Protel 99 SE虽然年代久远(2000年左右发布的软件),但因为体积小、对电脑要求低、原理图和PCB设计功能完整,很多学校和老工程师还在用。新手第一次用它的时候,最头疼的就是找不到合适的元件库——特别是一些新芯片、新模块,得自己画。今天聊聊怎么自制元件库。
先搞清楚两个概念:原理图元件库(Schematic Library)和PCB元件库(PCB Library)。原理图库里是元件的符号表示,画原理图时用;PCB库里是元件的封装(焊盘形状、尺寸),画PCB时用。一个芯片在原理图里的符号(比如STM32的方块+引脚)和PCB上的封装(比如LQFP48)是分开的两个东西,之间通过引脚编号对应。
打开Schematic Library很简单:File→New→Schematic Library,新建一个空的元件库文件,默认会有一个叫Component_1的空元件。双击它进入编辑界面,左边是绘图工具栏(画矩形、画引脚、放文字等),右边是属性面板。原理图元件的核心是引脚,引脚决定了这个元件能跟什么连接。
画引脚有讲究。每个引脚有四个关键属性:名字(Designator,比如VCC、GND、PA0)、编号(Number,比如1、2、3)、电气类型(Input、Output、Power等)、长度(默认30mil,建议长一点比如200mil)。电气类型决定了ERC(电气规则检查)能否抓到错误,比如两个Output连一起会报警,但Input连Output就是合法的。
绘制步骤:以STM32F103C8T6为例。第一,画一个矩形表示芯片主体,长宽按比例来(一般100×100mil到300×300mil,看引脚多少)。第二,放置48个引脚:左边放24个,右边放24个,对称排列。第三,设置每个引脚的Number(1-48)、Name(PA0、PA1这些对应芯片手册的引脚名)、电气类型。第四,加注释文字(比如U?作为位号前缀)。
批量编辑引脚属性很省事。选中多个引脚,右键Find Similar Objects或者直接Properties,可以一次性修改所有选中引脚的电气类型、长度等。比如所有电源引脚(VDD、VSS)都设为Power类型,所有GPIO设为IO类型。手动一个个改太累,批量操作几分钟搞定。
引脚名字的特殊处理。低电平有效的引脚(比如RESET、NCS)名字上面有横线,在Protel里通过在名字前加反斜杠表示,比如/RESET、/NCS。如果名字带反斜杠显示不出来,可以试试用大写字母上面加横线的写法(Protel会自动处理)。同名引脚(比如多个GND)可以在Number后面加字母,比如7a、7b、7c,表示它们在原理图上是连在一起的。
隐藏电源引脚的技巧。很多数字芯片的电源引脚(VCC、VSS)数量很多,画原理图的时候每个都接很麻烦。可以把这些引脚的Hidden属性勾上,并在Properties里把Part Type设为Power。这样原理图里不会显示这些引脚,软件自动把它们连接到对应的电源网络(VCC和GND),原理图就清爽很多。
多Part元件的处理。有些芯片内部有多个相同的单元(比如74HC04里有6个非门、LM358里有2个运放),可以拆成多个Part。每个Part画一部分引脚,整体作为一个元件的多个Part使用。这种设计的好处是画原理图的时候可以多次放置同一个元件的不同Part,每个Part独立编号但都属于同一个芯片。
复制已有元件作为起点。找类似芯片的库文件(比如STM32F103RBT6跟STM32F103C8T6引脚排列类似),打开它的库文件复制元件,改一下引脚数量和名字,比从头画快很多。Protel 99 SE的库文件可以互相引用,复制粘贴元件是常见做法。还可以用Tools→New Component From From选项快速创建。
PCB封装的对应。画完原理图库,还得画对应的PCB封装。如果芯片是标准封装(比如LQFP48),可以在PCB库里查现成的;如果是特殊的(比如某些模块的接插件),就得自己画焊盘。原理图元件的引脚编号和PCB封装的焊盘编号必须一一对应,否则导入网表的时候会报错。
保存和分发。元件库文件保存为.lib后缀,可以单独管理(按芯片类型分库文件,比如MCU.lib、Sensor.lib、Power.lib)。大公司一般有专人维护元件库,画新板子的时候直接用现成的库。自己画的库记得备份,最好存到版本控制系统(Git/SVN)里,防止丢失。新人入职第一件事往往就是熟悉公司元件库。
替代方案提示:现在很多新人都转用Altium Designer了,AD的元件库管理更现代(基于数据库、版本控制、符号和封装绑定等)。如果你刚开始学PCB设计,建议直接学AD或者KiCad,Protel 99 SE可以了解但没必要深入。但如果你接手老项目必须用它,上面这些技巧能帮你快速上手元件库制作。
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