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【学习笔记】Cadence电子设计全流程（二）原理图库的创建与设计（1-4）

news 2025/2/23 13:57:03

【学习笔记】Cadence电子设计全流程（二）原理图库的创建与设计（上）

2.1 OrCAD X Capture 界面预览
2.2 原理图元件符号的组成
2.3 原理图库的创建和元件的创建
2.4 以 STM32F103T8U6 芯片为例创建元件

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全部内容见专栏：【Cadence从原理图到PCB设计】

2.1 OrCAD X Capture 界面预览

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将原理图关闭的情况下，可点击Change Product
组件选择，不同选项会影响功能多少，优先选择OrCAD Capture CIS
选择Demo可以打开系统提供的样例
打开示例
界面颜色更改/格点设置

2.2 原理图元件符号的组成

元件符号是元件在原理图上的表现形式，主要由元件边框、引脚（包括引脚序号和引脚名称）、元件名称及元件说明组成，通过放置的引脚来建立电气连接关系。元件符号中的引脚序号是和电子元件实物的引脚一一对应的。在创建元件的时候，图形不一定和实物完全一样，但是对于引脚序号和名称，一定要严格按照元件规格书的说明一一对应好。
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2.3 原理图库的创建和元件的创建

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比较简单的，pin数比较少的元器件一般会使用简单分裂元器件方式创建原理图符号。就是简单的分裂的元器件符号，电阻、电容、二极管、三极管、放大器运放等这些都可以归类到简单分裂元器件。

序号	选项	含义
（1）	New Part	创建新器件，常用的建立电子元器件符号库选项
（2）	New Part From Spreadsheet	利用EXCEL表格数据建立原理图符号库，一般用于PIN脚数目较多的器件
（3）	New Symbol	创建特殊符号，一般用于Title Block图框电源/地符号、分页符、Port层次端口符号

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序号	选项	含义
（1）	Name	原理图符号名称
（2）	Part Reference Prefix	原理图符号位号前缀
（3）	PCB Footprint	器件封装名
（4）	Create Convert View	创建分裂式原理图符号
（5）	Parts per Pkg	分裂式元件所包含的part数目
（6）	Homogeneous	各Part图形符号一致的分裂式原理图符号
（7）	Heterogeneous	各Part图形符号不一致的分裂式原理图符号
（8）	Alphabetic	以英文字母顺序编号每个器件的Part
（9）	Numeric	以数字顺序编号每个器件的Part

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放置引脚

序号	Pin Type	含义
（1）	Input	此类型引脚用于接收来自外部电路的信号，是信号进入元器件的入口。它仅能接收信号，不能向外输出信号，相当于信号的 “流入端”。当元器件需要从其他电路获取控制信号、数据信号等时使用。比如在一个逻辑门电路中，与门的输入引脚就会连接其他逻辑电路输出的高低电平信号，以此作为与门进行逻辑运算的依据。
（2）	Bidrectional	双向传输类型，一般用于DC-DC电路器件，双向引脚既可以作为输入引脚接收外部信号，也可以作为输出引脚向外部输出信号，能够在不同时刻根据电路的工作状态进行输入和输出功能的切换。在需要进行数据双向传输的场景中使用。例如，在计算机的内存与处理器之间的数据传输接口，数据既可以从处理器写入内存，也可以从内存读取到处理器，此时就会使用双向引脚。
（3）	Output	输出信号，一般用于IC类器件的输出管脚，该引脚的作用是将元器件内部处理后的信号输出到外部电路，是信号的 “流出端”。输出引脚能够提供一定的驱动能力，以推动后续连接的负载。当元器件完成对输入信号的处理后，需要将处理结果传递给其他电路时使用。例如，微处理器的输出引脚会将计算结果或控制指令输出给其他外围设备，像显示器、存储器等。
（4）	Open Collector	表示开集电集，一般用于三极管或者是MOS管。是基于三极管或场效应管的一种输出结构。对于 NPN 三极管构成的集电极开路输出，其集电极没有直接连接到电源，而是处于 “开路” 状态，需要外接上拉电阻到电源。当三极管导通时，引脚相当于接地；当三极管截止时，引脚处于高阻态，通过上拉电阻被拉到电源电压。可以方便地实现不同电压电平之间的转换。例如，将一个低电压的信号转换为高电压信号输出，只需改变上拉电阻连接的电源电压即可。多个集电极开路输出的引脚可以直接连接在一起实现 “线与” 功能，即只要有一个引脚输出低电平，总的输出就是低电平，只有所有引脚都输出高阻态时，输出才是高电平，常用于 I2C 等总线通信中。
（5）	Passive	无源类型，一般的信号管脚都选择该类型Passive 引脚表示该引脚不具备驱动能力，不产生或放大信号，主要用于传输信号、提供连接点或者作为无源元件（如电阻、电容、电感）的连接端。它本身不消耗或提供电能，只是在电路中起到信号传递或阻抗匹配等作用。当元器件中包含电阻、电容、电感等无源元件时，这些元件的引脚通常定义为 Passive 类型。例如，在一个滤波电路中，电容和电阻的连接引脚就是 Passive 引脚。用于简单的信号传输，不涉及信号的放大或处理。比如在一些信号转接板上，引脚主要起到将信号从一个地方传输到另一个地方的作用，这些引脚就可以定义为 Passive 类型。
（6）	3 State	三态类型，0与1与高阻态，一般用于逻辑门器件。三态引脚具有三种状态，分别是高电平、低电平和高阻态。高电平状态表示输出逻辑 1，低电平状态表示输出逻辑 0，而高阻态相当于引脚与电路断开连接，此时引脚不影响其他电路的状态，也不会对其他信号产生干扰。在多个设备共享同一总线的系统中，三态引脚非常重要。每个设备的输出引脚可以设置为三态，当该设备需要在总线上传输数据时，将引脚设置为高电平或低电平；当不需要传输数据时，将引脚设置为高阻态，让其他设备可以使用总线，避免了信号冲突。例如，在计算机的地址总线和数据总线上，各个外设的接口引脚通常采用三态设计。可以用于数据缓冲器或隔离器的设计。当需要在不同电路之间进行数据传输时，三态缓冲器可以在需要时传递数据，不需要时将电路隔离，防止相互干扰。
（7）	Open Emitter	表示开发射集，一般用于三极管或者是MOS管。Open Emitter 引脚与 Open Collector 类似，只不过它是基于三极管发射极的一种输出结构。对于 PNP 三极管构成的发射极开路输出，其发射极处于 “开路” 状态，需要外接下拉电阻到地。当三极管导通时，引脚相当于连接到电源；当三极管截止时，引脚处于高阻态，通过下拉电阻被拉到地电位。在一些需要特定电平驱动或者与特定类型电路配合的场合使用。例如，某些电路需要高电平驱动，但又不希望直接连接到电源，这时可以使用发射极开路输出，通过下拉电阻和外部电路的配合来实现合适的驱动电平。
（8）	Power	电源类型，，一般用于电源管脚。电源引脚用于为元器件提供工作所需的电能，分为正电源引脚（VCC、VDD 等）和负电源引脚（VSS 等）。正电源引脚连接电源的正极，负电源引脚连接电源的负极或地。所有需要电源才能正常工作的元器件都必须有电源引脚。比如，一个集成电路芯片需要通过电源引脚获取稳定的电压和电流，以维持其内部电路的正常运行。

序号	Pin Shape	含义
（1）	CLOCK	时钟管脚，用于表示该引脚为时钟信号引脚。时钟信号在数字电路里是极为关键的同步信号，能为电路中的各个部件提供统一的时间基准，保障电路有序运行。各类数字集成电路（如微处理器、FPGA 等）中，时钟引脚会采用这种形状来明确标识，像微处理器的外部时钟输入引脚就会设计成 CLOCK 形状，便于电路设计人员快速识别。
（2）	Dot	低电平有效，在逻辑电路中，Dot 代表逻辑反相。从信号的逻辑状态来看，就意味着该引脚在低电平（逻辑 0）时执行特定功能，而不是高电平（逻辑 1）。
（3）	Dot-Clock	低电平有效的时钟信号
（4）	Line	线，Line 是最常见的引脚形状，一般表示普通的信号引脚，不具备特殊的逻辑或电气特性，只是用于传输普通的数字或模拟信号。泛应用于各种电路中，如数据信号、控制信号等的传输引脚。例如，在一个简单的数据传输电路中，数据输入和输出引脚通常采用 Line 形状。
（5）	Short Line	短线，Short Line 本质上和 Line 类似，也是用于表示普通信号引脚，只是视觉上引脚线更短。其功能与 Line 没有本质区别，主要是为了在绘制原理图时根据布局需求进行灵活调整，使原理图更加整洁美观。
（6）	Short Clock	短时钟，类似于 Short Line 与 Line 的关系，Short Clock 是 CLOCK 形状的短线版本。它表示该引脚为时钟信号引脚，只是引脚线更短，用于在布局受限的情况下清晰标识时钟引脚。
（7）	Zero Length	零线宽，Zero Length 表示该引脚在原理图上的长度为零，它主要用于一些特殊的连接需求，比如在进行层次化设计时，用于连接不同层次原理图之间的信号。这种引脚在原理图上不显示实际的线段，但在电气连接上是有效的。