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、撤銷和重復等基本功能。

·工具–特定工具欄——與激活工具相關的選項。

·垂直工具欄——設計原理圖所需的基本工具。

·表格預覽——顯示原理圖中的表格。

·編輯區(qū)域——設計繪制當前的原理圖。

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數(shù)量看上去很龐大，但是對設計原理圖來說，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志。選擇Stop以后，將會取消當前工具的操作，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中。如果選擇完整地學習該設計，則現(xiàn)在先不必考慮電路元件應如何擺放。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計出最終電路。

1.加入LM741

在本實例電路中，使用久負盛名的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中。

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

2）在彈出的Add對話框中滾動鼠標找到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計中。

5）單擊Stop按鈕，取消Add工具的激活狀態(tài)。

當op-amp出現(xiàn)在原理圖中，設計標號IC1將會在此圖形的上方出現(xiàn)。這就是元器件的標識符。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)由兩個電阻設置。下面介紹如何將電阻加入到電路中。

1）激活Add工具（Ctrl+Shift+A），滾動鼠標到eagle-book元件庫，打開標有RES的按鈕。雙擊RES_0603，這是一個對應的物理封裝為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的值應為3.3kΩ，而R2的值應為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，它們只是一個標簽，表明在電路板上應當使用哪種電阻。

3.增加連接器和地

本設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計中。

1）激活Add工具，滾動鼠標到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Add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計中的EAGLE術語，這點很重要。

3.3.3　EAGLE術語

對于電路元件及其電氣連接，EAGLE中有專用術語，對這些術語的深入理解，有助于學習掌握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，應當熟悉下面三個術語：

·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.連接和連線結點

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

·引腳（Pin）——符號的連接點

·導線（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的術語中，我們說電阻的引腳（pins）被一條導線（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語不清楚，沒關系，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，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線。

3）單擊第二個引腳，EAGLE將用一個導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之間的導線。為了完成連接，從R1的左側(cè)開始繪制導線，兩條導線交會時，再次單擊鼠標完成連接。EAGLE將把這兩條導線連接在一起，并用綠色圓點標記這個交點。

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

還有兩點應當注意。在繪制導線時，可以單擊編輯器來改變導線走向，也可以雙擊編輯器來結束導線。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。可以繪制一條長導線來連接這兩個引腳，但是還有更好的方式。給這兩條導線賦予同樣的名稱，EAGLE就會認定它們是連接在一起的。

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

當多條導線被賦予相同的名稱后，EAGLE就知道它們應當連接在一起。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)建一條短導線。

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

3）激活Label工具，單擊導線，將文字（text）放置在導線右側(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)建一條短導線。

5）激活Name工具，將名稱INPUT賦給導線。

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

7）激活Label工具，單擊導線，把文字放置到導線左側(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　滾動鼠標中間的滾輪可以對原理圖進行縮放。按住鼠標中間滾輪并拖動可以移動編輯器的位置。