输入原理图

概览

了解如何在 Altium Designer 中开始绘制多谐振荡器原理图,包括在 Components 面板中查找元件、编辑元件属性,以及将元件放置到原理图图纸上。本教程将逐步介绍晶体管和电容的放置过程,包括设置位号、选择电容封装,以及调整元件方向和间距,为布线做好准备。跟随教程操作,信心十足地开始绘制原理图。

- 使用 Components 面板查找并放置工作区元件。
- 在放置过程中设置位号、参数可见性并选择封装。
- 通过旋转、镜像和基于栅格的定位,整齐排列元件,并预留布线空间。
使用 AI 深入了解:

现在,您可以开始绘制原理图了。

放置元件

Main page: 搜索和放置元件

当 Altium Designer 连接到工作区时,Components 面板将列出该工作区中可用于项目设计的所有元件。对于这些元件,Components 面板支持与 Manufacturer Part Search 面板相同的搜索功能,包括基于字符串的搜索、分面搜索或两者结合的搜索,以及 Find Similar Components 功能。

通过 Components 面板,将从 Manufacturer Part Search 面板获取的元件放置到多谐振荡器电路中。放置完元件后,原理图应如下图所示。

所有元件均已放置完毕,可以开始连线。
所有元件均已放置完毕,可以开始连线。

  • 请注意,元件之间应留有足够的间距,以便连接各个元件的引脚。这一点很重要,因为您不能让导线穿过某个引脚的底端,去连接其后方的另一个引脚。否则,这两个引脚都会连接到该导线。如有需要,可以在放置后重新调整元件的位置。

放置晶体管

  1. 从主菜单中选择 View » Fit Document,使原理图图纸填满设计空间。

  2. 打开 Components 面板。为此,单击设计空间右下角的  按钮,然后从菜单中选择 Components。

    Components 面板有两种工作模式:常规模式和紧凑模式。本教程展示并介绍的是常规模式下的面板。请加宽面板,使其以常规模式显示。面板处于常规模式时,右上角的按钮显示为 。在紧凑模式下,控件会重新排列,因此其布局可能与此处的图示和说明不完全一致。

    如果面板停靠在 Altium Designer 窗口边缘,可以将其设为浮动状态,以便放置在设计环境内部或外部的任意位置。为此,单击面板名称,然后将其拖至所需位置。更多信息,请参阅 使用面板页面。

  3. 单击 Components 面板左上角的  按钮,打开 Categories 窗格。选择 All 条目以访问工作区库。

    之后,可以单击  按钮关闭 Categories 窗格。

  4. 单击 Components 面板顶部的  按钮,然后从菜单中选择 Refresh,使用从 Manufacturer Part Search 面板获取的元件更新面板内容。

  5. 在面板顶部的 Search 字段中,输入 transistor BC547。搜索结果将显示在面板中。

  6. 在搜索结果表格中,单击找到的晶体管条目 (BC547CG),将其选中。

  7. 使用  显示面板的 Details 窗格按钮,以便查看所选元件的详细信息。

  8. 在面板的结果表格中单击所需的晶体管 以将其选中,然后单击 Details 窗格中的  按钮。光标将自动移至原理图图纸范围内,并变为十字光标,晶体管符号会悬浮在光标上。此时,您已进入元件放置模式。移动光标时,晶体管会随之移动。

    Do not place the transistor yet!

  9. 当晶体管仍悬浮在光标上时,按 Tab 键打开 Properties 面板。作为最常用的字段,Designator 字段将在面板中自动高亮显示,供您编辑。

    • 您可以暂时关闭 Components 面板,稍后使用  按钮菜单再次将其显示。

    • 请注意,Properties 面板中的各个区域均可单独展开或折叠,因此您的面板外观可能有所不同。

  10. 在 Designator 字段中输入 Q1,并确认 Comment 字段的可见性控件已设置为可见(显示为 )。

  11. 将所有其他字段保留为默认值,然后单击设计空间中的暂停按钮 (),返回元件放置模式。

  12. 移动带有晶体管符号的光标,将晶体管定位在图纸中央稍偏左的位置。确定晶体管的位置合适后,单击以将其放置在原理图上。

    如果需要更改已放置元件的位置或方向,请在该元件上使用 Click, Hold&Drag,将其移动到所需位置。拖动过程中,分别使用 Spacebar、X 和 Y 键来旋转、水平翻转和垂直翻转元件。

  13. 移动光标后,您会发现晶体管的一个副本已放置在原理图图纸上,而您仍处于元件放置模式,晶体管符号仍悬浮在光标上。此功能允许您放置同一元件的多个实例。

  14. 现在可以放置第二个晶体管了。此晶体管与前一个相同,因此在放置前无需编辑其属性。放置同一元件的多个实例时,Altium Designer 会自动递增元件位号。在本例中,下一个晶体管将自动指定为 Q2。

    参考上方的原理图,您会注意到 Q2 是 Q1 的镜像。要水平翻转悬浮在光标上的晶体管,请按键盘上的 X 键。

  15. 移动光标,将元件定位在 Q1 的右侧。

    要使用网格线更精确地定位元件,请放大视图 (Ctrl+Mouse Wheel) 以查看网格。

  16. 确定元件位置后,单击以放置 Q2。您当前“拿着”的晶体管的一个副本将再次放置在原理图上,而下一个晶体管将悬浮在光标上,等待放置。

  17. 两个晶体管均已放置完毕,右键单击或按 Esc 键退出元件放置模式。光标将恢复为标准箭头。

放置电容

  1. 返回 Components 面板,并使用面板的 Search 字段搜索 capacitor 22nF 16V 0603。

  2. 在搜索结果表格中选择找到的电容条目 (Capacitor 22nF +/-5% 16V 0603)。

  3. 许多电阻和电容都有适用于不同密度等级的多种封装模型。在 Details 窗格的 Models 区域中,找到封装预览,并在其下方选择 A 类型 (FP-C0603C-CF-IPC_A)。

    也可以在放置过程中或放置后,使用 Properties 面板选择此封装。

  4. 单击 Details 窗格中的  按钮。

  5. 当电容悬浮在光标上时,按 Tab 键打开 Properties 面板。

  6. 在 Designator 字段中输入 C1。

  7. 单击面板 Parameters 区域中的 Show More 链接,以显示完整的元件参数列表。确保仅启用 Value 参数的可见性。此参数的值将显示在设计空间中的元件旁边。

  8. 将所有其他字段保留为默认值,然后单击设计空间中的暂停按钮 (),返回元件放置模式。

  9. 按 Spacebar 以 90° 为增量旋转元件,直到其方向正确。

  10. 将电容定位在晶体管上方,然后单击以放置元件。

  11. 定位并放置电容 C2。

  12. 右键单击或按 Esc 退出元件放置模式。

放置电阻

  1. 返回 Components 面板,并使用面板的 Search 字段搜索 resistor 100K 5% 0805。

  2. 在搜索结果表格中选择找到的 100K 电阻条目 (Resistor 100K +/-5% 0805 125 mW)。

  3. 在 Details 窗格的 Models 区域中,找到封装预览,并在其下方选择 M 类型 (RESC2013X70X40ML20T20)。

  4. 单击 Details 窗格中的  按钮。

  5. 当电阻悬浮在光标上时,按 Tab 键打开 Properties 面板。

  6. 在 Designator 字段中输入 R1。

  7. 单击面板 Parameters 区域中的 Show More 链接,并确保仅启用 Value 参数的可见性。

  8. 将所有其他字段保留为默认值,然后单击设计空间中的暂停按钮 (),返回元件放置模式。

  9. 按 Spacebar 以 90° 为增量旋转元件,直到其方向正确。

  10. 将电阻定位在 Q1 基极的左上方,然后单击以放置元件。

  11. 接下来,将另一个 100K 电阻 R2 放置在 Q2 基极的右上方。放置第二个电阻时,位号将自动递增。

  12. 右键单击或按 Esc 退出元件放置模式。

  13. 返回 Components 面板,并使用面板的 Search 字段搜索 resistor 1K 5% 0805 fixed。

  14. 在搜索结果表格中选择找到的 1K 电阻条目 (Resistor 1K +/-5% 0805 500 mW)。

  15. 在 Details 窗格的 Models 区域中,找到封装预览,并在其下方选择 M 类型 (RESC2013X70X40ML20T20)。

  16. 单击 Details 窗格中的  按钮。

  17. 当电阻随光标浮动时,按 Tab 键打开 Properties 面板。

  18. 在 Designator 字段中输入 R3。

  19. 单击面板 Parameters 区域中的 Show More 链接,并确保仅启用 Value 参数的可见性。

  20. 将所有其他字段保留为默认值,然后单击设计空间中的暂停按钮 (),返回元件放置状态。

  21. 按 Spacebar 以 90° 为增量旋转元件,直到其方向正确。

  22. 将 R3 定位并放置在 Q1 集电极的正上方,然后将 R4 放置在 Q2 集电极的正上方。

  23. 右键单击或按 Esc 退出元件放置状态。

放置连接器

  1. 返回 Components 面板,并使用面板的 Search 字段搜索 connector male straight。

  2. 在搜索结果表格中选择找到的连接器条目。

  3. 单击 Details 窗格中的  按钮。

  4. 当电阻随光标浮动时,按 Tab 键打开 Properties 面板。

  5. 在 Designator 字段中输入 P1。

  6. 将所有其他字段保留为默认值,然后单击设计空间中的暂停按钮 (),返回元件放置状态。

  7. 按 Spacebar 以 90° 为增量旋转元件,直到其方向正确。

  8. 单击以将连接器放置到原理图上。

  9. 右键单击或按 Esc 退出元件放置状态。

  10. 在 Projects 面板中右键单击原理图文档的条目,然后从上下文菜单中选择 Save,将其保存到本地。

连接电路

Main page: 在原理图中建立电路连接

连线是指在电路的各个元件之间建立连接的过程。要为原理图连线,请参考电路草图 () 和下方的视频。

使用连线工具连接电路。在视频接近结尾时,可以看到如何拖动导线。

  1. 首先,按以下方式将电阻 R1 的下端引脚连接到晶体管 Q1 的基极。从主菜单中选择 Place » Wire 命令(或使用 Ctrl+W 快捷键),进入导线放置模式。光标将变为十字形。

  2. 将光标移到 R1 的下端。位置正确时,光标处会出现一个红色连接标记(红色十字)。这表示光标位于元件的有效电气连接点上。

  3. 单击以固定导线的第一个点。移动光标,一根导线会从光标位置延伸回固定点。

  4. 将光标移到 Q1 的基极上,直到光标变为红色连接标记。如果导线的拐角方向不正确,按 Spacebar 切换拐角方向。

  5. 单击以将导线连接到 Q1 的基极。光标将与该导线分离。

  6. 请注意,光标仍为十字形,表示可以继续放置另一根导线。要完全退出放置模式并恢复箭头光标,可以右键单击或按 Esc,但现在先不要这样做。

  7. 接下来,将 R3 的下端引脚连接到 Q1 的集电极。将光标移到 R3 的下端引脚上,单击以开始绘制新导线。垂直移动光标,直到其位于 Q1 的集电极上,然后单击以放置该导线段。光标会再次与该导线分离,而您仍处于连线模式,可以继续放置另一根导线。

  8. 按照上方视频所示,完成电路其余部分的连线。

  9. 完成所有导线的放置后,右键单击或按 Esc 退出放置模式。光标将恢复为箭头。

放置网络标签

现在,每组相互连接的元件引脚都构成了一个 net。例如,其中一个网络包括 Q1 的基极、R1 的一个引脚和 C1 的一个引脚。每个网络都会自动获得一个由系统生成的名称,该名称基于该网络中的某个元件引脚。

为了便于识别设计中的重要网络,可以添加网络标签来为其命名。对于此多谐振荡器电路,您将为电路中的 12V 和 GND 网络添加标签,如下所示。

已为 12V 和 GND 网络添加网络标签,原理图绘制完成。
已为 12V 和 GND 网络添加网络标签,原理图绘制完成。

  1. 从主菜单中选择 Place » Net Label 命令。一个网络标签将随光标浮动。

  2. 要在放置前编辑网络标签,请按 Tab 打开 Properties 面板。

  3. 在 Net Name 字段中输入 12V。

  4. 单击设计空间中的暂停按钮 (),返回对象放置状态。

  5. 放置网络标签,使其热点(左下角)接触原理图中最上方的导线,如下图所示。当网络标签位于可正确连接到导线的位置时,光标将变为红色十字。如果十字为浅灰色,则表示不会建立有效连接。

    位于空白区域中的网络标签(上图)和定位在导线上的网络标签(下图),请注意红色十字。
    位于空白区域中的网络标签(上图)和定位在导线上的网络标签(下图),请注意红色十字。

  6. 放置第一个网络标签后,您仍处于网络标签放置模式。再次按 Tab 键,在放置第二个网络标签之前,先在 Properties 面板中对其进行编辑。

  7. 在 Net Name 字段中输入 GND。

  8. 单击设计空间中的暂停按钮 (),返回对象放置状态。

  9. 放置网络标签,使其左下角接触原理图中最下方的导线(如上方已完成的原理图所示)。右键单击或按 Esc,退出网络标签放置模式。

  10. 在 Projects 面板中右键单击原理图文档条目,然后从上下文菜单中选择 Save,将原理图文档保存到本地。

恭喜!您刚刚完成了第一张原理图的绘制。在将原理图转换为电路板之前,需要先配置工程选项并检查设计中的错误。

配置工程选项

Main page: 访问、定义和管理工程选项

工程专用设置在 Project Options 对话框中配置。工程选项包括错误报告设置、连接矩阵、类生成设置等。下面展示并介绍其中的一些工程选项。

Javascript ID: Tutorial_Dlg_ProjectOptions_AD24

验证工程时,Altium Designer 会根据错误报告设置检查原理图内容中的逻辑、电气和绘图错误。Project Options 对话框中的 Error Reporting 选项卡用于设置各种检查项。Report Mode 设置表示违规的严重级别。如果要更改某项设置,请单击要更改的违规项旁边的当前 Report Mode,然后从下拉列表中选择严重级别。

随着设计的进行,每个网络中的引脚列表会建立在内存中。系统会检测每个引脚的类型(例如输入、输出、无源等),然后检查每个网络中是否存在不应相互连接的引脚类型,例如一个输出引脚连接到另一个输出引脚。您可以在 Project Options 对话框的 Connection Matrix 选项卡中配置哪些引脚类型允许相互连接。例如,查看矩阵图右侧的条目,找到 Output Pin。沿矩阵的这一行查找,直到 Open Collector Pin 列。交叉处的方格为橙色,表示原理图中的输出引脚若连接到集电极开路引脚,则在验证工程时会产生错误。您可以为每种错误类型分别设置错误级别,即从 No Report 到 Fatal Error。单击彩色方格可更改设置;它会在四种可用设置之间循环切换。

Project Options 对话框中的 Class Generation 选项卡用于配置从设计中生成哪些类型的类(随后可通过 Comparator 和 ECO Generation 选项卡控制是否将类传输到 PCB)。

Project Options 对话框中的 Comparator 选项卡用于设置比较文档时报告或忽略哪些差异。如果需要精细控制,可以通过各个比较设置有选择地配置比较器。

  1. 在 Projects 面板中右键单击工程条目,然后从上下文菜单中选择 Project Options 命令,打开 Project Options 对话框,再选择该对话框的 Error Reporting 选项卡。

  2. 滚动浏览错误检查列表,注意这些检查项按组排列。您可以根据需要折叠各个组。

  3. 单击任意检查项的 Report Mode 设置,查看可用选项。

  4. 选择 Project Options 对话框的 Connection Matrix 选项卡。

  5. 您的电路仅包含无源引脚。沿行标签向下查找 Passive Pin 行,再沿列标签查找 Unconnected。这两个条目交叉处的方格表示在原理图中发现 passive pin 处于 unconnected 状态时所产生的错误情况。默认设置为绿色 (),表示不会生成报告。

  6. 更改默认设置,使连接矩阵能够检测未连接的无源引脚。单击此交叉处的方格,直到其变为橙色 (),这样在验证工程时,未连接的无源引脚就会产生错误。稍后在本教程中,您将故意创建一个这样的违规实例。

  7. 选择 Project Options 对话框的 Class Generation 选项卡。

  8. 对于像这样简单的单页设计,无需生成元件类。取消勾选工程原理图文档对应的 Component Classes 复选框。

  9. 单击 OK,应用更改并关闭 Project Options 对话框。

  10. 在 Projects 面板中右键单击工程条目,然后从上下文菜单中选择 Save,将工程保存到本地。

现在,您可以验证工程并检查是否存在错误。

验证工程

Main page: 验证您的设计工程

工程验证会检查设计文档中的绘图错误和电气规则错误,并在 Messages 面板中详细列出所有警告和错误。您已在 Project Options 对话框的 Error Checking 和 Connection Matrix 选项卡中配置好检查设置,现在可以检查设计了。

  1. 要验证 Multivibrator 工程,请在 Projects 面板中右键单击其条目,然后从上下文菜单中选择 Validate PCB Project Multivibrator.PrjPcb。

  2. 所有验证警告和错误都会显示在 Messages 面板中。只有检测到错误时,该面板才会自动打开(仅有警告时不会自动打开)。要手动打开它,请单击设计空间右下角的  按钮,然后从菜单中选择 Messages。

  3. 如果您的电路绘制正确,Messages 面板中应该没有任何错误,只有消息 Compile successful, no errors found。如果存在错误,请逐一处理,检查电路,并确保所有布线和连接均正确。

现在,您将故意在电路中引入一个错误,然后再次验证工程。

  1. 单击连接 P1 与 Q1、Q2 发射极的导线中部(即 GND 网络的导线)。导线的每个顶点处都会出现小方形编辑控制点,且沿导线显示以选中颜色绘制的虚线,表示该导线已被选中。按 Delete 键删除导线。

  2. 再次验证工程(在 Projects 面板中右键单击工程条目,然后从菜单中选择 Validate PCB Project Multivibrator.PrjPcb)。Messages 面板将显示错误消息,提示电路中存在未连接的引脚。

    • Messages 面板沿水平方向分为上下两个区域,如上图所示。上方区域列出所有消息,可通过右键菜单保存、复制、交叉探查或清除这些消息。下方区域显示面板上方区域中当前选中的警告/错误的详细信息。

    • 双击 Messages 面板任一区域中的错误或警告时,原理图视图会平移并缩放至违规对象。

    • 将光标悬停在违规对象(而非波浪线)上时,会显示一条描述违规情况的消息。

在结束本教程的这一部分之前,请修复原理图中的违规问题。

  1. 撤销删除操作 (Ctrl+Z),恢复已删除的导线。

  2. 再次验证项目,检查是否已消除所有违规问题。Messages 面板应不再显示任何违规问题。

  3. 将项目保存到工作区。为此,单击 Projects 面板中项目条目旁的 Save to Server 控件,在打开的 Save to Server 对话框的 Comment 字段中输入有意义的注释(例如 Schematic is created and validated),然后单击 OK 按钮。

配置物料清单

Main page: 使用 ActiveBOM 管理 BOM

最终,设计中使用的每个元件都必须具备详细的供应链信息。您无需将这些信息添加到每个设计元件中,也无需在后处理阶段将其添加到 Excel 电子表格中,而是可以在设计周期的任何阶段,通过 ActiveBOM 文档 (*.BomDoc) 添加这些信息。

ActiveBOM 使用已连接工作区设置中启用的元器件数据提供商,实时查询供应链信息。由于数据实时更新,本教程中所用元器件的供货情况会随时间变化。可用供应商列表也会随时间变化。因此,您获得的结果可能与本教程中展示和描述的结果不同。

  1. 右键单击 Projects 面板中的项目条目,然后从上下文菜单中选择 Add New to Project » ActiveBOM 命令。一个新的 ActiveBOM 文档将打开,其条目将显示在 Projects 面板的 Source Documents 条目下,并关联到该项目。

    Javascript ID: Tutorial_AddNewBomDoc_AD25_0
  2. 右键单击 Projects 面板中的 ActiveBOM 文档条目,然后选择 Save As 命令。Save As 对话框将打开,准备将文档保存到与项目文件相同的位置。在 File name 字段中输入名称 Multivibrator,然后单击 Save 按钮。

  3. 添加 ActiveBOM 文档后,项目已发生更改,因此请右键单击 Projects 面板中的项目条目并选择 Save,将项目保存到本地。

  4. 设计中使用的元件将列为 BOM 条目。默认情况下,有一列的标题为 Line #。单击文档顶部的 按钮以填充此列。

  5. 请注意,BOM 条目表格右侧包含一个 BOM 状态列。将鼠标光标悬停在状态图标上,可查看检测到的问题的相关信息。状态图标应表明所有 BOM 条目都存在 No MPN ranked 违规问题。这意味着您尚未逐一检查所选的制造商料号 (MPN),并确认每个料号都符合要求。

    晶体管可能还存在其他错误,稍后将予以解决。

  6. 对于除 No MPN ranked 以外没有其他违规类型的每个条目(即除晶体管以外的所有条目),为其 MPN 指定 5 星评级。为此,单击表格中的某个 BOM 条目,然后在文档下方显示该条目供应链信息的区域中,单击最右侧的星标。之后,五个 BOM 条目中应有四个的状态变为绿色,表示这些条目没有问题(可以订购)。

    Javascript ID: Tutorial_ActiveBOM_SetRanks_AD24
  7. 选择晶体管条目。其制造生命周期状态可能为 Obsolete。对于此条目,我们将通过为工作区库中的元件添加一个器件选项,来添加另一个 MPN。为此,单击 按钮,然后从下拉菜单中选择 Edit Part Choices in Library。

  8. Edit Part Choices 对话框将打开。单击 按钮以打开 Add Part Choices 对话框。此对话框用于搜索合适的制造商器件,其使用方式与 Manufacturer Part Search 面板相同。

  9. 在 Add Part Choices 对话框顶部的 Search 字段中输入 BC547C,然后按 Enter 以扩大搜索范围。

  10. 留意 Manufacturer Part 列边缘的竖直彩色条。它表示该器件的生命周期状态。理想情况下,应选择生命周期状态为绿色 (Volume Production) 的器件。将光标悬停在竖直彩色条上,可查看生命周期状态。请注意,您不需要该器件带有模型,因为原理图上已有符号,PCB 上也已有封装。

    选择生命周期状态合适且有库存的器件(例如 ON Semiconductor / Fairchild 的 BC547CTFR),然后单击 OK 以确认选择此器件。

  11. 您将返回 Edit Part Choices 对话框,所选器件将列在其中。

    单击 OK 以关闭对话框并返回 ActiveBOM 文档。

  12. 文档下方区域将显示晶体管的两个 MPN:一个来自创建元件时添加的原始器件选项,另一个来自您刚刚添加的器件选项。使用评级功能,将您选择的器件提升为此 BOM 条目的首选方案。

  13. 现在,所有 BOM 条目都已包含适当的供应链详细信息。右键单击 Projects 面板中的 ActiveBOM 文档条目,然后从上下文菜单中选择 Save,将该文档保存到本地。

  14. 将项目保存到工作区。为此,单击 Projects 面板中项目条目旁的 Save to Server 控件,在打开的 Save to Server 对话框的 Comment 字段中输入有意义的注释(例如 BOM document added),然后单击 OK 按钮。

  15. 右键单击设计空间顶部的 ActiveBOM 文档标签页,然后从右键菜单中选择 Close Multivibrator.BomDoc 命令,即可关闭该文档。 

原理图绘制现已完成。现在可以设置设计约束了!

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