电子CAD项目化教程-ProtelDXPSP2(第2版)闫瑞瑞电子教学课件7电子CAD统考试题解析

1、 电子CAD统考试题解析第1页，共49页。中级试题样卷一详解一、中级考试技能要求电子CAD中级考试要求学生能熟练使用Protel 99SE或DXP软件进行操作，具有基本专业知识，要求学生具有印制板设计基本知识，能设计双面PCB。（1）熟练使用Protel 99SE或DXP软件进行原理图绘制、元件编辑、封装绘制、PCB设计等操作；（2）掌握自定义标题栏的画法；（3）掌握基本电子电路知识，能分析电路的信号流向，并按信号流向布局；（4）掌握手工布局的原则和方法，熟悉布线方法和技巧；（5）能按试卷要求的比例自己选择合适的PCB尺寸。第2页，共49页。二、中级试题分析中级试题包括绘制标题栏、元件库操作、

2、PCB封装库操作、原理图绘制、PCB设计等五大部分：（1）中级试题要求将系统默认的标题栏取消，按要求自己绘制标题栏，并将考生信息输入到标题栏中； （2）抄画原理图、编译，并修改错误；（3）设计双面PCB，手工布局，自动布线，手工修改布线。按试卷要求的比例选择合适的PCB尺寸；（4）按照题中的要求建立元件库文件，并根据给出的图形绘制元件；（5）按照题中的要求建立封装库文件，并根据给出的图形绘制封装。第3页，共49页。第1题 抄画电路原理图（1）在考生文件夹中建立一个以自己名字拼音首字母命名的PCB项目文件，例如：陈海欣的文件名为：CHX.PRJPCB。（2）在项目中建立一个原理图文件，命名为Sh

3、eet1.SchDoc。（3）按图7-1尺寸及格式画出标题栏，填写标题栏内文字（注：考生单位一栏填写考生所在单位名称，无单位者填写“街道办事处”，尺寸单位为：mil）； （4）按照图7-2内容画图（要求对FOOTPRINT进行选择标注）；（5）将原理图生成网络表；（6）保存文件。 图7-1 中级试题标题栏三、高级试题操作步骤及要点详解第4页，共49页。操作步骤和要点：（1）例如监考老师指定的目录为E:ZhongJi，那么建立文件夹E:ZhongJi12345678（12345678为准考证后8位数）。（2）启动DXP 2004，建立名为CHX. PrjPcb的PCB项目文件（CHX为考生陈海欣

4、首字母），执行菜单命令【文件】【保存项目】，或【另存项目为.】将项目文件保存到E:ZhongJi12345678。（3）在项目CHX.PrjPcb中新建原理图文件，命名为Sheet1.SchDoc。打开原理图，用【实用工具栏】中的【放置直线】工具在图纸的右下角画出图7-1所示尺寸的标题栏线条。（4）用【实用工具栏】中的【放置文本字符串】工具在标题栏中放置图7-1所示考生信息，并填写。考生单位栏输入学校名称。在文档选项中将栅格捕获距离设置小一些，可使文字移动步长缩小，便于定位。（5）在图纸编辑区按照图7-2抄画原理图，注意图纸布局美观。根据实际情况选择元件的封装。第5页，共49页。（6）执行菜单

5、命令【项目管理】【Compile PCB Project】，对图纸进行ERC检查，分析并修正错误。（7）若图纸中同时存在+5V和VCC的电源网络（包括元件隐藏的VCC引脚），要将两者合并为一个网络。合并的方法是在原理图中补画如图7-3所示的内容（8）执行菜单命令【设计】【设计项目的网络表】【Protel】，生成项目的网络表。（9）在绘图的过程中随时保存文件和项目，以免发生意外数据丢失。第6页，共49页。第2题 生成电路板（1）在PCB项目文件中新建一个PCB文件，文件名为PCB1.PCBDoc；（2）利用上题抄画的电路原理图，将原理图生成合适的长方形双面电路板，规格为X:Y= 4:3；（3）电

6、路板的布局不能采用自动布局，要求按照信号流向合理布局（从上至下，从下至上，从左至右，从右至左）。（4）要修改网络表，使IC等的电源网络名称保持与电路中提供的合适电源的网络名称一致。（5）将接地线和电源线加宽，介于20mil至50mil间；（6）保存PCB文件。图7-3 VCC与+5V网络合并第7页，共49页。操作步骤和要点：（1）打开Files面板，单击【根据模板新建】【PCB Board Wizard】，利用向导方生成PCB文件。在向导中修改PCB层数：将信号层设为2，内部电源层设为0；在“选择元件和布线逻辑”的对话框中：选择穿通式元件封装时，指定两元件引脚焊盘（100mil）之间的走线数目

7、为2；其它均按默认值新建一个PCB文件，文件名为PCB1.PCBDoc。（2）若发现PCB文件是只有文件，那么将PCB1.PCBDoc拖到上述的PCB项目中，保存项目和PCB文件。第8页，共49页。（3）将原理图的连接关系导入到PCB文件在原理图编辑环境下执行菜单命令【设计】【Update PCB Document】，或者在PCB编辑环境下执行菜单命令【设计】【Import Changes From】，将原理图的连接关系导入到PCB文件。单击【使变化生效】按钮，完成系统检查更新，如果有错误，分析原因并修改后再更新。单击【执行生效】按钮，完成更新。单击【关闭】按钮关闭对话框，在PCB文件中能看到

8、导入的元件封装模型、飞线以该原理图名命名的Room。如果发现封装不对，在PCB更换或从原理图更换封装均可，但是一定要做到同步更新。保存文件，再次导入即可。第9页，共49页。（4）元件布局元件布局原则：布局按照信号流向，从左到右或者从上到下，依次为输入整流处理输出显示；晶振电路靠近单片机的引脚（9和10脚）；为方便操作，接插件P1和开关S1和S2 靠近板边；调整元件使飞线交叉尽量少，连线尽量短；元件尽量朝向一致，整齐美观。依据上述原则调整元件的位置和方向。按照X:Y= 4:3手工布局，设置电路板机械边框。（5）设定布线规则：将地线GND和电源线+5V分别加宽到30mil和25mil，设置其它线宽

9、为10 mil；设置地线的优先级为最高，其次是+5V电源线。第10页，共49页。（6）布线预布地线网络，手工修改；再预布电源网络，手工修改；锁定预布线，进行全部自动布线；手工修改不合理的走线。修改后的电路板，如图7-4 所示。保存PCB文件。第11页，共49页。第3题 制作电路原理图元件及元件封装（1）在PCB项目文件中新建一个原理图零件库文件，文件名为schlib1.schLib；（2）抄画图7-5的原理图元件，要求尺寸和原图保持一致，并按图示标称对元件进行命名，图中每小格长度为10mil；（3）在项目文件中新建一个元件封装文件，文件名为PCBlib1.PcbLib；（4）抄画图7-6的元件

10、封装，要求按图示标称对元件进行命名（尺寸标注的单位为mil，不要将尺寸标注画在图中）；（5）保存两个文件；（6）退出绘图系统，结束操作。图7-5 原理图元件SPST 图7-6 元件封装DIP8第12页，共49页。操作步骤和要点：（1）在PCB项目文件中，新建一个原理图库文件，文件名为schlib1.SchLib；（2）观察图7-5的原理图元件，它是继电器，系统库中有相似元件，找到相似元件稍做修改即可。抽取库文件Misellaneous Device.IntLib，并打开库文件Misellaneous Device.SchLib，在SchLibrary面板中找到元件Relay-SPST，将其复制

11、到schlib1.SchLib文件中默认元件的编辑区，放置前向右旋转90；修改引脚名和编号，引脚名不可视；将元件重新命名为SPST；保存文件。（3）在项目文件中再新建一个元件封装文件，文件名为PCBlib1.PcbLib；（4）观察图7-6所示的元件封装，适合用DIP向导来画。建立新元件启用向导，选择DIP向导。参数设置：相邻焊盘间距100mil，两列焊盘间距300mil；焊盘内径30mil，焊盘外径60mil。将元件重命名为DIP8提示：尺寸线不用标在图中。（5）保存个文件，退出绘图系统，结束操作。第13页，共49页。一、高级考试技能要求电子CAD高级考试要求学生具有基本专业知识，能分析电路

12、结构和信号流向，要求学生具有印制板设计基础知识和高速布线基本知识，能设计双面PCB。（1）掌握基本电子电路知识，能根据图纸设计层次电路；（2）掌握模版的建立和使用；熟悉图纸参数和环境参数设置方法；（3）熟练使用、管理元件库，能绘制元件图形及封装，并能给元件添加封装，能根据实际选择封装；能调用自制元件图形及封装；（4）合理选择板层，合理规划电路板尺寸；（5）制作PCB：元件手工布局；自动布线、手工调整布线高级试题样卷一详解第14页，共49页。二、高级试题分析高级试题包括制作模版、原理图元件库操作、PCB封装库操作、层次电路设计、印制板设计等五大部分：（1）高级试题要求考生信息做成标题栏，适当按要

13、求设置图纸属性，并能在后续的原理图中正常启用标题栏。标题栏中的考生信息不能像中级试题那样用文本直接放置，而要使用特殊字符串，并在“参数”选项卡中赋值。（2）制作原理图元件库方面，高级试题要求制作多子件的元件，而且还要在下一题给这个元件绘制封装，并能在后面的原理图中正常使用。（3）制作PCB封装库方面要求考生会读用户手册给出的元件外形尺寸图，从而制作出合适的封装，并能被上一题相应的元件使用，能被PCB文件正常使用。而中级试题制作的元件、封装是没有联系的，也不会被后面的原理图和PCB使用。第15页，共49页。（4）高级试题要求原理图绘制不再是完全抄图，而要具备一定专业知识，能将试题给出的一张图纸用

14、层次电路设计。图中有些找不到的元件要使用上面自己制作的元件.（5）印制板设计的要求与中级试题也有很大不同。中级试题只要会使用工具，能画出PCB就行。而高级试题要求布局要合理，布线必须经过手工调整，不能只是自动布线，能合理使用覆铜和泪滴化焊盘，使所设计的PCB具有抵抗电磁干扰的能力。第16页，共49页。三、高级试题操作步骤及要点详解第1题 原理图模板制作（1）在指定根目录下新建一个以考生的准考证号后8位为名的文件夹，然后新建一个以自己名字拼音命名的PCB项目文件。例：考生陈大勇的文件名为：CDY.PRJPCB；然后在其内新建一个原理图设计文件，名为：mydot1.schdot。（2）设置图纸大小

15、为A4，水平放置，工作区颜色为18号色，边框颜色为3号色。（3）绘制自定义标题栏如图7-12所示。其中边框直线为小号直线，颜色为3号，文字大小为16磅，颜色为黑色，字体为仿宋_GB2312。第17页，共49页。操作步骤和要点：（1）例如监考老师指定的目录为D:GaoJi，那么建立文件夹D:GaoJi12345678（12345678为准考证后8位数）。（2）启动DXP 2004，建立名为WG.PrjPcb的PCB项目文件（WG为考生王刚首字母），保存项目文件到D:GaoJi12345678。（3）在项目WG.PrjPcb中新建原理图文件，默认文件名为Sheet1.SchDoc。单击保存按钮保存

16、文件，在弹出的对话框中按图7-13设置，保存类型为Advanced Schematic template（*.schdot），模版文件名为Mydot1.SCHDOT。第18页，共49页。图 7-13（4）执行菜单命令【设计】【文档选项】，按要求设置图纸参数，如图7-14所示，设置图纸大小为A4，水平放置，工作区颜色为18号色，边框颜色为3号色第19页，共49页。（5）使用【实用工具】【放置直线】工具，按图7-12所示尺寸绘制标题栏。在放下直线前，修改其属性，“线宽”为“Small”，“颜色”为3号。绘制完毕如图7-15所示。图纸默认可视栅格长度为10mil，线条长度可借助状态栏所示坐标判断。3

17、号色18号色水平方向取消标题栏A4图纸图7-14 图纸参数对话框第20页，共49页。（6）添加固定文本使用【实用工具】【放置文本字符串】工具 在标题栏中放置如图7-16所示文本信息。这些文本是在其属性中直接输入的，叫做固定文本。放置文本之前设置其属性：文字大小为16磅，颜色为黑色（3号色），字体为仿宋_GB2312。（7）添加动态文本图7-17 添加动态文本使用放置文本字符串工具 ，固定之前单击Tab键调出属性窗口，在“属性”区域单击“文本”框下拉列表，可见一系列以“=”开始的特殊字符串，依次按照图7-17所示放置特殊字符串。图7-15 绘制标题栏的线条图7-16 添加固定文本第21页，共49

18、页。（8）输入动态文本内容执行菜单命令【设计】【文档选项】，在【参数】选项卡中名称栏可见所有的特殊字符串（此处没有“=”），找到刚才用过的特殊字符串，将其【数值】列按以下内容填写：【Organization】栏的【数值】列输入考生单位【*学校】；【Address1】栏的【数值】列输入考生姓名【王刚】；【Address2】栏的【数值】列输入考生身份证号码；【Address3】栏的【数值】列输入考生准考证号码；【SheetTotal】栏的【数值】列输入本套图纸的总张数【5】，含1张母图和4张子图。上述内容只在模板中设置一次，其它图纸会继承这些参数，这也就是在层次电路中把标题栏做成模板的优势，可以节

19、省时间、提高效率。【DocumentName】、【CurrentTime】、【CurrentDate】栏的数值列保持原有的【*】，这样系统会自动从计算机提取文件名、当前时间和日期，不需要考生干预。【Title】、【SheetNumber】栏的内容因每幅图纸而异，所以不需要在模板文件中设置，而是在各子图及总图文件中分别设置。图7-17 添加动态文本第22页，共49页。（9）转换特殊字符串执行菜单命令【工具】【原理图优先设定】，在“Schematic”下的“Graphical Editing”标签页中选中【转换特殊字符串】前的复选框。单击【确定】按钮后，标题栏如图7-18所示。图7-18 转换特殊

20、字符串后的标题栏第23页，共49页。第2题 原理图库操作（1）在考生的PCB项目中新建原理图库文件，命名为schlib1.SchLib。（2） 在schlib1.SchLib库文件中建立样图7-19所示的带有子件的新元件，元件命名为74F04，其中图7-19中对应的为六个子件样图，其中第7、14脚接地和电源，网络名称为GND和VCC。（3）在schlib1.SchLib库文件中建立样图7-20所示的的新元件，元件命名为SY64CX13。其中第1、5脚接地和电源，网络名称为GND和VCC。（4）保存操作结果。 图7-19 元件74F04 第24页，共49页。 图7-20 元件SY64CX13 操

21、作步骤和要点：（1）创建元件74F04的第一个子件（Part A） 执行菜单命令【文件】【创建】【库】【原理图库】，建立原理图库文件“SchLib1.SchLib”。使用默认环境参数。 执行菜单命令【工具】【新元件】，在弹出的“New Component Name”对话框中将元件名改为“74F04”。 单击实用工具栏中的放置直线工具，在编辑区原点处绘制一个三角形符号。 单击实用工具栏中的放置引脚工具，按图放置第1、2号引脚。第1号引脚电气类型为“Input”；第2号引脚电气类型为“Output”，外部边沿为“Dot”。第25页，共49页。 放置第7、14引脚。7脚名称为GND，电气类型为“Po

22、wer”，设为“隐藏引脚”，“连接到”网络设为“GND”；14脚名称为VCC，电气类型为“Power”，设为“隐藏引脚”，“连接到”网络设为“VCC”。第一个子件Part A绘制完成。 执行菜单命令【查看】【显示或隐藏引脚】，使电源、地引脚可见。（2）绘制其余5个子件 选中上述绘制的第一个子件（包括电源地引脚），并复制。 执行菜单命令【工具】【创建元件】，系统增加一个子件，并进入新子件的编辑界面。 执行粘贴操作，将刚才复制的子件粘贴到新子件编辑界面的原点处。第26页，共49页。 将引脚编号分别改为3，4。电源地引脚保持原样。完成第二个子件Part B。 同样的方法绘制Part C、Part D

23、、Part E、Part F。 设置元件属性。“Default Designator”栏输入默认编号“U?”；“注释”栏输入元件型号“74F04”。由于题目要求该元件使用下一题自制的封装，这里我们先填好封装名。增加“FootPrint”模型，封装名称输入“SO14”。 保存文件SchLib1.SchLib，元件74F04建立完成。第27页，共49页。（3）创建第二个元件SY64CX13 在文件SchLib1.SchLib中，执行菜单命令【工具】【新元件】，在弹出的“New Component Name”对话框中将元件名改为“SY64CX13”。 单击实用工具栏中的放置矩形工具，在第四象限绘制大

24、小合适的矩形。矩形属性为“实心”，填充色为218号色。 放置引脚工具，按图20要求依次放置引脚。 设置元件属性。“Default Designator”栏输入默认编号“U?”；“注释”栏输入元件型号“SY64CX13”。增加“FootPrint”模型，封装名称输入“PDIP28”（封装名见下一题）。 元件SY64CX13绘制完成，再次保存文件SchLib1.SchLib。第28页，共49页。第3题 PCB库操作（1）在考生的设计文件中新建PCBLIB1.PcbLIB文件，根据图7-21（a）给出的相应参数要求创建74F04元件封装，命名为SO14。单位inches（millimeters）。（

25、2）根据图7-21（b）给出的相应参数要求在PCBLIB1.PcbLIB文件中继续新建元件SY64CX13的封装，命名为PDIP28。单位inches（millimeters）。第29页，共49页。图7-21（a） 封装SO14第30页，共49页。图7-21（b） 封装PDIP28第31页，共49页。操作步骤和要点：（1）创建元件74F04的封装SO14 执行菜单命令【文件】【创建】【库】【PCB库】，建立PCB库文件PcbLib1.PcbLib。进入PCB库文件编辑环境，放大编辑区可见栅格。 分析图7-21（a），可知该封装为SOP型，与制作封装相关的尺寸是：引脚宽度、引脚贴装长度，相邻引脚

26、间距，两列引脚间距。 执行菜单命令【工具】【新元件】，弹出封装向导。单击【下一步】，选择“SOP”封装。单位选择英制mil。 焊盘尺寸设置：宽度取20mil；焊盘长度取60mil；相邻焊盘间距为50mil；两列焊盘间距取230mil。 引脚数为14。封装命名为SO14。其余保持默认值。完成后的封装如图7-22所示。第32页，共49页。 图7-22 自制的SO14封装（2）创建元件SY64CX13的封装PDIP28。 分析图7-21（b），可知该封装为DIP型，与制作封装相关的尺寸是：引脚粗细，相邻引脚间距，两列引脚间距。 执行菜单命令【工具】【新元件】，弹出封装向导。单击【下一步】，选择【DI

27、P】封装。单位选择英制mil。 焊盘尺寸设置：焊盘内径取30mil；焊盘外径取60mil；相邻焊盘间距为100mil；两列焊盘间距取600mil。图7-23 自制的PDIP28封装第33页，共49页。第4题 PCB板操作（1）将样图7-24所示的原理图改画成层次电路图，要求所有父图和子图均调用第一题所做的模板“mydot1.schdot”，标题栏中各项内容均要从organization中输入或自动生成，其中在address中第一行输入考生姓名，第二行输入身份证号码，第三行输入准考证号码，图名为：核心控制器，不允许在原理图中用文字工具直接放置。（2）保存结果时，父图文件名为“核心控制器.SCHD

28、oc”，子图文件名为模块名称。（3）抄画图中的元件必须和样图一致，如果和标准库中的不一致或没有时，要进行修改或新建。 第34页，共49页。第35页，共49页。（4）选择合适的电路板尺寸制作电路板边，要求一定要选择国家标准。（5）在PCB1.PcbDoc中制作电路板，要求根据电路给出的电流分配关系与电压大小，选择合适的导线宽度和线距。（6）要求选择合适的管脚封装，如果和标准库中的不一致或没有时，要进行修改或新建。（7）将所建的库应用于对应的图中。（8）保存结果，修改文件名为“核心控制器.PCBDoc”。操作步骤和要点：（1）采用自下向上的方式将原理图改画成层次电路： 创建第一个子图文件“POWE

29、R.SchDoc“并保存。 调用模版“mydot1.schdot”第36页，共49页。执行菜单命令【设计】【模版】【设定模版文件名】，在弹出的“更新模版”对话框中按图7-25设置。图7-25 更新模版对话框第37页，共49页。 设置图纸参数执行菜单命令【设计】【文档选项】，在弹出的“文档选项”对话框中，单击打开【参数】选项卡，将图纸编号“SheetNumber”栏的“数值”项设为“1”，将图名“Title” 栏的“数值”项设为“POWER”。 编辑子图“POWER.SchDoc”，完成后如图7-26所示。图7-26 电源模块子图第38页，共49页。 创建并编辑子图“INPUT.SchDoc”创建子图文件，将文件名改为INPUT.SchDoc，然后启用模板。设置图纸编号“SheetNumber”为“2”，图名“Title”为“INPUT”。编辑完成后如图7-27所示。 创建并编辑子图“OUTPUT.SchDoc”创建子图文件，将文件名改为OUTPUT.SchDoc，然后启用模板。设置图纸编号“SheetNumber”为“3”，图名“Title”为“OUTPUT”。编辑完成后如图7-28