制一个SH868的原理图符号。

1)新建一个原理图元件库。选择“文件”→“新的”→“Libraries”→“原理图库”命令,然后选择“文件”→“另存为”命令将新建的原理图符号文件保存为“IC.SchLib”。在新建的原理图元件库中选中包含名为Component_1的元件,单击“Edit”按钮,弹出“Component”属性面板,在“Design Item ID”文本框中输入元件名称SH868,在“Designator”文本框中输入预置的元器件序号前缀(在此为“U?”),在“Comment”文本框中输入新元件名称SH868,如图2-55所示。

图2-55 设置元件属性

2)绘制元器件外框。选择“放置”→“矩形”命令,或者单击“应用工具”工具栏中的“实用工具”按钮,在弹出的下拉菜单中单击“放置矩形”按钮,这时鼠标变成十字形状,并带有一个矩形图形,移动鼠标指针到图纸上,在图纸参考点上单击确定矩形的左上角顶点,然后拖动鼠标画出一个矩形,再次单击确定矩形的右下角顶点,如图2-56所示。

3)双击绘制好的矩形,打开“Properties”面板,将矩形的边框颜色设置为黑色,将边框的宽度设置为“Smallest”,并通过设置“Width”和“Height”来确定整个矩形的大小,如图2-57所示。

图2-56 绘制元件外框

图2-57 “Properties”面板

提示:在Altium Designer 18默认的情况下,矩形的填充色是淡黄色,从Altium Designer 18元件库中取出的芯片外观也都是淡黄色的,因此,不需要更改所放置矩形的填充色,保留默认设置即可。

4)放置引脚。选择“放置”→“引脚”命令,或者单击“应用工具”工具栏中的“实用工具”按钮,在弹出的下拉菜单中单击“放置引脚”按钮,此时光标变为十字形,并带有一个引脚的浮动虚影,移动鼠标指针到目标位置,单击就可以将该引脚放置到图纸上。

提示:在放置引脚时,有电气捕捉标志的一端应该是朝外的,如果需要,可以按〈Space〉键将引脚翻转。

5)双击放置的元器件引脚,打开“Properties”面板,在该面板中可以设置引脚的名称、编号、电气类型、位置和长短等,如图2-58所示。

6)放置所有引脚并设置其属性,最后得到如图2-59所示的元器件符号图。

提示:在Altium Designer 18中,引脚名称上的横线表示该引脚负电平有效。在引脚名称上添加横线的方法是在输入引脚名称时,每输入一个字符后,紧跟着输入一个“\”字符,例如,要在OE上加一个横线,就可以将其引脚名称设置为“O\E\”。

5.放置SH868到原理图

将自己绘制的SH868原理图符号放置到原理图纸上,这样,所有的元器件就准备齐全了,如图2-60所示。

图2-58 设置引脚属性

图2-59 所有引脚放置完成

图2-60 放置完所有元器件的原理图

6.元器件布局

为方便布线,SH868被放置在电路图中间的位置,完成所有元器件的布局,如图2-61所示。

图2-61 元器件布局结果

7.元器件布线

选择“放置”→“线”命令,或单击“布线”工具栏中的“放置线”按钮,这时鼠标变成十字形状并附加一个叉记号,移动鼠标指针到元器件的一个引脚上,当出现红色米字形的电气捕捉符号后,单击确定导线起点,然后拖动鼠标画出导线,在需要拐角或者和元器件引脚相连接的地方单击即可。完成导线布置后的原理图如图2-62所示。

图2-62 元器件布线结果

8.编辑元器件属性

1)双击晶体管的原理图符号,打开“Properties”面板,在“Properties”选项组中的“Designator”文本框内输入Q1,在“Comment”文本框内输入9013,如图2-63所示。设置完成后单击“关闭”按钮退出对话框。采用同样的步骤对其余晶体管属性进行设置。

2)双击电容器的容值,打开“Properties”面板,单击“Parameter”选项卡,单击“Add”按钮,在“Value”右侧的文本框内输入电容的容值,并激活“可见”按钮,如图2-64所示。用同样的方法修改电容元件的序号和注释。

图2-63 设置晶体管属性

图2-64 设置电容容值

3)采用同样的方法,对所有元器件的属性进行设置。

4)元器件的序号等参数在原理图上显示的位置可能不合适,于是就需要改变它们的位置。单击发光二极管元器件的序号DS1,这时在序号的四周会出现一个绿色的边框,表示被选中。单击并按住鼠标左键进行拖动,将二极管的编号拖动到目标位置,然后松开鼠标,这样就可以将元器件的序号移动到一个新的位置。

提示:除了可以用拖动的方法来确定参数的位置之外,还可以采用在“Properties”面板中输入坐标的方式来确定参数的位置,但是这种方法不太直观,因此较少使用,只有在需要精确定位的时候才会采用,一般来说都采用拖动的方法来改变参数所在的位置。

元器件的属性编辑完成之后,整个电路图就显得整齐多了,如图2-65所示。

图2-65 完成元器件的属性编辑

9.放置电源符号和接地符号

电源符号和接地符号是一个电路中必不可少的部分。选择“放置”→“电源端口”命令,或单击“布线”工具栏中的“GND端口”按钮,就可以向原理图中放置接地符号。单击“布线”工具栏中的“VCC电源端口”按钮,鼠标光标变为十字形,并带有一个电源符号,移动鼠标指针到目标位置并单击,就可以将电源符号放置在原理图中。放置完成电源符号和接地符号的原理图如图2-66所示。

图2-66 完成电源符号和接地符号放置的原理图

在放置电源符号的时候,有时需要标明电源的电压,这时只要双击放置的电源符号,打开如图2-67所示的“Properties”面板,在面板的“Name”文本框中输入电压值即可。

10.保存原理图。

选择“文件”→“保存”命令或者单击菜单栏中的“保存”按钮,将设计的原理图保存在工程文件中。

2.5.3 变频声控器电路设计

2.5.3 变频声控器电路设计

音频信号通过麦克风之后传送给运算放大器,运算放大器再将音频信号放大后控制NE555P的振荡频率在一定的范围内变化。通过改变R3、R4和C2的参数,就可以控制输出频率的变化范围。

在本例中,将通过自己动手创建图纸的标题栏来创建一个原理图的模板文件,然后用创建好的模板来新建原理图文件。

1.建立工作环境

1)选择“开始”→“Altium Designer”命令,或者双击桌面上的快捷方式图标,启动Altium Designer 18程序。

2)选择“File”→“新的”→“项目”→“PCB工程”命令,然后右击新建的工程文件,在弹出的快捷菜单中选择“保存工程为”命令,将新建的工程文件保存为“变频声控器.PrjPCB”。

3)选择“File”→“新的”→“原理图”命令,然后右击新建的原理图文件,在弹出的快捷菜单中选择“另存为”命令,将新建的原理图文件保存为“变频声控器.SchDoc”。

2.原理图图纸设置

打开“Properties”面板,在该面板中可以对图纸进行设置,如图2-68所示。

图2-67 设置电源属性

图2-68 “Properties”面板(一)

3.绘制标题栏

1)将图纸的右下角放大到主窗口工作区中,单击“布线”工具栏中的“放置线”按钮,光标变成十字形,移动鼠标指针到原理图图纸的右下角准备绘制标题栏,在开始绘制标题栏之前,按下〈Tab〉键,弹出“Properties”面板,如图2-69所示,在其中将线的颜色设置为黑色,在右下角绘制出一个标题栏的边框,如图2-70所示。

2)选择“视图”→“栅格”→“切换可视栅格”命令,取消图纸上的栅格,这样在放置文本的时候就可以不受干扰。

3)选择“放置”→“文本字符串”命令,鼠标光标变为十字形,然后按〈Tab〉键,打开“Properties”面板,在该面板中将字体设置为“Times New Roman”,大小设置为“20”,颜色为“红色”;在“Text”文本框内输入标题栏的内容,如图2-71所示。设置完成后将光标移动到前面画好的标题栏边框里,单击即可将文字放置到合适的位置。

图2-69 “Properties”面板(二)

图2-70 绘制标题栏边框

4)采用同样的方式添加标题栏中其他的内容,添加完成后得到的自定义标题栏如图2-72所示。

5)为标题栏中的每一项“赋值”。再次选择“放置”→“文本字符串”命令,然后按〈Tab〉键,打开“Properties”面板,在“Text”下拉列表中选择相应的工程,如图2-73所示。采用同样的方法为标题栏中的每一项都“赋值”。

提示:图2-73所示中“Text”下拉列表中的各项是和原理图“Properties”面板中“Parameters”选项卡的各项参数对应的。如果选择了“=CompanyName”选项,那么所添加的这段文字就和原理图的“Company Name”这项参数关联起来了。

图2-71 设置字体

图2-72 完成标题栏的制作

图2-73 选择相应的工程

6)创建完这样一个原理图图纸之后,可以将其定义为模板,方便以后的引用。选择“文件”→“保存副本为”命令,打开“Save a copy of [变频声控器.SchDoc] As”对话框,在该对话框中的“保存类型”下拉列表中选择“Advanced Schematic template”选项,然后单击“保存”按钮,如图2-74所示。

图2-74 保存模板

7)使用模板。建立了一个模板以后,在设计原理图时可以调用该模板文件。打开一个原理图文件,然后选择“设计”→“模板”→“项目模板”→“Choose a file”命令,弹出“打开”对话框,从中选择“变频声控器.SchDoc”文件,如图2-75所示,然后单击“打开”按钮,弹出“Update Template”对话框,单击“OK”按钮即可,如图2-76所示。

图2-75 “打开”对话框

图2-76 使用模板

提示:在Altium Designer 18中也附带了一些模板,这些模板都保存在Altium Designer 18默认安装目录下的Templates文件夹中。

4.原理图设计

在原理图上完成变频声控器原理图的设计,最终得到如图2-77所示的原理图。

图2-77 变频声控器原理图

5.保存原理图

选择“文件”→“保存”命令或者单击菜单栏中的“保存”按钮,将设计的原理图保存在工程文件中。

本例中详细介绍了原理图模板的创建方式。所谓原理图模板就是按照自己的习惯来定义的原理图图纸。将模板保存后,在以后的设计中就可以直接调用了。

2.5.4 开关电源电路设计

2.5.4 开关电源电路设计

本实例主要介绍原理图设计中经常遇到的一些知识点,包括查找元器件及其对应元件库的载入和卸载、基本元器件的编辑及原理图的布局和布线。

1.建立工作环境

1)选择“开始”→“Altium Designer”命令,或者双击桌面上的快捷方式图标,启动Altium Designer 18程序。

2)选择“File”→“新的”→“项目”→“PCB工程”命令,然后右击新建的工程文件,在弹出的快捷菜单中选择“保存工程为”命令,将新建的工程文件保存为“NE555开关电源电路.PrjPCB”。

3)选择“File”→“新的”→“原理图”命令,然后右击新建的原理图文件,在弹出的快捷菜单中选择“另存为”命令,将新建的原理图文件保存为“NE555开关电源电路.SchDoc”。

2.元件库管理

元件库操作包括装载元件库和卸载元件库。

在知道元器件所在元件库的情况下,通过“Libraries”面板加载该库。SN74LS373N是TI Logic Latch.IntLib元件库中的元件,现以SN74LS373N为例来介绍元件库的加载。

1)在“Libraries”面板中单击Libraries按钮,弹出如图2-78所示的“Available Libraries”对话框。在“Available Libraries”对话框的元件库列表中,选定其中的元件库,单击“Move Up”按钮,则该元件库可以向上移动一行;单击“Move Down”按钮,则该元件库可以向下移动一行;单击“Remove”按钮,则系统卸载该元件库。

图2-78 “Available Libraries”对话框

2)在“Available Libraries”对话框中,单击Add Libraries按钮,系统弹出“打开”对话框,其中列出了可加载的Altium Designer 18元件库文件,如图2-79所示。

3)在元件库文件列表中双击选择“Texas Instruments”,在Texas Instruments公司的所有元件库列表中选择“TI Logic Latch”元件库并单击“打开”按钮,则系统将该元件库加载到当前编辑环境下,同时会显示该库的地址。加载完元件库后,单击“Close”按钮,回到原理图绘制工作界面,此时就可以放置所需的元件了。

3.查找元器件

1)在“Libraries”面板中单击“Search”按钮,弹出如图2-80所示的对话框。

图2-79 元件库文件列表

2)在文本框输入元件名“NE555N”,单击“Search”按钮,系统将在设置的搜索范围内查找元器件。查找结果如图2-81所示,单击“Place NE555N”按钮,可以将该元器件放置在原理图中。

4.原理图图纸设置

如图“Properties”面板没有在右上角固定,则在原理图界面右下角单击“Panels”按钮,弹出快捷菜单,选择“Properties”命令,打开“Properties”面板,在面板中将“Document Font”设置为“Times New Roman”,大小为“10”;将“Sheet Size”设置为“A4”,“Orientation”设置为“Landscape”,“Title Block”设置为“Standard”,如图2-82所示。

图2-80 “Libraries Search”对话框

图2-81 元器件查找结果

图2-82 “Properties”面板

5.原理图设计

(1)放置元器件

打开“Libraries”面板,在当前元件库下拉列表中选择“Miscellaneous Devices.IntLib”元件库,然后在元件过滤栏的文本框中输入“Inductor”,在元件列表中查找电感,并将查找所得电感放入原理图中;选择“ST Analog Timer Circuit.IntLib”元件库,在元件过滤栏中的文本框中输入“NE555N”,并将查找所得元件放入原理图中,其他元器件依次放入。放置元器件后的图纸如图2-83所示。

图2-83 放置元器件后的图纸

(2)元器件属性设置及元器件布局

双击元器件“NE555N”,弹出“Properties for Schematic Component in Sheet”对话框,在对话框中分别对元器件的编号、封装形式等进行设置。采用同样的方法可以对电容、电感和电阻值进行设置。设置好的元器件属性如表2-1所示。

表2-1 元器件属性

根据电路图合理地放置元器件,以方便绘制电路原理图。设置好元器件属性后的电路原理图图纸如图2-84所示。

图2-84 布局元器件后的电路原理图

(3)连接线路

布局好元器件后,下一步的工作就是连接线路。单击“布线”工具栏中的“放置线按钮,执行连线操作。连接好的电路原理图如图2-85所示。

图2-85 NE555N构成的开关电源电路原理图

6.保存原理图

选择“文件”→“保存”菜单命令或者单击菜单栏中的“保存”按钮,将设计的原理图保存在工程文件中。

2.5.5 实用门铃电路设计

2.5.5 实用门铃电路设计

本例设计的是一种能发出“叮咚”声的门铃电路,它是由一块SE555D时基电路集成块和外围元器件组成的。

在本例中,将主要学习原理图设计过程文件的自动存盘。因为在一个电路的设计过程中,有时候会有一些突发事件,如突然断电、运行程序被终止等情况,这些不可预料的事情会造成设计工作在没有保存的情况下被终止。为了避免损失,可以采取两种方法:一种方法是在设计的过程中不断存盘;另一种方法就是使用Altium Designer 18中提供的文件自动存盘功能。

1.建立工作环境

1)选择“开始”→“Altium Designer”命令,或者双击桌面上的快捷方式图标,启动Altium Designer 18程序。

2)选择“File”→“新的”→“项目”→“PCB工程”命令,然后右击新建的工程文件,在弹出的快捷菜单中选择“保存工程为”命令,将新建的工程文件保存为“实用门铃电路.PrjPCB”。

3)选择“File”→“新的”→“原理图”命令,然后右击新建的原理图文件,在弹出的快捷菜单中选择“保存为”命令,将新建的原理图文件保存为“实用门铃电路.SchDoc”。

2.自动存盘设置

Altium Designer 18支持文件的自动存盘功能。用户可以通过参数设置来控制文件自动存盘的细节。选择“工具”→“原理图优先项”命令,打开“Preferences”对话框,然后在其中单击“System”下的“View”选项卡。在“View”选项卡的“Desktop”选项组中,选中“Autosave desktop”复选框,即可启用自动存盘的功能;选中“Restore open documents”复选框,即每次启动软件,即打开上次关闭软件时的界面,打开上次未关闭的文件,如图2-86所示。

3.加载元件库

在“Libraries”面板中单击“Libraries”按钮,打开“Available Libraries”对话框,然后在其中加载需要的元件库。本例中需要加载的元件库如图2-87所示。

图2-86 “View”选项卡

图2-87 加载需要的元件库

4.放置元器件

在“TI Analog Timer Circuit.IntLib”元件库找到SE555D芯片,在“Miscellaneous Devices.Intlib”元件库中找到电阻、电容、喇叭等元器件,并放置在原理图中,如图2-88所示。

5.元器件布线

对原理图进行布线,完成布线后对元器件进行编号,对电阻、电容等元器件赋值,如图2-89所示。

图2-88 完成放置元件

图2-89 完成元器件布线

6.放置电源符号

向原理图上放置电源符号,完成整个原理图的设计,如图2-90所示。

图2-90 完成原理图设置

7.保存原理图

选择“文件”→“保存”命令或者单击菜单栏中的“保存”按钮,将设计的原理图保存在工程文件中。

本例设计了一个实用的门铃电路,在设计的过程中主要讲述了文件的自动保存功能,Altium Designer 18通过提供这种功能,可以保证在设计过程中文档的安全性,从而为设计者带来了便利。

2.5.6 过零调功电路设计

2.5.6 过零调功电路设计

本例要设计的是一种过零调功电路,该电路适用于各种电热器具的调功。它是由电源电路、交流电过零检测电路、十进制计数器/脉冲分配器及双向可控硅等组成的。

在本例中,将主要学习原理图中元器件参数的详细设置与编辑。每一个元器件都有一些不同的属性需要进行设置。在进行基于PCB的原理图设计时,需要引入每个元器件的封装。例如,电阻、电容之类的元件还有相应的阻值或者容值,对这些属性进行编辑和设置,也是原理图设置中的一项重要工作。

1.建立工作环境

1)选择“开始”→“Altium Designer”命令,或者双击桌面上的快捷方式图标,启动Altium Designer 18程序。

2)选择“File”→“新的”→“项目”→“PCB工程”命令,然后右击新建的工程文件,在弹出的快捷菜单中选择“保存工程为”命令,将新建的工程文件保存为“过零调功电路.PrjPCB”。

3)选择“File”→“新的”→“原理图”命令,然后右击新建的原理图文件,在弹出的快捷菜单中选择“保存为”命令,将新建的原理图文件保存为“过零调功电路.SchDoc”。

2.加载元件库

在“Libraries”面板中单击“Libraries”按钮,打开“Available Libraries”对话框,然后在其中加载需要的元件库。本例中需要加载的元件库如图2-91所示。

图2-91 加载需要的元件库

3.放置元件

在“TI Operational Amplifier.IntLib”库找到LM324N,在“NSC Logic Counter.Intlib”元件库中找到CD4017BMJ,从另外两个库中找到其他常用的一些元器件。将它们一一放置在原理图中,并进行简单布局,如图2-92所示。

图2-92 原理图中所需的元器件

4.编辑CD4017BMJ芯片属性

1)双击CD4017BMJ芯片打开“Properties”面板,在“General”选项卡的“Properties”选项组中设置元件的序号、注释和元件库等属性;再在“Location”选项组中设置元器件的位置坐标等属性。

在“Parameters”选项卡中列出了该元器件的一些相关参数,如图2-93所示。其中Published表示元器件模型的发行日期,Datasheet表示该元器件的数据手册,Package Information表示元器件的封装信息,Publisher表示该元器件模型的发行组织,Class表示元器件的类型,Manufacturer表示元器件的生产商,Note表示提示信息等。

图2-93 编辑元件参数

并不是每个元器件都具有以上列出的每一种参数,但对这些参数,可以自行进行编辑,也可以将它们添加或者删除。具体的方法就是选中一种参数,如选中元器件的Publisher参数,然后单击下方的“Times New Roman,10,Bottom-Left”和“Other”选项,从中可以对该参数进行编辑,如图2-94所示。单击“Add”按钮,可以自行编辑一个参数;单击按钮,可以将一个参数移除。

2)在如图2-95所示的“Models”选项组中列出了元器件仿真、PCB封装模型等信息。元器件的封装信息是和PCB设计相关的,而仿真信息是和电路仿真相关的,也可以对它们进行修改。具体的方法将在电路板设计和电路仿真的相关章节中详细介绍。

图2-94 编辑参数

图2-95 元件的仿真信息和封装信息

3)单击“Pins”选项卡,再单击按钮,打开“Component Pin Editor”对话框,如图2-96所示。

图2-96 “Component Pin Editor”对话框

4)在该对话框中列出了当前元器件中所有的引脚信息,包括引脚名、引脚的编号、引脚的种类等。可以对引脚进行编辑,方法是选中一个引脚,然后单击“Edit”按钮打开“Pin Properties”对话框,如图2-97所示。在该对话框中可以对该引脚进行详细的编辑,包括引脚的名称、编号、电气类型、位置和长度等。除了可以编辑已有的引脚,还可以通过单击“Add”按钮和“Remove”按钮,在当前的元器件添加引脚或者删除元器件上已有的引脚。

图2-97 “Pin Properties”对话框

提示:一般来说,在设计电路图的时候,需要设置的元器件参数只有元器件的序号、注释和值(部分有值元器件)等。其他的参数不需要专门去设置,也不要随便修改。从元件库中选择了需要的元器件后,在没有将它们放置到原理图上之前,按〈Tab〉键就可以直接打开该元器件的“Properties”面板。

5.设置其他元器件的属性

1)在Altium Designer 18中,可以用元器件自动编号的功能来为元器件进行编号,选择“工具”→“标注”→“原理图标注”命令,打开如图2-98所示的“Annotate”对话框。

2)在“Annotate”对话框的“Order of Processing”选项组中,可以设置元器件编号的方式和分类的方式;一共有4种编号的方式可供选择,单击下拉列表选择一种编号方式,会在下方显示该编号方式的效果,如图2-99所示。

图2-98 “Annotate”对话框

图2-99 元器件的编号方式

3)在“Matching Options”选项组中可以设置元器件组合的依据,依据可以不止一个,选择列表框中的复选框,就可以选择元器件的组合依据。

4)在“Schematic Sheets To Annotate”列表框中需要选择要进行自动编号的原理图。在本例中,由于只有一幅原理图,就不用选择了,但是如果一个工程中有多个原理图或者有层次原理图,那么在列表框中将列出所有的原理图,需要从中挑选要进行自动编号的原理图文件。在对话框的右侧为“Proposed Change List”选项组,列出了原理图中所有需要编号的元器件。完成设置后,单击“Update Change List”按钮,弹出如图2-100所示的“Information”对话框,然后单击“OK”按钮,这时在“Annotate”对话框中可以看到所有的元器件已经被编号,如图2-101所示。

5)如果对编号不满意,可以取消编号,单击“Reset All”按钮即可将此次编号操作取消,然后经过重新设置再进行编号。如果对编号结果满意,则单击“Back Annotate”按钮打开“Engineering Change Order”对话框,如图2-102所示。

图2-100 “Information”对话框

图2-101 元器件编号

6)单击“Execute Changes”按钮,进行编号合法性检查,在“Status”栏中的“Chect”目录下显示的对勾表示编号是合法的,并将编号添加到原理图中去,添加的结果如图2-103所示。

图2-102 “Engineering Change Order”对话框

图2-103 将编号添加到原理图

提示:在进行元器件编号之前,如果有的元器件本身已经有了编号,那么需要将它们的编号全部变成“U?”或者“R?”的状态,这时只单击“Engineering Change Order”对话框中的“Report Change”按钮,就可以将原有的编号全部去掉。

6.元器件布线

在原理图上布线,添加需要的原理图符号,完成原理图的设计,如图2-104所示。

图2-104 完成原理图设计

7.保存原理图

选择“文件”→“保存”命令或者单击菜单栏中的“保存”按钮,将设计的原理图保存在工程文件中。

在本例中,着重介绍了原理图中元器件参数的设置,特别讲到了一种快速进行元器件编号的方法。当电路图的规模较大时,使用这种方法对元器件进行编号,可以有效避免纰漏或者重编的情况。

2.5.7 定时开关电路设计

2.5.7 定时开关电路设计

本例要设计的是一个实用定时开关电路,定时时间的长短可通过电位器RP进行调节,定时时间可以实现1小时内连续可调。

在本例中,将主要学习数字电路的设计,数字电路中包含了一些数字元器件,最常用的如与门、非门、或门等。

1.建立工作环境

1)选择“开始”→“Altium Designer”命令,或者双击桌面上的快捷方式图标,启动Altium Designer 18程序。

2)选择“File”→“新的”→“项目”→“PCB工程”命令,然后右击新建的工程文件,在弹出的快捷菜单中选择“保存工程为”命令,将新建的工程文件保存为“定时开关电路.PrjPCB”。

3)选择“File”→“新的”→“原理图”命令,然后右击新建的原型图文件,在弹出的快捷菜单中选择“保存为”命令,将新建的原理图文件保存为“定时开关电路.SchDoc”。

2.加载元件库

在本例中,除了要用到在前面例子中接触到的模拟元器件之外,还要用到一个与非门,这是一个数字元器件。目前,最常用的数字电路元器件为74系列元器件,在Altium Designer 18中,这些门元器件可以在的“TI Logic Gate1.IntLib”和“TI Logic Gate2.IntLib”元件库中找到。

在“Libraries”面板中单击“Libraries”按钮,打开“Available Libraries”对话框,然后在其中加载需要的元件库。本例中需要加载的元件库如图2-105所示。

图2-105 本例中需要的元件库

3.放置元器件

在“TI Logic Gate1.IntLib”和“TI Logic Gate2.IntLib”元件库中找到与非门元器件,从另外两个库中找到其他常用的一些元器件。将它们一一放置在原理图中,并进行简单布局,如图2-106所示。

图2-106 原理图中所需的元器件

提示:在Altium Designer 18中,提供了常用元器件的添加工具栏,在需要添加与非门时,直接单击按钮,就可以向原理图中添加一个与非门。

4.元件布线

在原理图上布线,编辑元器件属性,再向原理图中放置电源符号,完成原理图的设计,如图2-107所示。

图2-107 完成原理图设计

5.放置文字说明

选择“放置”→“文本字符串”命令,或者单击“应用工具”工具栏中的“实用工具”按钮,在下拉菜单中选择“放置文本字符串”按钮,光标变成十字形,并有一个Text文本跟随光标,这时按〈Tab〉键,打开“Properties”面板,在其中的“Text”文本框中输入文本的内容,然后设置文本的字体和颜色,如图2-108所示。这时有一个红色的“220V”文本跟随光标,移动鼠标指针到目标位置单击即可将文本放置在原理图上。

6.保存原理图

选择“文件”→“保存”命令或者单击菜单栏中的“保存”按钮,将设计的原理图保存在工程文件中。

提示:除了放置文本之外,利用原理图编辑器所带的绘图工具,还可以在原理图上创建并放置各种各样的图形、图片。

本例中主要介绍了查寻数字元器件;在数字电路的设计中,常常需要用大量的数字元器件。怎么寻找并正确使用这些数字元器件,在数字电路的设计中至关重要。

2.5.8 时钟电路设计

2.5.8 时钟电路设计

本例要设计的是一个简单的时钟电路,电路中的芯片是一片CMOS计数器,它能够对收到的脉冲自动计数,在计数值到达一定大小的时候关闭对应的开关。

在本例中,将主要学习原理图符号的放置,原理图符号是原理图必不可少的组成元素。在原理图设计时,总是在最后添加原理图符号,包括电源符号、接地符号和网络符号等。

1.建立工作环境

1)选择“开始”→“Altium Designer”命令,或者双击桌面上的快捷方式图标,启动Altium Designer 18程序。

2)选择“File”→“新的”→“项目”→“PCB工程”命令,然后右击新建的工程文件,并在弹出的快捷菜单中选择“保存工程为”命令,将新建的工程文件保存为“时钟电路.PrjPCB”。

3)选择“File”→“新的”→“原理图”命令,然后右击新建的原理图文件,并在弹出的快捷菜单中选择“保存为”命令,将新建的原理图文件保存为“时钟电路.SchDoc”。

4)对原理图图纸做必要的设置。

2.加载元件库

在“Libraries”面板中单击“Libraries”按钮,打开“Available Libraries”对话框,然后在其中加载需要的元件库。本例中需要加载的元件库如图2-109所示。

图2-108 设置字体

图2-109 需要加载的元件库

3.放置元器件

在“TI Logic Gate2.IntLib”元件库中找到SN74LS04N,在“TI Logic Counter.IntLib”元件库中找到计数器芯片SN74HC4040D,从另外两个库中找到其他常用的一些元器件。将它们一一放置在原理图中,如图2-110所示。

图2-110 原理图中所需的元器件

4.元器件布线

在原理图上布线,编辑元器件属性,如图2-111所示。

图2-111 完成原理图布线

5.放置原理图符号

1)在布线的时候,已经为原理图符号的放置留出了位置,接下来就应该放置原理图符号了。

2)首先放置网络标号,选择“放置”→“网络标签”命令,或单击“布线”工具栏中的按钮,鼠标变成十字形状,并带有一个初始标签“Net Label1”。这时按〈Tab〉键,打开“Properties”面板,在该面板中的“Net Name”文本框中输入网络标签的内容。单击面板中的颜色块,将网络标签的颜色设置为红色,如图2-112所示。移动鼠标指针到目标位置并单击,将网络标签放置到原理图中。

图2-112 “Properties”面板

提示:在电路原理图中,网络标签是成对出现的。因为具有相同网络标签的引脚或者导线是具有电气连接关系的,所以如果原理图中有单独的网络标签,则在原理图编译的时候,系统会报错。

3)放置电源和接地符号。设计完成的电路原理图如图2-113所示。

图2-113 原理图设计完成

6.保存原理图

选择“文件”→“保存”命令或者单击菜单栏中的“保存”按钮,将设计的原理图保存在工程文件中。

在本例的设计中,主要介绍了原理图符号的放置。原理图符号有电源符号、电路节点和网络标签等,这些原理图符号给原理图设计带来了更大的灵活性,应用它们,可以给设计工作带来极大的便利。