实验4 使用Altium Designer绘制电路原理图(上机)

1 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
2 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。

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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
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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
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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
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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
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
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4-17 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。

《电子工程技术基础》实验指导书
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（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4-19 放置面板
先点击Place
放置节点
放置连线
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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
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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
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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。

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；
图4-22 封装管理对话框
所选元件
封装名称
封装图形
添加、编辑封装
3、撰写实验总结或者心得体会；
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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？。