元器件、模型和元器件库的概念

本 文解释了Altium Designer的元器件、模型、元器件库及它们之间的关系，对识别和管理元器件与元件库关系的方法进行了探索，以及定位模型时的搜索顺序以及使搜索变得 更为高效的选项。

元 器件是电子产品的基本构建块。在设计绘制和执行过程中，元器件可以用多种不同的方式来表示：作为原理图上的逻辑符号、PCB上的封装、仿真的SPICE定 义、信号分析的信号完整性描述以及3D元器件和PCB可视化的三维描述。虽然这些描述对一个元器件来说并不都是必要的，但是在元器件放置到原理图设计之前 需要一个最小的定义。在这里，我们将会讨论是什么构成了初始元器件，以及在设计过程的各个部分如何添加额外的属性、参数和模型。

元器件 – 基本构建块

元 器件是对放置到原理图和PCB等电子设计中的组成元件的通称。元器件在设计绘制的不同阶段有多种表示形式，可依据当前执行情况通过不同的名称来引用。灵活 性对于元器件定义来说是必需的，它所有的信息和链接都可以轻易地从设计的一个阶段转移到下一个阶段。
因 为电子设计从原理图绘制开始，所以一个元器件在任何原理图设计中都会有一个最小要求，即最起码在原理图库中有其自己的名字。它可能还包括单一或多部件形式 的引脚和图形符号，甚至还有替代的显示选项。

一 旦放置到原理图中并分配了图形化表示，此时的元器件通常被称为一个符号。因为它是图形化的，符号包括了定义其物理形状和引脚的绘制对象，其中引脚定义了电 气连接点，又称逻辑连接点。用户还可以在原理图绘制时将此符号作为逻辑符号引用。
它 们简单的初始定义使得元器件表示复杂电子实体时更为简单且灵活。特定的元器件，例如排阻或继电器，可以作为一系列能够单独放置在原理图上的独立元件进行绘 制。这些被称为多部件元器件，其独立部分可简单地称为部件。
设 计的不同阶段称为域 – 它们是特定的类型、群组或表示范畴。在Altium Designer环境中，有效域包括了PCB、SPICE仿真、信号完整性分析和3D。
如 前所述，有一些在PCB布局和设计中使用的特定术语。封装描述了代表PCB中元器件的模型。因此，封装是一系列PCB焊盘和元器件重叠的形状，定义了在电 路板上安装和连接元器件所需的空间。一旦在PCB上安装完成，元器件就可以被认为是一个物理元器件了。
值 得注意的是，在大多数情况下，逻辑符号也代表了物理元器件。在这种情况下，每个元器件的引用方式都是一样的。然而，有一个例外，放置来自数据库元器件库的 元器件时，外部数据库的记录就代表了物理元器件（并且元件符号实际上是一个模型）。
下 面讨论的更多细节是有关元器件是如何定义和描述的，它们的不同类型表示，以及在Altium Designer中如何支持更多特定类型。

元器件属性 

众 所周知，最小定义的元器件符号和链接是Altium Designer中任何元器件的必要起点。这使得元器件在之后的设计和绘制过程中，可以更加灵活地以不同的方式表示。Altium Designer支持多种不同方法来创建能够满足所有设计要求的元器件。

各 种属性、链接和描述可以简单地在元器件属性（Component Properties）对话框内为任何元器件定义，为其创建独特的属性，这样，用户便可以创建每个设计阶段所需的元件表示。

元 器件属性对话框将根据使用的设计编辑器（原理图、PCB等）的不同而变化。

元器件类型

在Altium Designer中元器件可以用多种不同的方式创建。在这里，我们有必要讨论一下标准和非标准的类型以及多部件元器件。

相同的图形，不同的元器件

每个物理元器件对应的一个原理图符号 

这 种类型的表示对于任何元器件来说都是理想的，其中逻辑符号和物理元器件是相同的，例如集成电路。元器件将会包括特定的表示，或者模型（下面将会详细介 绍），例如PCB封装、仿真或3D模型信息。

图形相同的元器件对应一个原理图符号

有 些时候，元器件是逻辑等效的，但是在元器件规格上略有不同。举一个例子，在各种逻辑系列中可用的逻辑门，如一个74ACT32和一个74HC32。在这种 情况下，该符号只绘制一次，然后为其它的等效元器件定义一个别名。元器件别名在原理图库编辑器面板中添加。元器件别名可以认为是一个元器件拥有的多个名 称。

一种元件类型对应一个原理图符号

对 于不同的元器件类型，PCB元器件有一些特殊的注意事项，根据设计的物理布局要求，元器件可能需要连接到多个PCB封装。举一个例子，分立元件如电阻器， 在元器件放置到原理图时（而不是在元器件库中时），元器件会有一个定义的Value属性。

相同的元器件，不同的图形

Altium Designer支持同一个元器件对应多个符号。例如，用户可能有一个客户需要用传统样式来绘制符号，而另一个客户需要根据一个特定标准来绘制符号。或者 对于同一个元器件可能需要多种不同的符号。用户可以通过添加一个新的Mode来为元器件定义额外的图形化表示，或者通过使用原理图库编辑器Tools菜 单，也可以使用Mode工具栏（图3）。

多部件元器件

在 某些情况下，使用多个符号来表示一个物理元器件更合理，例如一个排阻中的单个电阻，或是一个继电器中的线圈和接点。
使 用元器件库编辑器工具菜单中的命令来添加或删除额外的部件。每个部件都会单独绘制，并添加引脚。

非标准元器件类型

不 是所有元器件都必须在PCB上安装，或在材料清单（BOM）上列出，不是所有安装在PCB上的零件都需要在原理图上表示。Altium Designer通过Component Type属性支持非标准元器件类型，在元器件库或原理图编辑器内的元器件属性对话框中进行设置。
例 如，通过在原理图中添加导线连接到PCB的底架，可以增强其可读性。如果此元器件在PCB BOM中没有要求，那么元器件类型可以设置为Graphical。一个图形化元器件是不包含在原理图电气验证中的，也不在BOM中显示，在原理图同步到 PCB时不会进行检查。在这种情况下，元器件类型设置为Graphical。
另 一种特殊类型的元器件将会是一个测试点，而且在原理图和PCB上都有要求配备此元器件，它在设计同步时进行检查，但是在BOM时不作要求。在这种情况下， 元器件类型设置为标准Standard（No BOM）。
另 一个特殊元器件的例子是散热器 ，它通常在原理图上不会显示，并且在原理图电气验证时不要求检查，但是必须包括在BOM中。在这种情况下，元器件类型设置为Mechanical。

元器件参数

参 数是一种定义和关联附加文本信息到元器件的方法。这可以包括电气规范（即瓦数或公差）、购买或存储细节、设计说明或是元器件数据表的引用。这类信息通过如 下方式添加：在元器件库编辑器中创建元器件时，或当元器件放置到原理图上（使用DBLink文件）时添加参数；或者从数据库元器件库（(DBLib或 SVNDBLib）进行放置时自动向元器件添加参数。

向 一个独立元器件添加一个元器件参数，可以在元器件属性对话框中轻松实现：

向单个元器件添加元器件参数

在Parameters 部分定义的任何参数都可以在Annotate对话框内的Match By Parameters区域使用。如果之后想要对多部件元器件的特定部件分组，可以为这些部件定义一个唯一参数，这将特别有用。

将参数添加到元器件库

上 面的例子展示了在元器件属性对话框中手动将参数添加到一个独立元器件中（图6），但用户可能需要一个更加简单的方法添加参数至元器件库。在这种情况下，利 用参数管理器（Parameter Manager）对 话框将会是一个更好的选择。

将数据表作为参数引用

有 些时候可能需要在设计项目中通过元器件数据表来访问参考资料。Altium Designer提供了两种选项，将原理图上的元器件链接到由元器件参数创建的参考数据表。第一种选项使用F1按钮来访问一个特定的参考文件。第二种选项 允许多个引用，并使用了右键菜单。

如 果一个元器件使用了系统保留名称HelpURL作为参数，那么当光标悬停在元器件或元器件库面板的元器件条目上时，按下F1按钮将会访问该URL。URL可以是一个 网络地址、一个文本文件或是一个PDF文件。
参 数值可以指向一个文件，甚至可以指向PDF中的特定页码（图7）。

单 链接文档 - F1访问

多 链接文档 – 鼠标右键单击访问

使 用第二种方法，能够通过配对参数和系统保留名称ComponentLinknURL定义多个链接到一个或多个参考文档，并通过右键菜单访问：

任何数量的链接都可以使用相同的参数对来定义，只需递增参数对编号。当鼠标右键单击一个使用数据表链接的元器件时，在右键菜单中将会出 现一个Reference菜单条目，在其中会找到每个元器件链接的条目，如图8所示。
元器件到数据表的链接还能够在元器件库面板中浏览元器件时使用 - 按下F1按 钮或者鼠标右键单击面板中的元器件名，来访问连接到的文档/URL。

模型 – 专用元器件表示

域 是类型、分组、或元器件的表示区域，它可以在Altium Designer中作为设计过程的一部分进行录入。因此，模型是用于特定域的元器件的执行表示。它可以作为PCB上的封装、仿真中的SPICE定义、信号 完整性分析中的信号完整性描述或是3D可视化中的三维模型，3D可视化可以基于旧有的3D查看器，或基于DirectX 3D可视化引擎。虽然元器件并不要求附加模型以便放置在原理图中，但是除非附加了模型，否则无法在任何其他域中执行。
模型库是元器件表示的一个集合，在之后的元器件库章节有更深入的细节描述。在这里，有必要介绍一下有关模型映射信息是如何与元器件一起存储的基础知识。

模型映射信息的基础

在原理图阶段，设计是一个已逻辑连接的元器件的集合。若要测试或执行设计，需要转移到另一个模型域，如仿真、PCB布局、信号完整性分 析等。
每个域都需要元器件的信息，也需要将信息映射到原理图符号引脚。一些域信息存留在模型文件内，其格式通常是预先定义的。这样的例子包括IBIS，MDL和 CKT。一些信息并不存留在模型文件内，例如SPICE引脚映射和网表数据，必须由系统进行存储和管理。
所有必需的域信息都包含在原理图元器件中，其中存储了一个到已添加模型的单独接口。在效果上，完整的模型是存储在元器件中的模型映射信息的集合，而域模型 信息存储在模型库中。

元器件可以拥有多个域的模型，每个域也可以拥有多个模型，其中之一将会被设置为当前模型。

请 注意IBIS信号完整性模型和VRML或IGES的3D模型在使用之前，必须导入到Altium Designer格式的模型中。IBIS模型可以直接在信号完整性模型（Signal Integrity Model）对话框中导入，当添加一个SI模型到元器件时会打开该对话框。VRML和IGES模型在能够添加到原理图元器件之前，必须将其导入到一个 PCB3DLib中。

引用模型选项

向 元器件中添加模型时，会有选项来定义对模型搜索位置的控制级别。虽然不同模型类型之间差别较小，但是模型编辑器对话框通常包括了以下选项：任意 （Any）、元器件库名称（Library Name）、元器件库路径（Library Path）和从集成元器件库中（From integrated library）。

元器件库 – 元器件、模型或两者的集合

为 了在设计过程中更加有效的使用，元器件和/或其模型几乎都是作为集合或元器件库进行存储的。一个元器件库可能仅仅包含了构成元器件的基本元素，并不需要完 整的定义。例如，一个描述性的名称，例如“模型库”表示该库仅仅包含了模型，而“原理图库”则仅仅包含了原理图符号。
有 时，元器件库组成元素的储存格式可能并不是Altium Designer文件或是受版本控制。当不止一个工程师在做同一个设计时，或在不同的地点时，上述情况更为常见。在一个数据库元器件库中，所有的符号引 用、模型链接和参数信息都存储在一个ODBC或ADO兼容的数据库中，或者存储在一个Excel电子表格中。版本控制的数据库元器件库是数据库元器件库的 扩展，其中符号和模型都通过版本控制（例如Subversion）存储。
每 个类型元器件库及扩展名都在下面进行了详细的描述。

元器件库类型

模型库 (*.MDL,* CKT,* PcbLib)

每 个域类型的元器件模型都存储在模型库中，或者也可以称为一个模型容器。模型的分组和组织在不同域中可能有所不同。在某些域，例如SPICE (.MDL,* .CKT)中，存储方式通常是每个文件对应一个模型。然而在其他域中，模型通常根据用户定义的分类进行分组并存入库文件，例如PCB封装都分入一个封装类 型的元器件库(*.PcbLib)中。

原理图库(*.SchLib)

这 些元器件库包括了原理图符号和其对应的链接（可以认为仅仅是一个指针而不是其本身的实际模型），链接到任何存储于独立模型库中的模型定义。

为一个活动项目创建一个原理图源库

如 果想为已完成的设计创建一个精确的工作库或档案，这是十分有用的，这种能力为所有已放置到活动项目源原理图文档中的所有元器件创建了一个原理图源库。在执 行菜单命令Design » Make Schematic Library后，所有活动文档的原理图源文档将会打开。如果未打开，那么原理图文档， ProjectName.SCHLIB，将会自动创建并添加到项目中。

集成元器件库(*.IntLib)

在Altium Designer中的一个集成元器件库内，源符号、封装和所有其它的信息（例如SPICE和其他模型文件）都编译入一个单独的文件中。编译到单个集成元器 件库的优势是所有元器件信息都在一个单独的便携式文件中可用。
在 编译时会执行检查来查看模型关系定义，验证模型与符号的关系，并将其打包放入一个单独的集成元器件库中。集成元器件库中的元器件和模型不能够进行编辑，除 非该元器件库经过了反编译（打开*.IntLib来提取资源），提供了便携性和安全性。
所 有Altium Designer的70,000多个元器件都在集成元器件库中提供，可以根据要求在任何时候提取源原理图库。

因 为所有的模型都打包放入了集成元器件库中，所以项目只需要一个库文件，项目文件移动时也只需相应移动单个库文件即可。

创建或复用已完成设计的工作库或档案

能 够为已放置到活动项目原理图文档中的所有元器件及其链接的模型创建一个集成元器件库，这对于创建项目库或第三方发送的元器件库来说十分方便。当原理图设计 处于活动状态时，也可以通过Design » Make Integrated Library来实现。

数据库元器件库(*.DBLib,* SVNDBLib)

这 些原理图库以有别于Altium Designer的格式，如ODBC、ADO或Excel电子表格，存储了所有符号信息、模型链接、模型和参数。
每 个数据库中的记录代表了一个元器件，存储了所有的参数以及模型链接、数据表引用和其他的元器件信息。记录可以包括到库存或其他企业元器件数据的链接。
数 据库元器件库有两种形式 - 非版本控制（数据库元器件库）和版本控制（SVN数据库元器件库）。两者之间的唯一区别就是符号和模型库的位置，包括引用的符号和模型。两者的区别总结如 下：

• 数 据库元器件库 (*.DBLib) – 符号和模型库存储在硬盘或其他本地/网络媒体上的目录中。
• SVN 数据库元器件库 (*.SVNDBLib) - 符号和模型库存储在Subversion 版本库中，且会受到版本控制。
  数 据库元器件库提供了从外部公司数据库直接放置元器件的功能。在一个数据库元器件库中，所有使元器件完整的细节都存储在数据库本身之中 – 这也就意味着符号仅仅是一个图形化表示或另一个模型。

从数据库元器件库放置元器件时，根据中间链接文件中定义的映射，使用匹配数据库记录中的对应字段，参数和模型信息会即时创建。其中的一 个或多个参数会用来维持追溯到源数据库的链接，使得放置后也能够实现未来的设计同步。

寻找和识别元器件

打 造设计和元器件库的便携性已经成为了常见的工作要求，元器件库不仅位于与设计文件不同的位置，单一设计甚至有多个可选的系列元器件库。有时候，设计者可能 希望将工作带回家里，在家里使用公司元器件库的本地副本。因为需要这样便利的方式来引用源元器件库，所以能够控制元器件源并识别其是否正确是至关重要的。

Altium Designer同时提供了灵活性和可控性，能够在参考元器件库位置之间轻松切换，并且能够识别和验证是否使用了正确的元器件。

这 样做的原因是，当从元器件库放置元器件时，需要记住元器件来自于哪个元器件库（如果是DBLib的话就是表格）。知道元器件从哪里来变得非常重要，因为它 是设计管理的一条记录。如果曾尝试过更新元器件，但是没有源元器件库，且不得不在一个严格的设计环境中工作，就会明白这个问题将会变得很棘手！因此，需要 一个解决方案来提供两种可控的定义级别，可以适应任何工作环境的配置，并且有利于维护设计元器件的完整性。

有效的搜索地址

作 为识别元器件中验证过程的一部分，在任何时候只要根据要求执行了操作，Altium Designer就能在特定地址搜索模型和元器件库。搜索也会考虑通过模型编辑器指定的选项，来控制如何引用模型（如前所述）。例如，当执行电路仿真时， 连接到每个元器件的SPICE模型将会进行检索，并通过XSPICE仿真引擎来使用。另一个例子是将一个设计从原理图传输到PCB布局中。在此过程中，每 个元器件的封装都会进行检索，并放置到PCB上。在这些位置发现的任何模型/元器件库称为“可用的元器件库” ，这意味着这一系列的模型/元器件库可在项目或设计环境中使用。

可 以在可用库（Available Libraries）对话框中查看当前项目中可用的模型/元器件库。单击Libraries面板中的Libraries按钮，或执行菜单命令Design » Add/Remove Library， 来打开对话框（图13）。

可 用库（Available Libraries）对话框

可 用模型/元器件库可搜索的有效位置包括：

• Project - 这 些模型/元器件库仅仅连接到项目及其文件。这种方法的优点是，无论何时，当该项目被打开时，模型/元器件库都将是可用的。缺点是如果模型/元器件库不是存 储在项目文件夹结构中，当项目文件被移动（如从一台个人电脑到另一台）时，它们可能会被遗忘。

• Installed - 这 些模型/元器件库与Altium Designer环境有关，因此元器件可用于所有打开的项目。任何已添加到已安装元器件库列表的模型/元器件库，现在可以安装到指定的相对路径，在下面将 会进行更详细的描述。
• Search Path - 通 过在项目选项（Options for Project）对话框内的Search Path选项卡中定义搜索路径（也可通过使用在可用库对话框内的Search Path选项卡中的Paths按钮来轻松访问），这些模型/元器件库将会对于项目可用。每一个搜索路径定义了一个文件夹，如果启用了Recursive选 项，还可以包括子文件夹。搜索路径下找到的所有模型和元器件库文件都将是有效的。请注意，如果搜索路径文件夹中有大量的文件，使用搜索路径来检索模型可能 会很慢。

虽 然Altium Designer环境提供了灵活性和对模型/元器件库位置的可控性，但是它还是需要用户为每个模型类型使用正确的文件扩展名。例如，除非封装是在扩展名为 *.lib或*.pcblib的文件中，否则无法找到。类似地，除非SPICE的.SUBCKT是在扩展名为*.ckt的文件中，否则也无法找到，而 SPICE的.MODEL也只有在一个扩展名为*.mdl的文件中才能找到。当模型搜索未发现匹配时，消息（Messages）面板中将会出现一个错误。

元器件库的相对路径安装

任 何添加到Installed Libraries列表的元器件库现在可以安装到指定的相对路径。在Available Libraries对话框内的Installed选项卡中有效，使得在不同系列的元器件库之间进行切换和在设计中控制元器件源变得十分简单。改变路径条目 将会在新路径中找到的列表内自动重载现存的元器件库。

元器件库的激活和停用

当 前添加到Installed Libraries（可通过Available Libraries对话框内的Installed选项卡进行访问）的每个元器件库也可以“激活（Activated）”或“停用 （Deactivated）”。这使用户可以快速直观地识别设计使用的是什么系列的元器件库。只需简单开关相关的激活选项（如图14中所示）即可。
已 停用的元器件库会当作已被卸载处理，但仍然存在于列表中，因此可以根据用户的设计要求迅速激活。在指定的相对路径无法找到的元器件库不能被激活。

元器件属性（Component Properties）对话框

通 过Available Libraries对话框，除了能够搜索和识别元器件，还能够通过元器件属性对话框找到其他控制级别（图15）。

在元器件层级更改元器件库名称 

识 别元器件的下一级别是能够为元器件本身改变元器件库名称。在元器件属性对话框内完成，其中元器件识别有三个层次：

• 设计项目编号（Design Item ID） - 在 当前系列的激活库中发现的第一个名称和图纸上设计元器件相匹配的元器件，将会被使用。
• 使用元器件库名称（Use Library Name） - 在 与指定元器件库名称匹配的激活库中，发现的第一个名称和图纸上设计元器件相匹配的元器件，将会被使用。
• 使用数据库表格名称（Use Database Table Name） - 在 与指定元器件库名称匹配的激活库中，在与指定表格名称匹配的表格中，找到的第一个名称和图纸上设计元器件相匹配的元器件，将会被使用。

• Component name (Design Item ID), Use Library Name和Use Database Table Name都可以在属性对话框内的Library Link区域中为任何已放置的元器件指定。Library Name、Table Name都可以选择性地启用/禁用。

从DBLib更改表格名称

对 于来自于集成元器件库且最初就已放置的设计元器件，可以将基础参考元器件库更改为新转换的DBLib或SVNDBLib，只需选择设计中的所有元器件以 及：

• 禁 用Use Library Name选 项（需要确保新的DBLib/ SVNDBLib已被添加到Installed Libraries列表且已被激活，而以前的集成元器件库已被删除或禁用。
• 保 持Use Library Name选 项为启用状态，但是输入DBLib/ SVNDBLib名称来代替。如果所有选定的元器件都属于同一个表格，那么表格名称就可以指定，或者可以留空/禁用，这意味着在这种情况下，在数据库内的 任何表格中找到的第一个匹配将会被使用。
  若 要验证一个元器件库是否的确被一个设计元器件引用，只需在元器件属性对话框内的Library Link区域单击Validate按钮。之后弹出对话框，其中显示了路径和元器件库，元器件库就是第一个匹配元器件所在的库。