論元器件電氣符號與封裝有無的組合關(guān)系

 引言
Protel最終目的是PCB圖形設(shè)計(jì)，封裝是PCB圖形設(shè)計(jì)的必要元素。對初學(xué)者而言，原理圖設(shè)計(jì)是PCB圖形設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)和必要條件，而元件電氣符號是原理圖設(shè)計(jì)的必要元素，這是有電氣符號和相應(yīng)的封裝的情況。盡管電氣符號與封裝是多值對應(yīng)關(guān)系，但由于種種原因，軟件中還是出現(xiàn)元器件無電氣符號、無封裝的情況，而同學(xué)們在設(shè)計(jì)電氣符號、設(shè)計(jì)封裝及添加封裝、創(chuàng)建集成元件庫時出現(xiàn)了諸多問題，Protel中原本內(nèi)容就多，概念也多，這樣給初學(xué)者帶來了更多的困擾，影響了教學(xué)效果。
在教學(xué)中，梳理列舉電氣符號與封裝有無的四種組合關(guān)系，說明創(chuàng)建電氣符號、創(chuàng)建封裝及追加封裝的方法，說明創(chuàng)建集成元件庫方法，這樣將電氣符號和封裝綁定在一起，方便以后調(diào)用。具體實(shí)施時采用“任務(wù)驅(qū)動”、“教、學(xué)、做”一體化教學(xué)方式，合理設(shè)計(jì)任務(wù)，通過講練結(jié)合、反復(fù)練習(xí)，提高了學(xué)生實(shí)際操作能力，同時希望對初學(xué)者有所借鑒。
1 沒電氣符號，沒封裝
以MIC為例，說明沒電氣符號，沒封裝的情況。在PROTEL 99SE或DXP 2004或AD09元件庫中，雖然有MIC駐極體傳聲器符號，但都沒有極性，許多電路圖中也沒有，給許多初學(xué)者帶來誤導(dǎo)，尤其是在組裝“聲光控開關(guān)”套件時常常出錯，因此有必要設(shè)計(jì)一個帶有極性的駐極體傳聲器電氣圖形符號，MIC也沒有合適的封裝。
1.1 設(shè)計(jì)MIC封裝 封裝由圖形和焊盤兩部分組成。MIC封裝要求：外型是圓形，直徑為10mm，2個焊盤，焊盤間距為8mm，焊盤為通孔式，焊盤直徑、通孔大小用默認(rèn)值，設(shè)計(jì)知識要點(diǎn)：①創(chuàng)建器件封裝庫文件并更名，同時啟動封裝編輯器。②創(chuàng)建器件封裝并更名。③繪制外型。④放置焊盤并編輯屬性。⑤設(shè)置參考點(diǎn)。設(shè)計(jì)的MIC封裝如圖1中模型區(qū)所示。
1.2 設(shè)計(jì)MIC電氣符號 電氣符號由圖形和引腳兩部分組成，設(shè)計(jì)知識要點(diǎn)：①創(chuàng)建元器件原理圖庫文件并更名，同時啟動原理圖電氣符號編輯器。②創(chuàng)建電氣符號并更名。③繪制元件圖形。④放置引腳并設(shè)置其屬性。⑤編輯元件屬性。設(shè)計(jì)的MIC電氣符號如圖1中元件區(qū)所示。
1.3 創(chuàng)建MIC集成元件庫 集成庫的管理模式給元器件庫的加載、網(wǎng)絡(luò)表的導(dǎo)入及原理圖與PCB之間的同步更新帶來了方便[1]。創(chuàng)建集成元件庫的方法如下：
①創(chuàng)建一個集成庫：單擊【文件】/【創(chuàng)建】/【項(xiàng)目】/【集成元件庫Integrated Library】，保存并命名為“我的集成庫. IntLib”。
②添加庫文件：給新建的集成庫文件，添加剛設(shè)計(jì)的“我的原理圖庫文件”和對應(yīng)的“我的PCB封裝庫文件”。
③給MIC添加封裝模型：雙擊打開剛添加進(jìn)來的原理圖庫文件，并切換到【SCH Library】面板中。在模型區(qū)域，點(diǎn)擊“追加”選擇要添加的“Footprint”封裝模型。
④編譯集成庫：單擊【項(xiàng)目管理】/【Compile Integrated Library.LIBPkg】，編譯后的系統(tǒng)將自動激活【Libraries】面板，如圖1所示，這樣電氣符號和封裝就綁定在一起了，生成了MIC集成庫。
1.4 調(diào)用 啟動原理圖編輯器，點(diǎn)擊右側(cè)“元件庫”面板，看到剛設(shè)計(jì)的集成庫文件Integrated Library及其中的內(nèi)容，選中且放置到工作區(qū)，觀察電氣圖形符號大小是否合適。
2 沒符號，有封裝
以555定時器為例，說明沒符號，有封裝的情況。為了使學(xué)生容易理解555應(yīng)用電路工作原理，提高電路的可讀性，先將軟件中原有的555定時器電氣符號拷貝出來再對引腳的相對位置作調(diào)整，修改創(chuàng)建成心儀的555電氣符號，然后加載軟件中有與之匹配的封裝DIP-8，最后創(chuàng)建555集成庫。
2.1 創(chuàng)建555電氣符號 ①打開NE555N所在的庫，進(jìn)行“復(fù)制”操作。②在“我的原理圖庫”文件中，“追加”新的器件，進(jìn)行“粘貼”操作，并保存為“555”。③調(diào)整引腳相對位置。④編輯555電氣符號屬性。比較圖2和圖3構(gòu)成的多諧振蕩器[2]，就可知自創(chuàng)建555定時器電氣符號的必要性。
2.2 添加封裝 DIP-8是軟件自帶，在安裝路徑PCB文件夾的Dual in pakage庫中，給555添加DIP-8封裝。
2.3 創(chuàng)建555的集成庫 執(zhí)行【項(xiàng)目管理】/【編譯集成庫】，創(chuàng)建555的集成庫，如圖4所示。
3 有符號，沒封裝
以電橋?yàn)槔f明有符號，沒封裝的情況。軟件中有電橋的電氣符號，但沒有市場上賣的小功率圓形封裝，軟件中只有方形封裝，因此需拷貝原有電氣符號，為其設(shè)計(jì)一個圓形封裝并給電氣符號追加，最后創(chuàng)建電橋的集成庫。
3.1 拷貝電橋電氣符號并察看管腳序號和名稱
①在“原理圖編輯器”界面，打開安裝目錄下Bridge1電氣符號所在的 Miscellance Device.Inlib，選擇“Bridge1”，執(zhí)行“復(fù)制”操作。
②在“我的原理圖庫”文件中，“追加”新的器件并重命名為“BRIDGE”， 執(zhí)行“粘貼”操作，并察看元器件符號管腳序號和名稱，保存。
③編輯新建元件屬性，將序號缺省值設(shè)置為 “D？”，注釋設(shè)置“BRIDGE”，如圖4的圖形區(qū)所示。
3.2 創(chuàng)建電橋元件封裝
封裝要求：外型是圓形，直徑為10mm，4個焊盤對角分布，且對角線間距為8mm，焊盤為通孔式，通孔直徑取缺省值，設(shè)計(jì)此封裝名為“BRIDGE”，創(chuàng)建BRIDGE封裝如圖4的模型區(qū)所示。
3.3 創(chuàng)建BRIDGE的集成庫
給BRIDGE電氣符號添加自制的封裝，執(zhí)行“編譯集成庫”操作，圖4為新創(chuàng)建三個元件的集成庫。
4 有符號，有封裝
PROTEL DXP 2004及以上版本都采用集成庫，軟件庫中有符號、有封裝，直接調(diào)用，若有時封裝不合適，則需重新選擇加載即可。但若自創(chuàng)符號和封裝時，強(qiáng)調(diào)注意
事項(xiàng)：
4.1 創(chuàng)建電氣符號注意 ①放置器件引腳，具有電氣連接標(biāo)識的一端放在外側(cè)。②電氣符號圖形放在坐標(biāo)原點(diǎn)或原點(diǎn)附近。③引腳“負(fù)邏輯”設(shè)計(jì)方法有兩種，一是在引腳名稱的每個字母后加“反斜杠”；二是先執(zhí)行【工具】 / 【原理圖優(yōu)先設(shè)定】 / 【Schematic】 / 【Graphical Editing】選項(xiàng)中，選中 “Single＼Negation”復(fù)選框[3]，然后在引腳名稱的前面加一個“反斜杠”即可。④多套號器件符號電源和接地引腳處理方法是：名稱和序號設(shè)置完成后，將其“隱藏”。⑤設(shè)置元器件電氣符號默認(rèn)序號。
4.2 創(chuàng)建封裝注意 ①封裝一定與實(shí)物實(shí)際大小一致，必要時，要用游標(biāo)卡尺測量實(shí)物的有關(guān)尺寸。②焊盤序號要與電氣符號中引腳序號一致。③封裝的絲印，一定是要切換到頂層絲印層（TopOver Layer）。④將序號為1的焊盤設(shè)置為原點(diǎn)。
5 結(jié)束語
通過列舉電氣符號與封裝有無的四種組合關(guān)系，使學(xué)生在反復(fù)練習(xí)操作中完成多個任務(wù)，從而構(gòu)建了創(chuàng)建電氣符號、創(chuàng)建封裝和加載封裝及創(chuàng)建集成庫的知識，并獲得了相應(yīng)技能，以“不變”的知識和技能去應(yīng)對科技日新月異出現(xiàn)的新器件和封裝，使學(xué)生真正理解了設(shè)計(jì)PCB圖形的含義，取得了好的教學(xué)效果。