软件实习.ppt

1、软件实习,教学目的,通过简单的讲解，让同学们了解PCB开发的一般过程。 通过实例操作让同学们熟悉AD6软件的设计方法。 最后通过测验的方式考核同学们的掌握情况,教学内容,1、protel简介 2、PCB板的设计流程 3、原理图的设计 4、PCB图的绘制,Protel 的产生及发展,1985 年 诞生 dos 版 Protel 1991 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 既有原理图的逻辑功能验证的混合信号仿真，又有了 PCB 信号完整性分析的板级仿真，构成从电路设

2、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DXP进行完善。 2006 年 Altium Designer 6.0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,PCB 板设计的工作流程,1 、方案分析 决定电路原理图如何设计，同时也影响到 PCB 板如何规划。 根据设计要求进行方案比较、选择，元器件的选择等，开发项目中最重要的环节。 2 、电路仿真 在设计电路原理图之前，有时候会对某一部分

3、电路设计并不十分确定，因此需要通过电路仿真来验证。还可以用于确定电路中某些重要器件参数。,PCB 板设计的工作流程,3 、绘制原理图 找到所有需要的原理组件后，开始原理图绘制。根据电路复杂程度决定是否需要使用层次原理图。完成原理图后，用 ERC （电气法则检查）工具查错。找到出错原因并修改原理图电路，重新查错到没有原则性错误为止。 4 、设计组件封装 和原理图组件库一样， Altium Designer 6.0 也不可能提供所有组件的封装。需要时自行设计并建立新的组件封装库。,PCB 板设计的工作流程,5 、设计 PCB 板 确认原理图没有错误之后，开始 PCB 板的绘制。首先绘出 PCB 板

4、的轮廓，确定工艺要求（使用几层板等）。然后将原理图传输到 PCB 板中来，在网络表（简单介绍来历功能）、设计规则和原理图的引导下布局和布线。（设计规则检查）工具查错。电路设计时另一个关键环节，它将决定该产品的实用性能，需要考虑的因素很多，不同的电路有不同要求。 6 、文档整理 对原理图、 PCB 图及器件清单等文件予以保存，以便以后维护、修改。,建立设计工程文件,在Altium Designer中电路板整体设计是以工程为单元的，这里我们要先建立一个工程作为今后设计的空间。 打开设计软件后，选择File/New/Project/PCB Project建立工程，软件会自动建立一个名为PCB_Pro

5、ject1.PrjPCB的工程于左侧显示，并提示其没有包含任何文件。 我们右键单击工程文件名，选择Save Project as另存文件于相关目录。这里我们取名RJSX.PrjPCB.,原理图设计系统,Altium Designer的原理图设计是在原理图文件里进行的，我们右键单击RJSX.PrjPCB选择Add New to Project/Schematic.照例另存其为RJSX.SchDoc。 这时工程名字会出现一个“ * ”表示该文件有了更改，但还没有进行保存。设计中一定要养成经常存档的习惯，这样可以有效避免不必要的重复工作。 接下首先要设计图纸参数，这样可以为今后的设计创造良好的环境。

6、,原理图环境设置,原理图环境设置主要指图纸和游标设置。绘制原理图首先要设置图纸，如设置纸张大小、标题框、设计文件信息等，确定图纸档的有关参数。图纸上的游标为放置组件、连接线路带来很多方便。 在 SCH 电路原理图编辑接口下，执行菜单命令 Design/Options ，将弹出 Document Options （图纸属性设置）对话框。,原理图环境设置,图纸大小的设置： 将游标移动到图纸属性设置对话框中的 Standard Style （标准图纸样式），用鼠标单击下拉按钮启动该项选择需要的纸样。 Altium Designer 6.0 图纸样式有以下几种： 美制： A0 、 A1 、 A2 、

7、A3 、 A4 ，其中 A4 最小。 英制： A 、 B 、 C 、 D 、 E ，其中 A 型最小。,原理图环境设置,另外软件还提供了纸样自定义功能，在对话框中勾选Use Custom Style 就可以自己设定纸样参数了。 对话框中的option栏是些关于图纸表头、显示颜色、横纵显示等。 Grid和Electrical Grid栏是图纸中点阵的设置。 以上的说明都可以在F1里的说明文档里找到。这里我们都保持默认不变。,电路原理图设计,原理图设计是电路设计的基础，只有在设计好原理图的基础上才可以进行印刷电路板的设计和电路仿真等。这里我们将介绍如何设计电路原理图、编辑修改原理图。 电路原理图设

8、计流程 ： （ 1 ）新建原理图文件。在进人 SCH 设计系统之前，首先要构思好原理图，即必须知道所设计的项目需要哪些电路来完成，然后用 Altium Designer 6.0 来画出电路原理图。,电路原理图设计,（ 2 ）设置工作环境。根据实际电路的复杂程度来设置图纸的大小。在电路设计的整个过程中，图纸的大小都可以不断地调整，设置合适的图纸大小是完成原理图设计的第一步。 （ 3 ）放置组件。从组件库中选取组件，布置到图纸的合适位置，并对组件的名称、封装进行定义和设定，根据组件之间的走线等联系对组件在工作平面上的位置进行调整和修改使得原理图美观而且易懂。,电路原理图设计,（ 4 ）原理图的布线

9、。根据实际电路的需要，利用 SCH 提供的各种工具、指令进行布线，将工作平面上的器件用具有电气意义的导线、符号连接起来，构成一幅完整的电路原理图。 （ 5 ）建立网络表。完成上面的步骤以后，可以看到一张完整的电路原理图了，但是要完成电路板的设计，就需要生成一个网络表文件。网络表是电路板和电路原理图之间的重要纽带。,电路原理图设计,（ 6 ）原理图的电气检查。当完成原理图布线后，需要设置项目选项来编译当前项目，利用 Altium Designer 6.0 提供的错误检查报告修改原理图。 （ 7 ）编译和调整。如果原理图已通过电气检查，那么原理图的设计就完成了。这是对于一般电路设计而言，尤其是较大

10、的项目，通常需要对电路的多次修改才能够通过电气检查。 （ 8 ）存盘和报表输出。,原理图的设计方法和步骤,下面以简单 555 定时器电路图为例，介绍电路原理图的设计方法和步骤。,原理图的设计方法和步骤,查找元器件 ： 原理图的基本组成部分就是元器件组件，Altium Designer 6.0 库提供了大量元件的原理图符号，在绘制一副原理图之前，必须知道每个元件对应的库。我们利用 Altium Designer 6.0 提供的搜索功能来完成查找组件，操作步骤如下： 1、SCH 设计接口的下方有一排按钮，单击 Libraries （库）按钮，弹出库对话框。 2、单击对话框中的 Search 按钮，

11、弹出库搜索对话 框，利用此对话框可以找到组件 555 在哪个库中。,原理图的设计方法和步骤,3、在 Scope 选项区域中确认设置为 Libraries on Path ，单击 Path 右边的打开图标按钮，找到安装的 Altium Designer 6.0 库的文件夹路径，如 C ： Program Files Altium Library 。同时确认 Include subdirectories 复选项被选定。 4、在 Seach Criteria （搜索标准）选项区域中可以使用 Name 、 Description 、 MdelType 、 Model Name 组合来说明要搜索的组件，

12、例如要搜索和 555 组件相关的可以在 Name 文本框中键入 *555* 。,原理图的设计方法和步骤,5、单击 Search 按钮开始搜索，查找结果会显示在 Result 对话框中。可以看到很多匹配搜索标准的芯片型号，选择一款适合的组件原理图符号和封装。这里选择组件 NE555D ，属于 TI Analog Timer Circuit 。 当我们选择该元件放置时，会出现提示该库文件目前不可用，需要安装，点击yes继续。这时鼠标指针上出现一个NE555D元件，找到合适位置点击左键放置该器件。,原理图的设计方法和步骤,然后按照下表放置其他元件，放置后如图所示。,原理图的设计方法和步骤,设置组件属

13、性 双击相应的组件可以打开 Component Properties 对话框。组件属性设置主要包括组件标识和命令栏的设置等，分别介绍如下： 1、Designator（组件标识）的设置：在Designator 文本框中键入组件标识，如U 1、R1等。 右边的 Visible 复选项是设置是否可见。,原理图的设计方法和步骤,2、Orientation （组件方向）设置：主要设置组件的翻转，改变组件的方向。 3、Mirrored （镜像）设置：选中 Mirrored ，组件翻转 l80 。 4、Show Hidden Pin （显示隐藏引脚）： NE555D 不存在隐藏的引脚，但是 TTL 器件一般

14、隐藏了组件的电源和地的引脚,原理图的设计方法和步骤,放置电源和接地符号 555 电路图有一个 12V 电源和一个接地符号，下面以接地符号为例，说明放置电源和接地符号的基本操作步骤。放置接地符号的基本操作步骤： 1、点击 图标，放置地元件，点击 图标放置电源。 2、双击元件更改名称属性。,原理图的设计方法和步骤,绘制导线 组件放置在工作面板上并调整好各个组件的位置后，接下来的工作是对原理图进行布线。对原理图布线的步骤如下： 1、点击 图标进入连接导线在操作，以连接 R1 与 NE555D 第七脚之间的连线为例，把十字形游标放在 R1 的引脚上，把游标移动到合适的位置时，一个红色的星形连接标志出现

15、在游标处，这表明游标在组件的一个电气连接点上。,原理图的设计方法和步骤,2、单击鼠标固定第一个导线点，移动鼠标会看到一根导线从固定点处沿鼠标的方向移动。如果需要转折，在转折处单击鼠标确定导线的位置，每转折一次都需要单击鼠标一次。 3、移动鼠标到 NE555D 第七脚，中间有一个转折点，单击鼠标，当移动到 NE555D 第七脚时，游标又变成红色的星形连接标志，单击鼠标完成了 R1 与 NE555D 第七脚之间的连接。,原理图的设计方法和步骤,4、时游标仍然是十字形，表明仍是处于画线模式，可以继续画完所有的连接线。 5、连接完所有的连线后，右击鼠标退出画线模式，游标恢复为箭头形状。,原理图的设计方

16、法和步骤,我们可能在画电路图时查找不到需要的元件，这时就需要自己设计这样一个元件。首先我们要准备该元件的数据手册，在网络上可以下载。 1、首先要建立一个Schematic Library文件。 2、选择PlaceRectangle建立一个元件外观。 3、选择PlacePin添加管脚，按下Tab建弹出属性设置窗口，按照手册修改管脚标号和名称。 4、添加完全部的管脚后给元件命名后保存退出。SCH Library中双击相应器件，修改Symbol Reference即可。,PCB电路设计,PCB 电路 板的基本概念 1、电路板有单面板，双面板，四层板，多层板等。 2、过孔：过孔就是用于连接不同板层之间

17、的导线。过孔的形状一般为圆形。过孔有两个尺寸，即Hole Size（钻孔直径）和钻孔加上焊盘后的总的Diameter（过孔直径）。 3、铜膜导线：电路板制作时用铜膜制成铜膜导线（ Track ），用于连接焊点和导线。,PCB电路设计,4、焊盘 ：焊盘用于将组件管脚焊接固定在印刷板上完成电气连接。 5、元件的封装：封装就是实际组件焊接到印刷电路板时的焊接位置与焊接形状，包括了实际组件的外型尺寸，所占空间位置，各管脚之间的间距等。,PCB电路设计,PCB 电路板的设计流程： 1、设计原理图 这是设计 PCB 电路的第一步，就是利用原理图设计工具先绘制好原理图文件。如果在电路图很简单的情况下，也可以

18、跳过这一步直接进人 PCB 电路设计步骤，进行手工布线或自动布线。 2、定义组件封装 原理图设计完成后，组件的封装有可能被遗漏或有错误。正确加入网表后，系统会自动地为大多数组件提供封装。但是对于用户自己设计的组件或者是某些特殊组件必须由用户自己定义或修改组件的封装。,PCB电路设计,3、PCB 图纸的基本设置 这一步用于 PCB 图纸进行各种设计，主要有：设定 PCB 电路板的结构及尺寸，板层数目，通孔的类型，网格的大小等，既可以用系统提供的 PCB 设计模板进行设计，也可以手动设计 PCB 板。 4、生成网表和载入网表 网表是电路原理图和印刷电路板设计的接口，只有将网表引人 PCB 系统后，

19、才能进行电路板的自动布线。,PCB电路设计,5、布线规则设置 飞线设置好后，在实际布线之前，要进行布线规则的设置，这是 PCB 板设计所必须的一步。在这里用户要定义布线的各种规则，比如安全距离、导线宽度等。 6、自动布线手动布线。,PCB电路设计,我们利用555定时器的原理图为例进行PCB电路设计。 首先我们需要建立一个PCB文件，在软件左侧点击FileNew from templatePCB Board Wizard打开向导。 点击下一步，出现版图尺寸标度设置，这里Imperial是英制单位使用的mil，Metric就是我们熟悉的以毫米为单位。这里的换算方法是1000mil=25.4mm。,

20、PCB电路设计,设计图纸大小。我们这里选择Custom用户自定义。 这里我们需要根据实际的要求设置版面的形式，左侧是板型设置，包括长方形、圆形和自定义。左下是板外型尺寸。 右侧 Dimension Layer 选项用来选择所需要的机械加工层，最多可选择 16 层机械加工层。设计双面板只需要使用默认选项，选择 Mechanical Layer 。,PCB电路设计,Keep Out Distance From Board Edge 选项用于确定电路板设计时，从机械板的边缘到可布线之间的距离，默认值为 50 mil 。 Corner Cutoff 复选项，选择是否要在印制板的 4 个角进行裁剪。 I

21、nner Cutoff 复选项用于确定是否进行印刷版内部的裁剪。 这里设置PCB板的层数，层可分为电源层和信号层二种，这里我们设置2层信号而不使用电源层。,PCB电路设计,这里设置的是孔的形式，孔一般分为通孔和埋孔两种，其中通孔贯穿各个层，埋孔从任意一层起始到另一层截止。这里我们选择通孔。 这里设定的是版面上，大多数器件的封装形式，表贴和直插，表贴就是只在一个表面上，直插则是通过上下表面的 。当选择直插时，还需要选择在2个焊盘间可以通过的导线数。这里我们选择直插，通过一条导线。,PCB电路设计,下面需要设置的是绘图时的布线规则，其中包括打孔的内外径尺寸、导线的宽度和导线间的最小间距。我们可以根

22、据实际情况进行更改，因为是演示设计，我们这里保持不变。 全部设置完整后，点击finish关闭对话框，这时出现一个PCB板。 可以看到这个PCB文件并没有被加入工程文档，我们只需左键选中文件拖放到工程目录下即可。并另存为RJSX.PcbDoc。,PCB电路设计,接下来就是需要将原理图的网表导入PCB文件中了，不过在这之前，我们还要为每个原理图元件添加对应的封装形式。AD6在为我们提供元件图的同时，已经为这些元件添加了对应的封装形式，有的元件更是对应了多种封装形式。 我们打开原理图文件，双击电容器件，在弹出的属性对话框中，我们在右下角可以发现Footprint选项，这个就是封装属性，这里我们发现软

23、件为这个元件对应了3个封装，这里我们可以点击下面的Edit进入编辑界面。,PCB电路设计,在这里我们可以观测到当前选中的封装的形状，还可以为其制定我们自己设定的封装形式。 在PCB Library栏内选择Any，然后在Footprint Model中点击Browse弹出封装设定界面，这里我们可以选择不同的库和不同的封装形式。在本例中我们不改变元件的封装属性。 在原理图界面下，点击DesigneUpdate PCB Document RJSX.PcbDoc，弹出提示框点击yes，进如网表转化对话框。,PCB电路设计,点击Execute执行转换，如果出现错误就要重新检查原理图，修改后正确转换如图。

24、 这是打开PCB文档后就会发现有元件的封装被导入了 ，点击RJSX区域可以将其移入板中。我们还可以改变区域的大小，这对以后的自动布线有着一定的影响。 下面我们需要摆放元件封装到合适的位置，这里由于图中器件稀少，我们就随便摆放了。,PCB电路设计,当元件的布局结束后，我们就需要为元件添加连接导线了， 可以看见在没有布线前，元件的管脚间都是通过飞线相连的。这里我们点击图标 后点击C1的2管脚横向拖动，一条导线就会被画出来了，在拖动过程中每点击一次左键，将指定一段导线并可以选择下段导线的走向，最后点击到飞线的终点完成连线。 当我们布线一段时间后会发现，没有办法连接后面的飞线，因为对应着不同网络的导线

25、不允许互联，所以我们必须打孔改变其走导线的层。,PCB电路设计,点击 后在想要打孔的导线端点击左键，一个通孔就被放置在端点上，然后在下端选择bottom layer继续布置导线，这时导线颜色将改为蓝色用以区分上层的红色。 完成全部的布线后效果如图所示。 自动布线： AD6为我们提供了自动布线功能，我们恢复到全部由飞线连接的状态下，点击Auto RouteAll。在弹出提示框后确定，系统会为我们自动将导线连接。,PCB电路设计,注意： 自动布线只能在导入的区域内进行，所以区域大小限制了自动布线的效果。 自动布线是基于一定的优先级算法，这种算法在优先情况下不能完成100%布线。 自动布线不考虑布线后的效果，经常会出现诸如“口”、“田”等不良走线，应改进行后期的手动修改。,PCB电路设计,手动制作封装： 在实际中，我们经常