第 8 章 电路原理图设计

在进行印制电路板设计过程中，首先要完成电路原理图设计。本章将进一步介绍原理图绘制环境的设置，并深入讨论原理图绘制技巧。本章内容主要包括原理图绘制流程、原理图设计规划、原理图绘制环境参数设置、所需元器件库的安装、绘制原理图和导出原理图设计到PCB中。

本章通过设计实例,将原理图环境参数的设置方法和原理图的绘制技巧融合在一起进行介绍。这样,读者可通过对设计实例的学习,系统地掌握 Altium Designer(AD)原理图绘制的方法。

8.1 原理图绘制流程

图8-1 给出了 AD 原理图绘制流程。原理图作为电子系统设计原理的图形化描述方法和手段，对其他设计者或者用户理解电子系统的设计思想起着非常重要的作用，因为设计者实现电子系统的设计思想就体现在原理图中。所以，读者既要能绘制原理图，又要能看懂别人绘制的原理图。

通过层次化和平坦式的设计结构，体现一个电子系统的设计原理。因此，原理图的设计应该遵循以下设计原则。

（1）在设计原理图时，要规范合理地使用元器件符号和注解方法。

（2）原理图的设计必须直观，容易读图。

（3）原理图的设计质量直接影响到所有后续设计的正确性，因此，设计者必须保证所设计的原理图是对所设计电子系统真实和准确的描述。

（4）正确地设置用于绘制原理图的环境参数，这对于绘制原理图过程也有很大的影响。

8.1.1 原理图设计规划

本书在介绍原理图、PCB图和相关的设计部分时，使用了一个设计实例。这个设计实例基于Xilinx的SPARTAN-2E FPGA器件，实现一个小规模的FPGA处理系统。在本章原理图设计过程中，将AD原理图绘制参数和原理图绘制方法融合到这个设计过程中。

图8-2 给出了该设计的各个模块之间的连接关系。在构建该系统时，需要阅读相关的数据手册。

（1）TI 提供的 LM1084IS-ADJ 电源的数据手册，请登录 http://www.ti.com 获取。

(2) Xilinx 提供的 SPARTAN-2E 用户手册，请登录 http://www.Xilinx.com 获取。

（3）Xilinx 提供的 PQ208C I/O 封装手册，请登录 http://www.Xilinx.com 获取。

（4）Xilinx 提供的 SPARTAN-2E 配置手册，请登录 http://www.Xilinx.com 获取。

原理图设计质量直接影响到后续PCB设计和PCB制板的质量，所以在绘制原理图之前，必须进行周密的规划。规划主要包括以下几个方面的内容。

（1）绘制原理图所需要元器件库的原理封装和PCB封装是否完备。如果所需要的库元器件不完整，则在绘制原理图前，需要事先完成所需要元器件原理封装或者PCB封装的绘制。

（2）对电子系统的各个模块进行仔细划分，如电源模块、控制模块、模拟电路模块和数字处理模块等。

（3）设计者根据理论知识或者自己的理解所设计的电路，在必要的时候需要对这些电路进行 SPICE 仿真。

（4）确定描述电路设计采用的绘制方式，即采用平坦式还是层次化。

（5）正确地设置原理图所需要的环境参数。

8.1.2 原理图绘制环境参数设置

下面介绍设置原理图绘制环境参数的步骤。其步骤主要包括：

（1）在 AD 主界面主菜单下，选择 New→Project→PCB Project，创建一个名字为 PCB_Project1.PrjPCB 的新工程。

（2）按照前面所介绍的添加原理图的方法，添加名字为 Sheet1.SchDoc 的原理图文件。

（3）在 AD 主界面主菜单下，单击右侧的 Preferences 标签，打开如图 8-3 所示的 Schematic-General（原理图通用设置）界面。原理图绘制参数界面包含 Units（单位）、Options（选项）、Include witch Clipboard（剪贴板设置）、Alpha Number Suffix（字母数字后缀设置）、Pin Margin（引脚空白）、Auto-Increment During Placement（放置自动增量）、Port Cross References（端口交叉引用）、Default Blank Sheet Template or Size（默认空白图纸模板或尺寸）等选项标签。

8.2 原理图元器件库设计

元器件的原理图封装用于原理图的设计，它表示元器件端口连接关系的符号描述。在完成元器件原理图符号和PCB封装的设计后，将通过分配模型和参数的方法，实现它

们之间的对应关系。

在绘制元器件原理符号封装之前，介绍一些和绘制元器件原理符号有关的术语，以帮助读者更深刻地理解元器件原理图符号封装的绘制原理。

8.2.1 元器件原理图符号术语

1. 对象(object)

对象是指可以放置在原理图库编辑器空间内的任何一个单个的条目，如引脚、线、圆弧、多边形和 IEEE 符号等。

注意：可以在放置对象的时候更改 IEEE 符号尺寸。当放置对象的时候，可以通过按“+”或者“-”键，放大或者缩小符号。

2. 部分(part)

图形对象的集合，用来表示多个部分(multi-part)元器件的一部分(如7404内总共有6个反相器，每个反相器作为7404的一部分)，或者表示在一个通用的或者单封装元器件情况下的一个库元器件。

3. 部分零(part zero)

在多个部分元器件的情况下，可以使用部分零。它是一个特殊的非可见部分。当把元器件添加到原理图时，添加到部分零的引脚被自动添加到元器件的每个部分。将一个引脚添加到部分零，在任何一个部分放置并编辑。并且，在引脚属性对话框内，将 Part Number 属性设置为 Zero。

4. 元器件(component)

可能是一个单个部分(如一个电阻)，或者是部分的集合，这些部分被封装在一起(如一个74HCT32)。

5. 别名(aliases)

当一个库元器件有多个名字，而且其共享一个公用的元器件描述和图形时，参考命名系统，如 74LS04 和 74ACT04，其别名为 7404。共享图形信息，使得库更加紧凑。当使用数据库时，使用别名则变得过时。

6. 隐藏引脚(hidden pins)

这些引脚存在于元器件中，但是不需要显示这些引脚。典型地，对于电源引脚，该引脚能自动连接到 Pin Properties 对话框内指定的网络，这个网络不需要出现在原理图中。要创建这个引脚，将所有具有相同网络名字的网络连接在一起。如果这些网络出现在网络中，则不会自动连接。通过在 Component Properties 对话框中选择 Show All Pins 选项，在原理图中显示隐藏引脚。

7. 模式(mode)

一个元器件有最多255种不同的显示模式。这些模式可以用于对 IEEE 元器件的描述，用于放大器的可替换的引脚排列等。使用 Tool→Mode 子菜单选项或者 Mode 工具栏，为元器件添加新的模式，可以在原理图中修改显示的元器件模式。

8.2.2 为 LM324 器件创建原理图符号封装

本节将为 LM324 器件创建一个原理图符号封装。由于 LM324 有四个相同的放大器，因此只需绘制一个原理图符号就可以对四个放大器的原理进行描述。下面给出绘制 LM324 原理图符号的步骤。其步骤主要包括：

（1）在 AD 主界面主菜单下，选择 File→New Library→Schematic Library，生成了名字为 SchLib1 的库文件，并将其保存到 mysch_library 目录下。

（2）自动弹出原理符号设计界面，在 AD 主界面的左侧出现图 8-4 所示的 SCH Library 对话框，在对话框底部选择 SCH Library 标签。在该标签下的 Components 中列出了所有原理图的符号封装。

（3）在原理符号设计界面内，单击鼠标右键，出现快捷菜单，从中选择 Place→Line。如图8-5所示，首先绘制放大器的三角形符号。

（4）选中绘制的三角形符号，单击鼠标右键，出现快捷菜单，选择 Properties，弹出属性对话框，在该对话框中将其颜色修改成蓝色。

（5）如图8-6所示，选择 Text 工具，添加放大器的极性符号“-”和“+”。构建符号时，只允许在栅格上画线。在画完线后，按照前面的方法打开其属性对话框，修改线的长度、绘制位置和颜色属性。

（6）如图8-7所示，添加两条连接引脚连接线。

（7）添加引脚。在图8-7所示的设计界面内，单击鼠标右键，弹出快捷菜单，选择Place→Pin。如图8-8所示，添加标号为0～4的5个引脚。在添加引脚时，按空格键可以旋转引脚的方向。

（8）修改引脚的属性。下面给出修改引脚属性的步骤：

① 双击标号为 0 的引脚打开配置界面，按下面的参数配置：

• Display Name: IN一，不选中右侧的 Visible 复选框(表示不显示该名字)。

• Designator: 2.

• Electrical Type: Input.

· 其他按默认参数设置。

· 单击 OK 按钮，退出属性配置界面。

② 双击标号为 1 的引脚打开配置界面，按下面的参数配置：

• Display Name: IN+, 不选中右侧的 Visible 复选框(表示不显示该名字)。

• Designator: 3.

• Electrical Type: Input.

· 其他按默认参数设置。

· 单击 OK 按钮，退出属性配置界面。

③ 双击标号为2的引脚打开配置界面，按下面的参数配置：

• Display Name: OUT, 不选中右侧的 Visible 复选框(表示不显示该名字)。

• Designator: 1.

• Electrical Type: Output.

· 其他按默认参数设置。

· 单击 OK 按钮，退出属性配置界面。

④ 双击标号为 3 的引脚打开配置界面，按下面的参数配置：

• Display Name: GND, 不选中右侧的 Visible 复选框(表示不显示该名字)。

• Designator: 11.

• Electrical Type: Power.

· 其他按默认参数设置。

• 单击 OK 按钮，退出属性配置界面。

⑤ 双击标号为 4 的引脚打开配置界面，按下面参数配置：

• Display Name: VCC, 不选中右侧的 Visible 复选框(表示不显示该名字)。

• Designator: 4.

• Electrical Type: Power.

· 其他按默认参数设置。

• 单击 OK 按钮，退出属性配置界面。

（9）图8-9给出修改引脚属性后的原理符号。由于LM324有四个通用的放大器，所以还需要生成其他三个放大器原理图符号（其余三个部分）。下面给出生成其余三个部分的步骤。主要包括：

① 在 AD 主界面主菜单下，选择 Tools→New Part，可以看到新生成了 Part B。将图 8-9 的 Part A 复制到 Part B。按照图 8-10 所示的界面，修改引脚标号和属性。

② 在 AD 主界面主菜单下，选择 Tools→New Part，可以看到新生成了 Part C。将图 8-9 的 Part A 复制到 Part C。按照图 8-11 所示的界面，修改引脚标号和属性。

③ 在 AD 主界面主菜单下，选择 Tools→New Part，可以看到新生成了 Part D。将图 8-9 的 Part A 复制到 Part D。按照图 8-12 所示的界面，修改引脚标号和属性。

（10）为每一部分添加隐藏引脚。按上面的方法编辑引脚4和引脚11，使能 Hide 属性，将 Part Number 设置为 0。如果它们自动连接到一个网络，则在 Connect To 域中输入网络的名字。如图8-13所示，LM324元器件包含 Part A～Part D 四个部分。

（11）修改元器件名字。在图8-13所示的界面中，选择Component_1名字并用鼠标双击该名字。打开如图8-14所示的对话框，在Design Item ID右侧输入LM324，单击

OK 按钮。图 8-15 给出了修改元器件名字后的元器件界面。

至此，完成了 LM324 原理图封装符号的设计。

8.2.3 为 XC2S300E-6PQ208C 器件创建原理图符号封装

本节将为 Xilinx 公司的 XC2S300E-6PQ208C 器件创建一个原理图符号封装。对于复杂器件的原理图符号封装的绘制，通常需要几个部分才能描述清楚。所以，设计者需要进行精心的规划。

通常按照不同的功能划分每个部分的原理符号。例如，对于 XC3S100E-CP132 器件来说，就是将该器件的原理图符号封装按照不同的 Bank 进行划分，将其划分为 9 个不同的部分。

在绘制这类器件的原理图符号封装时，可以参考厂商所提供的类似器件的原理封装。这样能够设计出更好的原理图符号封装。

不管根据什么规则来划分原理图符号封装的不同部分，总的规则是简明扼要，便于原理图的绘制。下面给出创建原理图符号封装的步骤。其步骤主要包括：

（1）在 AD 主界面主菜单中，选择 Tools→New Component。

（2）出现 New Component Name（新元器件名字）对话框，输入元器件的名字 XC2S300E-6PQ208C。

（3）自动打开原理图符号封装界面，按照图8-16绘制Part A部分的原理图符号。绘制步骤如下：

① 在设计界面中，单击鼠标右键，出现快捷菜单，选择 Place→Rectangle，按图 8-16 所示，绘制矩形框。注意绘制矩形框时，大小要合适，应满足下面的规则：

• 矩形框的长度能容纳所要标记的引脚。

• 矩形框的宽度能放置所有引脚名字的标注。

② 在设计界面中，单击鼠标右键，出现快捷菜单，选择 Place→Pin，按图 8-16 所示，放置引脚。在放置引脚的过程中，按空格键，可以调整引脚的方向。

③ 双击每个引脚，打开配置界面。根据图 8-16 所示的引脚名字和引脚号，在 Display 域右侧给出引脚所显示的名字；在 Designator 域右侧给出引脚号；将所有引脚的 Electrical Type 设置为 I/O。

④ 在设计界面内，单击鼠标右键，出现快捷菜单，选择 Place→Text String。按图 8-16 所示，将字符串放置在合适的位置。双击字符串，打开配置界面，在 Text 右侧输入 BANK 0～BANK 7。

至此，完成了元器件 PART A 部分的原理符号封装设计。

（4）在 AD 主界面主菜单下，选择 Place→New Part，生成 Part B。下面给出在 Part B 中绘制原理符号封装的步骤。其步骤主要包括：

① 在设计界面中，单击鼠标右键，出现快捷菜单，选择 Place→Rectangle。按图 8-17 所示，绘制矩形框。

② 在设计界面中，单击鼠标右键，出现快捷菜单，选

择 Place→Pin。按图 8-17 所示，放置引脚。

③ 双击每个引脚，打开配置界面。按图8-17所示的引脚名字和引脚号，在 Display 域右侧给出引脚所显示的名字，在 Designator 域右侧给出引脚号，将所有引脚的

至此，完成了 XC2S300E-6PQ208C Part B 部分的原理符号封装设计。

（5）在 AD 主界面主菜单下，选择 Place→New Part，生成 Part C。下面给出在 Part C 中绘制原理符号封装的步骤。其步骤主要包括：

① 在设计界面中，单击鼠标右键，出现快捷菜单，选择 Place→Rectangle，按图 8-18 所示，绘制矩形框。

② 在设计界面中，单击鼠标右键，出现快捷菜单，选择 Place→Pin，按图 8-18 所示，放置引脚。

③ 双击每个引脚，打开配置界面。按图 8-18 所示的引脚名字和引脚号，在 Display 域右侧给出引脚所显示的名字，在 Designator 域右侧给出引脚号，将所有引脚的 Electrical Type 设置为 Power。

至此，完成了元器件 PART C 部分的原理符号封装设计。

8.2.4 分配器件模型

分配器件模型的步骤主要包括：

（1）在 AD 主界面主菜单下，选择 Tools→ Model Manager。

（2）如图8-19所示，出现Model Manager（模型管理器）对话框。下面为这两个器件分配PCB封装模型。

（3）为 LM324 分配 PCB 封装。

① 在图 8-19 所示界面的左侧，选择 LM324，在右侧单击 Add Footprint 按钮。

②如图8-20所示，出现PCB Model(PCB模型)对话框，单击Browse按钮。

③如图8-21所示，出现Browse Libraries（浏览库）对话框，单击…按钮。

④ 如图 8-22 所示，出现 Available Libraries（可用的库）对话框，单击 Install 按钮，添加 SO14N.PcbLib 进入可用库列表中。

⑤ 如图 8-23 所示，在浏览库对话框中，列出了 SO14N.PcbLib 库内的 PCB 封装列表，选择 SO14N，并单击 OK 按钮。

⑥ 返回到前面的 PCB Model 对话框。可以看到所分配 PCB 封装的名字和描述，单击 OK 按钮。

⑦如图8-24所示，可以看到在Model Manager对话框中已经为LM324分配了PCB封装。

（4）为 XC2S300E-6PQ208C 器件分配 PCB 封装。下面给出分配的步骤：

① 在图 8-24 所示界面的左侧，选择 XC2S300E-6PC，在右侧单击 Add Footprint 按钮。

② 出现 PCB Model(PCB 模型)对话框，单击 Browse 按钮。

③ 出现 Browse Libraries(浏览库)对话框，单击…按钮。

④ 在浏览库对话框中，列出了 Spirit_Level_Project. PcbLib 库内的 PCB 封装列表。选择 PQ208，并单击 OK 按钮。

⑤ 返回到前面的 PCB Model 对话框。可以看到所分配 PCB 封装的名字和描述。

⑥ 单击 OK 按钮。

⑦ 可以看到在 Model Manager 对话框中, 已经为 XC2S300E-6PQ208C 分配了 PCB 封装。

至此，完成了器件原理图符号和器件 PCB 封装之间的关联。此外，如图 8-25 所示，AD 还提供了下面的库：

• Simulation：仿真库，用于 Spice 仿真。

PCB3D: 3D 显示。

• Signal Integrity: 信号完整性，IBIS 模型库，用于 PCB 的验证，在后面将进行详细的说明。

读者可以根据设计的需要添加这些库，用于不同的设计目的。

8.2.5 元器件主要参数功能

图 8-26 给出了元器件属性对话框。为了便于对元器件参数进行配置，下面对其中的参数进行简单的说明。

1. Designator(默认指示符)

2. Comment(注释)

定义了元器件指示符所使用的前缀字符串。

元器件描述。对于固定定义的元器件，如74HC32，应该输入标准的描述字符串。对于一个值为变化的分立元器件，允许显示元器件参数的任意值。通过输入等号，然后跟随参数的名字（不支持空格），使能间接描述。如果该域为空白，当放置元器件的时候，应该输入元器件库的引用，用于注释。这样，允许设计者在原理图放置元器件后定义注释。

3. Description(描述)

重要的描述。允许用于查找和 BOM。

4. Type(类型)

提供用于特殊环境可替换的元器件类型。在 BOM 中，不同步或者包含图形元器件。如果机械类型同时存在于原理图和 PCB 中，则可以同步，并且包含在 BOM 中。网络联系(NetTie)元器件用于短接 PCB 上的两个或者更多的网络。

5. Parameters(参数)

可以在 Library Editor(库编辑器)或者在原理图中添加任何参数。参数能连接到一个公司的数据库；通过添加一个到项目的数据库连接文件来实现这个目的。

6. Models(模型)

可以添加不同的元器件模型，包含 footprint、simulation、signal integrity 等。

7. Pins(锁定引脚)

对具体引脚进行编辑。

8.2.6 使用供应商数据分配元器件参数

在一个 AD 元器件和一个供应商条目之间创建一个链接是非常简单的过程，这个过程用于为元器件分配所需要的参数设置。下面为 LM324 器件分配供应商数据。

（1）在 AD 主界面左侧，找到如图 8-27 所示的界面。

（2）在该界面的 Component 下选中 LM324。在该界面下方找到 Supplier，单击其下面的 Add 按钮。

（3）如图8-28所示，弹出Add Supplier Links（添加供应商链接）对话框。在Keywords右侧输入lm324，并单击Search按钮。

（4）开始查找供应商提供的元器件信息。如图8-29所示，给出了LM324所提供的元器件的信息，并单击OK按钮。

（5）再次打开 LM324 元器件属性对话框。如图 8-30 所示，在该界面新添加了供应商的名字和所提供的 lm324 产品号。

8.3 原理图绘制及检查

在绘制原理图前，必须确认所需要的元器件原理符号封装和 PCB 封装。如果 Altium 或者第三方没有提供设计中所需要电子元器件的完整封装，则设计者在绘制原理图前，需要定制没有事先提供的电子元器件的完整封装。当 Altium、第三方或者设计者已经提供了设计中所需元器件的完整模型后，将这些模型添加到 AD 软件的库管理器中。下面给出在该设计中添加所需要元器件库的步骤。主要包括：

（1）下载 Altium 官方提供的 Libraries.zip 文件解压缩（解压缩路径由读者自行指定），然后将解压缩路径下的所有数据（包括子文件夹）复制到安装盘符\Users\Public\Documents\Altium\AD18\Library 路径。

（2）按前面的方法，打开库管理器。定位到\Users\Public\Documents\Altium\AD18\Examples\SpiritLevel-SL1路径，找到名字为SpiritLevel_2E.SchLib的库文件，并将其添加到AD的库管理器中。

（3）按前面的方法，打开库管理器。定位到步骤2给出的路径，找到Xilinx子目录。在该目录下，找到名字为Spirit_Level_Project.PcbLib的库文件，并将其添加到AD的库管理器中。

（4）按照前面的方法，打开库管理器。定位到步骤2给出的路径，找到Maxim子目录。在该目录下，找到名字为Spirit_Level_3D_Models.PCB3Dlib的库文件，并将其添加到AD的库管理器中。

8.3.1 绘制原理图

原理图的绘制过程直接影响到原理图的绘制质量。在原理图绘制的过程中，不但要考虑电子系统原理本身，还要考虑后续PCB绘制。下面给出在绘制原理图过程中需要考虑的一些因素：

（1）在满足电子系统原理本身的情况下，如果连线不合理，会直接导致PCB绘制复杂度的增加。尤其是在该设计中，存在XC2S300E-6PQ208C可编程逻辑器件。由于该器件绝大多数引脚是根据设计者的要求进行分配的，所以在分配引脚的过程中，一定要考虑到PCB布线是否方便，这种分配过程很少能一次成功。甚至在将原理图导入到PCB绘制工具后，在PCB绘制的工程中，才会发现在原理图的分配引脚不够合理。然后，再次对原理图进行修改。这个反复修改原理图连线的过程，其实是在考量设计人员系统规划设计的能力。这种系统级规划设计的能力，必须通过多次的实际绘图设计才能逐步提高。

（2）最终的原理图可能需要提供给其他设计者，由他们对设计进行参考或者进一步地检查，所以需要对每张设计图纸进行清晰的标注。这样，在某种程度上，也能大大降低由于设计者的失误所导致的设计错误。

（3）对于一个电子系统的设计，通常需要绘制多张图纸，到底需要绘制多少张图纸，并没有一个严格的规定。设计原则是每张图纸对电子系统的描述不能太复杂，如果太复杂，则容易造成设计出现问题。但是，一张图纸的描述又不能过于简单，太简单的话，所需要绘制图纸的数量就会增加，在多张图纸之间进行网络连接就会变得非常复杂。并且，对于检查图纸的工程技术人员来说，增加了理解难度和检查错误的难度。所以，在绘制原理图时需要折中考虑。这种折中考虑问题的能力，也是在多次绘图设计中总结出来的。

（4）原理图的绘制很少可以一次就完美地实现，可能需要对原理图进行多次的修改，甚至需要重新绘制某些原理图。所以，绘图过程一定要有足够的耐心。

8.3.2 添加设计图纸

根据设计的要求，确定一个设计中所需要总的设计图纸数量。在每添加一张图纸前，设计者都要清楚，所添加的多张图纸需要绘制电子系统的哪个部分。在绘制原理图

的过程中,不需要一次就添加完所有的图纸,在设计的过程中也可以根据设计需要增加图纸。

下面给出添加剩余图纸的步骤。主要包括：

（1）在 AD 主界面主菜单下，选择 File $ \rightarrow $ New $ \rightarrow $ Schematic，自动生成名字为 Sheet2.SchDoc 的图纸。根据附录 B 中图 B-2 右下角给出的图纸参数，按照前面的方法设置 Sheet2 图纸的参数。

（2）在 AD 主界面主菜单下，选择 File $ \rightarrow $ New $ \rightarrow $ Schematic，自动生成名字为 Sheet3.SchDoc 的图纸。按照附录 B 中图 B-3 右下角给出的图纸参数，按照前面的方法设置 Sheet3 图纸的参数。

（3）在 AD 主界面主菜单下，选择 File $ \rightarrow $ New $ \rightarrow $ Schematic，自动生成名字为 Sheet4.SchDoc 的图纸。按照附录 B 中图 B-4 右下角给出的图纸参数，按照前面的方法设置 Sheet4 图纸的参数。

（4）在 AD 主界面主菜单下，选择 File $ \rightarrow $ New $ \rightarrow $ Schematic，自动生成名字为 Sheet5.SchDoc 的图纸。按照附录 B 中图 B-5 右下角给出的图纸参数，按照前面的方法设置 Sheet5 图纸的参数。

8.3.3 放置原理图符号

在 Sheet1～Sheet5 图纸内放置元器件的原理图符号。

1. Sheet1 中放置原理图符号

在 Sheet1 图纸中放置元器件原理图符号，放置原理图符号的步骤主要包括：

（1）打开名字为 Sheet1 的原理图文件。

（2）在库管理器中，找到名字为 SpiritLevel_2E.SchLib 的原理封装库。在该库中，找到名字为 XC2S300E-6PQ208C 的元器件原理图封装。

（3）按附录 B 中 Sheet1 图纸（图 B-1）所示，将 Part A、PART B 和 PART C 分别拖入到 Sheet1 图纸中的合适位置。

（4）放置电路设计中各网络名称。

（5）保存设计图纸。

2. Sheet2 中放置原理图符号

在 Sheet2 图纸中放置元器件原理图符号，放置原理图符号的步骤主要包括：

（1）打开名字为 Sheet2 的原理图文件。

（2）在库管理器中，找到名字为 SpiritLevel_2E.SchLib 的原理封装库。在元器件列表中找到名字为 XCF02SVO20C、SN74LVC1G04DBV 等元器件，放入 Sheet2 图纸中的合适位置。

（3）按照附录 B 中名字为 Sheet2 的图纸（图 B-2）所示，进行网络连接。

（4）保存设计图纸。

3. Sheet3 中放置原理图符号

在 Sheet3 图纸中放置元器件原理图符号，放置原理图符号的步骤主要包括：

（1）打开名字为 Sheet3 的原理图文件。

（2）在库管理器中，找到名字为 SpiritLevel_2E.SchLib 的原理封装库。在元器件列表中找到名字为 162A、A6ER-8104、2N7002、DTSM-61-NR、电阻和电容等元器件，放入 Sheet3 图纸中的合适位置。

（3）按照附录 B 中名字为 Sheet3 的图纸（图 B-3）所示，进行网络连接。

（4）保存设计文件。

4. Sheet4 中放置原理图符号

在 Sheet4 图纸中放置元器件原理图符号，放置原理图符号的步骤主要包括：

（1）打开名字为 Sheet4 的原理图文件。

（2）在库管理器中，找到名字为 SpiritLevel_2E.SchLib 的原理封装库。在元器件列表中找到名字为 LM1084IS-ADJ、TL36WW050、SM6T6V8A、HSMH-C170、KLD-0202-B、电阻和电容等元器件，放入 Shee4 图纸中的合适位置。

（3）按照附录 B 中名字为 Sheet4 的图纸（图 B-4）所示，进行网络连接。

（4）保存设计文件。

5. Sheet5 中放置原理图符号

在 Sheet5 图纸中放置元器件原理图符号，放置原理图符号的步骤主要包括：

（1）打开名字为 Sheet5 的原理图文件。

（2）在库管理器中，找到名字为 SpiritLevel_2E.SchLib 的原理封装库。在元器件列表中找到名字为 ADXL202E、QSMO_4200、Header 10X2、Header 5X2、电阻和电容等元器件，放入 Sheet5 图纸中的合适位置。

（3）选择 Design→Create Sheet Symbol From Sheet 产生原理图符号（见图 8-31），放入 Sheet5 图纸中的合适位置。

（4）按照附录 B 中名字为 Sheet5 的图纸（图 B-5）所示，进行网络连接。

（5）保存设计文件。

8.3.4 连接原理图符号

必须严格预先设计指标和要求，将原理图符号连接在一起。在该设计中，通过网络标号和连线实现原理图内元器件和跨页原理图元器件之间的连接。在绘制完成原理图后，如果在PCB设计中发现原理图中的连线不满足PCB布线要求，还需要返回来修改原理图符号之间的连线关系。

连接原理图符号的步骤主要包括：

（1）打开名字为 Sheet1 的原理图文件。

① 参考附录 B 中 Sheet1 图纸（图 B-1），完成连线。

② 在相应的连线上给出网络标号，用来表示原理图中每个电气网络的连接关系。

③ 保存设计图纸。

（2）打开名字为 Sheet2 的原理图文件。

① 参考附录 B 中 Sheet2 图纸（图 B-2），完成连线。

② 在相应的连线上给出网络标号，用来表示原理图中每个电气网络的连接关系。

③ 保存设计图纸。

（3）打开名字为 Sheet3 的原理图文件。

① 参考附录 B 中 Sheet3 图纸（图 B-3），完成连线。

② 在相应的连线上给出网络标号，用来表示原理图中每个电气网络的连接关系。

③ 保存设计图纸。

（4）打开名字为 Sheet4 的原理图文件。

① 参考附录 B 中 Sheet4 图纸（图 B-4），完成连线。

② 在相应的连线上给出网络标号，用来表示原理图中每个电气网络的连接关系。

③ 保存设计文件。

（5）打开名字为 Sheet5 的原理图文件。

① 参考附录 B 中 Sheet5 图纸（图 B-5），完成连线。

② 在相应的连线上给出网络标号，用来表示原理图中每个电气网络的连接关系。

③ 保存设计文件。

8.3.5 检查原理图设计

在将原理图设计导入到 PCB 布局工具前，需要对原理图设计进行检查。在 AD 内，通过对设计进行编译（compiling）来检查逻辑错误、电气错误和绘图错误。

通过在 AD 主界面主菜单下选择 Project→Compile PCB Project，或者连续按两次 C 键，可以执行对原理图设计的检查。

对工程编译后，如果设计中存在问题，则自动弹出 Messages（消息）对话框。在这个窗口内，双击某个错误或者警告信息，就可以直接跳到一个错误或者一个警告。如果没有出现 Messages 对话框，可以在 AD 主界面的右下方单击 System 标签，出现快捷菜单，选择 Messages，就可以弹出 Messages 对话框。

当对设计进行编译时，DXP 建立设计的一个连接模型，这个连接模型可以看作一个内部网表，通过这个内部的网表可以浏览设计的连接结构。

1. 编译器选项

在对设计进行编译前，必须对工程选项进行配置。对编译器选项进行配置的步骤主要包括：

（1）在 AD 主界面主菜单下选择 Project→Project Options。

（2）如图8-32所示，打开工程选项对话框。在该界面中选择Options标签，在Net Identifier Scope列表框中选择Global(Netlabels and ports global)，单击OK按钮。

（3）在 AD 主界面的右下方单击 Panels 按键，出现快捷菜单，选择 Navigator。

（4）如图 8-33 所示，在 AD 主界面的左侧出现 Navigator 窗口。在 Documents for PCB_Project1.PrjPCB 窗口下，当选择一张图纸时，在 Instance 窗口内便会列出该图纸内的所有元器件。选择并展开某一个元器件，可以看到与该元器件连接的所有网络。

单击图8-33右上角的 $ \underline{\text{☐}} $按钮，出现如图8-34所示的对话框，用于设置如何显示工作区。

① Selecting：选择感兴趣的对象。

② Zooming：跳到图纸并且放大所感兴趣的对象。

③ Connective Graph：用红色(对于网络对象)或者绿色(对于元器件)的线表示连接关系。

④ Dimming：除了感兴趣的外，在其他对象上为阴影显示。

2. 错误报告选项

设置错误报告选项，配置错误报告选项的步骤主要包括：

（1）在 AD 主界面主菜单下，选择 Project→Project Options。

（2）出现如图 8-35 所示的界面。单击 Error Reporting 标签，

左侧列出了冲突的类型，右侧给出了报告模式。可选择的报告模式有 No Report、Warning、Error、Fatal Error。

（3）如图 8-35 所示，在 Violations Associated with Nets 下有一个条目：Nets with only one pin。该选项用于找到单个（孤立）的节点网络，即一个引脚已经连接到一个端口或者网络标号，但是没有连接到其他的引脚，默认设置为 No Report，将其重新设置为 Error。

（4）单击 OK 按钮，退出工程选项设置窗口。

3. 连接矩阵

设置连接矩阵选项，配置连接矩阵的步骤主要包括：

（1）在 AD 主界面主菜单下，选择 Project→Project Options。

（2）出现如图 8-36 所示的界面。单击 Connection Matrix 标签，该界面用于在元器件引脚和网络标识符之间建立连接性规则机制。同时，它定义报告，将其作为警告或者错误的逻辑/电气条件。

例如，通常情况下，一个输入引脚连接到一个输入引脚不作为一个错误条件，但是将其连接到输出则不是这样。图8-36所示的连接矩阵的设置则反映了这种情况。

（3）单击图8-36中的每个方块，可以修改相应的规则。

（4）单击 OK 按钮，退出工程选项设置窗口。

4. 理解和分析检查报告

按前面的方法，对当前的设计进行编译。下面给出如何利用 Message 消息对话框中的信息对错误进行分析和定位。

（1）在 AD 主界面主菜单下，选择 Project→Compile PCB Project。

（2）AD软件将根据前面的设置规则，对整个原理设计进行设置。

（3）当双击 Message 消息对话框中的一条 warning(警告)或者 error(错误)信息时，则弹出 Compile Errors 对话框。当双击对话框列表中的一个对象时，则跳到错误或警告所对应的图纸。

（4）在弹出的 Message 窗口中单击鼠标右键，出现快捷菜单，可以选择 Clear All，清除所有的消息。

（5）当单击 Message 窗口的列表头部时，可以对所列的信息进行分类。

（6）编译完成后，根据给出的各种提示信息，修改原理图中的设计错误。当修改完错误后，重新执行编译过程，直至没有错误出现。

（7）仔细检查报告中的每个 warning 或 error 信息，修改错误检查的报告模式，或者用 NO ERC 屏蔽符号来屏蔽错误。在将原理图导入到 PCB 布局前，必须修改完所有原理图的错误。

8.4 导出原理图至 PCB

本节将介绍使用同步器(synchronizer)或者网表(netlist)将原理图设计导入到 PCB编辑器中的方法。

8.4.1 设置导入 PCB 编辑器工程选项

AD 提供了大量的设置，用于控制在原理图设计和 PCB 布局之间的数据传输。设置导入 PCB 编辑器工程选项的步骤主要包括：

（1）在 AD 主界面主菜单下选择 Project→Project Options。

（2）出现工程选项界面，单击 Comparator 标签。如图 8-37 所示，默认情况下，打开所有选项。对于一些设计，设计者可能不想为每一个原理图创建 Place Rooms，此时就需要修改相应的设置。

（3）单击 OK 按钮，退出工程选项窗口。

8.4.2 使用同步器将设计导入到 PCB 编辑器

使用 AD 提供的 PCB 编辑器进行 PCB 的布局和布线，则在原理图和 PCB 之间来回传递设计信息的最好方法是使用设计同步器。使用同步器，不需要在原理图内创建网表，以及将网表加载到 PCB 中。通过使用同步器，将本书所提供的原理图设计导入到 AD 的 PCB 编辑器中。

使用同步器将设计导入到 PCB 编辑器的步骤主要包括：

（1）进入原理图编辑器界面，在 AD 主界面主菜单下，选择 File→New→PCB。生成一个名字为 PCB1。PcbDoc 的 PCB 设计文件，并将其保存为名字为 fpga system。PcbDoc 的 PCB 设计文件。

（2）在 AD 主界面主菜单下，选择 Design → Update PCB Document fpga system.PcbDoc，将启动同步过程。

（3）如图8-38所示，出现元器件匹配对话框。该对话框给出了原理图和当前PCB图的不同之处，单击Automatically Create Component Links（自动创建器件匹配）按钮。

（4）出现图8-39所示的 Engineering Change Order（工程修改顺序）对话框。在该界面中给出了不同的对象和将要执行的操作，单击 Execute Changes（执行变化）按钮。

（5）等一小段时间，等待 AD 执行完将原理设计导入到 PCB 编辑器的处理流程后，单击图 8-39 界面内的 Close 按钮。

此时可以看到设计导入到了 PCB 编辑器中。

8.4.3 使用网表实现设计间数据交换

本节内容仅作为读者理解相关的概念，Altium 不推荐使用网表方式将原理图设计导入到 PCB 编辑器中。

网表是 EDA 软件中用于交换不同信息的重要方法和手段。网表是一个 ASCII 文件，它包含了原理图中定义元器件和元器件之间连接的信息。通过网表，可以将元器件和连接信息导入到其他 EDA 设计工具中，其中也包含来自其他供应商的 PCB 设计封装。可以使用网表将原理图导入到 AD 的 PCB 编辑器中，但是由于不包含唯一的元器件 ID 号信息，所以使用网表是一个低层次的设计传输方法。

对于绝大多数的情况，使用同步器而不是使用网表加载。在一些情况下，如果设计PCB所用到的原理图由其他EDA工具厂商的原理图编辑器完成，则需要使用网表。通过使用difference引擎，将网表内元器件和连接信息与PCB进行比较。

下面给出生成原理图设计网表，并加载网表的步骤。其步骤主要包括：

（1）任意打开一个原理图界面。在 AD 主界面主菜单下，选择 Design→Netlist For Project→Protel。

（2）在 AD 主界面主菜单下，选择 Project→Show Difference。

（3）如图8-40所示，出现Choose Documents To Compare（选择比较的文档）界面，在该界面左下角选中Advanced Mode（高级模式）选项。

（4）在该界面左侧选择 SL_FPGA_Auto_2E.NET 文件，在右侧选择 fpga_system.PcbDoc 文件，单击 OK 按钮。

（5）如图8-41所示，出现提示对话框。该界面表示使用唯一的标识符匹配失败。单击Automatically Create Component Links按钮，用于匹配剩下的元器件。

（6）如图8-42所示，给出了网表文件和PCB文件之间的差别，单击Close按钮。