电子线路CAD指导书.doc

第一章 概述P 11、Protel简介 Protel设计系统是世界上第一套将EDA环境引入Windows环境的EDA开发工具，是具有强大功能的电子设计CAD软件，一向以其高度的集成性和扩展性著称于世。Protel99se是基于Windows98/NT/2000环境的新一代EDA工具。它具有原理图设计、印刷电路板（PCB）设计、层次原理图设计、报表制作、电路仿真以及逻辑器件设计等功能，是电子工程师进行电子设计的最有用的软件之一。12、介绍Protel的历史1985 年 诞生 dos 版 Protel1991 年 Protel for Widows 1998 年 Protel98这个 32 位产品是第一个包含 5 个核心模块的 EDA 工具 1999 年 Protel99构成从电路设计到真实板分析的完整体系。 2000 年 Protel99se性能进一步提高，可以对设计过程有更大控制力。 2002 年 Protel DXP集成了更多工具，使用方便，功能更强大。 2003 年 Protel 2004 对Protel DXP进一步完善。 2006 年 Altium Designer 6.0成功推出，集成了更多工具，使用方便，功能更强大，特别在PCB设计这一块性能大大提高。13、Protel99se的主要组成部分原理图设计系统 SCH设计:原理图(Schematic)设计 SchLib设计:原理图元件库的设计印刷电路板设计系统 PCB设计:印刷电路板图的设计 Printed Circuit BoardPCBLib设计:元件封装库的设计1.4电路板设计步骤 一般而言，设计电路板最基本的过程可以分为三大步骤。 1. 电路原理图的设计 电路原理图的设计主要是PROTEL的原理图设计系统来绘制一张电路原理图。在这一过程中，要充分利用PROTEL所提供的各种原理图绘图工具、各种编辑功能，来实现我们的目的，即得到一张正确、精美的电路原理图。 2. 产生网络表 网络表是电路原理图设计（SCH）与印制电路板设计（PCB）之间的一座桥梁，它是电路板自动的灵魂。网络表可以从电路原理图中获得，也可从印制电路板中提取出来。 3. 印制电路板的设计 印制电路板的设计主要是针对PROTEL的另外一个重要的部分PCB而言的，在这个过程中，我们借助PROTEL提供的强大功能实现电路板的版面设计，完成高难度的等工作。第二章 电路原理图的设计21电路原理图设计的一般步骤启动Protel99se电路原理图编辑器设置电路图图纸大小以及版面在图纸上放置需要设计的元器件对所放置的元器件进行布局布线 ERC(电气规则检查)生成网络表保存设计绘制的电路原理图22启动Protel99se电路原理图编辑器221 新建设计数据库文件在电脑桌面上双击Protel99se的图标，点击右上角的File（文件）中New（新建）选项，新建一个设计数据库文件（*.ddb文件）。在Database Flie Name可以修改数据库的名称，系统默认为：MyDesign.ddb。在Browse选项中可以更改保存的路径。操作如下图所示：图2.1新建.ddb文件步骤一图2.2新建.ddb文件步骤二图2.3新建.ddb文件步骤三222新建原理图文件 新建设计数据库后，点击进入Documents，再点击File(文件)中的New Design（新建文件）选项，新建一个原理图文件（*.sch，系统默认Sheet1.sch）。操作步骤如下图：图2.4新建原理图文件步骤一图2.5新建原理图文件步骤二图2.6新建原理图文件步骤三图2.7新建原理图文件步骤四23设置电路图图纸大小以及版面 用大小合适的图纸来绘制电路图，可以使显示和打印都相当清晰，而且也比较节省磁盘存储空间。设置图纸大小:点击可执行菜单Design/Options选项，系统将弹出Documents Options 对话框，在其中选择Sheet Options选项卡进行设置。如下图：图2.8图纸设置步骤一图2.9图纸设置步骤二24在图纸上放置需要设计的元器件241 装入元件库在向电路图中放置元件之前，必须将该元件所在的元件库载入内存才行，如果一次载入过多的元件库，将会占有较多的系统资源，同时也会降低应用程序的执行效率。所以，最好的做法是只载入必要而常用的元件库，其他特殊元件库当需要时再载入。装载元件库的步骤如下：1）使用鼠标单击设计屏幕左侧管理器中的Browse Sch 选项卡，然后单击Add/Remove按钮，屏幕将出现如图2.10所示的元件库添加/删除对话框。用户也可以选取菜单Design/Add/Remove Library 命令来打开此对话框。2）在Design Explorer 99/Library/Sch文件夹下选取元件库文件，然后双击鼠标或点击Add按钮，此元件库文件就会显示在Selected Files 框中，元件库文件类型为 .ddb文件。3）点击OK按钮，完成该元件库的添加。将所需要的元件库添加到当前的编辑环境下后，元件库的详细列表将显示在设计管理器中。初学者可使用DOS环境下的标准元件库（Protel DOS Schematic Libraries元件库）。图2.10 添加元件库242 放置元件1） 从元件列表中直接选取。2） 通过菜单命令Place/Part或直接单击工具条上的，弹出如图2.11图2.11 放置元件Lib Ref：元件库中的名称（输入时要和系统默认的名称相同）Designator：元件的序号（通常改成元件的编号，如R1,R2）Part Type：元件的型号（通常改成元件的型号、单位等）Footprint：元件的封装形式（印刷电路板的元件名称）注：VCC电源元件与GND接地元件有别于一般的电气元件。它们必须通过菜单Place(放置)/Power Port(电源接地符号)或电路图绘制工具栏上的按钮调用，这时编辑窗口中会有一个随鼠标移动的电源符号，按Tab键，即出现如图2.12所示的Power Port对话框。图2.12 Power Port对话框在对话框中可以编辑电源属性。 Net：修改电源符号的网络名称； Style：修改电源类型；Orientation：修改电源符号放置的角度；其中电源类型如下图2.13图2.13电源类型25对所放置的元器件进行布局布线2.5.1 单个元件的移动用鼠标对准所需要选中的对象，然后按住鼠标左键，在所选中的对象出现十字光标，并在元件周围出现虚框时，表示已选中目标物，并可以移动该对象。拖动鼠标移动十字光标，将其拖拽到用户需要的位置，松开鼠标左键即完成移动任务。2.5.2 多个元件的移动先按住鼠标左键拖出一个虚框选中多个元件，被选中的元件被黄色的框包围，或按住Shif键，使用鼠标逐个选中所需要的元件，然后用鼠标左键按住某个元件为基准点拖动到所需的位置。（注：被选中的元件会被黄色框包住，取消选择的方法是：按工具栏中的，或快捷键XA）2.5.3 元件的旋转Space 键：让元件做逆时针90o旋转。X键：使元件左右翻转（水平方向）Y键：使元件上下翻转（垂直方向）2.5.4 元件的删除使用鼠标左键单击元件，在元件周围出现虚框时，按键盘上的Delete键，即可删除该元件。2.5.4 元件属性的编辑双击元件的中心位置，弹出窗口如下图2.14：Lib Ref：元件库中的名称,不会显示在绘图页中。Footprint：元件的封装形式（印刷电路板的元件名称）Designator：元件的流水序号（通常改成元件的编号，如R1,R2）Part Type：元件的型号（通常改成元件的型号、单位等）Sheet Path：成为绘图页元件时，定义下层绘图页的路径。Hidden Pins：是否2.5. 5布线当所有电路对象和电源元件放置完毕后，就要开始进行连线操作。单击电路绘制工具条（如图：2.15）上的按钮或执行菜单命令Place/Wire。图2.15开始画线：1）点击鼠标左键确定导线的起点。 2）按住鼠标左键拖动，在转折、终点处单击一下鼠标左键确定位置。 3）按鼠标右键可取消画线状态。注意事项：1）确定导线起点，即在管脚头出现一个黑点。 2）画线工具是用电路绘制工具中的，不能用绘图工具中的。为了整张图纸美观，画导线要直，转折处成直角。 2.6 ERC(电气规则检查) 生成网络表1) ERC(电气规则检查)：使用Protel 99 SE的电气规则，即执行菜单命令Tool/ERC（弹出如图：2.16对话框）对画好的电路原理图进行电气规则检查。若有错误，根据错误提示进行相应改正，改正过后再次执行ERC，直到没有错误提示为止。图2.162) 生成网络表：网络表是电路原理图设计和印刷电路板设计之间的桥梁，执行菜单Design/Creat Netlist可以生成具有元件名、元件封装、参数及元件之间连接关系的网络表。2.7 原理图设计实例练习1、绘制两级阻容耦合三极管放大电路原理图如图2.17所示。 图2.172、绘制双路直流稳压电源电路原理图如图2.18所示。 第三章 PCB印刷电路板设计3.1印刷电路板设计的一般步骤1） 规划电路板2） 装入网络表及元件封装3） 元件布局4） 自动布线5） 手动调整6） 文件保存3.2规划电路板规划电路板并定义电气边界的一般步骤： （ 1 ）单击编辑区下方的标签 Keep Out Layer, 如图3.1所示。即将禁止布线层设置为当前工作层，一般用于设置电路板的板边界，以便将元件限制这个范围之内。 图3.1 当前的工作层设置为Keep Out Layer（ 2 ）单击放置工作栏上的按钮，也可以执行“Place KeepoutTrack ”命令。 （ 3 ）执行命令后，光标会变成十字。将光标移动到适当的位置，单击鼠标左键，即可确定第一条边的起点。然后拖动鼠标，将光标移动到合适位置，单击鼠标左键，即可确定第一条边的终点。如果已经绘制了封闭的 PCB 的限制区域，双击限制区域的板边，系统将会弹出如图3.2所示的“ Track ”属性对话框，在该对话框中可以精确地进行定位，并且可以设置工作层和线宽。（ 4 ）用同样的方法绘制其他 3 条板边，并对各边进行精确编辑，使之首尾相连。最后绘制一个封闭的多边形。 （ 5 ）单击鼠标右键或按下 Esc 键取消布线状态。图3.2 “Track”属性对话框3.3装入网络表及元件封装电路板规划好后，接下来的任务是装入网络表和元件封装。在装入网络表和元件封装之前，必须装入所需的元件封装库。如果没有装入元件封装库，在装入网络表及元件的过程中程序将会提示找不到元件封装，从而导致装入过程失败。3.3.1装入元件库根据设计的需要，装入设计印刷电路板所需要使用的几个元件库，其基本步骤如下：1）执行“DesignAddRemove Library”命令。2）执行该命令后，系统会弹出添加/删除元件库对话框，如图3.3所示。在该对话框中，找出原理图中的所有元件所对应的元件封装库。选中这些库，用鼠标单击按钮【Add】，即可添加这些元件库。在制作PCB时比较常用的元件封装库有：Advpcb.ddb、DC to DC.ddb、General IC.ddb等，用户还可以选择一些自己设计所需的元件库。3）加完所有需要的元件封装库，然后单击【OK】图：3.3 添加/删除元件库对话框3.3.2元件封装在PCB设计环境中，我们也用“元件”（Component）这个概念，但它与原理图中元件（指的是元件电气符号）不同。PCB设计环境中的“元件”指的是元件的外形封装图形。1、元件封装的浏览在装入元件的封装之前，首先要确定元件的封装类型。用户可根据实际元件的外轮廓、引脚的排列和间距等因素，通过浏览元件的封装来决定。浏览元件的封装类型可执行菜单命令“Design/Browse Components”此时系统弹出如图3.4所示的对话框。点击相应的元件封装名，即可在右边的窗口显示出来。图3.4 浏览元件的封装2、 元件封装的装入将对应的元件封装值装入到原理图中元件属性框“Footprint”即可。如图3.5所示图3.5 元件封装值填入位置注：如果开始绘制原理图时，装入了元件的封装值，则可进行后面的操作。如果没装入封装值，则需回到原理图的元件属性框将元件封装值装入。再存盘，重新生成网络表，才可进行后面的操作。3.3.3网络表与元件的装入 装入元件库和元件的封装值后，就可以装入网络表与元件了。网络表与元件的装入过程实际上是将原理图设计的数据装入印刷电路板设计系统PCB的过程。 如果确定所需元件库已经装入程序，那么用户就可以按照下面的步骤将网络表与元件装入。1） 打开已经创建的PCB文件2） 执行命令“DesignLoad Nets”3） 执行该命令后，系统会弹出如图3.4所示的装入网络表与元件对话框。图3.4 装入网络表与元件4） 在Netlist File输入选框中，输入网络表文件名。 如果不知道网络表文件所在位置，可以单击对话框中的【Browse】按钮，则系统将弹出网络表文件选择对话框，在该对话框中，用户可以选取网络表目标文件。如果没有设定封装形式，或者封装形式不匹配，则在装入网络表时，会在列表框中显示某些元件的错误，这将不能正确加载该元件。用户应该返回电路原理图。修改该元件的属性，或电路连接，再重新生成网络表，然后切换到PCB文件中进行操作。5） 最后单击【Execute】按钮，即可实现装入网络表与元件。结果如图3.5所示 图3.5 Execute后的状态3.4元件布局虽然所有元件已经释放，但各元件的布局很不合理，需要重新调整，调整布局实际上是移动元件封装，而调整布局的目的是为了便于布线。1）移动单个元件封装。执行菜单命令Edit/Move/Move后点击元件封装，或直接移动光标到元件封装上，按住鼠标左键。移动元件封装到适当位置，松开鼠标左键。2）移动多个元件封装。执行菜单命令Edit/Select/Inside Area,或点击工具栏的按钮。移动光标到目标元件封装上，拖动鼠标左键选择一矩形区域，把需要移动的所有目标元件封装起来，框内的元件被选取。移动光标到目标元件封装上，拖动鼠标左键，移动被选中的多个元件封装到适合的位置，松开鼠标左键。撤消选中的区域可执行菜单命令 Edit/Deselect/Inside Area，或点击工具栏的按钮。3.5 自动布线1、定义规则、自动布线设定（执行Design/Rules命令，进入以下的对话框，如下图3.6）图3