在NI_Ultiboard_中创建自定制元器件.pdf

1/在NI Ultiboard 中创建自定制元器件1.2.3.4.5.6.7.8.9.10.概览NI Multisim 与 NI Ultiboard 为一个完整的印刷电 路板（PCB）的设 计、仿真和布局提供 了一个集成的平台。高度灵活的数据库管 理程序，使得在一个 客户定义的原理性符 号中添加一个新的SPICE仿真模型 变得十分方便，该原 理性符号然后可以将 一个精确的管脚定义 转换为布局。在与在NI Ultiboard 中创建定制元器件，为您提供了关于如何 直观、快速地学习如 何创建您自己的定制 元器件的信息资 源。NI Multisim中 创建定制元器件目录引言步骤一：创建一个数 据库组步骤二：编辑栅格间 距步骤三：布置焊盘图 案针脚步骤四：改变针脚名 称与赋值步骤五：设置引用 ID和赋值定位步骤六：使用标尺条步骤七：在丝网上布 置焊盘图案形状步骤八：创建一个 3D焊盘图案步骤九：保存焊盘图 案引言本指南是关于在 与 上创建元器件的系列 文章的第二篇。NI MultisimNI Ultiboard第一部分名为，阐述了如何使用 元器件向导利用原理 性符号和SPICE 仿真模型创建一个定 制的元器件。在此部 分，新创建的元器件 带有一个预定义的数在NI Multisim中 创建定制元器件据库管脚或焊盘图 案。本指南，即第二部 分，简述了如何构建 一个用于布局的定制 Ultiboard 焊盘图案。该焊盘图 案由手工创建，以便 精确定义表面表贴元 器件（SMD）的形 状、尺寸和大小。NI Multisim与是一个集成的设计平 台。这就意味着 Multisim中 的原理性符号与一个 转换为布局的 Ultiboard 焊盘图案相关联。这 两篇指南构成了一个 完整的内容全面的元NI Ultiboard器件创建向导，从原 理性符号和仿真模型 到最终的PCB焊盘 图案。本指南后续部分将简 述创建一个定制的 20-针脚SMD焊 盘图案所需的步骤，该焊盘图案与指南中所创建的定 制元器件相关联。在NI Multisim中 创建定制元器件元器件创建过程包括 如下步骤：创建数据库组定义一个定制的 PCB部件设置环境栅格间距布置SMD焊盘图案 焊垫设置引用ID和赋值使用用于对象定位的 标尺条定义IC封装创建3D模型将焊盘图案保存至 Ultiboard 数据库和 Multisim数 据库将一个焊盘图案与一 个Multisim 符号相关联请注意：您在此指南中创建的 焊盘图案不是一个商 业封装。焊垫与封装 的大小与间距主要用 于展示 Ultiboard 中的有效设计规程。术语和在本指南中通篇可以 互换使用。焊盘图案管脚步骤一：创建一个数 据库组Ultiboard 与Multisim 共享一个相同的数据 库结构，该结构将不 同的元器件按逻辑分 组组织。因而，该创 建任务便自 Ultiboard 数据库管理程序开 始。a.)选择以显示数据库管理 程序（见图1）。Tools Database Database Manager:文件类型 技术指南:是 是否NI支持:Jun 30,2008 发布日期2/图1-数据库管理程 序b.)在数据库管 理程序中选择（用户数据库）（上面图1中的红色 方框）。User Database可以在数据库管理程 序中创建定制组，以 便从逻辑上安排组织 管脚的保存之处。不 必为每一个新的元器 件创建数据库组。组 的创建有助于数据库 的恰当组织。如果您 的元器件可以保存在一个业已创建的组 中，您可以直接跳转 至操作e。c.)选择新数据 库组图标（上面图1 中的黄色方框）。d.)一个新的分 支将出现，表示用户 数据库根目录下的一 个组。输入该组的名 称。Custom SMDe.)选择图标（上面图1中 的蓝色方框）。NI Ultiboard 将展示一个对话框以 显示待创建元器件的 类型的选项（如图2 所示）。Create a new part图2-选择部件f.)在对话框中 选择PCB部件选 项，如图2所示。Ultiboard 设计区域现在处于“管脚编辑模式”，并显示x?符号（见图3）。x?表 示引用标志符（RefDes），而表示元器件的赋值。这些取值将在设计过 程中后续部分（在步 骤四）被编辑。？图3-管脚编辑模式步骤二：编辑栅格间 距在设计过程的初始，为焊盘图案设计栅格 设置测量单位是十分 重要的。在布置元器 件时，设计栅格是指 对象在被移动和/或 布置时将被快速置入 的区域。因而，栅格 间距定义了对象在工作区域中布置所能达 到的精确度。a.)选择Options PCB Properties。b.)点击（栅格与单位）标 签。Grid&Units3/图4-栅格属性c.)在单位部分（见图4）设置为（千分之一寸）。Design Unitsmild.)为设置各种 Ultiboard 设计栅格，在复选框（图4中的红 色框）中选择（元器件栅格）。Grid Step Name（栅格步距名称）Component Gride.)设置（栅格步距）为 1 mil。Grid Step Valuef.)选中复选框中的（铜栅格）。Grid Step Name（栅格步距名称）Copper Gridg.)设置栅格步 距为1 mil。根据这些设置，元 器件和铜将均被布置 在1 mil乘1 mil的设计栅格。步骤三：布置焊盘图 案针脚THT（插入式焊接 技术）针脚与SMD（表面黏着设备）焊 垫均可以被布置在定 制的焊盘图案上。下 述步骤将简述如何添 加一个SMD焊垫阵 列。a.)选择。这样将展示布置针 脚对话框（见图 5）。Place Pins图5-针脚属性对话 框您现在将定义一个适 用我们的定制焊盘图 案的SMD针脚 10 x2阵列。b.)选择 SMD针脚单选框。下列取值，如顶部、针脚长度、针脚宽度 和针脚半径，定义了 每一个针脚的形状和 物理大小。设置表1 中的下列取值以定义 针脚属性（如图6所 示）；表1-针脚大小字段名称取值字段描述Top顶部圆角矩形顶部字段描述了焊垫 的形状。其他选项包括圆形、长方形等。针脚长度58.34针脚长度定义了针脚 的垂直大小。4/针脚宽度15针脚宽度定义了针脚 的水平大小。针脚半径7.5对于圆形对象，针脚 半径定义了该对象的圆形部分的半径。图6-设置SMD针 脚属性c.)现在您将创 建10 x2的SMD 针脚阵列，以布置在 焊盘图案之上。现在 将被设置的垂直间距 与水平间距，指示了 相邻针脚的中心距 离。设置表2中的下 列间距取值。该对话 框应如图7所示。d.)点击确定按 钮以便将焊垫布置在 焊盘图案之上。表2-针脚间距字段名称取值字段描述垂直25相邻针脚间的中心垂 直间距。水平200相邻针脚间的中心水 平间距。行10针脚阵列中的行数栏2针脚阵列中的栏数注意：可以改变上面对话框 设置以适合您的具体 焊盘图案。例如，如 果行和栏均设为1，您可以布置单个针 脚。图7-设置SMD针 脚间距针脚阵列的针脚1是 左上焊盘，附着于鼠 标指针。为精确布置 该焊盘以便参考点位 于焊盘的中心，按右 边数字键上的星号键（*），不是同时按 shift键和8 键。便携机用户必须 同时按下FN键和0键。现在 Ultiboard 工作区域将如图8所 示。您将注意到我们 的针脚导向有误（垂 直，而不是水平），必须选转90度。5/图8-针脚设置e.)在选择工具 条中，点击(支持选择SMD焊 垫)图标，如图9所 示。Enable Selecting SMD pads图9-选择工具框（SMD焊垫）f.)拖动鼠标滑 过设计区域以创建一 个选择所有SMD针 脚的选择对话框。g.)SMT针脚 属性对话框将显示。选择普通属性制表 键。h.)选择角度（单位：度）复选框 并设置为90度（如 图10中的红色 框）。点击确定按钮 以保存设置改变。您 将注意到：SMD针 脚已经被旋转，现在 如图11所示。图10-针脚角度6/图11-最终的 SMD针脚导向步骤四：改变针脚名 称与赋值在创建一个新的焊盘 图案的过程中，针脚 可以在设计中以随机 顺序布置。因而，或 许有必要编辑每个针 脚的相关赋值，以便 这些针脚在一个封装 四周按数字顺序排 列。a.)在选择工具条 中，点击(支持选择SMD 焊垫)图标，如图9 所示。Enable Selecting SMD padsb.)双击右下角的 针脚。SMT针脚属 性对话框将出现。选 择属性制表键。c.)属性列表（见 图12）显示了存储 针脚编号（）的标签，针脚赋值（）及其可视性（）。编号20无d.)Click the button.选 择属性列表中的标签，这样将激活按钮（图12中的红 色框）。点击按钮。ChangeNUMBERChangeChange图12-SMD针脚 属性e.)在属性对话 框中，修改赋值字段（图13中的红色 框）将改变该针脚的 赋值。7/图13-SMD针脚 属性通常，一个封装，例 如此例中的封装，以 逆时针的方向按编号 顺序排列针脚。因 此，针脚10应位于 左下角，而针脚11 应位于右下角。该设 计的最终针脚编号配 置应当如图14所示。因而需要改变针 脚编号；f.)改变赋值字 段为11，并点击确 定按钮。点击SMT 针脚属性对话框中的 确定按钮以保存设置 修改。g.)对于所有的 针脚重复操作d）、e）和f），以得到 所需的配置（如图 14所示）。图14-元器件针脚 配置地图步骤五：设置引用 ID和赋值定位在图11中，您将继 续注意到x?符 号，它代表焊盘图案 的引用标志符和赋 值。引用标志符是元器件 的关键标识符，以 x？为表示。这里的 x是可以修改的，以 便与其相关联的元器 件的类型相适应。例 如，如果该焊盘图案 是适用于一个电阻，那么该值可以设置为R。这里的？表示指 示设计中的不同元器 件的一个编号。所 以，回到电阻的范 例，一个设计中布置 的电阻可以命名为 R1、R2或R3 等。赋值，以？符号为表 示，是元器件的物理 取值。再次考虑刚才 的电阻的例子，对于 20千欧的电阻，？可以等于20k。在此步骤中，您将选 择、移动和改变 RefDes与赋 值。a.)在选择 工具框中，点击（支持属性选择）图标，如图15所示（在红色框中）。这 样将支持您精炼焊盘 图案上的元器件选 择，以仅剩 RefDes与赋值 属性。Enable Selecting Attributes图15-选择工具框（选择属性）RefDes与赋值 正与焊盘图案的布置 相重叠，如图11所 示。b.)符号并将其 布置在焊垫阵列的右 上部。c.)点击？符号 并将其布置在焊垫阵 列的右上部。d.)双击X？并 选择属性制表键。e.)在赋值字段 中设置REFDES 标签为U？，如图 16所示（在红色框 中）。8/f.)点击确定 键，应用修改。图16-REFDES属性性 质当现在完成定制元器 件的布置时，该焊盘 图案的RefDes 将变为U1、U2或 U3等。通常，赋值属性？被 设置为可视或不可 视，视是否需要在最 终设计上高亮显示焊 盘图案的取值而定。在此例中，该赋值属 性将被设置为不可 视。g.)双击X？并 选择属性制表键。h.)在属性的可 视部分设置不可视单 选框。步骤六：使用标尺条在图11中，Ultiboard 设计区域的顶部和左 侧均为标尺条。如果 标尺条不可见，转至。这些标尺条支持虚 线定位功能，以便在 设计区域内精确地逐 个安排各个对象的形View Ruler Bars状。对于下列步骤，请查阅图14了解针 脚编号。a.)左击水平（顶部）标尺条区 域，有一个小箭头标 记显现，立即移动该 标记至针脚1的右侧（见图17）。b.)左击以在操 作a中所布置的标记 的右侧5 mil的 位置布置一个标记。您将注意到这两个标 记间的距离显示在标 尺条上（见图 17）。c.)在垂直（左 侧）标尺条上，直接 在针脚1之上布置另 一个标记（见图 17）。d.)重复操作 a）、b）和c），以便在SMD焊垫阵 列的右侧和底部布置 标尺条标记，如图 17所示。图17-标尺条9/现在，这些标记将充 当步骤七中从丝网层 上开始布置焊盘图案 形状的指导。如果在任意时候需 要清除标记，您可以 右击一个特定的标记 并选择清除，或者选 择清除所有以删除所 有标记。步骤七：在丝网上布 置焊盘图案形状丝网层上形状的布置 定义了定制元器件将 在您的设计中如何展 现。它表示了该封装 的物理大小。在此步 骤中，您将利用在步 骤四中设置的标尺标 记布置一个矩形焊盘 图案形状。a.)在设计 工具框（见图18）中，双击丝网顶层以 激活该特定层。这样 将以红色高亮显示该 层。图18-设计工具框b.)选择。Place Shape Rectanglec.)Ultiboard 现处于绘图模式，业 已做好绘制一个矩形 的准备。拖动鼠标至 左上角点（距离针脚 1 为5 mil，如图16中的标尺标 记所记述）。d.)左击并拖动 鼠标，在图11的内 部矩形中绘制一个矩 形形状。e.)该矩形将表 现为一个实心的、内 有填充的形状。点击 在选择工具框内的（支持选择其他对 象）图标（见图 19），并双击该实 心矩形。Enable selecting Other Objects图19-选择工具框（选择其他对象）f.)在矩形属性 对话框中，选中普通 属性制表键。在区域 部分，点击风格按钮 以改变黑色矩形为一 个如图20中所简述 的矩形（在红色框 中）。点击确定按 钮。10/图20-矩形属性现在，焊盘图案将表 现为如图21所示。图21-最终的焊盘 图案步骤八：创建一个 3D焊盘图案在 Ultiboard 中，设计可以3D的 方式预览，这实际表 示了最终的设计。为 了设置可供3D预览 的定制焊盘图案，在 创建阶段应当设置必 要的信息。a.)在设计工具 框（见图18）中，双击丝网顶层以激活 该层。这样将以红色 高亮显示该层。b.)点击在选择 工具框内的（支持选择其他对 象）图标（见图 19），并右击矩形 封装形状。选择下拉 式菜单中的拷贝。Enable selecting Other Objectsc.)选择，并将 Ultiboard 工作区域内的虚构图 像布置在焊盘图案的 右部。Edit Pasted.)双击拷贝的 矩形，并选择矩形属 性对话框中的位置属 性制表键。e.)在层属性复 选框中，选择选项，如图22所 示。点击确定键。3D-信息顶层11/图22-3D矩形属 性f.)您或许注意 到，复制的3D框，当与其相关联的3D 层不再是活动层时，现已消失。为再次查 看该矩形，双击设计 工具框中的3D-信 息顶层以激活该层。3D矩形将以红色显 示。g.)选择3D信 息矩形，并移动其直 接位于初始的丝网形 状顶层之上。h.)双击黑色工 作区域并选择3D数 据的制表键。i.)Click the button.设 置3D信息（见表 3）的属性，对话框 将如图23（在红色 框中）所显示。点击 确定按钮。OK表3：3D信息字段名称取值字段描述支持该对象的3D预 览已校验支持 Ultiboard 提交一个3D对象高度45.275553D对象的高度（单 位：mil）偏移1.96850自电路板的偏移高度使用2D数据创建3D形状已校验使用丝网层上的2D 形状创建封装形状实心形状已选择创建一个实心3D表 示图23-3D设置j.)从3D数据 制表键中选择针脚部 分。12/k.)设置3D针 脚信息的属性，如表 4所示。点击确定按 钮。表4：3D针脚字段名称取值字段描述与焊垫所成角度90设置 Ultiboard 将提交的针脚连接与封装所成的角度。针脚形状已校验定义3D针脚的形 状。类型SMDPIN提交针脚的特定类 型。在3D预览中，您将 直接注意到，元器件 左侧的针脚与封装相 分离。这是因为，在 缺省状态下，水平 SMD针脚上的导线 将导向左侧。因而，针脚必须通过旋转 180度重新导向至 封装。l.)在选择工具 条中，点击支持选择 SMD焊垫图标，如 图9所示。m.)按住 CTRL键并选择焊 盘图案上的右栏针 脚。n.)双击所选焊 垫之一。o.)在SMT针 脚属性对话框中选择 普通属性制表键。请回顾步骤三中，针 脚设置为90度以得 到水平导向。由于这样的90度选 转，我们必须在上述 步骤中旋转额外的 180度，以便该 3D导线现在以 270（=90+180）度导向该元器件。p.)在角度（单 位：度）复选框中设 置角度为270度。q.)点击确定按 钮。如果您双击黑色工作 区域并选择3D数据 的制表键，您将注意 到，如图24所示，针脚相对于3D封装 恰当定位。图24-3D针脚设 置步骤九：保存焊盘图 案对于所创建的焊盘图 案，剩余的所有工作 便是将其保存至 Ultiboard 数据库。a.)选择文件保存至 数据库。b.)在数据库部 分，选择在步骤1中 创建的定制SMD组（图25中的蓝色 框）。c.)命名该元器 件为SMD20，如 图20所示（红色 框）。d.)点击确定按 钮。13/图25-保存对话框步骤十：将焊盘图案 添加至 Multisim数 据库在一个定制焊盘图案 可以在 Multisim中 使用之前，它必须被 添加至该数据库。一 旦添加至该数据库，它可以被视为一个可 供使用的焊盘图案或 管脚，并被添加至一 个元器件。在此步骤中，所创建 的SMD20指南焊 盘图案将与本指南的 第一部分所创建的符 号相关联。如果您还 未曾创建一个定制的 Multisim元 器件，请点击此处以 查看该指南的第一部 分。a.)打开NI Multisim。b.)选择工具。Tools Database Database Managerc.)在数据库管 理程序中，选择元器 件制表键。在数据库 名称下，选择用户数 据库。d.)在元器件列 表中，选择元器件并点击编辑按 钮。THS7001e.)在（元器件属性）对话 框中，点击管脚制表 键。Component Propertiesf.)C点击 the（从数据库添加）。Add from Databaseg.)在选择管脚 对话框中，选择用户 数据库（图22中的 红色框）。您将注意 到，用户数据库现在 并不能看到在该指南 的步骤一到步骤九所 创建的焊盘图案。h.)为了添加焊盘 图案，点击添加按钮（图26中的蓝色 框）。图26-Multisim数 据库管理程序i.)在添加管脚 对话框中，设置如表 5所示的下列数据。该对话框将如图27（红色框）所示；表5：添加一个管脚字段名称取值字段描述数据库名称用户数据库您在 Ultiboard 中保存焊盘图案的数 据库。14/制造商通用一个额外的制造商识 别符。管脚SMD20这是一个区分大小写 的字段，必须准确识别焊盘图案在 Ultiboard 中保存的信息。管脚SMD20这是一个区分大小写 的字段。虽然管脚字段识别元器件的特定 封装名称，它可以与Ultiboard 管脚相关联，以便具有相同大小的通用管 脚可以转换为布局。针脚数目20焊盘图案的针脚数 目。SMT/THSMT表贴或通孔插入式针 脚技术的类型图27-添加一个管 脚j.)点击确定按 钮。k.)您将注意到 SMD20现在可以 在对话框中预览。点 击选择按钮以选择新 添加的SMD。l.)点击确定按 钮以保存元器件设 置。m.)将元器件保 存至恰当的数据库与 组（如同其最初所保 存的数据库与组），并点击确定按钮。您 将被提示覆盖最初的 元器件。选择是按 钮。成功完成！您已经 创建了一个定制的 Ultiboard 焊盘图案，定义了一 个3D模型并将其与 一个 Multisim符 号相关联！法律条款本教程由 National Instruments 公司（简称“NI”）开发。尽管 National Instruments 可为该程序提供技术 支持，但是该指南的 内容并非完全通过测 试和验证，NI不以 任何方式保证其质量，也不保证相关产 品或驱动程序的新版 本出现时继续为其提 供技术支持。本教程 仅以其“现状”向用 户提供，教程没有任 何担保。教程使用受 网站上 使用条款的约 束。(ni.)com/legal/termsofuse/unitedstates/us/