采用protel實現(xiàn)AD轉(zhuǎn)換器電路板的設(shè)計 電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)畢業(yè)設(shè)計 畢業(yè)論文

1、目 錄摘要1關(guān)鍵詞1abstract1key words1引言11 原理圖制作11.1軟件的啟動 11.2添加庫文件 31.3放置/編輯元件31.4布局連線 41.5 生成電路圖各項報表51.5.1 創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)表格文件51.5.2 生成元器件自動編號報表文件52 pcb板制作 52.1 創(chuàng)建設(shè)計文件和裝載網(wǎng)絡(luò)表52.2 布局72.3 布線73 注意事項83.1地線設(shè)計83.2去耦電容布置83.3 布線應(yīng)注意的問題 83.4 對集成電路不用引腳的處理 93.5 電源線布置 94 結(jié) 論 9參考文獻 9致 謝9菏澤學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計采用protel實現(xiàn)a/d轉(zhuǎn)換器電路板的設(shè)計電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)學(xué)

2、生 唐春春指導(dǎo)教師 劉秋霞摘要：以a/d轉(zhuǎn)換器電路為例,詳述了如何利用protel99se軟件制作電路板的全過程。首先介紹了元器件的選擇、調(diào)整，然后闡述了版面的設(shè)計、元器件的連接、網(wǎng)絡(luò)表格的生成，最后描述了pcb電路板的制作方法，并提出了使用protel99se軟件設(shè)計電路板的注意事項。關(guān)鍵詞：protel99se；原理圖；pcb電路板design a a/d converter circuit board using protelstudent majoring in science and technology of electronic information tang chunchun

3、tutor liu qiuxiaabstract：taking the a/d converter for example, this article expounds fully the whole process of designing circuits using protel99se. firstly, selections and adjustments of components are introduced, secondly, designs of layouts, connections of components and connections of components

4、 are shown, finally, the method of designing circuits is given, attentions of using protel99se are proposed.key words: protel99se；schematic; pcb circuit board 朗讀顯示對應(yīng)的拉丁字符的拼音朗讀顯示對應(yīng)的拉丁字符的拼音引言 potel99se是protel公司近10年來致力于windows平臺開發(fā)的最新結(jié)晶,能實現(xiàn)從電學(xué)概念設(shè)計到輸出物理生產(chǎn)數(shù)據(jù),以及這之間的所有分析、驗證和設(shè)計數(shù)據(jù)管理。因而今天的protel最新產(chǎn)品已不是單純的pcb（印

5、制電路板）設(shè)計工具,而是一個系統(tǒng)工具,覆蓋了以pcb為核心的整個物理設(shè)計。 最新版本的protel軟件可以毫無障礙地讀orcad、pads、accel(pcad)等知名eda公司設(shè)計文件,以便用戶順利過渡到新的eda平臺。protel99 se共分5個模塊,分別是原理圖設(shè)計、pcb設(shè)計（包含信號完整性分析）、自動布線器、原理圖混合信號仿真、pld設(shè)計?，F(xiàn)如今電路板制作與設(shè)計軟件經(jīng)歷了從protel for dos到protel 99se的發(fā)展經(jīng)歷，最新還推出了protel dxp 、protel 2004和altiumdesigner6.0等版本。在protel系列產(chǎn)品中，protel99se

6、以其強大的功能、方便快捷的操作模式和人性化的設(shè)計環(huán)境，贏得了眾多電路板設(shè)計員的青睞，成為當(dāng)前電路板設(shè)計的主流產(chǎn)品，是目前影響最大、用戶最多的電子線路cad軟件包之一。protel99se最主要的特點就是將電路原理圖編輯、電路功能仿真測試、測試pld設(shè)計及印制電路板設(shè)計等功能融為一體，從而實現(xiàn)了電子設(shè)計的自動化。1 原理圖制作1.1 軟件的啟動通常打開protel99se的方法有三種：方法一：一般安裝完成protel99se軟件時，系統(tǒng)會默認在桌面建立快捷方式即“protel99se的桌面快捷方式”。方法二：從開始菜單的程序中找到protel99se的啟動圖標，即可啟動軟件。方法三：進入軟件所存

7、放的硬盤，從program files文件夾中找到所需的啟動圖標運行軟件。通過創(chuàng)建一個新的設(shè)計數(shù)據(jù)文件、原理圖設(shè)計文件、原理圖庫設(shè)計文件、 原理圖庫設(shè)計文件、pcb電路板設(shè)計文件和元器件封裝庫文件來啟動相應(yīng)的編輯器5。（1）創(chuàng)建一個設(shè)計數(shù)據(jù)庫文件啟動protel 99se,打開設(shè)計瀏覽器。選取菜單命令【file】/【new】，打開【new design database】（新建設(shè)計數(shù)據(jù)庫文件）對話框。在【database file name】（設(shè)計數(shù)據(jù)庫文件名稱）文本框中輸入設(shè)計文件的名稱，文件命名為“mydesign.ddb”。單擊按鈕，打開【save as】（存儲文件）對話框，然后將存儲位

8、置定位到指定的硬盤空間上。單擊按鈕，回到新建設(shè)計數(shù)據(jù)庫文件對話框，確認各項設(shè)置無誤后單擊按鈕，即可創(chuàng)建一個新的設(shè)計數(shù)據(jù)庫文件。（2）啟動原理圖編輯器新建一個原理圖設(shè)計文件或者打開已有的原理圖設(shè)計文件，就能啟動原理圖編輯器。雙擊圖標，打開該文件夾，將新建的原理圖設(shè)計文件放置在該文件夾下。選取菜單命令【file】/【new】，打開【new document】（新建設(shè)計文件）對話框。在新建設(shè)計文件對話框中單擊圖標，選中新建原理圖設(shè)計文件選項，然后單擊按鈕，新建一個原理圖設(shè)計文件.將原理圖設(shè)計文件命名為“myfirstsch.sch”。選取菜單命令【file】/【save all】存儲該設(shè)計文件，并將

9、該文件放置在當(dāng)前的設(shè)計數(shù)據(jù)庫文件中。（3）啟動pcb電路板編輯器選取菜單命令【file】/【new】，打開【new document】對話框。在新建設(shè)計文件對話框中單擊圖標，選中新建pcb設(shè)計文件選項，然后單擊按鈕，系統(tǒng)將會新建一個pcb設(shè)計文件. 將pcb設(shè)計文件命名為“myfirstpcb.pcb”。選取菜單命令【file】/【save all】存儲該設(shè)計文件。（4）啟動原理圖庫編輯器選取菜單命令【file】/【new】，打開新建設(shè)計文件對話框。在新建設(shè)計文件對話框中單擊圖標，選中新建原理圖庫設(shè)計文件選項，然后單擊按鈕，系統(tǒng)將會新建一個原理圖庫設(shè)計文件.將原理圖庫設(shè)計文件命名為“myfir

10、stschlib.lib”。選取菜單命令【file】/【save all】存儲該原理圖庫設(shè)計文件。（5）啟動元器件封裝庫編輯器選取菜單命令【file】/【new】，打開新建設(shè)計文件對話框。在新建設(shè)計文件對話框中單擊圖標，選中新建原理圖庫設(shè)計文件選項，然后單擊按鈕，系統(tǒng)將會新建一個元器件封裝庫設(shè)計文件。將原理圖庫設(shè)計文件命名為“myfirstpcblib.lib”。選取菜單命令【file】/【save all】存儲該設(shè)計文件。1.2 添加庫文件選取菜單命令file/open，在protel 99se的安裝目錄下找到并選中“design exporer 99se/examples/lcd cont

11、roller。ddb”，如圖1所示。圖1. 添加庫文件對話框單擊“打開”按鈕，即可將“l(fā)cd controller.dbd”設(shè)計數(shù)據(jù)庫文件打開。1.3 放置/編輯元件圖2. 放置/編輯元器件對話框打開protel 99se，新建文件和選擇文件存儲路徑以及密碼等各項設(shè)置?！啊碧砑觭im.ddb、miscellaneous devices.ddb、protel dos schematiclibeary.ddb。如圖2所示。點擊原理圖設(shè)計電路界面，先從miscellaneous devices.ddb庫中選中電阻res2，按下tab鍵編輯參數(shù)和封裝好6，如圖3所示。圖3. 元器件參數(shù)編輯對話框1.4

12、 布局連線1、利用自身藝術(shù)性的設(shè)計，是電路的整體布局得以最佳美觀。其次要讓元器件相互靠近且不影響后面布線7。避免之后的線路交叉和元器件的移動，影響整塊版面的美觀效果。在元器件放置過程中，用鼠標點住元器件按下旋轉(zhuǎn)快捷鍵（如：空格鍵為逆時針旋轉(zhuǎn)，x為左右翻轉(zhuǎn)，y為上下翻轉(zhuǎn)，也可以用tab見編輯參數(shù)。2、在完成每個元器件的引腳封裝后，將元器件進行布局，如圖4所示。圖4. 放置元器件圖3、元件布局完成后，點擊工作欄中的畫線圖標，根據(jù)設(shè)計好的電路對各個元件進行連接（根據(jù)電路圖進行連接）電路連好時在對電路進行檢查看看有沒有元器件漏連8，如圖5所示，檢查完畢后對該電路進行生成網(wǎng)絡(luò)表格。圖5. 元器件連線圖1

13、.5 生成電路圖各項報表1.5.1創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)表格文件在protel 99se中，網(wǎng)絡(luò)表格文件是連接原理圖設(shè)計和pcb設(shè)計的橋梁和紐帶，是pcb自動布線的根據(jù)，在pcb編輯器中，當(dāng)同步載入元件出錯時，利用網(wǎng)絡(luò)表格文件可以快速進行查錯9。打開生成網(wǎng)絡(luò)表格文件的原理圖設(shè)計文件。(1)選用菜單命令design/create netlist(2)執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)表格文件生成命令之后，系統(tǒng)會彈出生成網(wǎng)絡(luò)表格文件選項設(shè)置對話框。(3)設(shè)置好個選項之后單擊ok按鈕，系統(tǒng)將自動生成網(wǎng)絡(luò)表格文件，并打開網(wǎng)絡(luò)4、(4)表格文本編輯器。1.5.2生成元器件自動編號報表文件當(dāng)原理圖設(shè)計好之后，由于設(shè)計的原因需要對原理圖進行修改，

14、結(jié)果會將電路中的某些多余功能刪除，同時相應(yīng)的元件也會被刪除，從而導(dǎo)致電路圖中元器件的編號不連續(xù)，并有可能影響到后面的電路板的裝配合調(diào)試工作10。這種情況在原理圖設(shè)計的初期經(jīng)常發(fā)生，當(dāng)出現(xiàn)這種情況時，通常需要對原理圖設(shè)計進行重新編號。利用系統(tǒng)提供的元器件自動編號功能對整個原理圖上設(shè)計的元器件進行重新編號，既省時又省力，尤其適用于元器件數(shù)目眾多的電路設(shè)計。在對原理圖設(shè)計文件進行自動編號的同時，系統(tǒng)將會生成元器件自動編號報表文件。2 pcb 板 制 作2.1 創(chuàng)建設(shè)計文件和裝載網(wǎng)絡(luò)表原理圖設(shè)計完成之后，就要進入電路板設(shè)計的第二個階段了，即pcb電路板設(shè)計11。pcb電路板設(shè)計是在pcb編輯器中完成的

15、，因此在進行pcb電路板設(shè)計之前。需要創(chuàng)建一個空白的pcb設(shè)計文件。 然后進入pcb的工作界面如圖6所示。圖6. pcb工作界面（1）在pcb編輯器中選取菜單命令design/lode nets（2）在載入網(wǎng)絡(luò)表對話框中單擊browse按鈕，打開選擇網(wǎng)絡(luò)表文件對話框12，如圖7、圖8所示。圖7. 打開網(wǎng)絡(luò)表文件對話框圖8. 生成網(wǎng)絡(luò)表對話框2.2 布局元器件布局分為兩種13：自動布局和手動布局。在pcb編輯器中選中tools/auto placement/auto placer，生成如圖9所示的元器件布局圖。圖9. 自動布局圖2.3 布線自動布線通過自動布線器參數(shù)設(shè)置后，便可以自動布線了，根據(jù)

16、實際需要，既可以對整體進行布線，也可以對指定的區(qū)域、網(wǎng)絡(luò)、元器件進行布線14，通過自動布線即可得到如圖10所示。圖10. 自動布線圖3 注意事項3.1 地線設(shè)計 （1）單點接地與多點接地的選擇。在低頻電路中，信號的工作頻率小于1mhz時，它的布線和元器件的電感影響較小，而接地電路形成的環(huán)流對干擾影響較大，因而屏蔽線采用一點接地。當(dāng)信號工作頻率大于10mhz，導(dǎo)線阻抗變得很大，此時應(yīng)盡量降低地線阻抗，需采用就近多點接地法。（2）數(shù)字、模擬電路分開。若電路板上既有高速邏輯電路，又有線性電路，應(yīng)使他們盡量分開，而兩者的地線不能相混，應(yīng)分別與電源端地線相連，要盡可能地加大線性電路的接地面積。對a/d、

17、d/a類器件，數(shù)字部分與模擬部分寧可繞過也不要交叉。（3）接地線盡量加粗。若接地線很細，接地電位則隨電路的變化而變化，導(dǎo)致它的信號電平不穩(wěn)定，抗噪聲性能變差。因此，應(yīng)將地線條加粗，使它能通過3倍于印刷電路板的允許電流。如有可能，接地線寬以在2mm以上為好15。 3.2 去耦電容布置 在印刷電路板的各個關(guān)鍵部位配置去耦電容應(yīng)視為印刷電路板設(shè)計的一項最有效的抗干擾措施，對提高整機系統(tǒng)的可靠性、整體性能指標都有十分明顯的效果。應(yīng)引起電路印刷板設(shè)計者的足夠重視。 （1）原則上每個集成電路芯片的電源進線端都應(yīng)安置一個0.01f的陶瓷電容器，如果印刷電路板空隙小裝不下時，可在每48個芯片的電源進線端安置1

18、個110f的低噪聲鉭電容器。因為鉭電容器高頻阻抗特別小，在500千赫范圍內(nèi)阻抗小于1，而且漏電流很小（0.5a以下）。（2）對于抗噪聲能力弱，關(guān)斷時電位變化大的器件和rom、ram存儲器件，應(yīng)在芯片的電源線（vcc）和地線（gnd）間直接接入去耦電容。 （3）電容引線不能太長，特別是高頻旁路電容不能帶引線。 （4）按鈕、繼電器、接觸器等部件在操作時可能會產(chǎn)生火花，必須用電路加以吸收。 （5）許多數(shù)據(jù)處理器件都有兩個內(nèi)部不相連的地線，即模擬地和數(shù)字地，但這兩個地又必須在一點相連。由于電流流過地線上的回路電阻及干擾的影響，在系統(tǒng)的接地點和器件的地之間可能會有幾百毫伏的電壓。由于電源電流和邏輯門電流

19、未按統(tǒng)一路徑進入回路，因此將使模擬信號的轉(zhuǎn)換出現(xiàn)測量誤差。為了克服這類由于地線及回路引起的測量誤差，故在大容量的電容（10f以上）并聯(lián)一個0.1f的小電容是非常有效的。電容并聯(lián)在邏輯電源和數(shù)字地（dgnd）之間及正負模擬電源與模擬地（agnd）之間。3.3 布線應(yīng)注意的問題 （1）連線時不要畫成一段一段的，一條直線最好一直畫通。 （2）不用的地方都用地填充，做成網(wǎng)格狀。 （3）地線多走橫向，電源線多走縱向。 （4）地的走線方向與集成電路的方向垂直，以減小短路的可能。 （5）時鐘發(fā)生器盡量靠近該時鐘器件。石英晶體振蕩器的外殼要接地，石英晶體的下面以及對噪聲敏感的器件下面不要走線。用地線將時鐘區(qū)圈

20、起來，時鐘線盡量要短（6）印刷板盡量使用弧形線，而不用90折線，以減少高頻信號對外的發(fā)射與耦合。（7）時鐘、總線、電選信號要遠離線和接插件。 （8）模擬電壓輸入線、參考電壓端要盡量遠離數(shù)字電路信號線，特別是時鐘。 （9）閑置不用的運放正輸入端接地，負輸入端接輸出端。 （10）對噪聲敏感的線不要與大電流、高速開關(guān)線平行。 （11）任何信號都不要形成環(huán)路，如果不可避免，應(yīng)讓環(huán)路盡量小。 （12）高速線要短和直。 3.4對集成電路不用引腳的處理 在設(shè)計印刷板電路圖時，對于有些集成電路不用的引出端的處理也很重要。懸空的輸入端易受干擾。一般對于門電路可用集中處理方法。（1）將未使用的引出端通過一個2k左

21、右的電阻接5v的電源，使其處于高電平。（2）將未使用的引入端和使用的輸入端并接起來。（3）若同塊集成電路有未使用的與非門，可將其接地，其輸出接至別的與非門的未使用的輸入端16。要是與門則應(yīng)接高電平，輸出高電平再接至別的門的未使用的輸入端。 對于觸發(fā)器，當(dāng)置位端和復(fù)位端不用時，均應(yīng)接高電平（如5v），cp端不用時應(yīng)接低電平。當(dāng)用長線從外電路引入信號時，應(yīng)用施密特電路進行整形，或印板中前一級有rc積分電路時，后級也要用施密特電路進行整形。3.5 電源線布置 布電源線時，除了要根據(jù)電流的大小，加粗導(dǎo)線寬度外，還要使電源線、地線的走向與數(shù)據(jù)傳遞的方向一致，以增強其抗噪聲的功能。4 結(jié)論通過對prote

22、l的應(yīng)用和應(yīng)用注意事項的介紹，從而更清楚地了解到其在電路設(shè)計中給使用者帶來了很大的方便。熟練掌握protel軟件,將極大提高電子線路的設(shè)計質(zhì)量和效率，節(jié)省了大量的人力物力。參考文獻:1 胡燁，姚鵬翼，蔣思敏.protel 99 se 電路設(shè)計與仿真教程m.1版.北京：機械工業(yè)出版社，2005：1-115.2 林剛，常用電子元器件m.2版.北京：機械工業(yè)出版社，2007：20-152.3 丁寧, 電子信息技術(shù)專業(yè)英語m.3版.北京：械工業(yè)出版社，2008：4-145.4劉志民.電路分析m.2版.西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2005：23-48.5胡宴如.模擬電子技術(shù)m.4版.京：高等教育出版社，2000:35-112.6楊志忠.數(shù)字電子技術(shù)m.4版.高等教育出版社，2000：15-95.7段吉海.高頻電子電路m.3版.重慶大學(xué)出版社2004：20-25.8張偉,王力.protel99se基礎(chǔ)教程m.2版.出版社，2006:100-120.9趙志剛,吳海彬.protel99se實用教程m.2版：清華大學(xué)出版社，2005:40-45.