大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)電子線路CAD課程設(shè)計(jì)

1、東 北 石 油 大 學(xué) 課 程 報(bào) 告課 程 電子線路CAD 院 系 電氣信息工程學(xué)院測控系 專業(yè)班級(jí) 測控技術(shù)與儀器專業(yè)二09-2班 學(xué)生姓名 XXX 學(xué)生學(xué)號(hào) 090601220213 指導(dǎo)教師 劉均 劉霞 2010年 7 月 25日電子線路CAD課程任務(wù)書一、學(xué)習(xí)目的1、熟練掌握使用Protel 99se設(shè)計(jì)印刷電路板的全過程。 2、掌握具體的參數(shù)設(shè)置和操作。二、設(shè)計(jì)要求 1、要求獨(dú)立完成電路原理圖及電路板的設(shè)計(jì)。 2、電氣檢驗(yàn)要保證沒有錯(cuò)誤。 3、生成的印刷電路板要美觀大方。三、設(shè)計(jì)步驟 1、啟動(dòng)Protel 99se軟件，建立一個(gè)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫文件。 2、啟動(dòng)電路原理圖編輯器，繪制電路原

2、理圖。 3、進(jìn)行電氣規(guī)則檢查，無誤后，生成網(wǎng)絡(luò)表。 4、啟動(dòng)印刷電路板圖編輯器，新建一個(gè)印刷電路板圖。 5、規(guī)劃電路板和電氣定義（雙面板）。 6、裝入網(wǎng)絡(luò)表。 7、生成印刷電路板圖。 8、自動(dòng)布局，手工調(diào)整。 9、自動(dòng)布線，手工調(diào)整。 10、保存并打印輸出。 完成期限0至2010.7.25指導(dǎo)教師劉均劉霞專業(yè)負(fù)責(zé)人曹廣華2010年 7 月 10日目錄第1章 Protel 99se設(shè)計(jì)環(huán)境認(rèn)識(shí)21.1 Protel 99se電路板設(shè)計(jì)軟件的介紹21.2設(shè)計(jì)環(huán)境設(shè)置3第2章 Protel 99se電路原理圖的繪制42.1電路原理圖的設(shè)計(jì)步驟52.2電氣檢查與網(wǎng)絡(luò)報(bào)表的生成5第3章 印刷電

3、路板的繪制63.1印刷電路板的設(shè)計(jì)過程73.2人工布線畫電路板的方法7第4章 電路板的抗干擾設(shè)計(jì)84.1一般性原則94.2抗干擾設(shè)計(jì)9總結(jié)與個(gè)人心得10附錄1 電路原理圖12附錄2 網(wǎng)絡(luò)表與元件封裝表13附錄3 印刷電路板效果圖19附錄4 3D印刷板效果圖20第1章 Protel的簡要介紹1.1 Protel的發(fā)展歷程初期Protel Windows版本：八十年代末期推出了Windows版本下的Protel For Windows 1.0、Protel For Windows1.5等版本。 中期 Protel Windows版本：開發(fā)了與Windows95對(duì)應(yīng)的3.X版本。 近期版本：98年推

4、出的Proel98，開始基本滿足了大多數(shù)使用者的需求，特別是出色的自動(dòng)布線功能得到了用戶的支持。 99年推出的Proel99及后來的Proel99SE讓Protel用戶耳目一新，因?yàn)樵谄渲行略隽撕芏嗳碌墓δ堋?2002年下半年推出了最新版本Protel DXP，該版本耗時(shí)2年多，無論在功能、規(guī)模上都比Protel99SE,有極大的飛躍，主要在仿真與布線方面有了較大的提高。 2004年最新產(chǎn)品Protel 2004. 1.2 Protel99SE簡介Protel99SE是PROTEL公司在80年代末推出的EDA軟件,應(yīng)用廣泛功能強(qiáng)大,是個(gè)完整的板級(jí)全方位電子設(shè)計(jì)系統(tǒng)。它包含了電原理圖繪制、模擬

5、電路與數(shù)字電路混合信號(hào)仿真、多層印制電路板設(shè)計(jì)（包含印制電路板自動(dòng)布線）、可編程邏輯器件設(shè)計(jì)、圖表生成、電子表格生成、支持宏操作等功能?？梢奝rotel99SE不僅在繪制原理圖、PCB版布局布線等方面功能更加完善，而且為用戶提供功能強(qiáng)大、使用方便的仿真器，它可以對(duì)當(dāng)前所畫的電路原理圖進(jìn)行即時(shí)仿真，因此在電路的整個(gè)設(shè)計(jì)周期都可以仿真查看和分析其性能指標(biāo)，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中存在的問題并加以改正，從而更好的完成電路設(shè)計(jì)。下面我們將對(duì)Protel99SE做個(gè)簡介。    Protel99se軟件中提供了SIM99se數(shù)?；旌戏抡嫫骷绍浖梢詫?duì)許多電子線路進(jìn)行模擬設(shè)計(jì)，模

6、擬運(yùn)行，反復(fù)修改。提供了接近6000各仿真元件和大量的數(shù)學(xué)模型期間，可以對(duì)電工電路，低頻電子線路、高頻電子線路和脈沖數(shù)字電路在一定范圍內(nèi)進(jìn)行仿真分析。 仿真結(jié)果以多種圖形方式輸出，直觀明了，可以單圖精細(xì)分析，也可以多圖綜合比較分析、并可通過不同的角度進(jìn)行分析，以獲得對(duì)電路設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確判斷。Protel99se仿真方面其具有的特點(diǎn)有：    1 強(qiáng)大的分析功能    用戶可以根據(jù)Protel99SE電路仿真器所提供的功能，分析設(shè)計(jì)電路的各方面性能，如電路的交直流特性、溫度漂移、噪聲、失真、容差、最壞情況等特性。 2 豐富的信號(hào)源 其中包括

7、基本信號(hào)源：直流源、正弦源、脈沖源、指數(shù)源、單頻調(diào)頻源、分段線性源，同時(shí)還提供了齊全的線性和非線性受控源。    3 充分的仿真模型庫    Protel99SE提供了20多個(gè)模擬和數(shù)字仿真元件庫，共包含6000多個(gè)常用元器件。這些組件庫包括了常用二極管、三極管、單結(jié)晶體管、變壓器，晶閘管、雙向晶閘管等分立組件，還有大量的數(shù)字器件和其它集成電路器件。同時(shí)Protel99SE提供了一個(gè)開放的庫維護(hù)環(huán)境，允許設(shè)計(jì)者改變原有器件模型，也可創(chuàng)建新器件模型。    4 友好的操作界面  

8、0; (1)無需手工編寫電路網(wǎng)表文件。系統(tǒng)將根據(jù)所畫電路原理圖自動(dòng)生成網(wǎng)表文件并進(jìn)行仿真。(2)通過對(duì)話框完成電路分析各參數(shù)設(shè)置。(3)方便地觀察波形信號(hào)。可同時(shí)顯示多個(gè)波形，也可單獨(dú)顯示某個(gè)波形；可對(duì)波形進(jìn)行多次局部放大，也可將兩個(gè)波形放置于同一單元格內(nèi)進(jìn)行顯示并分析比較兩者的差別。(4)強(qiáng)大的波形信號(hào)后處理，可利用各種數(shù)學(xué)函數(shù)對(duì)波形進(jìn)行各種分析運(yùn)算并創(chuàng)建一個(gè)新的波形。(5)方便地測量輸出波形。Protel99SE提供了兩個(gè)測量光標(biāo)，打開它們可測量波形數(shù)據(jù)。第2章 Protel 99se電路原理圖的繪制2.1 電路原理圖的設(shè)計(jì)步驟1. 準(zhǔn)備畫圖啟動(dòng)Protel 99SE，從windows操作

9、系統(tǒng)的開始菜單或桌面快捷圖標(biāo)進(jìn)入Protel 99SE環(huán)境，使用菜單File/New或 File/New Design建立新設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫文件，使用菜單File/New,在打開的窗口選擇Schematic Document 圖標(biāo)，建立新原理圖文件，并將原理圖文件打開。2設(shè)置畫圖環(huán)境使用菜單Design/Options和Tool/Preferences，設(shè)置圖紙大小、捕捉柵格、電氣柵格等。 裝入所需的元件庫   在設(shè)計(jì)管理器中選擇Browse SCH頁面，在Browse區(qū)域中的下拉框中選擇Library，然后單擊ADD/Remove按鈕，在彈出的窗口中尋找Pr

10、otel 99 SE子目錄，在該目錄中選擇LibrarySCH路徑，在元件庫列表中選擇所需的元件庫，比如Miscellaneous devicesddb，TI Databook庫等，單擊ADD按鈕，即可把元件庫增加到元件庫管理器中。 3放置元件   根據(jù)實(shí)際電路的需要，到元件庫中找出所需的元件，然后用元件管理器的Place按鈕將元件放置在工作平面上，再根據(jù)元件之間的走線把元件調(diào)整好。例如原理圖布線   利用Protel 99 SE提供的各種工具、指令進(jìn)行布線，將工作平面上的器件用具有電氣意義的導(dǎo)線、符號(hào)連接起來，構(gòu)成一個(gè)完整

11、的電路原理圖。 編輯和調(diào)整   利用Protel 99 SE所提供的各種強(qiáng)大的功能對(duì)原理圖進(jìn)一步調(diào)整和修改，以保證原理圖的美觀和正確。同時(shí)對(duì)元件的編號(hào)、封裝進(jìn)行定義和設(shè)定等。2.2 電氣檢查與網(wǎng)絡(luò)報(bào)表的生成檢查原理圖   使用Protel 99 SE 的電氣規(guī)則，即執(zhí)行菜單命令Tool/REC對(duì)畫好的電路原理圖進(jìn)行電氣規(guī)則檢查。若有錯(cuò)誤，根據(jù)錯(cuò)誤情況進(jìn)行改正。生成網(wǎng)絡(luò)表   網(wǎng)絡(luò)表是電路原理圖設(shè)計(jì)和印刷電路板設(shè)計(jì)之間的橋梁，執(zhí)行菜單命令Design/Create Netlist可以生成具有元件名

12、、元件封裝、參數(shù)及元件之間連接關(guān)系的網(wǎng)絡(luò)表。第3章 印刷電路板的繪制3.1 印刷電路板的設(shè)計(jì)過程印刷電路板設(shè)計(jì)的基本過程    由于電路板的生產(chǎn)代價(jià)、調(diào)試成本、產(chǎn)品可靠性等與設(shè)計(jì)有著密切的關(guān)系，所以設(shè)計(jì)印刷電路板時(shí)，需要了解一些印刷電路板設(shè)計(jì)的基本知識(shí)。    印刷電路板設(shè)計(jì)是一個(gè)辛苦、繁重、耗費(fèi)精力而又細(xì)致的工作，要經(jīng)過幾個(gè)過程才能最后完成。在實(shí)際的設(shè)計(jì)過程中，要經(jīng)常修改電路原理圖，重復(fù)前面已做過的工作，才能得到較理想的結(jié)果。以筆者設(shè)計(jì)電路板的經(jīng)驗(yàn)，電路板的設(shè)計(jì)過程大致可以劃分為下列幾個(gè)步驟。    1

13、設(shè)計(jì)電路原理圖        設(shè)計(jì)電路原理圖，是設(shè)計(jì)印刷電路板的第一步。只有依據(jù)正確的電路原理圖，才能設(shè)計(jì)出正確的PCB圖。用電路設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行電路原理圖設(shè)計(jì)的最大優(yōu)點(diǎn)是修改方便?，F(xiàn)在，電路板設(shè)計(jì)軟件很多，均可拿來使用。當(dāng)然，用配套的軟件進(jìn)行電路原理圖設(shè)計(jì)和PCB設(shè)計(jì)，往往會(huì)有許多方便之處。電路原理圖設(shè)計(jì)要經(jīng)過反復(fù)核對(duì)、修改，才能確保設(shè)計(jì)出的電路原理圖正確無誤。用計(jì)算機(jī)制圖是非常重要的，這是充分利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行PCB設(shè)計(jì)的第一步。   2生成網(wǎng)絡(luò)表    網(wǎng)絡(luò)表中包含有元件描述和電連接關(guān)系

14、的描述，是PCB設(shè)計(jì)軟件與原理圖設(shè)計(jì)軟件的接口。網(wǎng)絡(luò)表文件可以由CAD軟件根據(jù)電路原理圖自動(dòng)生成，也可以用文字編輯軟件編輯。當(dāng)然，由于一般的電路原理圖比網(wǎng)絡(luò)表文件直觀、易讀且修改方便，因而在實(shí)際工作時(shí)，絕大多數(shù)的網(wǎng)絡(luò)表是用CAD軟件自動(dòng)生成的。        電路原理圖和PCB設(shè)計(jì)均在Prntel 99SE環(huán)境下進(jìn)行時(shí)，可以不需要進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)表生成的過程，直接就可以從電路原理圖設(shè)計(jì)進(jìn)入到PCB設(shè)計(jì)。并且可以用同步設(shè)計(jì)的法，使得電路原理圖設(shè)計(jì)與PCB設(shè)計(jì)具有相同的電連接關(guān)系。    3啟動(dòng)并設(shè)置PCB設(shè)計(jì)軟件&

15、#160;   對(duì)于第一次進(jìn)入PCB設(shè)計(jì)軟件(環(huán)境)，了解并設(shè)置其工作環(huán)境是很重要的。通過設(shè)置工作環(huán)境，可以將元件布局參數(shù)、布線參數(shù)、板層參數(shù)、界面等設(shè)置成個(gè)人習(xí)慣(喜愛)和需要的方式。以后再啟動(dòng)PCB設(shè)計(jì)軟件時(shí)，只作必要的參數(shù)修改即可。    Protel 99SE PCB設(shè)計(jì)軟件可以設(shè)置成“保存環(huán)境參數(shù)作為默認(rèn)參數(shù)”的方式。樣，修改后的環(huán)境設(shè)置參數(shù)在下次啟動(dòng)時(shí)依然有效。    4布局    布局就是將組件放在合適的位置，以后在布局結(jié)果上進(jìn)行布線。布局是印刷電路扳設(shè)計(jì)的一個(gè)非常重要的

16、環(huán)節(jié)。布局的好壞，不僅影響布通率，甚至可能會(huì)影響電路板的性能。    布局可以由手工進(jìn)行，也可以由計(jì)算機(jī)自動(dòng)進(jìn)行。    布局，首先應(yīng)該有一個(gè)大致的規(guī)劃。比如：電路板做多少層，板子大致多大，板子的大致形狀、接插件的位置等。這些都在一定程度上影響著布局。    手工布局時(shí)，要想高效率地布好局，首先要根據(jù)自己對(duì)電路板尺寸、形狀、接插件位置、電路原理以及布板的某些特殊要求等已經(jīng)知道的約束條件，在紙上作一個(gè)草略的布局，以指導(dǎo)在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行布局。    利用網(wǎng)絡(luò)表，由CAD軟件自動(dòng)地裝

17、入元器件封裝圖形之后，用CAD軟件也可以進(jìn)行自動(dòng)布局。自動(dòng)布局結(jié)束后，可以用手工再對(duì)布局作一些調(diào)整。    復(fù)雜電路的布局往往需要反復(fù)修改，甚至有可能在布線快結(jié)束時(shí)由于某些問題，還要回過頭來修改布局。布局是電路板設(shè)計(jì)中很費(fèi)精力的事情，要認(rèn)真、耐心地對(duì)待。    5布線    布線就是在PCB設(shè)計(jì)圖上通過放置線條來實(shí)現(xiàn)元器件引腳間的電連接以完成電路設(shè)計(jì)所預(yù)定的功能。這是PCB設(shè)計(jì)的另一項(xiàng)重要任務(wù)。布線的好壞，有時(shí)也會(huì)對(duì)電路性能產(chǎn)生明顯的影響。    放置線條的工作由手工完成的，

18、稱為手工布線，由計(jì)算機(jī)完成的，稱為自動(dòng)布線。手工布線效率低，但所布線條的形狀、走向等完全受控。    Protel99SE PCB設(shè)計(jì)工具中的自動(dòng)布線工具引入了包括神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在內(nèi)的先進(jìn)技術(shù)，善于利用，將會(huì)收到事半功倍的效果。  6設(shè)計(jì)規(guī)則校驗(yàn)  設(shè)計(jì)規(guī)則校驗(yàn)(Design Rule Check，即DRC)是由計(jì)算機(jī)按照網(wǎng)絡(luò)表及設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)PCB板進(jìn)行的自動(dòng)校驗(yàn)檢查。通過了DRC校驗(yàn)的PCB設(shè)計(jì)圖。原則上就可以送去制作電路板了。沒有通過DRC校驗(yàn)的PCB設(shè)計(jì)，要通過分析校驗(yàn)結(jié)果來決定是修改電路板設(shè)計(jì)還是可以去制板。由計(jì)算機(jī)進(jìn)行的DRC校驗(yàn)，代替了人工

19、檢查PCB設(shè)計(jì)，為PCB設(shè)計(jì)把了一個(gè)關(guān)，一定要善于使用。在Protel99SE PCB設(shè)計(jì)軟件中進(jìn)行的I)RC校驗(yàn)不僅可以生成校驗(yàn)報(bào)告，而且可以在PCB設(shè)計(jì)圖上將校驗(yàn)未通過的地方標(biāo)示出來，使修改更直觀、方便。    7輸出調(diào)整(字符)    在PCB布局時(shí)，隨組件放置在PCB設(shè)計(jì)圖上的元件描述字符往往交叉疊套在一起c如果不經(jīng)調(diào)整就去制作電路板，制作出的電路板上的字符就有可能分辨不清，喪失了字符層的意義。要發(fā)揮字符層的意義，就要在PCB設(shè)計(jì)的大部分工作結(jié)束后，通過移動(dòng)字符串的操作，將字符串移到合適的位置，以合適的方向放置，并且將字符的大

20、小調(diào)整到合適的尺寸。當(dāng)然，如果不需要字符層，也可以省略這一步。    8存儲(chǔ)與輸出PCI3固    無論在何時(shí)退出PCB編輯軟件，均應(yīng)將有價(jià)值的編輯結(jié)果保存起來!    通過了DRC校驗(yàn)的PCD設(shè)計(jì)，就可以輸出制板了。輸出的方式有3種：打印機(jī)、繪圖儀和光學(xué)繪圖機(jī)。在輸出的方式選擇上，要結(jié)合電路板生產(chǎn)廠家的設(shè)備和工藝情況。一般情況下，打印機(jī)、繪圖儀輸出的黑白圖，廠家要用工業(yè)照相機(jī)翻拍成膠片之后才能用來制作線路板，因而要輸出4zl或221的圖紙。光學(xué)繪圖機(jī)則接受磁盤文件，可以直接將PCB設(shè)計(jì)輸出在透明底片上。

21、    制板時(shí)，有時(shí)要根據(jù)生產(chǎn)廠家制板的工藝設(shè)置自己的一些要求，比如阻焊擴(kuò)大值。一般地，光因阻焊膜較為精確，阻焊擴(kuò)大值可以小些；熱固阻焊膜由于采用絲網(wǎng)印刷方式，邊緣不夠光滑，擴(kuò)大值可以適當(dāng)?shù)卮笮?。雖然這些事情一般是由廠家依據(jù)工藝而定，但對(duì)于布線密集度較高的PCB板，還是應(yīng)該要求阻焊擴(kuò)大值小些，這樣，可以減少焊接時(shí)的粘連故障。    一個(gè)需要注意的問題是鉆孔尺寸。對(duì)于有數(shù)控鉆床的廠家，只要將核對(duì)過的鉆孔尺寸生成鉆孔文件交給廠家即可。對(duì)于沒有數(shù)控鉆床的電路板生產(chǎn)廠家，則要輸出一張鉆孔圖紙，分類或逐一地將子L徑標(biāo)注出來。目前，廠家接收的孔徑

22、尺寸一般是指成孔尺寸，即金屬化后的最終直徑尺寸，因此鉆孔尺寸(末金屬化的尺寸)一般比成孔尺寸(孔化后的尺寸)要大一些，以便于在電路板上插入元器件。3.2 人工布線畫電路板的方法第4章 電路板的抗干擾設(shè)計(jì)4.1 一般性原則一 電源線布置1、根據(jù)電流大小，盡量調(diào)寬導(dǎo)線布線。2、電源線、地線的走向應(yīng)與資料的傳遞方向一致。3、在印制板的電源輸入端應(yīng)接上10100F的去耦電容。二 地線布置1、數(shù)字地與模擬地分開。2、接地線應(yīng)盡量加粗，致少能通過3倍于印制板上的允許電流，一般應(yīng)達(dá)23mm。3、接地線應(yīng)盡量構(gòu)成死循環(huán)回路，這樣可以減少地線電位差。三 去耦電容配置1、印制板電源輸入端跨接10100F的電解電容

23、，若能大于100F則更好。2、每個(gè)集成芯片的Vcc和GND之間跨接一個(gè)0.010.1F的陶瓷電容。如空間不允許，可為每410個(gè)芯片配置一個(gè)110F的鉭電容。3、對(duì)抗噪能力弱，關(guān)斷電流變化大的器件，以及ROM、RAM，應(yīng)在Vcc和GND間接去耦電容。4、在單片機(jī)復(fù)位端“RESET”上配以0.01F的去耦電容。5、去耦電容的引線不能太長，尤其是高頻旁路電容不能帶引線。四 器件配置1、時(shí)鐘發(fā)生器、晶振和CPU的時(shí)鐘輸入端應(yīng)盡量靠近且遠(yuǎn)離其它低頻器件。2、小電流電路和大電流電路盡量遠(yuǎn)離邏輯電路。3、印制板在機(jī)箱中的位置和方向，應(yīng)保證發(fā)熱量大的器件處在上方。五 功率線、交流線和信號(hào)線分開走線功率線、交流

24、線盡量布置在和信號(hào)線不同的板上，否則應(yīng)和信號(hào)線分開走線。六 其它原則1、總線加10K左右的上拉電阻，有利于抗干擾。2、布線時(shí)各條地址線盡量一樣長短，且盡量短。3、PCB板兩面的線盡量垂直布置，防相互干擾。4、去耦電容的大小一般取C=1/F，F(xiàn)為數(shù)據(jù)傳送頻率。5、不用的管腳通過上拉電阻（10K左右）接Vcc，或與使用的管腳并接。6、發(fā)熱的元器件（如大功率電阻等）應(yīng)避開易受溫度影響的器件（如電解電容等）。7、采用全譯碼比線譯碼具有較強(qiáng)的抗干擾性。4.2 抗干擾設(shè)計(jì)總結(jié)與個(gè)人心得通過這次課程設(shè)計(jì)，我還意識(shí)到了想要做好一件事，要有耐心，細(xì)心，要腳踏實(shí)地，而不應(yīng)該毛躁。特別是生成PCB板之后元件的布局以

25、及修改布線都是考驗(yàn)我們耐心的時(shí)候。 當(dāng)然，知識(shí)上的收獲重要，精神上的豐收更加可喜，讓我知道了學(xué)無止境的道理。我們每一個(gè)人永遠(yuǎn)不能滿足于現(xiàn)有的成就，人生就像在爬山，一座山峰的后面還有更高的山峰在等著你。挫折是一份財(cái)富，經(jīng)歷是一份擁有。這次課程設(shè)計(jì)必將成為我人生旅途上一個(gè)非常美好的回憶！附錄1 電路原理圖附錄2網(wǎng)絡(luò)表與元件封裝表1、原理圖的網(wǎng)絡(luò)表如下：C1RAD0.220pFC2RAD0.220pFC3RAD0.220uPD1DIODE0.4LEDD2DIODE0.4LEDD3DIODE0.4LEDD4DIODE0.4LEDD5DIODE0.4LEDD6DIODE0.4LEDD7DIODE0.4LEDD8DIODE0.4LEDR1AXIAL0.3200R2AXIAL0.3200R3AXIAL0.3200R4AXIAL0.3200R5AXIAL0.3200R6AXIAL0.3200R7AXIAL0.310KR8AXIAL0.3200R9AXIAL0.3200U1DIP408051Y1XTAL1110.0592MHz(GNDC1-1C2-1R7-2U1-20)(Net