跟我学做印制板（2）

（接上期）

第三节 电原理图设计

（1）原理图设计工作环境设定

上一讲已经叙述了通用设计环境，对于原理图设计，还需要对工作环境予以必要的设定。DXP 系统设定菜单下，优先设定项的第二个大项是“原理图设定”项。

图1 所示是原理图设定项展开的第一个项目，通用设定项。默认设定考虑了多数情况下设计人员的习惯，可注意如下几点：①默认图纸尺寸为A4，这是考虑到多数办公打印机幅面是A4，便于打印保管。前面已经讲过，用户可以根据需要进行修改；②引脚间距，分别是指的原理图中元件引脚所标注的名称和编号，在图中距离引脚“根部”的距离，在设定默认单位为“Dxp Defaults（DXP 默认）”时，单位是10mil。引脚标注距离太远则必须把图纸画得很大，否则容易误会，太近容易和元件轮廓线发生冲突，导致误读。一般设置在4-6 较为适宜；③默认的“接地”分为3 种，电源地、信号地和接大地。

根据设计需要，在原理图设计时可自定义诸如“模拟地”、“数字地”等；④模板，默认无。

图1 优先设定项——原理图，通用设定

图2 是“优先设定项”中原理图设置的第二项“图形编辑设定”，这是针对原理图设计过程中的图形编辑风格和一些辅助功能的设定。下面介绍几个常用到的设定项：①光标类型分四种可选，90°大十字、90°小十字、45°小十字、45°极小十字。

图2 优先设定项——原理图，图形编辑设定

在一般设计时，建议采用90°大十字（如图），便于相距较远的元件对齐画线；②取消/ 重做操作，默认堆栈深度为50，意味着你可以从目前的操作状态最多后退50 步，以便撤销需要改正的操作，一般来讲，这已经足够了；③摇景操作设定，这是在图形被放大，图纸边沿已在显示范围以外时，如果拖动元件或画线至显示范围边沿，则自动“摇景”，即显示范围平移。有两种工作方式可选，分别是“按固定步长平移”和“自动重新中置”，第三个选择项是关闭自动摇景。摇景的速度可以拖动图中的滑块设定，固定平移步长也可设定；④默认未选中的一个多选框“单一 表示负”，往往用在设置网络标号和编辑库元件时使用。例如，要输入“ ”，选定该项只需要输入“ENB”就可以了，不选定该项则需每个字母前面输入，即“ENB”。但是，更适合于需要输入类似“ 1”的情况。

图3 是“优先设定项”中原理图设置的第三项“编译器操作”。该设定项主要是提供对设计文件进行编译时处理交叉导线以及出错信息显示方式的操作设定。出错信息包括三个等级：致命错误、错误和警告，在设计图中分别用不同颜色表示，用户也可另外设定自己惯用的，不易与其他信息混淆的颜色。

图3 优先设定项——原理图，编译器操作

图4 是“优先设定项”中原理图设置的第四项“自动聚焦”。这是一个辅助手段，便于设计者在较复杂的设计图中集中注意力于操作对象。从设定选框中可以看到是注意力“聚焦”的手段有色彩的加浓和暗淡，局部放大等。默认是都不选，设计者可以根据自己的需要设定。

图4 优先设定项——原理图，自动聚焦

图5 是“优先设定项”中原理图设置的第五项“网格设定”，这是为了绘图清晰、整齐、方便的辅助工具。提供了三种网格尺寸：可视网格、捕获网格、电气网格。针对绘图时选用英制还是公制单位，点击“边框形式”，可以分别提供若干组网格尺寸组合，设计者可以便捷选择，也可修改数据自行设定。

图5 优先设定项——原理图，网格设定

这三个尺寸的意义分别是：①可视网格，即在图纸上显示出来的网格，作为放置元件相互对齐的参照，在采用英制单位时，一般选用100mil（2.54mm），在采用公制单位时，一般选用2.5mm 或者5mm。

可视网格有两种可选样式，线格和点格。颜色一般选较浅的，以便于明确地与元件轮廓线和导线等区分。②捕获网格，实际上就是光标移动的最小单位。

集成电路等元件的图形中，引脚之间的距离一般最小是100mil，这是为了便于标注编号，使字不至于太小。如果绘制所有导线的距离都如此，则整个图形显得不够紧凑，一张图容纳的内容偏少。一般建议选择50mil。③电气网格是这样一个概念，光标接近某个元件引脚的“电气热点”即电气连接点时，如果之间的距离小于“电气网格”，就会自动被“吸引”过去，自动定位于该“电气热点”。这不仅是为了绘图方便，还有一个重要意义，就是避免绘制导线连接元件引脚时，看似连上了，但实际上导线端点并没有与元件引脚的电气热点处于同一个坐标点，于是设计软件判定它们之间并未连接。一般来讲电气网格的数值设定与捕获网格相同或稍小，应用起来比较方便。对于一般设计应用，我们推荐如图5的第二套默认组合。

图6 是“优先设定项”中原理图设置的第六项“导线剪切设定”。在已连接导线的情况下需要修改连接，例如在导线中间插入元件时，导线剪切功能很有用处。默认的切割长度为捕获网格的3 倍，剪切后留下的导线端点不在网格上，稍有不便，建议改为4 倍。

图6 优先设定项——原理图，导线剪切设置

图7 是“优先设定项”中原理图设置的第七项“默认单位设定”。此处所谓默认单位，是指原理图设计过程中图纸显示的坐标数值，在线修改设定所使用的单位等。当使用英制单位系统时，可选项有mils（密尔，千分之一英寸）、inches（英寸，约25.4mm）、DXP 默认选择（10mil 为单位）和自动英制。当选择自动英制时，如mils 的数值是500mils 的整倍数，则自动将单位从mils 切换为inches。

图7 优先设定——原理图，默认单位

对于原理图设计，图纸绘制不应过于密集，所以前述网格设定一节基本上都是以10mil 以上为单位。因为大量的原理图库元件图形是采用英制单位建立的，通常在设计时采用英制单位，设定为DxpDefaults（DXP 默认）。要注意， 如此设定以后，我们在设计过程中使用到的尺寸数值，其单位是10mils，例如5 意即50mils.

图8 是“优先设定项”中原理图设置的第八项“默认图元参数设定”。我们绘制的原理图，是由许多基本的图形元素组成的，这些图形元素称为“图元”。在绘图过程中，同一种图元，例如一段圆弧，可能在不同的地方需要不同的直径，不同的起止角度，线的粗细也不同。Protel 2004 设计系统为设计者提供了一整套基本图元的默认参数，用户可以在正式开始工作前根据自己的需求予以修改，也可以全部保留默认值，工作进行中在线修改。如图8，图元选择“Arc”（圆弧），点击下面“编辑值”，就会出现如图8 所示编辑对话窗口，关于绘制圆弧的所有参数都可以予以修改保存。在实际绘制图形时，Protel 2004 还提供了更便捷的方式，即直接用鼠标拖动确定诸如半径，起止角度等。

图8 优先设定——原理图，默认图元参数

如果在这里选择了右上角的“永久”，那么这里的设定参数值固定保存，每次调用图元时，都是按照这里的设定参数出现，用户在线修改只针对当前调用对象，不会修改保存的参数值，如图9 所示。

图9 图元——圆弧参数编辑

如果这里没有选择“永久”（系统默认不选），那么用户每次调用图元所作的修改，既对当前对象起作用，也同时修改了保存的参数，下一次调用时，按照新参数调用。在绘制原理图时，调用某一图元，只要在确定放置之前，按下TAB 键，就会出现这里的编辑对话框，供用户编辑修改相关参数。

原理图设计的最后一项优先设定是为了支持与其他设计软件的文件格式相互变换，使用户以前在其他设计软件环境下所做的设计能够导入Protel2004，继续工作。Orcad 是一款功能强大的设计软件，该公司于06 年并入了着名的Cadence 公司。

从使用角度来讲，Orcad 较复杂，而且版权保护措施比较严格，以致使用没有protel 那么广泛，在普通设计用途方面Protel 更为普遍一些。

完成所有设定后，注意图中有的项目右上角有一个星号，这是提示设定尚未保存，应点击“确认”，即保存全部设置内容。

下面以一个实例讲述原理图设计中的一些具体操作。这是一位高职院校学生设计的单片机通用应用平台，可供教学实验，也可经二次开发用于各种实际场合。为了便于叙述层次化设计的思想，把整个原理图分为了两个子图。

（2）新建设计项目

启动Protel 2004，在主菜单中选择“文件－创建－项目－ PCB 项目”，新建一个设计项目，见图10 所示。也可以在主页面左边工作区面板“新建”栏里选择“Blank Project（PCB）”（空白项目-印制板）。这时，Protel2004 的主页面自动转为显示“项目”。新建的项目名称默认为“PCB_Project1.PrjPCB”。鼠标右键单击该项目名称，在下拉菜单中选择“另存项目为”，即可指定该设计项目文件保存的路径，并且可修改名称，例如“设计实例”。鼠标右键单击该项目名称，下拉菜单中选择“追加新文件到项目中-Schematic（原理图）”，见图11，点击后在项目面板中，项目名称树状目录的下一层“Source Documents”（源文件）下出现新建的原理图空白文件“Sheet1.SchDoc”。与前面类似，鼠标右键点击它，出现会话框允许你指定保存路径并重新对文件命名（设计实例-1.SchDoc），默认情况是与项目保存在同一路径。右键再次单击项目名称，下拉菜单中选择“追加新文件到项目中-PCB（印制板）”，“Source Documents”（源文件）下出现新建的空白印制板图文件“PCB1.PcbDoc”。同样，鼠标右键点击该文件名，出现会话框供你指定保存路径并重新对文件命名（设计实例。PcbDoc）。新建项目完成后，设计页面如图12 所示。

　图10 新创建PCB项目

图11 在项目中新建原理图文件

图12 新建项目与设计文件

图12 中鼠标指针指向一个工作面板显示控制按钮，图中该按钮是鼠标的形状，表示工作区面板固定显示。单击它，图标变成键盘的形状，这时，工作区面板变为“浮动面板”，平时自动隐藏，显示控制标签也自动移到左侧。这样可以使得在设计过程中图纸可以有最大化的显示区间，方便了应用。

需要显示工作面板时，只要把鼠标移向需要的显示控制标签，工作区面板即会自动显示。还可以用鼠标把它任意拖动到其他地方。

打开原理图文件“设计实例-1.SchDoc”，出现如图13 所示的设计图纸， 图框样式是Protel2004 默认的标准样式。

图13 空白原理图

（3）图纸选项

单击主菜单中的“设计”，在展开的下拉菜单中选择“文档选项”，会弹出一个“文档选项对话框”，如图14 所示。或者鼠标指针放在图纸范围内，单击右键即出现快捷选项菜单，如图15，选定下一级子菜单的“文档选项”，同样会出现图14 的对话框界面。

图14 原理图设计——文档选项

图15 快捷设定——文档选项

该对话框有三个标签分别控制三个显示界面，在“图纸选项”中可以设置修改图纸的各项风格或参数，如“模板”、“选项”、“网格”、“电气网格”、“标准风格”、“自定义风格”以及修改系统字体。其中，模板、网格、电气网格、修改系统字体在前面介绍原理图优选项时已作介绍。这里的“标准风格”

实际上是提供一系列标准图纸样式供选用，原文是“Standard style”，应该翻译为“标准样式”或“标准规格”。“自定义风格”使用户可以自行任意设定图纸规格，如尺寸、方向、标题栏、边框颜色等内容。

在“选项”区域，有几个设置项，下面逐一解释。

方向：可选项有两个“Landscape”（风景画）意即图纸横置，“Portrait”（肖像画）意即图纸纵置，一般选前者。

图纸明细表：即我们常说的标题栏（见图13）。

提供了“Standard”（标准）和“ANSI”（美国国家标准协会）两种样式，一般保留默认的前者。

图纸编号空间：原理图的标题栏中有一栏标注“Sheet X of Y”，意即“第X 张，共Y 张”。标题栏中本无X、Y 字样，是供设计者填写的。本项设定就是为填写“X”预留的空间。一般来讲一个项目的原理图数量在10 以内，所以留下一位数的空间即可，如默认的4，若数量范围等于或大于10，可直接修改为8-10，就可以填下两位数。

边界、参考区的定义见图13。边界即图纸最外的一道矩形框，规定了图纸的最大范围；参考区是在边界内四周的条状区域，分别把图纸按水平和垂直方向均分为几个等分，命名为1、2、3、4 和A、B、C、D，这样图纸就被分划成若干小区域，例如最左上方的一个小区域称为A1。在用文字描述图纸时，如提到某元件位于B2 区域，读图者就很容易找到元件。

对话框界面中两个复选框分别定义图纸边界和参考区是否显示，一般保持默认状态，予以选定。

边缘色，指定图纸边界的颜色，默认为黑色。

图纸颜色，指的是图纸背景的“底色”。一般不用纯白，避免设计者长时间观看较亮的白色屏幕，导致眼睛不适。通常选用很淡的底色，不影响图纸的显示，也比较柔和。

显示模板图形，在调用了图纸模板图形时，该项应选中。

【注意】：在文档选项的各种设定中，有些是在前面“优先选择项”中已经进行了设定的，在这里出现的意义有所不同。“优选项”的设定是作为DXP 系统工作过程中新建文件的默认设定，带有全局性，而“文档选项”中的设定，只针对当前打开的“这个文档”。

（待续）