《印制电路板设计与制作》单元二 Protel电路原理图设计

印制电路板设计与制作目录010503目录我们是谁？公司与团队介绍我们怎么做运营方法财务与融资融资与资本运作目录02Protel电路原理图设计任务1原理图基本参数设置任务2原理图绘制设计任务3层次原理图设计任务4原理图元件库制作管理任务1原理图基本参数设置任务描述每一个电路设计项目，都是最先有电路图纸，所以，图纸的设置是一个重要的环节。图纸的设置是是在原理图编辑器中完成的，参数主要包括图纸的尺寸大小，标题栏、边框、图纸边界、捕获栅格、图纸方向、电气自动捕参数以及图纸基本信息等内容。下面是一张标准的ProtelDXP默认原理图，如图所示。任务1原理图基本参数设置任务目标1．了解原理图编辑器面板；2．会使用原理图编辑器菜单；3．能进行图纸参数设置；4．会设计、绘制标题栏。任务1原理图基本参数设置任务分析原理图编辑器的使用界面与前一单元学习的ProtelDXP使用界面不一样，原理图编辑器涉及到了具体的参数设置、修改。在学习本任务时，应注意英制单位、公制单位以及ProtelDXP默认单位之间的关系和换算方法，了解原理图编辑器系统参数设置方法，掌握基本原理图参数设置过程，熟悉原理图编辑界面菜单、工具栏功能。任务1原理图基本参数设置任务实施一、任务实施1——认识原理图编辑器界面任务派发2NO.前期工作3NO.操作流程1NO.任务1原理图基本参数设置任务实施二、任务实施2——设置一张自定义图纸任务派发2NO.前期工作3NO.操作流程1NO.任务评价相关知识1.启动系统参数设置的方法原理图编辑器系统参数影响到绘制原理图的工作效率和绘图效果，启动系统参数设置方法有两个。（1）点击原理图操作界面左上角菜单：DXP⇒优先设定⇒Schematic如图2-6所示。（2）在原理图空白处点击鼠标右键：⇒选项，其中有7个标签，如图2-7所示。一、原理图编辑器系统参数设置图2-6图2-7相关知识2.原理图编辑器设置（只对一些常用功能进行说明）（1）原理图优先设定（General），如图2-8所示。一、原理图编辑器系统参数设置图2-8相关知识2.原理图编辑器设置（只对一些常用功能进行说明）（2）图形编辑(GraphicalEditing)，如图2-15所示。一、原理图编辑器系统参数设置图2-15相关知识2.原理图编辑器设置（只对一些常用功能进行说明）（3）编译器(Compiler)，如图2-16所示。一、原理图编辑器系统参数设置图2-16相关知识2.原理图编辑器设置（只对一些常用功能进行说明）（4）自动聚焦(AutoFocus)，如图2-17所示。一、原理图编辑器系统参数设置图2-17相关知识2.原理图编辑器设置（只对一些常用功能进行说明）（5）网络(Grids)，如图2-18所示。一、原理图编辑器系统参数设置图2-18相关知识2.原理图编辑器设置（只对一些常用功能进行说明）（6）单位(DefaultUnits)，如图2-19所示。一、原理图编辑器系统参数设置图2-19相关知识2.原理图编辑器设置（只对一些常用功能进行说明）（7）剪断配线(BreakWire)，如图2-20所示。一、原理图编辑器系统参数设置图2-20相关知识2.原理图编辑器设置（只对一些常用功能进行说明）（8）默认图元(DefaultPrimitives)，如图2-22所示。一、原理图编辑器系统参数设置图2-22相关知识在进行原理图绘制前，应该先做好原理图图纸相关参数的设置，包括确定原理图图纸大小、图纸标题栏、图纸方向、图纸颜色、系统字体、网格捕获、电气引脚捕获、图纸使用测量单位等设置。（1）点击菜单：设计⇒文档选项；进入原理图文档设置界面，如图2-23所示。（2）设置原理图测量单位：点击文档界面菜单⇒单位；如图2-24所示。（3）设置图纸大小，如图2-26所示。（4）选项栏设定。二、设置原理图图纸相关知识二、设置原理图图纸2-23原理图文档设置界面相关知识二、设置原理图图纸2-26图纸尺寸设置界面2-24原理图测量单位设置界面相关知识1.理图编辑界面功能分布三、原理图菜单工具使用菜单栏已打开的项目管理工作区面板工具栏已打开的元件库工作区面板原理图绘制区域原理图标签相关知识2.原理图编辑界面菜单（1）“编辑”菜单：“编辑”菜单提供了对原理图的各种编辑功能。（2）“查看”菜单：“查看”菜单用来控制原理图编辑区域的放大与缩小。（3）“放置”菜单：“放置”菜单提供了在原理图中放置各种对象的功能。（4）“设计”菜单：“设计”菜单提供了针对原理图设计的各种高级编辑功能。（5）“工具”菜单：“工具”菜单提供了对原理图设计的各种编辑功能。（6）“报告”菜单：“报告”菜单提供了对原理图生成的各种报表编辑功能。三、原理图菜单工具使用相关知识3.常用工具栏在ProtelDXP2004的原理图编辑环境中，提供了较为丰富的工具栏命令。设计人员可以使用工具命令快速、方便地进行原理图编辑操作。下面介绍几个常用的工具栏。（1）标准工具栏当光标指向标准工具栏菜单按钮时可以显示该按钮功能。例如功能为创建任意文件。三、原理图菜单工具使用相关知识3.常用工具栏（2）实用工具工具栏三、原理图菜单工具使用①“绘图工具”按钮②“图元调准工具”按钮③“电源”放置按钮④“数字式设备”按钮⑤“仿真电源”按钮⑥“网格”按钮相关知识3.常用工具栏（3）配线工具栏“配线”工具栏用于进行各种电气操作。选择查看“工具栏”中的“配线”命令，可以使该工具栏显示或隐藏。三、原理图菜单工具使用任务拓展在ProtelDXP2004中，设置一张符合原理图设计要求的图纸作为常用绘图模板，可以减轻设计过程中的工作量，请上机按照要求完成该原理图参数设制。（1）在ProtelDXP2004中创建PCB项目“整流电源”并保存在计算机D盘工作文件夹“5V电源”当中.（2）在“整流电源”项目中创建原理图“整流电源原理图”并保存。任务拓展（3）“整流电源原理图”基本参数要求如下。1）原理图尺寸：自定义图纸宽35cm、图纸高25cm。2）原理图网格颜色：底色基本色233、网格颜色自定义R为230、G为200、B为50。3）设置转换交叉节点。4）设置单位为公制。5）设置网格捕获为0.5mm，设置网格可视尺寸为8mm。6）设置电气网格捕获范围为2mm。7）标题栏设置为标准格式。8）设置图纸方向为横向。9）将设置好的图纸设定为默认原理图模板。10）保存文件退出ProtelDXP2004。任务2原理图绘制设计任务描述在进行一个PCB项目设计时，首先要绘制出项目相关的原理图，并通过原理图将设计方案呈现出来。我们在了解原理图编辑器基本结构的基础上，现在就可以进行电路原理图设计了。在本任务中，将学习如何放置、编辑元件，了解元件布局和完成元件间导线连接操作功能，学会原理图编译检查，掌握原理图绘制技巧等操作。任务2原理图绘制设计任务目标1．会使用绘图工具；2．会进行原理图库管理；3．能完成元件调用、编辑、摆放、连接；4．能进行原理图编译检查，能阅读相关报表文件。任务2原理图绘制设计任务分析原理图绘制是将基本电子元件通过ProtelDXP将它们以电路图的形式绘制出来，并符合通用制图标准的过程。在本任务中，重点是通过学习相关工作任务，学会简单原理图、复杂原理图绘制，并学会元件封装指定，为后期的PCB制作做好前期准备。前期工作（1）仔细阅读“相关知识”栏目的内容；（2）了解绘图工具栏菜单结构；（3）上机操作。任务派发填写学习工作任务单操作流程（1）建立空白原理图，设置网格捕获为10mil，网格可视为100mil，并更名保存到相应工作文件夹。（2）对照图2-46～图2-51所示，上机操作，完成对应图形绘制，注意图形、文字尺寸保持一致将，并填写自我评价。请在括号内打√。010302任务2原理图绘制设计任务实施一、任务实施1——绘图工具使用任务2原理图绘制设计任务实施一、任务实施1——绘图工具使用任务派发填写学习工作任务单01前期工作（1）仔细阅读“相关知识”栏目的内容；（2）掌握原理图编辑器功能。02操作流程（1）在计算机D盘或其他存储盘创建工作文件夹并命名为“直流电源PCB制作”。（2）打开ProtelDXP软件，点击文件菜单，创建新的PCB项目文件，命名为“直流电源”并保存到工作文件夹中。（3）在“直流电源”项目中创建新的原理图文件，设置原理图文档选项参数:网格捕获10mil；网格可视100mil；电气网格捕获范围30mil；取消图纸明细表（标题栏）显示；图纸尺寸A4。（4）对照图2-52以及表2-15给定封装，完成直流电源原理图绘制，并完成表格填写。请在相应位置内打√。03任务评价相关知识1.直线绘制所谓直线，指平面间两点的最短连接线。直线是不具备任何电气属性的线段。2.绘制多边形所谓多边形，指的是利用绘图工具定义图形边角并将图形封闭的区域。3.绘制椭圆弧线椭圆弧，指的是椭圆的非闭合的边界线。4.绘制贝塞尔曲线贝塞尔曲线，指的是依据四个位置任意的点坐标绘制出的一条光滑曲线。5.绘制圆弧圆弧，指的是圆上任意两点间的部分。一、绘图工具使用方法相关知识6.绘制椭圆椭圆，指的是平面上到两个固定点的距离之和是常数的轨迹，利用椭圆绘图工具也可以绘制园。7.绘制饼图饼图，指的是平面实心园被切除某一个任意角度半径弧面形成的图形。8.放置文本字符串、放置文本框在设计原理图及线路板（PCB）过程中，有时需要进行文字说明，此时就要利用ProtelDXP提供的“放置文本字符串”和“放置文本框”功能进行文字添加编辑。9.绘制矩形（1）矩形绘制方法（2）矩形属性编辑10.圆边绘制矩形（1）圆边矩形绘制方法（2）圆边矩形属性编辑一、绘图工具使用方法相关知识1.元件库管理调用（1）ProtelDXP2004元件库安装位置元件库一般默认安装在计算机硬盘：C:\ProgramFiles\Altium2004\Library（2）元件库文件后缀名分类：可编译集成库（*.IntLib）、元件封装库（*.PCBLib）原理图元件库（*.SCHLib）。（3）常用元件库名称在原理图编辑界面元件库工具栏中，一般默认存在两个集成库，分别为常用接口集成库（MiscellaneousConnectors.IntLib），常用元件集成库（MiscellaneousDevices.IntLib）。（4）元件库库文件删除、添加办法1）元件库库文件删除2）元件库库文件安装二、原理图元件库管理调用、查找方法相关知识2.元件库元件查找方法（1）常规元件查找方法：电阻查找、电容查找、电感查找、变压器查找、半导体器件查找、接口器件查找。（2）特殊元件查找方法特殊元件泛指的常用接口集成库（MiscellaneousConnectors.IntLib）、常用元件集成库（MiscellaneousDevices.IntLib）中没有的元件，例如大部分的集成电路（CD4017、NE555、LM7805、P89C51等）、可控硅（TeccorDiscreteSCR）、数码管等。此时，就应该学会使用元件库查找功能进行特殊元件查找。二、原理图元件库管理调用、查找方法相关知识1.元件属性对话框三、常用元件编辑、封装指定元件属性对话框相关知识2.“属性”区域参数设置三、常用元件编辑、封装指定电阻、二极管、三极管元件属性设置相关知识3.“图形”区域参数设置三、常用元件编辑、封装指定元件属性图形设置区域相关知识4.“Parameters”区域参数设置三、常用元件编辑、封装指定元件属性Parameters（参数）设置区域相关知识5.“Modele”区域该区域主要用来指定与原理图相关的混合仿真“Simulation”、元件封装“Footprint”、信号完整性模型分析“SignalIntegrity”、元件3D模型“PCB3D”设置。其中，元件封装“Footprint”设置是学习的重点。三、常用元件编辑、封装指定相关知识1.元件放置四、元件放置、导线连接及网络标签使用“放置元件”对话框相关知识2.元件对齐四、元件放置、导线连接及网络标签使用原理图元件摆放相关知识3.元件电气连接（1）放置导线导线是指元件间具有电气特征引脚间连接关系的一种原理图组件。（2）放置总线除了导线是用来完成电气引脚间连接外，还可以采用总线方式进行电气引脚间连接。总线是用一根比较粗的导线来表示若干根性质相同的导线，总线的使用，可以简化电路的连接。4.端口、节点及网络标签使用四、元件放置、导线连接及网络标签使用相关知识原理图设计完成后，为了检查电路连接是否正确，是否有逻辑错误，是否符合原理图设计规则，可以使用ProtelDXP2004软件ERC（原理图电气规则检查）功能对设计好的原理图进行检查，经检查无错误后，生成对应的网络报表。网络报表是PCB设计的依据，只有原理图设计规范、正确，设计出来的PCB才不会发生电路逻辑关系等方面的错误。五、原理图的编译检查、网络报表生成任务3层次原理图设计在进行一些比较复杂或大型电路设计时，在一张原理图上绘制或由一个人进行独立设计完成是不可能实现的，此时需将原理图设计方案进行分割，交由若干个设计人员或设计团队同步进行。ProtelDXP通过层次原理图设计功能很好的解决了这类问题。任务描述任务3层次原理图设计1．能使用自上而下的层次原理图设计法进行电路设计；2．能使用自下而上的层次原理图设计法进行电路设计；3、会对端口进行编辑定义；4、会对图纸入口进行编辑定义。任务目标任务3层次原理图设计在本任务中，注意重点理解、掌握层次原理图中母图与子图之间的关系，了解自上而下设计是指先有母图后有子图，自下而上设计时先有子图后有母图。图纸之间的关系和连接方式是学习的重点。任务分析任务3层次原理图设计任务实施一、任务实施1——自上而下的层次原理图设计1、任务派发2、前期工作3、操作流程1、填写学习工作任务单（1）仔细阅读“相关知识”栏目的内容。（2）了解自上而下层次原理图设计菜单结构。（3）上机操作。（1）计算机D盘或其他存储盘创建工作文件夹并命名为“层次图设计1”。（2）打开ProtelDXP软件，点击文件菜单，创建新的PCB项目文件，命名为“层次图设计1”并保存到工作文件夹中。（3）在“层次图设计1”项目中创建新的原理图文件，设置原理图文档选项参数:网格捕获10mil；网格可视100mil；电气网格捕获范围30mil；取消图纸明细表（标题栏）显示；图纸尺寸A4。（4）对照图2-153完成总图绘制，根据总图生成相应子图保存至相关文件夹，并完成表2-20的填写。请在相应位置内打√。任务3层次原理图设计任务实施一、任务实施2——自下而上的层次原理图设计1、任务派发2、前期工作3、操作流程1、填写学习工作任务单（1）仔细阅读“相关知识”栏目的内容。（2）了解自下而上层次原理图设计菜单结构。（3）上机操作。（1）在计算机D盘或其他存储盘创建工作文件夹并命名为“层次图设计2”。（2）打开ProtelDXP软件，点击文件菜单，创建新的PCB项目文件，命名为“层次图设计2”并保存到工作文件夹中。（3）在“层次图设计1”项目中创建三个新的原理图文件，分别命名为子图1、子图3、子图3，设置三张原理图文档选项参数均为：网格捕获10mil；网格可视100mil；电气网格捕获范围30mil；取消图纸明细表（标题栏）显示；图纸尺寸使用自定义风格：自定义宽度5000mil，自定义高度2500mil，X区域3，Y区域2。（4）对照图2-154～2-156完成子图绘制，根据子图生成相应总图保存至相关文件夹，并完成表2-22的填写。请在相应位置内打√。任务评价相关知识自上而下的设计方法一般要根据PCB项目结构，将项目中电路分成若干个子图。先将电路的母图绘制出来，再将子图绘制在母图当中，并用“图纸入口”将子图连接关系标识出来。所以，自上而下的层次原理图设计是先有母图，再有子图。具体操作步骤如下：1.创建PCB设计项目2.原理图母图创建3.生成子图及对应I/O端口4.绘制原理图子图一、自上而下的层次原理图设计相关知识采用自下而上的层次原理图设计方法，是指在不知道子图中有多少端口数量或子图数量的情况下，先将所有子图及端口绘制好，再由子图生成母图的过程。1.创建PCB设计项目2.创建原理图子图3.创建原理图母图4.各层原理图间切换方法二、自下而上的层次原理图设计任务4原理图元件库制作管理任务描述ProtelDXP软件中集成了几十个电子元件制造设计公司的数百个元件库，其中包含有数万个元件，用户还可以从官网上随时更新。尽管如此，用户还是有无法从现有库中找到所需的元件，特别是一些特殊的非标准化元件或新研发的元件，此时，可以通过ProtelDXP元件库编辑器来进行新元件设计，并加入到相应元件库中进行调用。任务4原理图元件库制作管理任务目标1．了解熟悉元件编辑器的操作界面；2．学会一般元件绘制、编辑方法；3.学会特殊元件绘制、编辑方法；4.学会自制元件库调用、管理方法。任务4原理图元件库制作管理任务分析原理图元件库的设计、制作的学习，可以通过先仿制原有元件库中的简单元件，然后再自行设计较复杂元件的方式渐次进行。在该任务中，元件在制作时的引脚编辑方法、元件图形绘制比例以及完成元件属性编辑是学习的重点。任务4原理图元件库制作管理01STEP02STEP03STEP成功2.前期工作（1）仔细阅读“相关知识”栏目的内容。（2）了解原理图编辑器界面。（3）上机操作。3.操作流程1）在计算机D盘或其他存储盘创建工作文件夹并命名为“简单原理图库元件设计”。2）打开ProtelDXP软件，点击文件菜单，创建新的PCB项目文件，命名为“直流电源”并保存到工作文件夹中。3）在“直流电源”项目中创建新的原理图文件，设置原理图文档选项参数:网格捕获10mil；网格可视100mil；电气网格捕获范围30mil；取消图纸明细表（标题栏）显示；图纸尺寸A4。4）在项目中创建原理图库文件，命名为“直流电源元件库”。5）对照图2-170～2-173完成各元件绘制编辑（注意各元件图形尺寸及引脚长度）。6）将“直流电源元件库”添加到项目中，完成电源原理图绘制（见图2-174）。7）以上操作请参照操作步骤表2-25，并填写完成。请在相应位置内打√。1.任务派发填写学习工作任务单任务实施一、任务实施1——常规原理图元件库设计任务评价相关知识1.元件库编辑器启动点击菜单“文件”⇒“创建”⇒“库”⇒“原理图库”命令，新建一个原理图库文件，并保存到项目文件夹相应位置，文件保存后名称为“*.SchLib”。2.元件库编辑器工作区设置1）在新建的原理图库编辑界面点击菜单“工具”⇒“文档选项”命令，进入“库编辑器工作区”工具栏，首先将单位设置为“英制单位”⇒“Mils”，再回到“库编辑器工作区”工具栏根据所需制作元件尺寸，设置库编辑器图纸大小，设置捕获范围（一般设置为10—20Mil），设置可视范围等。2）一般来说，新设计的元件必须放置在库编辑器图纸坐标的第四象限内，并且图形应无限接近坐标原点。一、元件库编辑器使用相关知识3.元件库编辑器工具栏使用编辑器中有四个工具栏，分别为“导航工具栏”、“显示模式”工具栏、“实用工具栏”和“原理图库标准”工具栏。这里主要介绍“实用工具栏”使用，如图所示。一、元件库编辑器使用相关知识1.一般元件设计1）在相关项目中创建新的原理图元件库文件，并保存。进入原理图库编辑器界面，设置好库编辑器工作区参数，此处设定“自定义尺寸”X为2000Mil，Y为2000Mil，“网格”捕获为100Mil，可视为100Mil，如图所示。二、制作编辑常用元件相关知识1.一般元件设计2）在原理图库编辑界面第四象限靠近原点位置，利用绘图工具，绘制元件图形。例如制作一个有极性电容，绘制好的图形如图所示。二、制作编辑常用元件相关知识1.一般元件设计3）放置好引脚，两只引脚标识符分别为“1”、“2”，“可视”复选框均取消，引脚放置时要注意方向，十字光标一定要朝向图形外放置，带十字光标方向的引脚代表具有电气特征属性，可以与其他导线或引脚相连接，如图所示。二、制作编辑常用元件相关知识1.一般元件设计4）点击边栏菜单SCHLibrary，鼠标左键双击列表中Component_1元件或选中Component_1元件继续点击右下角“编辑”按钮，如图所示。二、制作编辑常用元件相关知识1.一般元件设计6）在“Parameters”区域中点击“追加”按钮，在名称栏输入“Value”（数值），数值栏输入“1uF”，可视复选框取消，如图所示