电子线路PCB绪论

电子线路PCB绪论第一页，共45页。Protel99SE原理图与PCB设计及仿真书名：Protel99SE原理图与PCB设计及仿真主编：邓奕出版社：人民邮电出版社出版日期：2013年2月章节安排：全书共分14章第二页，共45页。课程简介课程性质与任务《电子线路与PCB》是一门设计性、应用性很强的课程，它是电子工程师必须掌握的电子设计与分析工具。本课程为电子工程专业必选课，是为培养学生电子线路设计工作以及相关软件的实际操作能力而开设的一门实践性课程。使得电子信息工程的学生在以后的学习和工作中掌握常用电子线路设计软件的使用方法。其任务是培养学生掌握典型电路设计软件Protel，初步具备独立绘制电子线路图、制作PCB电路板的能力。通过本课程学习，获得电子线路PC制作方面的基本知识和技能,学生应该具备使用Protel电路设计软件绘制电路原理图、制作简单的PCB集成线路板的基本能力。2023/4/173第三页，共45页。课程简介课程内容与要求电子线路设计基础知识以及电子线路设计软件Protel的软件使用简介；原理图设计和创建原理图元件；PCB电路板参数设置、布局和连线；创建PCB元件，线路板查错和了解仿真工具等。1.熟悉Protel软件的开发环境和项目管理形式，掌握电路设计的基本概念；2.掌握绘制原理图的基本操作步骤，掌握创建原理图元件的方法；3.理解PCB线路图参数设置的意义，掌握手动、自动布局和布线的方法，能够创建PCB元件；4.了解Protel软件的电路仿真功能；5.熟悉PCB设计基础、流程和常用技巧学习本课程益先修以下课程:电子技术等电子电路基础知识2023/4/174第四页，共45页。课程简介考核方式：考查，平时及练习（50%）、项目实例（50%）出勤及实验练习情况；项目实例可以直接选取一个感兴趣的应用电路，或者实验中给定的实例。参考资料：Protel99SE相关的书，自购或从图书馆借阅教学工具：Protel99SE（sp6）总学时：32(讲解、实验、实例报告）后续PCB工具：AltiumDesigner，CadenceSPB2023/4/175第五页，共45页。电子线路及PCB基础PCB设计基础电子线路PCB基本流程Protel概述：1.1Protel概述1.2Protel99SE的安装和启动1.3电路板的设计流程了解电子线路CAD的基本概念和意义，了解Protel软件的发展及功能和Protel99SE的安装与启动，了解电子线路PCB的设计流程。2023/4/176第六页，共45页。电子线路CAD简介自20世纪70年代以来，计算机辅助设计——CAD（ComputerAidedDesign）逐渐运用到现代军事、工业、农业等各个领域，极大的提高了工程设计人员的效率，大幅度减轻了劳动强度。CAD的特点是速度快、准确性高，能极大地减轻工程技术人员的劳动强度。刚开始时普及率低，主要是因为计算机性能还不够强大且价格昂贵，CAD软件种类也很少。电子线路CAD是指使用计算机来完成电子线路的设计过程，包括电路原理图的编辑、电路功能仿真、工作环境模拟、印制板设计（自动布局布线）与检测等。电子线路CAD软件还能迅速形成各种各样的报表文件，为元器件的采购及工程预决算等提供了方便。目前，电子线路CAD软件的种类繁多，如AutoCAD、OrcadPspice、Protel99SE、ProtelDXP2004、AltiumDesinger、CandenceSPB等等。其中Protel99SE以其稳定、易用、高效等优点赢得了众多电子设计者的青睐。2023/4/177第七页，共45页。PCB设计基础知识PCB的设计就是将设计的电路在一块板上实现。一块PCB板上不但要包含所有必须的电路，而且还应该具有合适的元件选择、元件的信号速度、材料、温度范围、电源的电压范围以及制造公差等信息，一块设计出来的PCB必须能够制造出来，所以PCB的设计除了满足功能要求外，还要求满足制造工艺要求以及装配要求。2023/4/178第八页，共45页。PCB的设计流程设计要求和规范生成系统组成结构框图功能分解绘制原理图创建元件库原理图仿真确定PCB的尺寸和结构

元件布局确定设计布线规则进行PCB布线

设计规则检查和调整

时序和信号完整性分析生成制造文件PCB的制造和装配PCB产品的测试2023/4/179第九页，共45页。电路板的设计步骤通常而言，设计电路板最基本的过程可以分为三大步骤：电路原理图的设计、编辑产生网络表印制电路板（PCB）的设计2023/4/1710第十页，共45页。电路原理图设计的工作流程设计图纸大小设置Protel99SE原理图设计系统参数放置和旋转元件原理图布线调整线路电气规则检查，电路功能仿真报表输出文件保存及打印输出2023/4/1711第十一页，共45页。PCB设计的工作流程印制电路板设计流程包括绘制电路原理图、规划印刷电路板、元器件封装、元器件布局、自动布线、手工调整、保存输出等。下面是印制电路板的设计流程：绘制电路原理图规划电路板设置参数元器件封装元器件布局自动布线手工调整保存输出2023/4/1712第十二页，共45页。Protel的发展历史首个应用于电子线路设计的软件包是由美国ACCELTechnologies公司1988年推出的TANGO，它开创了电子设计自动化（EDA，ElectronicDesignAutomation）的先河。由于电子行业的飞速发展，TANGO难以适应电子行业的发展需求，澳大利亚的ProtelTechnology公司推出了TANGO的升级版本ProtelforDOS，从此Protel这个名字在电子设计领域众所周知。随后，Protel公司相继推出了基于Windows95的3.X版本、Protel98、Protel99、Protel99SE、ProtelDXP、ProtelDXP2004、AltiumDesigner6.0、AltiumDesigner6.9、AltiumDesigner09、AltiumDesigner10等等。尽管Protel版本不停地升级和发展，但是历经各种考验的Protel99SE仍以其稳定、易用、高效等优点赢得了众多电子设计者的青睐。现在许多高校的电子专业都专门开设了Protel相关的学习课程，而且几乎所有的电子公司都要用到它，因此会使用Protel也成了许多公司在招聘电子设计人才时的必要条件之一。2023/4/1713第十三页，共45页。Protel99SE软件介绍Protel99SE是ProklTechnology公司开发的基于Windows环境下的电路板设计软件。该软件功能强大，人机界面友好，易学易用，仍然是大中专院校电学专业必学课程，同时也是业界人士首选的电路板设计工具。Protel是目前EDA行业中使用最方便,操作最快捷，人性化界面最好的辅助工具。在中国用的最多的EDA工具，电子专业的大学生在大学基本上都学过Protel99，所以学习资源也最广,公司在招聘新人的时候用Protel新人会很快上手。Altium声称中国有73%的工程师和80%的电子工程相关专业在校学生正在使用其所提供的解决方案。主要功能电路原理图设计印刷电路板设计电路模拟仿真FPGA及逻辑器件设计高级信号完整性分析2023/4/1714第十四页，共45页。Protel99SE的特点1.将电原理图编辑(SchematicEdit）、印制电路板（PCB）设计、可编程逻辑器件（PLD）设计、自动布线(Route)、电路模拟仿真(Sim)、信号完整性分析等功能有机地结合在一起，是真正意义上的EDA软件，智能化、自动化程度高。2.支持由上到下或由下到上的层次电路设计，能够完成大型、复杂的电路设计。3.电原理图中的元件来自仿真元件库时，可以直接对电原理图中的电路进行仿真测试。4.提供ERC(电气法则检查)和DRC(设计规则检查)，最大限度地减少设计差错。2023/4/1715第十五页，共45页。Protel99SE的特点5.库元件的管理、编辑功能完善，操作非常方便。通过基本的作图工具，即可完成原理图用元件电气图形符号以及PCB用元件封装图形的编辑、制作。6.Schematic和PCB之间具有动态链接功能，保证了原理图与印制板的一致性，以便相互检查、校验。7.增强的选中功能，在原理图中选择一级器件，PCB中同样的器件也将被选中。8.具有连续操作功能，可以快速地放置同类型元件、连线等。9.可生成30多种格式的电气连接网络表，强大的全局编辑功能。2023/4/1716第十六页，共45页。Protel99SE的安装随着计算机硬件水平的提高，现在一般的电脑硬件配置都可以满足Protel99SE的运行要求。Protel99SE分为英文版和汉化版。该软件是电子工程师的用于设计电路原理图和PCB较流行的行业软件，能兼容windows的大小字体，由Protel99SE安装文件、升级包ServicePack6和汉化包3部分组成。Protel99SE及补丁程序的安装过程很简单，与大多数Windows程序安装方法类似，只需要按照安装向导的提示进行操作即可。2023/4/1717第十七页，共45页。Protel99SE的安装安装后，Protel99所在目录文件结构如下图所示（采用缺省安装路径/ProgramFiles/）2023/4/1718第十八页，共45页。Protel99SE的启动启动Protel99SE非常容易，单击桌面、“开始”菜单内的“Protel99SE”快捷启动方式，以及现存设计文件都可启动Protel991.从“开始”菜单启动2.桌面快捷方式3.通过设计数据库文件启动2023/4/1719第十九页，共45页。Protel99SE的启动Protel99启动后的操作界面如下图所示：文件管理器窗口2023/4/1720第二十页，共45页。进入Protel99SE绘图环境设置系统参数2023/4/1721第二十一页，共45页。进入Protel99SE绘图环境新建一个设计数据库Protel99SE共支持2种新建设计数据存储方式，一种是以传统的Windows文件形式存储，另一种Protel99SE的数据库形式存放。Protel99SE默认以数据库的形式存放，它借用了MicrosoftAccess数据库的存取技术，将所有相关的文档资料都存放在“设计数据库”的文件中，统一进行管理，这是一种面向对象的管理方式。对用户来说，一个数据库就是一个工程项目，其中包括了原理图、PCB等各种有关的文档，这种存储方式将让用户从一大堆文档当中解脱出来，对设计文档进行更有效的管理。2023/4/1722第二十二页，共45页。进入Protel99SE绘图环境新建一个设计数据库单击Protel99主画面“File”（文件）菜单下的“New”（新项目）命令，即可创建一个新的设计文件库(.ddb)，如下图所示：选择路径2023/4/1723第二十三页，共45页。进入Protel99SE绘图环境必要时单击如图1-3所示的“Password”标签，输入访问该设计文件库(.ddb)文件的密码。输入密码后，再编辑、浏览设计文件库文件时要求输入密码，这样可有效阻止他人非法浏览、修改该项目内的设计文件。2023/4/1724第二十四页，共45页。进入Protel99SE绘图环境设计数据库的管理新建一个设计数据库后，会出现如图所示的文档管理界面，该界面布局是由标题栏、菜单栏、工具栏、设计管理器、工作区、状态栏以及搜索等部分组成。2023/4/1725第二十五页，共45页。进入Protel99SE绘图环境设计数据库的管理2023/4/1726第二十六页，共45页。进入Protel99SE绘图环境在“设计文件列表”窗内，单击设计文件库(MyDesign1.ddb)前的小方块，即可看到设计文件库(.ddb)内文件夹结构，再单击各文件夹前的小方块即可显示或隐藏文件夹内文件目录结构，如下图所示：2023/4/1727第二十七页，共45页。进入Protel99SE绘图环境设计数据库的管理DesignTeam（设计团队）：文件夹内存放了设计队伍（在Members文件夹内）、文件访问权限（不同人员对设计文件的访问权限存放在Permissions文件夹内）以及会议记录等日常设计管理信息。RecycleBin（回收站）：设计文件回收站，其作用类似于Windows桌面上的“回收站”，用于存放删除的设计文件，必要时可以从中恢复。Documents（文档管理）：相当于一个数据库中的文件夹，设计文档都会保存在这个文件夹中，如原理图文件、元件清单、模拟仿真波形文件、印制板文件以及各种各样的报表文件等，可以通过左侧的设计管理器很容易地对文档进行管理。2023/4/1728第二十八页，共45页。新建原理图设计文档设计数据库新建完成后，本小节将重点介绍一下如何新建原理图设计文档。在Documents界面下，选择File文件菜单下的New命令，或是直接单击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中选择New新建文件命令，就可以打开如下图所示的新建文件对话框，Protel99SE中提供了10种文件类型。.ddb——设计数据库文件.net——网络表文.lib——元件库文件.pld——可编程逻辑器件描述文件.pcb——印刷电路板文件.sch——原理图文件.txt——文本文件.rep——报告文件.prj——项目文件.bk*——自动备份文件2023/4/1729第二十九页，共45页。新建原理图设计文档2023/4/1730第三十页，共45页。新建原理图设计文档该文档选择窗口列出了Protel99SE可以管理、编辑的文件类型，包括：原理图文件（SchematicDocument）、电原理图元件库文件、印制板文件（PCBDocument）、印制板图形库文件、表格文件、文本文件、波形文件（WaveformDocument）、文件夹等。2023/4/1731第三十一页，共45页。新建原理图设计文档选择SchematicDocument文件类型，单击OK按钮，创建一个新的原理图文件。可以对文件名进行修改，修改后双击打开，进入到原理图设计界面。2023/4/1732第三十二页，共45页。新建原理图设计文档2023/4/1733第三十三页，共45页。新建原理图设计文档打开设计文件：“File”菜单下的“Open…”命令，在“OpenDesignDatabase”窗口内，找出并单击待打开的设计文件名（如DesignExplorer99\Examples文件夹下的演示文件库Z80Microprocessor.ddb）2023/4/1734第三十四页，共45页。绘制原理图前的环境与参数设置1.设置图纸当构思好零件图规模后，最好先设置图纸大小，为后面的原理图设计提供方便，系统默认为B图纸。2023/4/1735第三十五页，共45页。绘制原理图前的环境与参数设置2.设置格点通过点击Tools工具菜单，选择Properties...优选项选项，系统随即会弹出Preferences对话框，在GraphicalEditing标签页中，可以点击Cursor/GridOptions区域Visible选项的下拉菜单，选择所需的格点形状。2023/4/1736第三十六页，共45页。绘制原理图前的环境与参数设置2.设置格点2023/4/1737第三十七页，共45页。绘制原理图前的环境与参数设置2023/4/1738第三十八页，共45页。绘制原理图前的环境与参数设置通过点击Design设计菜单，选择Options...选项，系统随即会弹出DocumentOptions对话框，在SheetOptions标签页中，Grids区域还有SnapOn和Visible两个设置项，它们也与格点有关。（1）鼠标指针移动间距设置（SnapOn）这项设置可以改变光标的移动间距。选中此项，表示光标移动时以SnapOn右边的设置值为基本单位跳移；如果不选此项，则光标移动时以10个像素点为基本单位移动。（2）格点可视化设置（Visible）选中此项，表示格点可见，可以在其右边的设置框内改变输入值来调整图纸格点间的距离；如果不选此项，图纸上不显示格点2023/4/1739第三