《OrCAD电路原理图设计入门与提高》课件第9章

第9章OrCAD原理与PADSLayout印制电路板的接口9.1OrCADCapture设计的电路原理图9.2生成电路原理图的网络表9.3在PADSLayout中导入网络表9.4一个简单明了的实例9.5将元件的Value显示在PCB设计窗口

9.1OrCADCapture设计的电路原理图

在这里，我们以家用电器红外控制系统为例，讲述如何根据OrCAD设计的电路原理图在PADSLayout中设计印制电路板。家用电器红外控制系统的所有文档都在本书配套光盘的Infrared文件夹中。

图9-1是家用电器红外遥控系统的控制与发射部分。红外遥控编码电路采用PT2262芯片，它的A0～A5为地址输入，可被编程为三种状态：1、0、浮空。在这里A0～A5全部设为低电平。D0～D5为数据输入，可为1或0两种状态，输入的指令编码由AT89C52的P1口提供。PT2262的TE引脚为发射使能端，低电平有效，它由单片机的P3.7控制。OSC1与OSC2外接振荡电阻， 决定电路时钟频率，振荡频率

f = 1000 × 16/Rosc(kHz)。R7为振荡器电阻，其值选为470kΩ。PT2262的DOUT引脚为数据串行输出。每传送一组编码，编码串都自动连发4次，编码器用不同的占空比表示不同的状态。

PT2262输出数据被调制在38kHz的载波上，由555定时器组成的电路就是38kHz的振荡器。整个编码(地址编码与指令编码)脉冲被调制在38kHz的载波上，之后由红外发射管CTE-3271发射出去。图9-1家用电器红外遥控系统的控制与发射部分图9-2是家用电器红外遥控系统的接收与执行部分。

红外接收电路主要由集成红外接收管PTC-1010、解码芯片PT2272、AT89C52组成。其中PT2272是与PT2262配对使用的解码芯片，A0～A5是地址输入，要求与发射端的PT2262设定的状态一致，全为低电平。D0～D5引脚为数据输出，脉冲编码和信号自Din引脚输入， 振荡电阻选为1MΩ。当接收到有效信号时，VT引脚由低电平变为高电平。PT2272的6位数据D0～D5与AT89C52的P1口连接。当红外接收管PTC-1010接收到红外发射管发来的红外线调制信号时，经内部电路处理输出给PT2272解码芯片；在PT2272对接收的数据解码成功后，VT端由低电平变成高电平，三极管导通，给单片机INT0中断口一个低电平，AT89C52立即响应中断，通过P1口读取PT2272的输出数据；然后单片机根据读取的来自发射端的控制指令编码，驱动光耦MOC3021去控制三端双向可控硅BT136。在使用OrCADCapture设计上面两个电路原理图时，应注意以下几点：

(1)为了能在一个PCB文档中设计印制电路板，节约成本，图9-1和图9-2应该设计在一个OrCAD项目文档中，如图9-3所示。

(2)任何一个元件都应该画出它的实际引脚，并且不要隐藏。比如单片机AT89C52，它的很多引脚都没有用上，但是一定要把它们画出来，否则电脑就会认为实际不存在那些引脚。如果隐藏这些没有用的引脚，则不利于我们发现电路原理图中的错误。

记住，我们这里讲的原理图，都是工程应用图，不是教材上的原理图。为了方便，也为了突出重点，教材上的原理图一般不会画出没有用的引脚，甚至连电源都不画。

(3)家用电器红外遥控系统的控制与发射部分、接收与执行部分的实物是独立的，它们有各自的电源和地，所以在原理图中应该采用不同的电源符号和地符号，如图9-1和图9-2所示。图9-2家用电器红外遥控系统的接收与执行部分

(4)原理图中的每一个元件都应该赋予PCB封装。

在OrCAD中为每个元件赋予封装的方法是：选中某个元件，然后执行鼠标右键命令【EditProperties…】，如图9-4所示，就会调出图9-5所示的这个元件的属性窗口，在这个属性窗口的“PCBFootprint”编辑栏中输入这个元件的封装名称。

这里的封装名称就是PADSLayout中的“PartType”，所以在给每个元件赋予封装之前，应该在PADSLayout中为每个元件建立“PartType”。但是这不是一一对应的关系，可以为OrCAD中的多个元件指定PADSLayout中某一个“PartType”。

在PADSLayout中可以按不同的优先级把多个“PCBDecal”分配给某一个“PartType”，PADS系统是通过“PartType”调用“PCBDecal”的。

在图9-5所示的元件属性窗口中，【PCBFootprint】编辑栏的“DIP8WEI”对应PADSLayout中的元件类型(PartType)，不是PADSLayout中的PCB封装(PCBDecal)，但是按照习惯，在OrCAD中我们还是将“DIP8WEI”称为PCB封装。很多初学者很容易把这个地方弄错，以致不能成功导入网络表。家用电器红外遥控系统原理图所需要的“PartType”和“PCBDecal”都存放在本书配套光盘的Infrared文件夹的infraredlib元件库中。infraredlib元件库只能在PADSLayout中打开。图9-3项目管理窗口图9-4选中元件后执行鼠标右键命令图9-5元件的属性窗口

(5)原理图中的元件编号不能重复，这一点可以在项目管理窗口中调用Annotating操作完成。

(6)原理图中的各个元件的引脚编号应该与PADSLayout中相应PCB封装的引脚编号一致。比如，原理图中三极管的引脚编号是1、2、3，相应PCB封装的引脚编号最好也是1、2、3；如果原理图中三极管的引脚编号是E、B、C，那么还需要在PADSLayout中相应的PartType中做一些PinMapping的设置。

9.2生成电路原理图的网络表

网络表是描述元件之间的连接关系的文本文件或二进制文件，是连接电路原理图与PCB文档的桥梁。它们三者之间的接口关系如图9-6所示。图9-6接口关系电路设计的一般过程是：在OrCADCapture中先设计电路原理图，然后在PADSLayout中制作各元件的PCB封装，再回到OrCADCapture中给每个元件赋予PCB封装，并生成网络表，最后在PADSLayout中导入网络表，设计PCB电路板。如果总是采用同一个CAD软件系统，那么在设计过程中要更改电路的话，还可以根据PCB文档更新网络表，然后由网络表更新电路原理图，这样做到电路原理图与PCB文档同步，时时刻刻保证电路原理图与PCB文档的一致性。但是OrCADCapture与PADSLayout分属两个不同的CAD软件系统，要保证同步更新比较困难。同步更新之前必须做好很多准备工作，比如在原理图一侧将元件创建好，在PCB一侧将PCB封装制作好，这样一来，同步更新的操作实际上也包含很多手工操作，自动操作的成分很少。因此，如果全部采用手工更改电路原理图和PCB文档，也能保证它们的一致性，工作量只比自动更新多一点点。所以这个问题并不影响OrCAD与PADSLayout强强联合的优势。保证原理图与PCB文档一致性的另一个方法是用OrCAD原理图更新PADSLayout文档，但是反过来就不行，可以说这是一种半自动更新的操作。这两种方法参见本书作者的另一本著作《PADSLayout2007印制电路板设计与实例》(王仁波、魏雄等编著，电子工业出版社2009年1月出版)中的13.6节“PCB文件与OrCAD原理图的差异比较”。下面介绍在OrCAD中生成PADSLayout格式的网络表的步骤。

(1)打开本书配套光盘Infrared文件夹中的HW设计文档，在项目管理窗口中选中设计项目的图标。

(2)如图9-7所示，执行【Tools】→【CreateNetlist…】菜单命令，调出图9-8所示的警告对话框。

(3)这个警告对话框的意思是：“生成网络表的操作会影响到整个设计项目，并且不能执行‘UNDO/REDO’这个操作，是否继续？”，单击“Yes”按钮关闭此警告对话框，继续执行该操作。如果选中这个对话框中的复选项“Donotshowthisboxagain”，则后续的操作就不会出现这个警告对话框了。

(4)单击“Yes”按钮关闭图9-8所示的警告对话框后，就会调出图9-9所示的【CreateNetlist】对话框。图9-7在项目管理窗口执行【CreateNetlist】菜单命令图9-8警告对话框图9-9【CreateNetlist】对话框

(5)切换到【Other】标签页，再在【Formatters】滚动列表中选中“padspcb.dll”项。单击浏览按钮，选择网络表保存的路径，在浏览按钮左边的编辑栏中还可以更改网络表的名称。注意，网络表文件的扩展名为 .asc。

(6)单击“确定”按钮，关闭图9-9所示的【CreateNetlist】对话框，系统就自动生成原理图对应的网络表。

既可以在OrCADCapture系统中打开网络表，也可以在Windows操作系统中用写字板打开网络表。按照上述步骤生成的网络表文件HWAA.asc保存在本书配套光盘的Infrared文件夹中。

很多初学者总是把网络表的格式选错，以致在PADSLayout中不能成功导入网络表。PADS2007只接受 .asc网络表文件，不接受 .net网络表文件。必须把OrCAD软件生成的网络表文件的后缀名改为 .asc。但是PADS2005和PowerPCB接受 .net网络表文件。

记住网络表文件的名称和存放路径，在PADSLayout中导入网络表时需要从键盘输入网络表文件的名称。

下一节我们介绍在PADSLayout中导入图9-1和图9-2所示电路对应的网络表HWAA.asc。

9.3在PADSLayout中导入网络表

再次提醒读者，在导入网络表之前，我们应该做好的工作有：已经设计好了电路原理图，已经在PADSLayout中制作好了PCB封装，并且已经在原理图中给每个元件赋予了PCB封装(对应PADSLayout中的PartType)。

我们已经在第9.2节介绍了如何生成图9-1和图9-2所示的两个原理图的网络表文件HWAA.asc，下面介绍如何在PADS2007的Layout中导入这个网络表。

(1)在桌面上双击PADSLayout的图标，进入PCB欢迎界面，这时窗口的标题是“无标题”，如图9-10所示。

(2)在图9-10所示的窗口中，单击“Startanewdesign”按钮，新建一个PCB设计文档，进入PCB设计窗口。这时调出一个对话框，要求用户设置启动文件，如图9-11所示。

我们一般选择系统缺省的启动文件(SystemDefaultStart-upFile)，如果在这个对话框中还选择了“Don’tdisplayagain”复选框，那么下一次新建PCB文档时就不会出现这个对话框了。

(3)我们选择系统缺省的启动文件后，单击“OK”按钮关闭图9-11所示的对话框。

(4)执行【File】→【Save】菜单命令，在【FileSaveAs】对话框中给新建的PCB文件命名并选择存放路径，然后单击“保存”按钮，关闭这个对话框，这样就进入了PCB设计窗口，如图9-12所示。

因为我们习惯使用公制单位，所以在绘制板框之前，需要修改设计的单位。图9-10PADSLayout的欢迎界面图9-11设置启动文件图9-12PCB设计窗口

(5)执行【Tools】→【Options…】菜单命令，调出【Options】对话框，如图9-13所示。

(6)在【Options】对话框的【Global】标签页的右下角将设计单位设置为“Metric”。

(7)切换到【Grids】标签页，将设计栅格(DesignGrid)设置为0.02(毫米)，将显示栅格(DisplayGrid)设置为2(毫米)，如图9-14所示。图9-13【Options】对话框图9-14切换到【Grids】标签页

(8)单击“OK”按钮，关闭图9-14所示的【Options】对话框。

(9)单击主工具栏上的按钮，打开绘图子工具栏。

(10)单击绘图子工具栏中的“BoardOutlineandCutOut”按钮，准备绘制电路板的边框，然后选择鼠标右键命令【Polygon】。

(11)通过键盘直接输入无模命令“S00”，立即调出图9-15所示的无模命令对话框，回车将鼠标定位到原点，然后按空格键(相当于单击鼠标左键)。图9-15在绘图状态下执行无模命令定位依次执行下列无模命令：

无模命令“S1200”，回车，按空格键，这时绘制出一条水平长度120毫米的线，这是多边形的一边。

无模命令“S120120”，回车，按空格键。

无模命令“S0120”，回车，按空格键。

无模命令“S00”，回车，按空格键，再回车。

这样就绘制了一个边长为120毫米的正方形板框，如图9-16所示。图9-16绘制电路板边框

(12)执行【File】→【Library…】菜单命令，调出【LibraryManager】对话框，如图9-17所示。

(13)在【LibraryManager】对话框中，单击“ManageLib.List”按钮，调出图9-18所示的【LibraryList】对话框。

(14)在【LibraryList】对话框中，单击“Add”按钮

，将本书配套光盘Infrared文件夹中的元件库infraredlib添加到当前的库文件列表中， 然后单击“OK”按钮关闭【LibraryList】对话框。图9-17【LibraryManager】对话框图9-18【LibraryList】对话框

(15)在【LibraryManager】对话框中， 单击“Library”下拉列表，可以看到元件库infraredlib已经添加到当前列表中。单击“Close”按钮，关闭【LibraryManager】对话框。

很多初学者在导入网络表之前没有把需要的元件库添加到【LibraryManager】对话框的当前列表中，以致在PADSLayout中不能成功导入网络表。

(16)在PCB设计窗口中，执行【File】→【Import…】菜单命令，调出图9-19所示的【FileImport】对话框(其间，系统会要求用户保存PCB文档)。在这个对话框中，查找到网络表的存放路径后，再在【文件名】下拉列表中用键盘输入网络表的文件名，不需要把名称全部输进去，系统就会自动在下拉列表中显示一些不同扩展名的文件，选择“HWAA.asc”文件，单击“打开”按钮，关闭【FileImport】对话框。图9-19【FileImport】对话框

对于图9-19所示的【FileImport】对话框，很多初学者在进入到了存放网络表文件的文件夹后，发现【FileImport】对话框中并没有显示任何网络表文件，在“文件类型”下拉列表中也找不到“.asc”，于是一下子陷入了困境。其实，在进入到网络表文件所在的文件夹后，只需要在文件名的编辑栏中输入网络表的名称，系统会自动显示我们需要的网络表文件。注意，PADS2007只接受 .asc的网络表文件。

(17)在记事本中打开如图9-20所示的提示信息，该提示信息表明已经成功地导入网络表，可关闭记事本窗口。此外，还有一个警告信息，如图9-21所示，单击“确定”按钮，关闭它。

此后，在PCB设计窗口的原点处堆满了元件，如图9-22所示。图9-20提示信息图9-21提示信息图9-22导入网络表后的PCB设计窗口

(18)在图9-22所示的PCB设计窗口中，执行【Tools】→【DisperseComponents】菜单命令，再单击“是”按钮，将图9-23所示的确认对话框关闭，这时PCB工作区的元件都被推开，如图9-24所示。图9-23确认对话框图9-24推开元件后的PCB工作区这样就完成了从OrCAD原理图到PADSLayout印制电路板的接口。

操作结果为本书配套光盘的Infrared文件夹中的HW080306

.pcb文件。

不能成功导入网络表的几种可能原因如下：

用OrCAD设计完原理图后没有给元件的“PCBFootprint”属性指定PCB封装。

如果上面一点做好了，那么导入网络表失败的原因可能是，给元件的“PCBFootprint”属性指定的是PADSLayout中的“PCBDecal”，而不是“PartType”。

如果上面两点都做好了，那么导入网络表失败的原因可能是，在PADSLayout中导入网络表之前，没有在【LibraryManager】对话框中添加需要的元件库到当前的元件库管理器列表中。

如果上面三点都做好了，还有可能是原理图中的某些元件的引脚没有赋予编号，或者是原理图中某个元件的引脚编号与它的PCB封装的引脚编号没有对应。

有些初学者没有把设计原理图到设计印制电路板的每个细节弄懂，以致一些重要的工作都没有做(比如，在OrCAD中没有给元件赋予PCB封装)，这样必然不能在PADSLayout中成功地导入网络表。

9.4一个简单明了的实例

如果本章前面3节所举实例过于复杂，那么本节介绍一个更简单的实例。这个实例的所有文档都存放在本书配套光盘的Infrared文件夹中，图9-25所示的电路图的设计文件为“Regulator.DSN”。图9-25简单的稳压电路在生成网络表之前，我们可以在PADSLayout2007系统所带的库文件common中找到图9-25所示电路图中各个元器件所对应的PCB封装，如图9-26所示，它们分别是：

(1)插座J1和J2的PCB封装：common库中的元件类型SIP-2P。

(2)稳压器7805的PCB封装：common库中的元件类型TO-220-UP。

注意，虽然在这里我们讲PCB封装，但实际上给每个元件的“PCBFootprint”属性赋予的是PADSLayout2007中的元件类型。PADSLayout2007系统是通过元件类型调用PCB封装的。

1.在OrCAD中给每个元件赋予PCB封装

在OrCAD系统中打开原理图设计文件“Regulator.DSN”，按住Ctrl键的同时选中元件J1、J2和U1，然后单击鼠标右键，执行【EditProperties…】菜单命令，打开这3个元件的属性编辑窗口，如图9-27所示。图9-26元件库管理器在图9-27所示的元件属性编辑窗口单击下面的【Parts】标签页，然后在“PCBFootprint”一栏给3个元件J1、J2和U1填写相应的PCB封装。

单击“Apply”按钮，然后关闭图9-27所示的元件属性编辑窗口。图9-27一次性给3个元件赋PCB封装

2.在OrCAD中生成网络表

单击切换图标，或者通过【Window】菜单命令等

其他方式回到项目管理窗口，选中“Regulator.DSN”图标

，如图9-28所示。

执行【Tools\CreateNetlist…】菜单命令，调出【CreateNetlist】对话框，选择【Other】标签页，如图9-29所示。

在图9-29所示的对话框中，选择格式(Formatter)为“PADSPCB”，路径和文件名可以设置为“D:\AAA\Regulator

.asc”，然后单击“确定”按钮关闭该对话框。图9-28项目管理窗口图9-29生成网络表记住网络表的名称和路径，下面我们到PADSLayout2007中去设计图9-25所示电路对应的印制电路板。

3.绘制电路板框

在桌面上双击PADSLayout的图标，进入PCB设计窗口，这时窗口的标题是“无标题”。

单击存盘按钮，将PCB文件保存为“Regulator.pcb”，然后单击绘图子工具栏图标，打开绘图子工具栏，准备绘制印制电路板的边框。

因为我们习惯使用公制单位，所以在绘制板框之前，我们需要修改设计的单位。

在PCB设计窗口中，按快捷键“Ctrl+Enter”，调出【Options】对话框，如图9-30所示。图9-30【Options】对话框在【Global】标签页的右下角将设计单位设置为“Metric”，然后切换到“Grids”标签页，将设计栅格(DesignGrid)设置为1(毫米)，将显示栅格(DisplayGrid)设置为10(毫米)。

单击“OK”按钮，关闭图9-30所示的【Options】对话框。

单击绘图子工具栏中的“BoardOutlineandCutOut”图标

，然后单击鼠标右键，选择“Polygon”选项。

执行无模命令“S00”，回车将鼠标定位到原点，再单击空格键(相当于单击鼠标左键)。执行无模命令“S400”，回车将鼠标定位到(40,0)坐标处，单击空格键，这时绘制出一条水平长度40毫米的线，这是多边形的一边。

执行无模命令“S4040”，回车将鼠标定位到(40,40)坐标处，单击空格键。

执行无模命令“S040”，回车将鼠标定位到(0,40)坐标处，单击空格键。

执行无模命令“S00”，回车将鼠标定位到原点，单击空格键。

再回车，这样就绘制了一个边长为40毫米的正方形板框，如图9-31所示。执行导入网络表的菜单命令【File\Import…】，在调出的是否保存的确认对话框中单击“是”按钮，保存PCB文件“Regulator.pcb”。

接着调出【FileImport】对话框，如图9-32所示。在这个对话框中，选择在OrCAD中生成的网络表存放的路径，然后选中网络表文件Regulator.asc，单击“打开”按钮。

此后，系统自动调出一个错误记录文件，并用操作系统的记事本打开，如图9-33所示。图9-31采用无模命令绘制电路板框图9-32导入网络表图9-33错误记录文件在这里，没有错误信息，关闭记事本窗口。此外，还有一个警告信息，如图9-34所示。单击“确定”按钮，关闭它。

此后，在PCB设计窗口的原点处堆满了元件，如图9-35所示。注意这里只有3个元件。

最后执行【Tools\DisperseComponents】菜单命令，将PCB工作区中的元件推开，这样就完成了从OrCAD原理图到PADSLayout印制电路板的接口。图9-34警告信息图9-35导入网络表后的PCB工作区

9.5将元件的Value显示在PCB设计窗口

按照前面几节介绍的导入网络表的方法，我们只能把元件的编号(在OrCAD中称为“Reference”，在PADSLayout中称为“ReferenceDesignator”)显示在PCB设计窗口中，那么怎样才能把元件类型(PartType)的名称、元件的Value显示在PCB设计窗口中呢？电阻的阻值、集成电路的型号等都是元件的Value，在很多PCB设计中需要显示这些东西。按照前面介绍的方法，当我们成功地把OrCAD电路原理图生成的网络表导入到PADSLayout中后，我们可以看到每个元件的编号。实际上还存在元件类型(PartType)的名称，只不过因为它们的颜色跟背景颜色完全一样，所以我们看不到。

执行【Setup】→【DisplayColors…】菜单命令，调出如图9-36所示的【DisplayColorsSetup】对话框，我们把PartType设置成与背景颜色不一致的颜色，这样就把PartType显示在PCB设计窗口中了。图9-36设置PartType的颜色按照前面几节介绍的生成网络表的方法，要在PCB设计窗口中显示元件的Value，这是不可能的。因为OrCAD原理图生成的网络表并未含有元件的Value，元件的Value只是存在OrCAD原理图中，在PCB设计文档中没有元件的Value信息。

如果在生成网络表时把元件的Value也包含进去，那么就可以在PCB设计文档中显示元件的Value了。

操作实例27：将元件的Value显示在PCB设计窗口中

(1)用OrCAD打开本书配套光盘Infrared文件夹中的HW.DSN。

(2)在项目管理窗口选中图标。

(3)执行【Tools】→【CreateNetlist…】菜单命令，这时可能会调出【UndoWarning!!】对话框，单击“Yes”按钮继续下一步，这样就会调出如图9-37所示的【CreateNetlist】对话框。

(4)切换到【Other】标签页，在“Formatters”滚动列表中选择padspcb.dll，然后在“PCBFootprint”编辑栏中输入“{PCBFootprint}，{Value}”，最后确定网络表的名称和路径“C:\DOCUMENTSANDSETTINGS\ADMINISTRATOR\桌面\HW0626.asc”。

“PCBFootprint”编辑栏默认的值是“{PCBFootprint}”，要在网络表中包含元件的Value，必须把这里的值改为“{PCBFootprint}，{Value}”。注意，中间是逗号，不是空格。

(5)单击“确定”按钮，关闭【CreateNetlist】对话框，这样就生成了我们需要的网络表HW0626.asc。在本书配套光盘的Infrared文件夹中，可以找到这个网络表文件。图9-37【CreateNetlist】对话框

(6)在PADSLayout中打开本书配套光盘中的HW080306

.pcb，选中所有的Component，执行鼠标右键命令【SavetoLibrary…】，调出【SavePartTypesandDecalstoLibrary】对话框。在这个对话框中单击按钮，