实验4 使用Altium Designer绘制电路原理图(上机)
实验4 使用Altium Designer绘制电路原理图
一、实验目的
1、熟悉Altium Designer的软件使用界面
2、掌握Altium Designer的原理图绘制流程及方法
二、实验原理
机器狗控制板的前端电路是主要由多个三极管构成的触发脉冲产生电路，如图4-1所示。咪头S1采集声音信号，经电容C1耦合送入由三极管Q1与电阻R1、R2、R5组成的单管共射放大电路，声音信号经放大电路放大后再经电容C2耦合作为三极管Q2的基极控制电压。如果控制电压足够大，则Q2管发射结导通，Q2管处于饱和状态，集电极电压为低电平，经接头P2的1脚送出去触发后端的单稳态触发器；如果控制电压不够大，Q2管发射结不导通，Q2管处于截止状态，集电极电压为高电平，将无法触发单稳态触发器。
图4-1 机器狗控制板前端电路原理图
接头P2的2脚接单稳态触发器的输出端。当单稳态触发器被触发了，则该端接高电平，经二极管D2给电容C3充电，当C3两端电压足够高了，这三极管Q3导通，将Q2的基极电位强制拉回到低电平，Q2截止，为下一次触发做准备。但Q3导通后，电容C3放电，C3两端电压下降到一定值后，Q3截止。通过D2、C3和Q3组成的反馈控制，使得单稳态触发器可以被多次重复触发。
三、实验条件及设备
1、计算机
2、EDA设计软件Altium Designer 13
四、实验内容与操作步骤
绘制电路原理图步骤见图4-2。
步骤1.创建PCB设计项目（*.PrjPCB）
启动Altium Designer,创建PCB设计项目：Cat.PrjPCB。
步骤2.创建原理图文件
在AD初步.PrjPCB项目下，执行选单命令【File】/【New】/【Schematic】,创建原理图文件，并另存为“AD初步.SchDoc”。这里应注意的是做项目的思想，尽量把一个工程的文件另存为到同一文件夹下，方便以后的管理。
进入原理图编辑器后，设计者可以通过浏览的方式熟悉环境、各菜单命令。这里对一些常用菜单做简单说明。
如图4-4，【File】是对项目创建管理的窗口，【Edit】是对画原理图时对其一些功能的编辑，【View】具有查看、放大、缩小的功能，【Project】可以对原理图进行编译，检查错误，【Place】中有一些常用器件，可直接放置，【Design】可以进行一些高级设计，【Tools】平时用得比较多点，可以对元器件进行自动排序，查看元器件的封装等。
如图4-5，这个工具栏可以直接对连线、总线、文本、地线、电源等进行放置。
如图4-6，这个工具栏可以直接对电阻、电容等进行放置。
执行菜单命令【File】/【New】/【Project】/【PCB Project】,
弹出项目面板。面板显示的是系统默认名
“PCB_Project1.PrjPCB”的新建项目文件，将它另存为
其他项目文件名，如“AD初步.PrjPCB”。在创建PCB
工程之前也可以先创建一个Workspace，执行菜单命
令【File】/【New】/【Design Workspace】就可以创建
一个Workspace,在这个独立的工作环境下再重新创建
工程，但最好不要把workspace和创建的PCB工程存
在同一个根目录下。因为workspace包含了新建的工图4-3 新建项目面板
图4-5 常用工具栏2
图4-4 常用工具栏1
图4-6 常用工具栏3
下面对原理图纸进行简单介绍，对新建的原理图的边框进行双击，就会出现如图4-7的原理图纸设置框，Border Color 是对边框颜色进行设置，Sheet Color 是对网格背景颜色进行设置，Standard styles 是对原理图纸的纸张大小的选择设计。其他具体功能这里就不详细说明了。
步骤3. 加载/卸载元件库
在原理图上放置元件前，须先知加载图中所需元件的元件库。
如图4-8，点击屏幕右下角【System 】/【Libraries 】按钮，弹出文件面板，如图4-9，
图4-7 原理图纸背景设置栏
边框颜色设置 网格背景颜色设置
对原理图纸的大小选择
图4-8 系统工具栏
点击System
点击【Libraries...】，弹出如图4-10的Available Libraries 面板，点击【installed 】，选择元件所在的路径、选择元件库，加载元件库。一般的情况下，Miscellaneous Connectors 和Miscellaneous Devices 这两个库包含了一般常用的元器件，包括分立元件原理符号、接插件符号。这两个库也是Altium Designer 系统默认打开的元件库。如果对不熟悉其生产商的元件可按原件型号搜索其所在库。
双击Search ，进入如图4-11元件搜索面板，输入元件名称进行搜索。还有些元件是现有库中没有的，这需要设计者在绘图前依照元件数据手册为其创建对应的元件库，在以后的实验中会详细说明，这里就不进行讲解了。 图4-9 库文件面板
点击libraries
图4-9Available Libraries 面板
双击Search ，搜索元件
图4-10 Available Libraries 库添加面板
步骤4.放置图件
图件是指元件Part 、导线Wire 、节点Junction 、电源端口Power Port 、网络标号Net Label 、端口Port 、总线连接口Bus Entry 等。
（1）放置元件 执行菜单命令【Design 】/【Browse Libraries...】或单击面板标签【System 】，选中【Library 】，如图4-12所示，弹出库文件面板
图4-11 Libraries Search 元件搜索面板
在查找对话框中输入要查找元件的名称、选择查找元件类型、查找范围、查找路径
查找类型
查找名称
查找路径
高低级查找设置
图4-12 面板标签System
元件三维模型库
元件封装模型
加/卸载元件库
查找元件
放置所选中的元件
当前元件库
快速跳转条件
当前所选中的元件
元件名称排序
原理图符号
元件封装图形
图4-13 元件选择对话框
在“当前元件库”列表框中选中需要放置元件的所在库；在“元件名称排序”列表框中选中需要放置的元件；单击【Place...】按键，元件符号附在光标上，跟随光标移动；此时按一次键盘空格键元件逆时针旋转90度；按X 键元件左右镜像；按Y 键元件上下镜像；对需要编辑属性的元件按Tab 键，弹出如图4-14元件属性对话框，对话框中编辑元件的标注、标注值、元件引脚、元件封装等。
当确定元件的基本位置后，鼠标左键确认。一张图纸上的相同元件可以连续放置。 绘图中，同类元件可以连续放置。单子件元件的标注可以在全部图纸绘制完后统一添加。元件的标称值、元件的封装最好在放置元件时输入。
注意：在元件还未定位时，拖动效果如图4-15所示，而且在这个时候最好使用X 键、Y 键、空格键、Tab 键进行参数和位置的设计。
图4-14元件属性对话框
编辑元件引
添加、编辑元件封装
标称值
标注值
放置如图4-1的元件如图4-17所示，像4.7K的电阻可以按住Shift键然后拖动，可以cope
一个4.7K的电阻。
图4-15 放置三极管形成的拖动效果
放置元器件的时候也可以在界面的右上角的菜单栏里点击小
电阻放置一些常用的电阻和电容，如图4-16所示。
图4-16常用器件
图4-17 放置完元器件
用空格和
Y键镜像
图4-18 把元器件布好局
（2）放置导线和节点
当电路元件放置并基本布局、排列完毕后，如图4-18所示，进行各元件的连接。放置导线可单击电路绘图工具栏上的按钮，或按快捷键【P/W】。
电路中十字交叉的连线需要添加节点，按快捷键【P/J】，或者如图4-19进行操作。
先点击Place
放置节点
放置连线
图4-19 放置面板
（3）放置网络标号、总线入口、总线及线路标签的步骤这里就不做详细说明，有兴趣的同学可以课后自己探讨。
步骤5.为元件添加标注
为原理图中的元件添加标注是绘制原理图的重要步骤。有手动和自动添加标注两种办法。自动添加标注是执行菜单命令【Tool】/【Annotate】，依系统选项提示，如图4-19所示，逐步进行。手工添加标注是在放置元件时将元件标注输入，见图4-14元件属性对话框。
步骤6.规范原理图
绘制完一遍草图后，需要对元件的位置做适当调整。添加必要的文字说明。一张高质量的电路图应该是信号流向清楚，功能模块安排合理，疏密适中，图幅大小合适。
图4-20 自动标注对话框
设置自动标注方式
进行自动标注
接受自动标注
执行自动标注
步骤7.电气规则检查（ERC）
电气规则检查可检查原理图中是否有电气特性不一致的情况。如：两个输入引脚并联、未连接完整的网络标号、重复性的元件标注等。以上这些都是不合理的电气冲突现象。Altium Designer会按照用户设置规则来区分错误的等级并提醒用户。
执行菜单命令【Project】/【Compile PCB Project】，对其进行电气检查。单击面板标签【System】,选中【Messages】，如图4-21所示，打开信息面板，显示编译结果。根据编译报告，修改原理图中的错误。
图4-21 电气检查对话框
步骤8.元件封装检查
元件封装检查是非常关键的一步。执行【Tools】/【Footprint Manager】检查图中所示元件的封装。再将原理图网表信息导入PCB文件之前，应保证元件封装的完整和正确。如
图4-22所示。
所选元件
封装名称
添加、编辑封装
封装图形
图4-22 封装管理对话框
五、实验报告
1、叙述基于Alitum Designer设计电路原理图的操作过程；
2、分别对绘制过程中完成布局、连线和标注各阶段的原理图做
截图记录；
3、撰写实验总结或者心得体会；
4、回答思考题。
六、思考题
1、在本前端电路中，如果不加由D
2、C3和Q3组成的反馈电路，电路的运行效果会如何？
2、如果找不到所需元件的库，如何解决？
3、原理图绘制时会涉及到哪几种网格？它们的作用分别是什么？
4、试说明原理图元件和封装是什么对应关系？