Рисование схемы

Компоненты лежат в Workspace, лист настроен — пора рисовать. Это самый длинный урок модуля. Схема получится небольшой, но на ней ты освоишь все базовые приёмы, которые понадобятся в любом проекте.

Рис. 7.1. Девять шагов учебного проекта «Мультивибратор» — по одному уроку модуля 7 на шаг. Под названием шага — что в этот момент появляется в проекте.

Какую схему рисуем

Рис. 7.2. Схема учебного мультивибратора. R1/C1 задают время, пока закрыт Q1, R2/C2 — пока закрыт Q2. Коллекторные резисторы R3 и R4 ограничивают ток. В Altium транзисторы обозначаются Q, по ГОСТ 2.710 было бы VT1, VT2.

Обозначение	Компонент	Номинал
Q1, Q2	BC547CG	NPN-транзистор
R1, R2	резистор 0805	100 кОм (в базах)
R3, R4	резистор 0805	1 кОм (в коллекторах)
C1, C2	конденсатор 0603	22 нФ
P1	разъём 2 контакта, шаг 2,54 мм	питание 12 В

Цепь 12V — верхняя шина, GND — нижняя. Эмиттеры обоих транзисторов на GND. Узел базы Q1 включает вывод R1 и вывод C1, вторая обкладка C1 идёт на коллектор Q2. C2 соединяет базу Q2 с коллектором Q1 — так получаются перекрёстные связи, из-за которых схема сама себя раскачивает (урок 3.8).

Шаг 1. Размещаем компоненты

1. Открой панель Components (Panels → Components). Если список пуст, выбери в Categories пункт All и обнови его через меню Operations → Refresh.
2. Найди компонент, выдели его, открой область Details и нажми Place. Компонент «прилипнет» к курсору.
3. Пока компонент «висит» на курсоре:

Клавиша	Действие
Space	поворот на 90° против часовой стрелки
X / Y	отражение по горизонтали / вертикали
Tab	пауза и открытие панели Properties: можно поправить обозначение или значение. Продолжить — кнопкой паузы в рабочей области
G	переключение шага сетки (держи 100 mil)
правый клик или Esc	выход из режима размещения

4. Расставь детали так, как на рис. 7.2:
   • Q1 левее центра, Q2 правее. Q2 отрази клавишей X, чтобы база смотрела вправо и схема была симметричной. Обозначения Q1, Q2 Altium увеличивает сам.
   • C1, C2 — над транзисторами. В Properties оставь видимым только Value.
   • R1 — слева над базой Q1, R2 — справа над базой Q2 (100 кОм, видимо только Value).
   • R3 над коллектором Q1, R4 над коллектором Q2 (1 кОм).
   • P1 — у края листа.
5. Оставь между деталями место для проводников. Сдвинуть уже поставленную деталь — зажать и перетащить, сдвинуть выделение на шаг сетки — Ctrl + стрелки.

[СКРИНШОТ: компоненты мультивибратора расставлены на листе до соединения проводниками]public/screenshots/m07-multivibrator/l03-placed-components.png

Почему так. Симметричная расстановка — не эстетика. Когда схема повторяет логику работы (два одинаковых плеча), ошибку в соединениях видно глазом. Об этом урок 3.1.

🛠Особенность Altium

В руководстве у конденсаторов посадочное место FP-C0603C-CF-IPC_A, у резисторов — RESC2013X70X40ML20T20. Это имена по правилам IPC-7351: «RESC» — чип-резистор, 2013 — габарит 2,0×1,3 мм. Как читать такие имена — урок 8.4.

Шаг 2. Соединяем проводниками

1. Place›Wire или Ctrl+W. Курсор станет крестиком.
2. Щёлкни по выводу — это начало. Каждый следующий щелчок фиксирует излом. Backspace отменяет последний излом, Space меняет направление угла.
3. Закончи на выводе другого компонента. Правый клик или Esc — выход из режима.
4. Порядок, с которого удобно начать: нижний вывод R1 → база Q1, нижний вывод R3 → коллектор Q1, затем симметрично для Q2. После этого C1 и C2 крест-накрест, эмиттеры — к нижнему проводнику GND, выводы P1 — к верхней и нижней шинам.

💡Совет

Точка соединения (junction) появляется сама, когда проводник заканчивается на другом проводнике или на выводе. Если провода просто пересекаются, соединения нет, и точки тоже нет. Это правило ГОСТ 2.702 и IEC одинаково: соединение — только с точкой. Не рисуй «перекрёсток четырёх проводов» в одной точке: на распечатке легко спутать соединение с пересечением.

Почему так. Проводник на схеме — это не «линия на картинке», а электрическая связь. Altium строит по ним список цепей (netlist), и именно он переедет на плату. Один непопавший в вывод проводник — и на плате не будет дорожки.

Шаг 3. Метки цепей

Тянуть провод питания к каждому резистору необязательно: цепи объединяют по имени.

1. Place›Net Label, затем Tab — в панели Properties задай Net Name.
2. Поставь метку 12V на верхний проводник, GND — на нижний.
3. Точка привязки метки — её левый нижний угол — должна касаться проводника. Красный крестик при размещении — метка подключилась, светло-серый — нет.

[СКРИНШОТ: метки цепей 12V и GND на верхнем и нижнем проводниках]public/screenshots/m07-multivibrator/l03-net-labels.png

🛠Особенность Altium

В руководстве для питания и земли использованы метки цепей. В больших схемах для этого обычно ставят порты питания (Power Port) — значок земли или стрелку питания (урок 1.1). Электрически результат одинаковый: всё с одним именем — одна цепь.

Шаг 4. Настраиваем проверку проекта

1. Правый клик по проекту → Project Options.
2. Вкладка Error Reporting — уровни серьёзности разных нарушений (колонка Report Mode).
3. Вкладка Connection Matrix: найди ячейку на пересечении Passive Pin и Unconnected и щёлкай по ней, пока она не станет оранжевой (Error). По умолчанию она зелёная — «не сообщать».
4. Вкладка Class Generation: сними галочку Component Classes.
5. OK, затем правый клик по проекту → Save.

Почему так. У резисторов и конденсаторов выводы типа Passive. Неподключённый вывод резистора — почти всегда ошибка рисования, а по умолчанию Altium о ней молчит. Делаем это ошибкой, и проверка будет ловить «висящие» выводы.

Шаг 5. Проверяем проект

1. Правый клик по проекту → Validate PCB Project Multivibrator.PrjPcb.
2. Результат — в панели Messages. Она открывается сама только при ошибках, иначе — Panels → Messages. Чистый проект даёт сообщение об успешной компиляции без ошибок.
3. Проверь, что проверка работает: удали проводник GND от P1 к эмиттерам, запусти проверку ещё раз — появятся ошибки неподключённых выводов. Верни проводник: Ctrl+Z.
4. Сохрани: правый клик → Save, затем Save to Server с комментарием.

[СКРИНШОТ: панель Messages с ошибками неподключённых выводов после удаления проводника GND]public/screenshots/m07-multivibrator/l03-messages-errors.png

Шаг 6. Спецификация ActiveBOM

1. Правый клик по проекту → Add New to Project » ActiveBOM. Сохрани документ как Multivibrator.
2. Нажми Set Line Numbers — у строк спецификации появятся номера.
3. Для всех позиций, кроме транзистора, присвой номеру детали (MPN) ранг 5 звёзд.
4. Для транзистора через кнопку добавления решения выбери Edit Part Choices in Library, добавь BC547CTFR и поставь его первым по рангу. Так снятый с производства BC547CG получит действующую замену.
5. Сохрани BOM локально и в Workspace, закрой вкладку.

Почему так. ActiveBOM следит за наличием и жизненным циклом деталей. Одна и та же схема может собираться из разных MPN — главное, чтобы они были взаимозаменяемы по корпусу и параметрам. Подробнее — урок 10.4.

📖Из учебникагл. 2, §2.02 и гл. 5, §5.13

Хоровиц описывает транзистор в ключевом режиме (§2.02) и релаксационные генераторы (§5.13): времязадающий конденсатор перезаряжается через резистор до порога, после чего схема скачком переключается. Наш мультивибратор — именно такой генератор, только с двумя конденсаторами и двумя ключами.

⚠️Внимание

Инженерная деталь, которую руководство не обсуждает. В момент переключения на базу закрытого транзистора приходит отрицательный скачок почти на всё напряжение питания, около −11 В. Это больше допустимого обратного напряжения эмиттер–база BC547 (VEBO = 6 В по даташиту). Схема при этом работает: переход эмиттер–база пробивается, а ток ограничен резистором 100 кОм. Но период получается короче расчётного, а параметры транзистора со временем могут деградировать. Как это лечат (диоды последовательно с базами или питание ниже) — урок 3.9. Отличие периода от расчёта увидим в симуляции, урок 7.10.

🧯 Типичные ошибки

Проводник «касается» вывода, но соединения нет

Почему Конец проводника не попал точно в электрическую точку вывода: сетка была мелкой или проводник тянули поверх.

Как исправить Держи сетку 100 mil. Проверка проекта с ошибкой на неподключённые Passive-выводы такое ловит.

Метка цепи не подключилась

Почему Точка привязки (левый нижний угол метки) не лежит на проводнике — при размещении был серый крестик.

Как исправить Перетащи метку так, чтобы появился красный крестик, или поставь её заново на проводник.

Два одинаковых обозначения (два R1)

Почему Компонент скопировали через буфер обмена, и обозначение не увеличилось.

Как исправить Исправь вручную в Properties. Проверка проекта покажет дубликаты обозначений.

Проверка «чистая», хотя вывод висит

Почему В Connection Matrix для Passive Pin × Unconnected осталось «не сообщать».

Как исправить Переключи ячейку в Error (оранжевая), как в шаге 4.

Проверь себя

1. 1. Какая клавиша отражает компонент по горизонтали во время размещения?

   SpaceXTabG
2. 2. Два проводника пересекаются, точки соединения нет. Соединены ли они?

   ДаНетЗависит от цвета
3. 3. Зачем ячейку Passive Pin × Unconnected переключают в Error?

   Чтобы проверка сообщала о неподключённых выводах резисторов и конденсаторовЧтобы ускорить компиляциюЧтобы разрешить пассивным выводам висеть
4. 4. Как объединить все точки питания 12 В без проводника к каждой?

   Поставить метки цепи с одинаковым именем 12VНарисовать проводники одного цветаВыделить все выводы и объединить их в группу
5. 5. Зачем в ActiveBOM транзистору добавили BC547CTFR?

   Это более мощный транзисторBC547CG снят с производства, и нужна действующая заменаТак требует Altium для всех транзисторов

🎯Практическое задание~60 мин

1. Нарисуй схему рис. 7.2, добейся чистой проверки проекта и сохрани в Workspace.
2. Специально оставь вывод R4 неподключённым и посмотри, что пишет Messages. Двойной клик по сообщению переводит к месту ошибки. Почини.
3. По номиналам схемы посчитай частоту (t ≈ 0,693·R·C) и запиши — сравним с симуляцией в уроке 7.10.