電子線路CAD技術(shù)（第二版）課件：總線原理圖設計

總線原理圖設計3.1加載元件庫放置元件

3.2繪制總線

3.3繪制總線分支線

3.4放置網(wǎng)絡標號

3.5放置端口、電源符號并連接導線

3.6電路的ERC檢查

3.7瀏覽原理圖

在繪制原理圖時，尤其是集成電路之間的連線，電路通常很復雜，為了解決這個問題，我們常用總線來連接原理圖。

所謂總線就是用一條線來代替數(shù)條并行的導線。總線常常用在元件的數(shù)據(jù)總線或地址總線上，其本身并沒有實質(zhì)的電氣連接意義，電氣連接的關(guān)系要靠網(wǎng)絡標號來定義。利用總線和網(wǎng)絡標號進行元器件之間的電氣連接不僅可以減少圖中的導線數(shù)量，簡化原理圖，而且可以使圖面簡潔明了，清晰直觀。下面以圖3-1為例來說明總線原理圖的繪制方法。圖3-1總線原理圖 3.1加載元件庫放置元件

新建原理圖文檔，命名為“總線原理圖.sch”，并加載原理圖元件庫。圖3-1中元件屬性列表如表3-1所示。元件的放置、屬性的編輯與布局等參考2.5節(jié)一個簡單原理圖的繪制。下面主要就復合式元件的放置方法及屬性的編輯加以說明。表3-1圖3-1總線原理圖元件屬性列表3.1.1復合式元件的放置

對于集成電路，在一個芯片上往往有多個相同的單元電路。如運算放大器芯片1458，它有8個引腳，在一個芯片上包含兩個運算放大器，這兩個運放元件名一樣，只是引腳號不同，如圖3-2中的U1A、U1B。其中引腳為1、2、3并有接地和電源引腳4、8的圖形稱為第一單元，對于第一單元系統(tǒng)會在元件標號的后面自動加上A，引腳為5、6、7的圖形稱為第二單元，對于第二單元系統(tǒng)會在元件標號的后面自動加上B，其余同理。

在放置復合式元件時，系統(tǒng)默認第一個放下的元件是放置第一單元，連續(xù)放置時系統(tǒng)自動按順序放置其他單元。下面介紹選擇性放置其他單元的方法。圖3-21458集成芯片引腳3.1.2復合式元件的屬性編輯

第一種方法：在放置元件過程中元件處于浮動狀態(tài)時，按Tab鍵。操作步驟如下：

(1)在元件處于浮動狀態(tài)時按Tab鍵，彈出Part元件屬性對話框，如圖3-3所示。

(2)在Designator(元件標號)文本框中輸入元件標號U1，在Part文本框的下拉列表中選中2，單擊【OK】按鈕。

(3)單擊鼠標左鍵放置該元件，則放置的是1458中的第二個單元，如圖3-2中的U1B，元件標號U1B中的B表示第二個單元，是系統(tǒng)自動加上的，若放置的是第一單元，則系統(tǒng)在U1后面自動加上A。依此類推。圖3-3Part元件屬性對話框第二種方法：雙擊已放置好的元件，其余操作同上。

第三種方法：在元件符號上單擊鼠標右鍵，在彈出的快捷菜單中選擇Properties。

第四種方法：執(zhí)行菜單命令Edit→Change，用十字光標單擊對象。

如在原理圖中放置74LS00與非門，則與非門的四個單元顯示如圖3-4所示。74LS00所在的元件庫為ProtelDOSSchematicLibraries.ddb。圖3-474LS00元件符號 3.2繪制總線

總線是多條并行導線的集合，如圖3-5中的粗線所示。圖3-5總線、總線分支線、網(wǎng)絡標號3.2.1總線的繪制

第一種方法：單擊WiringTools工具欄中的圖標。

第二種方法：執(zhí)行菜單命令Place→Bus。

總線的繪制方法同導線的繪制，這里不再贅述。

3.2.2總線的屬性設置

第一種方法：當系統(tǒng)處于畫總線狀態(tài)時，按下Tab鍵，則彈出Bus(總線)屬性對話框，如圖3-6所示。

第二種方法：雙擊已經(jīng)畫好的總線，也可以彈出Bus(總線)屬性對話框。Bus(總線)屬性對話框的設置與導線的設置基本相同，這里不再贅述。圖3-6Bus(總線)屬性對話框3.2.3改變總線的走線模式(即拐彎樣式)

在光標處于畫線狀態(tài)時，按下Shift+空格鍵可自動轉(zhuǎn)換總線的拐彎樣式?？偩€的走線模式有45°轉(zhuǎn)角模式、90°轉(zhuǎn)角模式、任意角度轉(zhuǎn)角模式等，與導線拐彎樣式相同。

3.2.4改變已畫總線的長短

單擊已畫好的總線，總線上會出現(xiàn)小黑點即控制點，拖動控制點可改變總線的長短及總線的方向。與改變已畫導線的長短方法相同。

3.3繪制總線分支線

總線分支線是總線和導線、元件管腳引出線的連接線。總線分支是45°或135°傾斜的短線段，如圖3-5中的斜線所示。

3.3.1總線分支線的繪制

第一種方法：單擊WiringTools工具欄中的圖標，光標變成十字形，此時可按空格鍵、X鍵、Y鍵改變方向，在適當位置單擊鼠標左鍵，即可放置一個總線分支線。此后可繼續(xù)放置，最后單擊鼠標右鍵退出放置狀態(tài)。3.3.2總線分支線的屬性設置

第一種方法：當系統(tǒng)處于畫總線分支線狀態(tài)時按下Tab鍵，系統(tǒng)彈出BusEntry(總線分支線)屬性對話框，如圖3-7所示。

第二種方法：雙擊已經(jīng)畫好的總線分支線，也可彈出BusEntry(總線分支線)屬性對話框。

BusEntry(總線分支線)屬性對話框的設置與導線的設置基本相同，設置完畢單擊【OK】按鈕。圖3-7BusEntry(總線分支線)屬性對話框

3.4放置網(wǎng)絡標號

在總線中聚集了多條并行導線，怎樣表示這些導線之間的具體連接關(guān)系呢？在比較復雜的原理圖中，有時兩個需要連接的電路(或元件)距離很遠，甚至不在同一張圖紙上，該怎樣進行電氣連接呢？這些都要用網(wǎng)絡標號來表示。

網(wǎng)絡標號的物理意義是電氣連接點。在電路圖上具有相同網(wǎng)絡標號的電氣連線是連在一起的。即在兩個以上沒有相互連接的網(wǎng)絡中，把應該連接在一起的電氣連接點定義成相同的網(wǎng)絡標號，使它們在電氣含義上屬于真正的同一網(wǎng)絡。如圖3-5中的N01、N02等，圖中標有N01的兩條導線在電氣上是連在一起的，其他同理。這個功能在將電路原理圖轉(zhuǎn)換成印刷電路板的過程中十分重要。網(wǎng)絡標號多用于層次式電路、多重式電路各模塊電路之間的連接和具有總線結(jié)構(gòu)的電路圖中。網(wǎng)絡標號的作用范圍可以是一張電路圖，也可以是一個項目中的所有電路圖。

3.4.1網(wǎng)絡標號的放置

(1)單擊WiringTools工具欄中的圖標，或執(zhí)行菜單命令Place→NetLabel，光標變成十字形且網(wǎng)絡標號表示為一虛線框隨光標浮動，如圖3-8所示。圖3-8網(wǎng)絡標號的放置

(2)按Tab鍵，系統(tǒng)彈出NetLabel(網(wǎng)絡標號)屬性設置對話框，如圖3-9所示。設置完畢，單擊【OK】按鈕。

(3)此時網(wǎng)絡標號仍為浮動狀態(tài)，按空格鍵可改變其方向。

(4)在導線上的適當位置單擊鼠標左鍵，放置好網(wǎng)絡標號。

(5)單擊鼠標左鍵繼續(xù)放置，單擊鼠標右鍵退出放置狀態(tài)。圖3-9NetLabel(網(wǎng)絡標號)屬性設置對話框3.4.2網(wǎng)絡標號屬性編輯

第一種方法：在放置過程中進行編輯，如上述方法。

第二種方法：雙擊已放置好的網(wǎng)絡標號，在彈出的NetLabel屬性設置對話框中(圖3-9)進行設置。

注意：(1)網(wǎng)絡標號不能直接放在元件的引腳上，一定要放置在引腳的延長線上。出現(xiàn)電氣連接點再單擊鼠標左鍵放置，如圖3-10所示。網(wǎng)絡標號N01、N02等均放置在與引腳相連的導線上。

(2)如果定義的網(wǎng)絡標號最后一位是數(shù)字，在下一次放置時，網(wǎng)絡標號的數(shù)字將自動加1。

(3)網(wǎng)絡標號是有電氣意義的，千萬不能用任何字符串代替。圖3-10網(wǎng)絡標號放置3.4.3陣列式粘貼

在繪制復雜原理圖、總線原理圖時，總線的分支、網(wǎng)絡標號、重復性元件等需要重復多次放置，占用時間較長，如果采用陣列式粘貼，就可以一次完成重復性操作，大大提高繪圖的效率。

Protel99SE提供了自己的剪貼板，對象的拷貝、剪切、粘貼都是在其內(nèi)部的剪貼板上進行的。

1.對象的拷貝

(1)選中要拷貝的對象。

(2)執(zhí)行菜單命令Edit→Copy，光標變成十字形。

(3)在選中的對象上單擊鼠標左鍵，確定參考點。參考點的作用是在進行粘貼時以參考點為基準。

此時選中的內(nèi)容被復制到剪貼板上。

2.對象的剪切

(1)選中要剪切的對象。

(2)執(zhí)行菜單命令Edit→Cut，光標變成十字形。

(3)在選中的對象上單擊鼠標左鍵，確定參考點。

此時選中的內(nèi)容被復制到剪貼板上，與拷貝不同的是選中的對象也隨之消失。

3.對象的粘貼

接拷貝或剪切操作。

(1)單擊主工具欄中的圖標，或執(zhí)行菜單命令Edit→Paste，光標變成十字形，且被粘貼對象處于浮動狀態(tài)粘在光標上。

(2)在適當位置單擊鼠標左鍵，完成粘貼。

這種粘貼方法一次只能粘貼一個對象，并且所粘貼的對象與原對象完全一樣。

4.陣列式粘貼

陣列式粘貼可以一次同時粘貼多個對象。以圖3-10為例來說明陣列式粘貼操作步驟。

(1)放置一個總線分支并連接導線。

(2)在導線上放置網(wǎng)絡標號N01，用鼠標選中導線、總線分支及網(wǎng)絡標號，如圖3-11(a)所示。圖3-11陣列式粘貼操作過程(a)復制N01、導線及總線分支；(b)陣列式粘貼的結(jié)果

(3)執(zhí)行菜單命令Edit→Copy，將光標移到選中的對象的左下角，并單擊鼠標左鍵，確定參考點。

(4)單擊DrawingTools工具欄中的按鈕，或執(zhí)行菜單命令Edit→PasteArray，系統(tǒng)彈出SetupPasteArray設置對話框，如圖3-12所示。在對話框中設置：

ItemCount：要粘貼的對象個數(shù)為5。

TextIncrement：對象序號的增長步長為1，即網(wǎng)絡標號依次為N01、N02、N03等。

Horizontal：粘貼對象的水平間距為0。

Vertical：粘貼對象的垂直間距為-20。圖3-12SetupPasteArray設置對話框

(5)設置好對話框的參數(shù)后，單擊【OK】按鈕。

(6)此時光標變成十字形，在適當位置單擊鼠標左鍵，則完成粘貼。撤消選擇，結(jié)果如圖3-11(b)所示。

圖3-13為電阻R1陣列式粘貼的效果。其中，(b)圖的參數(shù)設置為：

ItemCount：4

TextIncrement：1

Horizontal：0

Vertical：20

(c)圖的參數(shù)設置為：

ItemCount：4

TextIncrement：2

Horizontal：0

Vertical：-20圖3-13陣列式粘貼效果(a)復制R1；(b)、(c)陣列式粘貼的結(jié)果 3.5放置端口、電源符號并連接導線

如前所述，用戶可以通過設置相同的網(wǎng)絡標號，使兩個電路具有電氣連接關(guān)系。此外，用戶還可以通過放置I/O端口，并且使某些I/O端口具有相同的名稱，從而使它們被視為同一網(wǎng)絡，而在電氣上具有連接關(guān)系。

1.端口的放置

(1)單擊WiringTools工具欄中的圖標，或執(zhí)行菜單命令Place→Port。

(2)此時光標變成十字形，且一個浮動的端口粘在光標上隨光標移動。單擊鼠標左鍵，確定端口的左邊界；在適當位置單擊鼠標左鍵，確定端口右邊界，如圖3-14所示。此時仍為放置端口狀態(tài)，單擊鼠標左鍵繼續(xù)放置，單擊鼠標右鍵退出放置狀態(tài)。圖3-14放置端口

2.端口屬性的編輯

端口屬性編輯包括端口名、端口形狀、端口電氣特性等內(nèi)容的編輯。

第一種方法：在放置過程中按下Tab鍵，系統(tǒng)彈出Port(端口)屬性設置對話框，如圖3-15所示。圖3-15Port(端口)屬性對話框第二種方法：雙擊已放置好的端口，在彈出的Port(端口)屬性設置對話框中進行設置。

Port(端口)屬性設置對話框中各項含義：

?Name：I/O端口名稱。

?Style：I/O端口外形。端口外形見圖3-16。圖3-16Port(端口)外形

?I/OType：I/O端口的電氣特性。共設置了四種電氣特性。

Unspecified：非特指端口

Output：輸出端口

Input：輸入端口

Bidirectional：雙向端口

?Alignment：端口名在端口框中的顯示位置。

Center：中心對齊

Left：左對齊

Right：右對齊

?Length：端口長度。

?X-Location、Y-Location：端口位置。

?BorderColor：端口邊界顏色。

?FillColor：端口內(nèi)的填充顏色。

?TextColor：端口名的顯示顏色。

?Selection：確定端口是否處于選中狀態(tài)。

設置完畢，單擊【OK】按鈕。按照上述方法放置圖中的端口。

3.端口大小的修改

對于已經(jīng)放置好的端口，也可以不通過屬性對話框直接改變其大小，操作步驟是：單擊已放置好的端口，端口周圍出現(xiàn)虛線框。拖動虛線框上的控制點，即可改變其大小，如圖3-17所示。

4.放置電源符號、連接導線

電源符號的放置及元件間的電氣連接參考2.5節(jié)，在此不再贅述。圖3-17改變端口大小的操作

3.6電路的ERC檢查

電路圖在繪制過程中，可能會出現(xiàn)一些人為的錯誤。有些錯誤可以忽略，有些錯誤卻是致命的，如VCC和GND短路。Protel99SE提供了對電路的ERC檢查，利用軟件測試用戶設計的電路，以便找出人為的疏忽。

1.?ERC電氣規(guī)則檢查

ERC電氣規(guī)則檢查即ElectronicRuleCheck，是利用軟件測試用戶電路的方法。能夠測試設計者在物理連接上的錯誤。電氣規(guī)則檢查報告以錯誤(Error)或警告(Warning)來提示。在進行了電氣規(guī)則檢查后，程序會生成檢測報告，并在電路圖中有錯誤的地方放上紅色的標記。

2.?ERC檢查步驟

執(zhí)行菜單命令Tools→ERC，系統(tǒng)彈出SetupElectricalRuleCheck(ERC設置)對話框，如圖3-18所示，如果要做哪項檢查，就在哪項小方框前打勾(選中)。圖3-18ERC設置對話框(Setup選項卡)

3.?ERC設置對話框

1)?Setup選項卡

?ERCOptions區(qū)設置：

Multiplenetnamesonnet：檢查同一個網(wǎng)絡上是否擁有多個不同名稱的網(wǎng)絡標識符。

Unconnectednetlabels：檢查是否有未連接到其他電氣對象的網(wǎng)絡標號。

Unconnectedpowerobjects：檢查是否有未連接到任一電氣對象的電源對象。如果把PowerPort的Vcc改為+5V，則+5V和其他Vcc名稱的管腳就被看成是兩個完全不同的圖件，在檢查時會給出錯誤標記。

Duplicatesheetnumbers：檢查項目中是否有圖紙編號相同的情況。

Duplicatecomponentdesignators：檢查是否有標號相同的元件。

Buslabelformaterrors：檢查附加在總線上的網(wǎng)絡標號的格式是否非法。

Floatinginputpins：檢查是否有輸入管腳懸空的情況。

Suppresswarnings：忽略警告等級的情況，即在進行ERC檢查時將跳過所有的警告性錯誤。

?Options區(qū)設置：

Createreportfile：設置列出全部ERC信息并產(chǎn)生與原理圖名稱相同的錯誤信息報告*.ERC。

Adderrormarkers：設置在原理圖上有錯誤的位置上放置紅色錯誤標記。

Descendintosheetparts：在執(zhí)行ERC檢查時，同時深入到原理圖元件內(nèi)部電路進行檢查。此項針對電路圖式元件。

?SheetstoNetlist：設置檢查范圍。

Activesheet：只檢查當前打開的原理圖文件。

Activeproject：對當前打開電路圖的整個項目進行ERC檢查。

Activesheetplussubsheets：對當前打開的電路圖及其子電路圖進行檢查。

?NetIdentifierScope：設置網(wǎng)絡標號的工作范圍。

NetLabelsandPortsGlobal：網(wǎng)絡標號和電路I/O端口在整個項目文件中的所有電路圖中都有效。

OnlyPortsGlobal：只有I/O端口在整個項目文件中有效。

SheetSymbol/PortConnections：在子圖符號I/O口與下一層的電路I/O端口同名時，二者在電氣上相通。

2)?RuleMatrix選項卡

如圖3-19所示，這是一個彩色的正方形區(qū)塊，稱為電氣規(guī)則矩陣。該選項卡主要用來定義各種引腳、輸入輸出端口、電路圖出入口彼此間的連接狀態(tài)是否已構(gòu)成錯誤或警告等級的電氣沖突。

矩陣中以彩色方塊表示檢查結(jié)果。綠色方塊表示這種連接方式不會產(chǎn)生錯誤或警告信息(如某一輸入引腳連接到某一輸出引腳上)，黃色方塊表示這種連接方式會產(chǎn)生警告信息(如未連接的輸入引腳)，紅色方塊表示這種連接方式會產(chǎn)生錯誤信息(如兩個輸出引腳連接在一起)。錯誤指電路中有嚴重違反電路原理的連線情況，如VCC和GND短路。

警告是指某些輕微違反電路原理的連線情況，由于系統(tǒng)不能確定它們是否真正有誤，所以用警告表示。

這個矩陣是以交叉接觸的形式讀入的。如要查看輸入引腳接到輸出引腳的檢查條件，就觀察矩陣左邊的InputPin這一行和矩陣上方的OutputPin這一列之間的交叉點即可，交叉點以彩色方塊來表示檢查結(jié)果。交叉點的檢查條件可由用戶自行修改，在矩陣方塊上單擊鼠標左鍵即可在不同顏色的彩色方塊之間進行切換。一般選擇默認。

設置完畢單擊【OK】按鈕，進行ERC檢查。圖3-19ERC設置對話框(RuleMatrix選項卡)

4.?ERC檢查結(jié)果

可以輸出相關(guān)的錯誤報告，即*.ERC文件，主文件名與原理圖相同，擴展名為?.ERC，同時可以在電路原理圖的相應位置顯示錯誤標記。

圖3-20所示是對該電路利用默認設置進行ERC檢測的結(jié)果。其中電源+5V、U2第13、14號管腳因不與任何電路相連，經(jīng)ERC檢查后，顯示錯誤標志；有兩個相同名稱的網(wǎng)絡標號N01，顯示錯誤標志，并在ERC報告中說明。圖3-20電路圖中的ERC錯誤標志圖3-21所示為ERC檢查報告。ERC報告給出錯誤的位置坐標、錯誤的原因。返回原理圖修改相應的錯誤，再進行ERC檢查，錯誤標志即消失。圖3-21ERC檢查報告

3.7瀏

覽

原

理

圖

在繪制原理圖的過程中，有時需要分門別類地查看某些內(nèi)容。如想查看圖中已經(jīng)放置了哪些元件，且這些元件的標號如何，對于這樣的要求，如果在整張原理圖中查看，顯然不現(xiàn)實，原理圖編輯器中的設計管理器為此提供了快速、簡單、有效的分類瀏覽原理圖的方法。

操作步驟：

(1)打開一個原理圖文件，在左邊的設計管理器中選擇BrowseSch選項卡。

(2)在Browse選項區(qū)中單擊下拉按鈕，選擇Primitives，如圖3-22所示。圖3-22瀏覽原理圖內(nèi)容

(3)此時圖3-22中所顯示的是原理圖中的有關(guān)內(nèi)容。

1.信息選擇區(qū)

信息選擇區(qū)列出了原理圖中所有可以顯示的項目，其中包括：

All： 所有內(nèi)容

BusEntries： 總線分支信息

Busses： 總線信息

Directives： 設計指示

ErrorMarkers： 錯誤標志信息

Images： 圖片信息

Junctions： 連接點信息Labels： 單行文字標注信息

LayoutDirectives： PCB布線指示信息

NetIdentifiers： 網(wǎng)絡標識符信息

NetLabels： 網(wǎng)絡標號信息

PartFields： 元件標注區(qū)信息，即每個元件PartField1～PartField16的內(nèi)容

PartTypes： 元件標注信息

Parts： 元件信息

Pins&Parts： 元件及其引腳信息

Pins： 引腳信息HierarchicalNets： 層次網(wǎng)絡信息

Ports： 端口信息

PowerObjects： 電源和接地信息

SheetEntries： 方塊電路出入口信息

SheetPart