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第11章 创建元件库及元件封装,首先介绍制作原理图元件库的方法。打开或新建一个原理图元件库文件,即可进入原理图元件库文件编辑器。例如,打开系统自带的4 Port Serial Interface工程中的项目元件库4 Port Serial Interface.SchLib,原理图元件库文件编辑器如图所示。,11.1.1 元件库面板,在原理图元件库文件编辑器中,单击工作面板中的“SCH Library(SCH元件库)”标签页,即可显示“SCH Library(SCH元件库)”面板。该面板是原理图元件库文件编辑环境中的主面板,几乎包含了用户创建的库文件的所有信息,用于对库文件进行编辑管理,如图所示。 1“Components(元件)”列表框 2“Aliases(别名)”列表框 3“Pins(引脚)”列表框 4“Model(模型)”列表框,11.1.2 工具栏,对于原理图元件库文件编辑环境中的菜单栏及工具栏,由于功能和使用方法与原理图编辑环境中基本一致,在此不再赘述。我们主要对“Utilities(实用)”工具栏中的原理图符号绘制工具、IEEE符号工具及“Mode(模式)”工具栏进行简要介绍,具体的操作将在后面的章节中进行介绍。 1原理图符号绘制工具 单击“Utilities(实用)”工具栏中的 按钮,弹出相应的原理图符号绘制工具,如图所示。,2IEEE符号工具 单击“Utilities(实用)”工具栏中的 按钮,弹出相应的IEEE符号工具,如图所示,是符合IEEE标准的一些图形符号。其中各按钮的功能与“Place(放置)”菜单中“IEEE Symbols(IEEE符号)”命令的子菜单中的各命令具有对应关系。,3“Mode”(模式)工具栏 “Mode(模式)”工具栏用于控制当前元件的显示模式,如图所示。,11.1.3 设置元件库编辑器工作区参数,在原理图元件库文件的编辑环境中,单击菜单栏中的“Tools(工具)”“Document Options(文档选项)”命令,系统将弹出如图所示的“Library Editor Workspace(元件库编辑器工作区)”对话框,在该对话框中可以根据需要设置相应的参数。 该对话框与原理图编辑环境中的“Document Options(文档选项)”对话框内容相似,所以这里只介绍其中个别选项的含义,对于其他选项,用户可以参考前面章节介绍的关于原理图编辑环境的“Document Options(文档选项)”对话框的设置方法。,11.1.4 绘制库元件,下面以绘制美国Cygnal公司的一款USB微控制器芯片C8051F320为例,详细介绍原理图符号的绘制过程。 1绘制库元件的原理图符号 Step1 单击菜单栏中的“File(文件)”“New(新建)”“Library(元件库)”“Schematic Library(原理图元件库)”命令,打开原理图元件库文件编辑器,创建一个新的原理图元件库文件,命名为“NewLib.SchLib”。 Step2 单击菜单栏中的“Tools(工具)”“Document Options(文档选项)”命令,在弹出的库编辑器工作区对话框中进行工作区参数设置。 Step3 为新建的库文件原理图符号命名。在创建了一个新的原图元件库文件的同时,系统已自动为该库添加了一个默认原理图符号名为“Component-1”的库元件,在“SCH Library(SCH元件库)”面板中可以看到。通过以下两种方法,可以为该库元件重新命名。,Step4单击原理图符号绘制工具中的 (放置矩形)按,光标变成十字形状,并附有一个矩形符号。单击两次,在编辑窗口的第四象限内绘制一个矩形。 矩形用来作为库元件的原理图符号外形,其大小应根据要绘制的库元件引脚数的多少来决定。由于我们使用的C8051F320采用32引脚LQFP封装形式,所以应画成正方形,并画得大一些,以便于引脚的放置。引脚放置完毕后,可以再调整成合适的尺寸。,2放置引脚 Step1 单击原理图符号绘制工具中的 (放置引脚)按钮,光标变成十字形状,并附有一个引脚符号。 Step2 移动该引脚到矩形边框处,单击完成放置,如图所示。在放置引脚时,一定要保证具有电气连接特性的一端,即带有“”号的一端朝外,这可以通过在放置引脚时按键旋转来实现。,Step3 在放置引脚时按键,或者双击已放置的引脚,系统将弹出如图所示的“Pin Properties(引脚属性)”对话框,在该对话框中可以对引脚的各项属性进行设置。,Step4 设置完毕后,单击“OK(确定)”按钮,关闭该对话框,设置好属性的引脚如图所示。 Step5 按照同样的操作,或者使用阵列粘贴功能,完成其余31个引脚的放置,并设置好相应的属性。放置好全部引脚的库元件如图所示。,3编辑元件属性 Step1 双击“SCH Library(SCH元件库)”面板原理图符号名称栏中的库元件名称“C8051F320”,系统弹出如图所示的“Library Component Properties(库元件属性)”对话框。在该对话框中可以对自己所创建的库元件进行特性描述,并且设置其他属性参数。,Step2 设置完毕后,单击“OK(确定)”按钮,关闭该对话框。 Step3 单击菜单栏中的“Place(放置)”“Text String(文本字符串)”命令,或者单击原理图符号绘制工具中的 (放置文本字符串)按钮,光标将变成十字形状,并带有一个文本字符串。 Step4 移动光标到原理图符号中心位置处,此时按键或者双击字符串,系统会弹出如图所示的“Annotation(注释)”对话框,在“Text(文本)”文本框中输入“SILICON”。,Step5 单击“OK(确定)”按钮,关闭该对话框。结果如图所示。在绘制电路原理图时,只需要将该元件所在的库文件打开,就可以随时取用该元件了。,下面利用相应的库元件管理命令,绘制一个含有子部件的库元件LF353。 LF353是美国TI公司生产的双电源结型场效应管输入的双运算放大器,在高速积分、采样保持等电路设计中经常用到,采用8引脚的DIP封装形式。 1绘制库元件的第一个子部件 Step1单击菜单栏中的“File(文件)”“New(新建)”“Library(元件库)”“Schematic Library(原理图元件库)”命令,打开原理图元件库文件编辑器,创建一个新的原理图元件库文件,命名为“NewLib.SchLib”。 Step2 单击菜单栏中的“Tools”(工具)“Document Options(文档选项)”命令,在弹出的库编辑器工作区对话框中进行工作区参数设置。 Step3为新的库文件原理图符号命名。在创建了一个新的原理图元件库文件的同时,系统已自动为该库添加了一个默认原理图符号名为“Component-1”的库文件,在“SCH Library(SCH元件库)”面板中可以看到。 Step4单击原理图符号绘制工具中的 (放置多边形)按钮,光标变成十字形状,以编辑窗口的原点为基准,绘制一个三角形的运算放大器符号。,11.1.5 绘制含有子部件的库元件,2放置引脚 Step1单击原理图符号绘制工具中的 (放置引脚)按钮,光标变成十字形状,并附有一个引脚符号。 Step2 移动该引脚到多边形边框处,单击完成放置。用同样的方法,放置引脚1、2、3、4、8在三角形符号上,并设置好每一个引脚的属性,如图所示。这样就完成了一个运算放大器原理图符号的绘制。 其中,1引脚为输出端“OUT1”,2、3引脚为输入端“IN1()”、“IN1()”,8、4引脚为公共的电源引脚“VCC”、“VCC”。对这两个电源引脚的属性可以设置为“隐藏”。单击菜单栏中的“View”(视图)“Show Hidden Pins”(显示隐藏引脚)命令,可以切换进行显示查看或隐藏。,3创建库元件的第二个子部件 Step1 单击菜单栏中的“Edit(编辑)”“Select(原理图)”“Inside Area(选择区域内对象)”命令,或者单击“Sch Lib Standard(原理图元件库标准)”工具栏中的 (区域内选择对象)按钮,将图中的子部件原理图符号选中。 Step2 单击“Sch Lib Standard(原理图元件库标准)”工具栏中的 (复制)按钮,复制选中的子部件原理图符号。 Step3 单击菜单栏中的“Tools(工具)” “New Part(新建部件)”命令在“SCH Library(SCH元件库)”面板上库元件“LF353”的名称前多了一个 符号,单击 符号,可以看到该元件中有两个子部件,刚才绘制的子部件原理图符号系统已经命名为“Part A”,另一个子部件“Part B”是新创建的。,Step4 单击“Sch Lib Standard(原理图元件库标准)”工具栏中的 (粘贴)按钮,将复制的子部件原理图符号粘贴在“Part B”中,并改变引脚序号:7引脚为输出端“OUT2”,6、5引脚为输入端“IN2()”、“IN2()”,8、4引脚仍为公共的电源引脚“VCC”、“VCC”,如图所示。 至此,一个含有两个子部件的库元件就创建好了。使用同样的方法,可以创建含有多个子部件的库元件。,11.2 创建PCB元件库及元件封装,11.2.1 封装概述,电子元件种类繁多,其封装形式也是多种多样。所谓封装是指安装半导体集成电路芯片用的外壳,它不仅起着安放、固定、密封、保护芯片和增强导热性能的作用,还是沟通芯片内部世界与外部电路的桥梁。 芯片的封装在PCB板上通常表现为一组焊盘、丝印层上的边框及芯片的说明文字。焊盘是封装中最重要的组成部分,用于连接芯片的引脚,并通过印制板上的导线连接到印制板上的其他焊盘,进一步连接焊盘所对应的芯片引脚,实现电路功能。在封装中,每个焊盘都有惟一的标号,以区别封装中的其他焊盘。丝印层上的边框和说明文字主要起指示作用,指明焊盘组所对应的芯片,方便印制板的焊接。焊盘的形状和排列是封装的关键组成部分,确保焊盘的形状和排列正确才能正确地建立一个封装。对于安装有特殊要求的封装,边框也需要绝对正确。 Altium Designer 10提供了强大的封装绘制功能,能够绘制各种各样的新型封装。考虑到芯片引脚的排列通常是有规则的,多种芯片可能有同一种封装形式,Altium Designer 10提供了封装库管理功能,绘制好的封装可以方便地保存和引用。,11.2.2 常用元封装介绍,总体上讲,根据元件所采用安装技术的不同,可分为通孔安装技术(Through Hole Technology,简称THT)和表面安装技术(Surface Mounted Technology,简称SMT)。 使用通孔安装技术安装元件时,元件安置在电路板的一面,元件引脚穿过PCB板焊接在另一面上。通孔安装元件需要占用较大的空间,并且要为所有引脚在电路板上钻孔,所以它们的引脚会占用两面的空间,而且焊点也比较大。但从另一方面来说,通孔安装元件与PCB连接较好,机械性能好。例如,排线的插座、接口板插槽等类似接口都需要一定的耐压能力,因此,通常采用THT安装技术。 表面安装元件,引脚焊盘与元件在电路板的同一面。表面安装元件一般比通孔元件体积小,而且不必为焊盘钻孔,甚至还能在PCB板的两面都焊上元件。因此,与使用通孔安装元件的PCB板比起来,使用表面安装元件的PCB板上元件布局要密集很多,体积也小很多。此外,应用表面安装技术的封装元件也比通孔安装元件要便宜一些,所以目前的PCB设计广泛采用了表面安装元件。,常用元件封装分类如下。 BGA(Ball Grid Array):球栅阵列封装。 PGA(Pin Grid Array):插针栅格阵列封装。 QFP(Quad Flat Package):方形扁平封装 PLCC(Plastic Leaded Chip Carrier):塑料引线芯片载体。 DIP(Dual In-line Package):双列直插封装。 SIP(Single In-line Package):单列直插封装。 SOP(Small Out-line Package):小外形封装。 SOJ(Small Out-line J-Leaded Package):J形引脚小外形封装。 CSP(Chip Scale Package):芯片级封装。 Flip-Chip:倒装焊芯片。 COB(Chip on Board):板上芯片封装。,
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