3.3　反相放大器原理圖

為反相放大器電路創(chuàng)建一個空原理圖，在控制面板的主菜單中依次選擇File→New→Schematic命令。或者右擊invamp工程并在彈出的快捷菜單中選擇New→Schematic命令。

圖3-5所示為打開空原理圖的編輯器。

圖3-5　原理圖編輯器區(qū)域

按照從頂?shù)降住⒂勺笾劣业捻樞颍庉嬈鲄^(qū)域包括以下部分：

·主菜單——編輯器導(dǎo)航的頂層選項。

·水平工具欄——包括打開文件、保存文件、打印、視圖縮放、撤銷和重復(fù)等基本功能。

·工具–特定工具欄——與激活工具相關(guān)的選項。

·垂直工具欄——設(shè)計原理圖所需的基本工具。

·表格預(yù)覽——顯示原理圖中的表格。

·編輯區(qū)域——設(shè)計繪制當(dāng)前的原理圖。

其中的大多數(shù)，比如主菜單和水平工具欄，很容易理解。但是垂直工具欄需要讀者花費一些時間，因為它包括編輯原理圖所需的工具。

3.3.1　垂直工具欄里的工具

垂直工具欄里的圖標(biāo)數(shù)量看上去很龐大，但是對設(shè)計原理圖來說，真正需要了解的只有10個。圖3-6所示為這些工具的位置。

圖3-6　垂直工具欄里的原理圖編輯工具

這些工具的功能羅列如下：

·Info——檢查關(guān)于元件、線網(wǎng)或總線的信息

·Move——改變元件的位置

·Copy——將元件存儲到剪貼板

·Paste——放置剪貼板中的元件

·Delete——從設(shè)計中刪除一個元件

·Add——從元件庫列表中選擇一個元件

·Name——為一個元件指定名稱

·Value——為一個元件賦值

·Net——在元件之間繪制連接

·Label——顯示線網(wǎng)或總線的名稱

在開始編輯原理圖之前，理解EAGLE用戶界面與那些其他應(yīng)用程序之間的主要區(qū)別是很重要的。位于垂直工具欄的工具是模態(tài)的（modal）——選擇其中一個工具的時候，被選擇工具將保持激活狀態(tài)直到選擇另一個工具。

這種行為有時會令人煩惱，特別是在你想要取消一個繪制操作的時候。由于這個原因，EAGLE提供Stop工具，該工具位于水平工具欄，是一個紅色八角形標(biāo)志。選擇Stop以后，將會取消當(dāng)前工具的操作，使之不再處于激活狀態(tài)。

很多EAGLE的工具可以使用熱鍵來激活，表3-1列出了原理圖編輯器中常用的熱鍵。

表3-1　原理圖編輯器的工具熱鍵

沒有包括旋轉(zhuǎn)（rotate）工具，因為這個操作不必使用工具按鈕或是熱鍵。實際上，在選擇元件之后，可以先單擊右鍵然后旋轉(zhuǎn)它。

注意　默認(rèn)情況下，EAGLE將所有的新原理圖命名為untitled.sch。在進行下一步之前，建議讀者將其改為invamp.sch。

3.3.2　為設(shè)計添加元件

本章中的反相放大器電路由以下元器件組成：

·一個作為運算放大器使用的LM741。

·兩個電阻用來設(shè)置放大倍數(shù)。

·一個6針的電連接器，用來提供電源和信號（正/負(fù)電源、地、輸入、輸出）。

·一個用于連接的地。

本節(jié)討論如何將這些元器件插入到原理圖當(dāng)中。如果選擇完整地學(xué)習(xí)該設(shè)計，則現(xiàn)在先不必考慮電路元件應(yīng)如何擺放。只要在原理圖中使用正確的元件，并按照正確方法連接，就可以毫無困難地設(shè)計出最終電路。

1.加入LM741

在本實例電路中，使用久負(fù)盛名的LM741作為運算放大器。下面介紹如何將LM741加入到電路原理圖當(dāng)中。

1）選擇垂直工具欄的按鈕，或按下組合鍵Ctrl+Shift+A，激活A(yù)dd工具。

2）在彈出的Add對話框中滾動鼠標(biāo)找到eagle-book元件庫。

3）打開元件庫，雙擊LM741。

4）單擊原理圖編輯器內(nèi)部，將運算放大器加入到設(shè)計中。

5）單擊Stop按鈕，取消Add工具的激活狀態(tài)。

當(dāng)op-amp出現(xiàn)在原理圖中，設(shè)計標(biāo)號IC1將會在此圖形的上方出現(xiàn)。這就是元器件的標(biāo)識符。要了解更多信息，可選擇Info工具（Ctrl+I），并單擊器件。

2.加入電阻

電路的放大倍數(shù)由兩個電阻設(shè)置。下面介紹如何將電阻加入到電路中。

1）激活A(yù)dd工具（Ctrl+Shift+A），滾動鼠標(biāo)到eagle-book元件庫，打開標(biāo)有RES的按鈕。雙擊RES_0603，這是一個對應(yīng)的物理封裝為0603的電阻。

2）在原理圖編輯器里將一個電阻放在op-amp的上方。

3）在編輯器里再次單擊，將第二個電阻放在op-amp的左邊。

4）單擊Stop按鈕，取消Add的激活狀態(tài)。

為了將放大器的增益設(shè)置為-3，第一個電阻阻值必須是第二個電阻阻值的三倍。本例中，R1的值應(yīng)為3.3kΩ，而R2的值應(yīng)為1.1kΩ。下面介紹具體的做法：

1）激活Value工具（Ctrl+Shift+V），并單擊R1。

2）在New Value的小對話框里輸入3.3k。

3）保持Value工具的激活狀態(tài)，單擊R2。

4）在New Value小對話框里輸入1.1k。

現(xiàn)在這些值對電路不會產(chǎn)生任何影響。實際上，它們只是一個標(biāo)簽，表明在電路板上應(yīng)當(dāng)使用哪種電阻。

3.增加連接器和地

本設(shè)計并不打算真正投入制造，但是如果要這么做的時候，這個電路至少還需要一個連接器來提供電源和信號連接。因此，設(shè)計中還包括一個6針電連接器：共有兩排，每排有3個針。下面介紹怎樣加入這個電連接器，以及如何將地連接到設(shè)計中。

1）激活A(yù)dd工具，滾動鼠標(biāo)到eagle-book元件庫，雙擊OPCONN。

2）在原理圖編輯器中把電連接器放在op-amp的右側(cè)。

3）再次激活A(yù)dd工具，雙擊GND。

4）在原理圖編輯器里將GND放置在op-amp的下方和左側(cè)。

現(xiàn)在這五個元件都已經(jīng)插入到設(shè)計中，下一步是把它們連接起來。但是首先，需要理解原理圖和電路板設(shè)計中的EAGLE術(shù)語，這點很重要。

3.3.3　EAGLE術(shù)語

對于電路元件及其電氣連接，EAGLE中有專用術(shù)語，對這些術(shù)語的深入理解，有助于學(xué)習(xí)掌握CadSoft的文檔和在線交流討論問題。

1.電路元件

在處理電路元件時，應(yīng)當(dāng)熟悉下面三個術(shù)語：

·符號（Symbol）——原理圖編輯器中的元件

·封裝（Package）——電路板編輯器中的元件

·器件（Device）——一個或多個符號與一個封裝的組合

為了理解這三個術(shù)語，聯(lián)想LM741運算放大器，電路原理圖編輯器中的三角形元件是op-amp的符號。在實際世界中，LM741是矩形的，所以電路板編輯器（稍后就會介紹）中的LM741元件形狀是一個矩形，這是op-amp的封裝。

把op-amp的符號和封裝組合起來，叫作一個器件。器件具有不同的表現(xiàn)形式，在原理圖編輯器中，它看上去是一個符號，而在電路板編輯器中，它又是一個封裝。

2.連接和連線結(jié)點

正如EAGLE對于電路元件有專用術(shù)語，對于元件之間的連接和連接結(jié)點，也有專用術(shù)語。原理圖編輯器中，使用下列術(shù)語：

·引腳（Pin）——符號的連接點

·導(dǎo)線（Net）——代表單個電氣路徑的連接

·總線（Bus）——代表多個電氣路徑的連接

例如，在反相放大器電路中兩個電阻之間有條單個的電氣路徑。在EAGLE的術(shù)語中，我們說電阻的引腳（pins）被一條導(dǎo)線（net）連接起來。但是，如果在兩個器件之間是包括64條路徑（64-bit總線）的連接，這種連接被稱為一條總線。

在電路板編輯器中，使用如下術(shù)語：

·焊盤（Pad）——封裝的連接點

·飛線（Airwire）——兩個焊盤之間未進行布線的連接

·走線（Trace）——兩個焊盤間已經(jīng)完成布線的連接

如果仍然覺得這些術(shù)語不清楚，沒關(guān)系，我們將在后面的章節(jié)中進一步解釋和運用它們。

3.3.4　對符號進行連接

設(shè)計流程的下一步是在原理圖中排列元件符號，并將元件的引腳連接起來。本單元介紹這些任務(wù)，然后介紹信號的概念。

1.放置元件符號

在電路原理圖里，元件符號的精確位置并不重要。但是為了表達(dá)清晰，建議讀者按照與圖3-7類似的布局方式擺放電路符號。

2.繪制線網(wǎng)

為了在兩個引腳之間繪制線網(wǎng)，需要完成以下三步：

1）選擇工具欄中的按鈕或使用熱鍵Alt+N激活Net工具。

2）單擊第一個引腳，EAGLE開始從該引腳繪制導(dǎo)線。

3）單擊第二個引腳，EAGLE將用一個導(dǎo)線把這兩個引腳連接起來。

完成上述步驟時，建議讀者按照圖3-8所示的方式連接電路原理圖中的引腳。

圖3-7　原理圖編輯器中排列的電路元器件符號

圖3-8　電路原理圖里完成連接的器件

R1左側(cè)引腳必須連接到R2和op-amp之間的導(dǎo)線。為了完成連接，從R1的左側(cè)開始繪制導(dǎo)線，兩條導(dǎo)線交會時，再次單擊鼠標(biāo)完成連接。EAGLE將把這兩條導(dǎo)線連接在一起，并用綠色圓點標(biāo)記這個交點。

如果兩條導(dǎo)線相交時沒有綠色圓點，表示這兩條導(dǎo)線沒有連接在一起。為了創(chuàng)建連接，激活Junction（交點）工具并單擊兩條導(dǎo)線的十字交叉部分。

還有兩點應(yīng)當(dāng)注意。在繪制導(dǎo)線時，可以單擊編輯器來改變導(dǎo)線走向，也可以雙擊編輯器來結(jié)束導(dǎo)線。這兩點在處理信號時會更為重要，接下來就會講到。

3.信號

現(xiàn)在需要加入更重要的連接：輸入電壓（R2的左側(cè)）必須連到6針連接器的IN+引腳。可以繪制一條長導(dǎo)線來連接這兩個引腳，但是還有更好的方式。給這兩條導(dǎo)線賦予同樣的名稱，EAGLE就會認(rèn)定它們是連接在一起的。

在電路原理圖中，EAGLE為每一條導(dǎo)線設(shè)置一個默認(rèn)的名稱，默認(rèn)名稱通常是這種樣子：$N1或$D5。激活I(lǐng)nfo工具（熱鍵Ctrl+I），單擊一條導(dǎo)線，在Properties（屬性）列表的Name（名稱）欄中就能看到。

當(dāng)多條導(dǎo)線被賦予相同的名稱后，EAGLE就知道它們應(yīng)當(dāng)連接在一起。這個名稱叫作信號（signal）名，在后續(xù)章節(jié)中，將通過信號的使用使一個復(fù)雜電路劃分為多個更簡單的子電路成為可能。

下面介紹如何使用信號將輸入電壓與IN+連接起來：

1）單擊連接器的IN+引腳，然后在右側(cè)雙擊，創(chuàng)建一條短導(dǎo)線。

2）激活Name工具（使用熱鍵Ctrl+Shift+N），將名稱INPUT賦給該導(dǎo)線。

3）激活Label工具，單擊導(dǎo)線，將文字（text）放置在導(dǎo)線右側(cè)。

4）在原理圖左側(cè)，單擊R2左側(cè)引腳，并在其左側(cè)雙擊創(chuàng)建一條短導(dǎo)線。

5）激活Name工具，將名稱INPUT賦給導(dǎo)線。

6）此時對話框?qū)儐柺欠駥⒃搶?dǎo)線與INPUT信號連接起來，選擇Yes（是）。

7）激活Label工具，單擊導(dǎo)線，把文字放置到導(dǎo)線左側(cè)。

如圖3-9所示為最終的原理圖。

圖3-9　反相放大器電路的完整原理圖

注意　滾動鼠標(biāo)中間的滾輪可以對原理圖進行縮放。按住鼠標(biāo)中間滾輪并拖動可以移動編輯器的位置。