《OrCAD和PADS Layout电路设计与实践》课件第2章

第2章在OrCADCaptureCIS中创建元件

2.1OrCADCaptureCIS的窗口界面和文件管理2.2创建自己的元件库2.3单一元件和复合元件2.4元件设计窗口的基本操作和栅格设置2.5创建元件举例

OrCADCaptureCIS是OrCAD软件绘制电路原理图的模块，“CIS”是“capturecomponentinformationsystem”的缩写，它是一个元件信息的管理系统。在启动OrCAD软件时，经常选择OrCADCaptureCIS绘制电路原理图，而不是OrCADCapture。对于一些比较复杂的电路来说，创建元件是在OrCADCaptureCIS中设计电路原理图的主要工作。2.1OrCADCaptureCIS的窗口界面和文件管理在WindowsXP操作系统的桌面上，执行【开始】→【所有程序】→【OrCAD16.0】→【OrCADCaptureCIS】菜单命令，或者双击桌面上的按钮，就会弹出一个【CadenceProductChoices】对话框，在这个对话框中选中“OrCADCaptureCIS”功能模块，进入OrCADCaptureCIS系统，如图2-1所示。在OrCADCaptureCIS系统窗口中，执行【File】→【Open】→【Design…】菜单命令，可以打开后缀为 .DSN的设计文件；执行【File】→【Open】→【Project…】菜单命令,可以打开后缀为 .OPJ的项目文件。打开文件后的OrCADCaptureCIS窗口界面如图2-2所示。图2-1OrCADCaptureCIS系统窗口图2-2OrCADCaptureCIS窗口界面

OrCADCaptureCIS有很多子窗口，其中的信息窗口(SessionLog)最小化在左下角，用于记录OrCAD软件运行过程的信息以及运行中产生的出错信息，该窗口不能关闭，只能最大化、最小化或还原。在项目管理窗口中，最常用的是【File】标签页，在此标签中，系统以树状的形式显示各种文件夹和文件。一个OrCAD设计项目通常包含以下文件。

(1) *.opj项目启动文件。这个文件一般很小，里面没有什么实质性的内容。打开项目的同时也会打开它。如果把它删掉，在打开*.dsn文件后还会自动生成。

(2) *.dsn设计文件。它的内容就是用户设计的电路原理图。

(3)  *.olb库文件。用户设计电路原理图时需要的所有元件都存放在库文件里，用户只能从库文件里调用元件，不能在原理图设计窗口创建元件。*.olb库文件有两种：一种是OrCADCaptureCIS系统自带库文件；另一种是用户自己创建的库文件。为了更好地利用系统资源、提高工作效率，用户应该熟悉并充分利用系统自带的库文件中那些常用的库文件和常用的元件。最常用的库文件有：Discrete.olb(混合元件库)、Connector.olb(接插件元件库)、Transistor.olb(晶体管元件库)、Capsym.olb(符号元件库)等。

(4) *.asc网络表文件(或者*.net网络表文件)。网络表文件描述了电路原理图中各个元件之间的电气连接关系，是电路原理图与印制电路板文件的接口文件。

(5) *.bom材料清单文件。该文件列出了电路原理图中所有的元件，可以包括元件数量、型号、PCB封装、价格、生产厂家等用户设置了的信息。上述类型的文件都独立存在于Windows操作系统的资源管理器中。在OrCADCaptureCIS系统窗口，*.opj项目启动文件和*.dsn设计文件是同时存在的，其他文件都可以添加或删除，也可以临时创建，但是在OrCADCaptureCIS系统窗口中删除文件并不是真正地“删除”，只是临时移走文件。还有一些其他类型的文件，因为不常用，所以在此不赘述。在OrCADCaptureCIS的操作过程中，经常会出现图2-3所示的警告信息，它告诉读者：“该操作影响到整个系统的设计，因而会清除UNDO/REDO信息列表，此后不能重复或撤销以前的操作，需要继续吗？”通常单击“Yes”按钮，继续该操作。如果选中“Donotshowthisboxagain”复选按钮，那么下次操作时就不会出现图2-3所示的警告信息。图2-3警告信息对话框2.2创建自己的元件库首先必须创建自己的元件库，再在元件库中创建元件，最后才可以在电路原理图设计窗口中调用元件库中的元件。创建自己的元件库有以下两种方法。

(1)在如图2-1所示的OrCADCaptureCIS系统窗口执行【File】→【New】→【Library】菜单命令，这样创建的库文件单独占用一个项目管理窗口，默认的名称可能是Library1.olb、Library2.olb、Library3.olb等。

(2)在打开某个设计文件后，项目管理窗口为当前窗口，此时执行【File】→【New】→【Library】菜单命令所创建的库文件被自动添加到当前项目管理窗口的Library文件夹中，默认的名称可能是Library1.olb、Library2.olb、Library3.olb等。在创建自己的元件库时，系统会以默认的名称将库文件存放在OrCAD的安装目录下，所以创建了自己的文件库后，一定要选中默认的元件库，然后执行鼠标右键命令【SaveAs…】，将库文件重新命名并保存在自己的工作目录下。这样创建好的库文件只是个空的库文件，里面没有任何元件。2.3单一元件和复合元件元件是电路图的基本组成对象，代表某一个或某一类功能。在OrCADCaptureCIS中，元件(Part)分为两种：单一元件(Part)和复合元件(Package)。一个复合元件包含多个子元件。“Package”翻译成“封装”似乎更合适些，但是为了不与本书后面的“PCB封装”混淆，也便于理解，这里还是将它意译成“复合元件”。例如，单个的直插式电阻、电容、电感、二极管和双列直插式三态缓冲器74LS125，如果用图2-4所示的符号表示它们的话，这些图形符号在OrCADCaptureCIS系统中就是单一元件。图2-4单一元件图形符号注意：在OrCAD的电路原理图设计窗口，如果希望在元件的值(Value)中输入希腊字母“μ”，就只能利用操作系统的输入法的工具栏的软键盘“希腊字母”输入，这样很麻烦，所以本书不作严格要求，有时候用字母“u”代替希腊字母“μ”。有时为了便于理解或绘图方便，特别是对于一些通用的数字逻辑芯片，常常采用复合元件来表示。图2-4所示的双列直插式三态缓冲器74LS125是一个单一元件，这样表示很不直观。如果74LS125的4个缓冲器分别用于电路中各个不同的电路模块，那么可能导致电路原理图的连线很混乱。因此，在很多情况下，用复合元件来表示74LS125，如图2-5所示。图2-5复合元件

74LS125这个复合元件的元件编号(Reference)是U4，值(Value)是74LS125，它有4个子元件(Part)，子元件编号(PartReference)分别是U4A、U4B、U4C和U4D，是4个三态缓冲器。注意，这里每个子元件都有电源(第14引脚)和地(第7引脚)两个引脚，这是因为在建立这个复合元件时将这些子元件的性质设置为了“Homogeneous”，意思是“同质的、相似的”。作为一个整体元件，系统将会视这4对引脚为1对引脚，并且实际的74LS125集成电路也只有一对电源引脚和地引脚。在生成网络表时，OrCADCaptureCIS系统也会自动将这4对引脚作为1对引脚处理，并不影响后续的印制电路板的设计。当元件的引脚特别多、功能特别复杂时，往往也采用复合元件的形式，比如CPU等。这时在创建该复合元件时将这些子元件的性质设置为“Heterogeneous”，意思是“不同质的、不相似的”。对于一个实际的元件，在电路原理图中到底使用单一元件还是复合元件，完全取决于绘图和读图的方便。2.4元件设计窗口的基本操作和栅格设置2.4.1新建元件在项目管理窗口的Library文件夹中选中某一个元件库的图标，再执行鼠标右键命令【NewPart】，或者在选中元件库的图标后，执行【Design】→【NewPart…】菜单命令，就会调出如图2-6所示的【NewPartProperties】对话框。图2-6【NewPartProperties】对话框该对话框中各项参数的含义如下。

【Name】编辑栏：输入新建元件的名称，一般是元件的型号。

【PartReferencePrefix】编辑栏：输入新建元件在电路图中编号的前缀字母。很多初学者喜欢在该编辑栏中输入“R1”、“R2”或“R?”之类的编号，实际上没有必要，这里只需要输入元件编号的首字母，元件编号的其他部分在原理图设计窗口由系统自动添加。

【PCBFootprint】编辑栏：可以输入该元件的PCB封装名称，也可以不输入，今后在原理图设计窗口再给每个元件赋予PCB封装。

【PartsperPkg】编辑栏：如果创建单一元件，则输入1；如果创建复合元件，则就是子元件的数量。

【PackageType】组合框：只对复合元件起作用。如果选中“Homogeneous”，表示这些子元件是“同质的、相似的”；如果选中“Heterogeneous”，表示它们是“不同质的、不相似的”。

【PartNumbering】组合框：一般选中“Alphabetic”项，表示子元件使用字母作后缀编号。

【PinNumberVisible】复选项：控制引脚编号的可见性。例如，要创建二极管的单一元件，可以在【NewPartProperties】对话框中输入元件名称“Diode”，编号前缀为“D”，其他采用默认的设置，单击“OK”按钮，关闭该对话框后就进入了元件设计窗口，如图2-7所示。注意：元件设计窗口不是图2-2所示的电路原理图设计窗口，这两个窗口外观相似，本质不同，它们的关系如图1-1所示。图2-7元件设计窗口2.4.2元件设计窗口的基本操作双击元件设计窗口的标题栏，可以使元件设计窗口占据整个OrCADCaptureCIS的系统窗口；OrCADCaptureCIS系统窗口的Window菜单负责管理项目管理窗口、原理图设计窗口、元件设计窗口、信息窗口，等等。元件设计窗口中常用的快捷键和控制按钮是：

(1)“I”键：视图以光标所在位置为中心放大视图。

(2)“O”键：视图以光标所在位置为中心缩小视图。

(3)“F5”键：刷新视图。

(4)“Zoomtoall”按钮：将元件的虚线矩形框、元件编号首字母和Value等以最大的形式显示在窗口。

(5)“Select”按钮：如果按钮处于按下状态，光标是箭头形状，这时可以用光标选择元件设计窗口中的对象，否则光标处于绘制或放置对象状态。结合“Ctrl”键，可以用光标选中多个对象(在元件设计窗口中，引脚、线条、虚线矩形框、元件编号首字母、〈Value〉、说明文字等都是对象)。由于OrCAD的操作与Windows操作系统兼容，所以复制的快捷键“Ctrl+C”、剪切的快捷键“Ctrl+X”、粘贴的快捷键“Ctrl+V”都可以使用。2.4.3元件设计窗口的栅格设置元件设计窗口的系统参数设置主要是栅格设置，其他参数采用默认设置就可以了，一般不要改动。可以按如下操作进行系统参数设置。在元件设计窗口为当前窗口的情况下，执行【Options】→【Preferences…】菜单命令，可以调出如图2-8所示的【Preferences】对话框。在该对话框中，切换到【GridDisplay】标签页，在该标签页右边的【PartandSymbolGrid】组合框中可设置元件设计窗口的栅格，而左边的【SchematicPageGrid】组合框控制原理图设计窗口的栅格。选中【PartandSymbolGrid】组合框中的“Dots”(点状)和“Lines”(线状)两个选项中的一项，就可以改变元件设计窗口中栅格的显示类型。一般将栅格设置为线状。图2-8设置栅格对话框

【PartandSymbolGrid】组合框中的各选项简要介绍如下。

“Displayed”复选按钮：选中，则在元件设计窗口中显示栅格，否则不显示栅格。

“Dots”单选按钮：选中，则在元件设计窗口中显示点状栅格；选中【Lines】单选按钮，则在元件设计窗口中显示线状栅格。

“Pointersnaptogrid”复选按钮：选中，则在元件设计窗口中的元件是以栅格为单位移动的，这就是锁定栅格，否则元件是随着光标而连续移动的。注意：栅格只是在设计元件和电路原理图时作参考用的，实际上并不存在，也不会打印出来。元件引脚一定要放在栅格上，所以在放置引脚或移动引脚时，一定要锁定栅格。2.5创建元件举例2.5.1创建DM74LS125A单一元件

DM74LS125A是一个双列直插式数字逻辑集成电路，它包含4个相互独立、不反向的三态缓冲器，其引脚连线如图2-9所示，其真值表见表2-1。创建DM74LS125A单一元件的步骤如下。

(1)在项目管理窗口中选中某个库文件的图标，执行鼠标右键命令【NewPart】。

(2)在弹出的【NewPartProperties】对话框中设置以下参数：

【Name】编辑栏：DM74LS125A。图2-9DM74LS125A的引脚连线表2-1DM74LS125A的真值表

【PartReference】编辑栏：修改为U。

【PartsperPkg】编辑栏：1。

【PinNumberVisiable】复选项：选中。其他采用缺省值。经过上述设置，将创建一个名称为“DM74LS125A”的元件，它的编号以“U”开头。【PartsperPkg】编辑栏为1，表示创建的是单一元件。

(3)单击“OK”按钮，关闭【NewPartProperties】对话框，进入元件设计窗口。

(4)执行【Options】→【Preferences…】菜单命令，在【Preferences】对话框的【GridDisplay】标签页中设置元件设计窗口的栅格为直线(Line)。

(5)引脚间隔一般为一个栅格，在元件设计窗口把虚线矩形框拉大至合适的位置。

(6)单击创建元件工具栏上的按钮，调出【PlacePin】对话框。在【Name】编辑栏中输入“C1”，在【Number】编辑栏中输入“1”，在Shape下拉列表中选择“Short”，在Type下拉列表中选择“Passive”，在【Width】组合框中选择“Scalar”项，最后单击“OK”按钮关闭该对话框。

(7)沿着虚线矩形框连续放置14个引脚，如图2-10所示，完成后按“Esc”键退出放置引脚状态。

(8)按“Ctrl”键，同时用鼠标左键选中14个引脚，然后执行鼠标右键命令【EditProperties…】，调出【BrowseSpreadsheet】对话框。图2-10连续放置的14个元件引脚

(9)根据图2-9在【BrowseSpreadsheet】对话框中更改引脚参数设置，然后单击“OK”按钮关闭该对话框。

(10)在锁定栅格的情况下，调整引脚位置和虚框大小。将光标放在某个引脚上，按住鼠标左键就可以拖动引脚。

(11)单击创建元件工具栏上的按钮，绘制一个与虚线矩形框完全重合的实线矩形框，如图2-11所示。注意：图2-11中原来的虚线矩形框只是限定了元件所占空间的大小，并不是元件的一部分，它不会在原理图设计窗口中显示出来，必须再画一个实线矩形框作为元件的形状，这是很多初学者容易犯的错误。

(12)单击窗口主工具栏上的按钮，或按“Ctrl+S”键，将创建好的单一元件存放在元件库中。图2-11创建好的单一元件2.5.2创建DM74LS125A复合元件创建复合元件与创建单一元件的操作略有不同，下面我们创建双列直插式三态缓冲器DM74LS125A的复合元件形式。

(1)在项目管理窗口选中Library文件夹中的某个元件库的图标，执行鼠标右键命令【NewPart】，弹出如图2-12所示的【NewPartProperties】对话框。

(2)在【NewPartProperties】对话框中作如下的设置：①因为在同一个元件库中不能存在相同名称的元件，所以这里在【Name】编辑栏内输入“DM74LS125A-4”。②DN74LS125A内部包含4个三态缓冲门，所以在【PartsperPkg】编辑栏内输入“4”，此时复合元件将包含4个子元件。图2-12【NewPartProperties】对话框③【PackageType】组合框内有两项：选中“Homogeneous”表示所有的子元件是“同质的、相似的”；选中“Hetergeneous”，表示所有的子元件是“不同质的、不相似的”。74LS125内部包含的4个三态缓冲门，其电气性质完全相同，所以在这里选择“Homogeneous”。④【PartNumbering】组合框内有两项：选中“Alphabetic”，表示所有的子元件自动按字母编号；选中“Numeric”，表示所有的子元件按数字编号。强烈建议这里选择“Alphabetic”，让所有的子元件按字母编号，这是因为电路图中的元件是按数字编号的，子元件只有按字母编号才能区分出。⑤选中复选框，把引脚编号显示出来。

(3)单击“OK”按钮关闭【NewPartProperties】对话框，进入创建74LS125复合元件的元件设计窗口。

(4)单击创建元件工具栏上的“Placepolyline”按钮，绘制三角形，如图2-13所示。如果锁定了栅格，主工具栏上的按钮为灰色，那么绘线操作就会以栅格为单位进行，并且线端点肯定落在栅格的交叉点上。如果锁定了栅格，需要绘制斜线，那么在绘制时须同时按“Shift”键。

(5)单击主工具栏上的“SnapToGrid”按钮,使该按钮变成红色，这样就解除了锁定栅格。图2-13没有隐藏引脚名称的子元件

(6)在没有锁定栅格的情况下，将“U?A”和“〈Value〉”两个文字对象移到一侧，再使用创建元件工具栏上的“Placeellipse”按钮和“Placeline”按钮绘制引脚的延伸部分(如图2-13所示的引脚1在虚框内的小圆圈和短线段)。

(7)单击创建元件工具栏上的“Placepin”按钮，放置第2个引脚，其名称为“A”，编号为“2”，形状为“Short”，类型为“Passive”，宽度为“Scalar”。再放置第1个引脚(名称为“C”)、第3个引脚(名称为“Y”)、第7个引脚(名称为“GND”)、第14个引脚(名称为“VCC”)，如图2-13所示。在OrCADCapture系统中创建复合元件时，所有输入引脚的名称都是相同的，这是因为在【NewPartProperties】对话框中选中了“Homogeneous”，表示所有的子元件是“同质的、相似的”。再次强调，同一个元件中，不能存在引脚编号相同的引脚，因为引脚编号是区别元件的唯一标志。比较图2-13复合元件的设计窗口和图2-11单一元件的设计窗口，不同的是元件的编号：单一元件的编号是“U?”之类的形式，复合元件的编号是“U?A”之类的形式。复合元件有多个子