電子線路PCB緒論

電子線路PCB緒論第一頁(yè)，共45頁(yè)。Protel99SE原理圖與PCB設(shè)計(jì)及仿真書名：Protel99SE原理圖與PCB設(shè)計(jì)及仿真主編：鄧奕出版社：人民郵電出版社出版日期：2013年2月章節(jié)安排：全書共分14章第二頁(yè)，共45頁(yè)。課程簡(jiǎn)介課程性質(zhì)與任務(wù)《電子線路與PCB》是一門設(shè)計(jì)性、應(yīng)用性很強(qiáng)的課程，它是電子工程師必須掌握的電子設(shè)計(jì)與分析工具。本課程為電子工程專業(yè)必選課，是為培養(yǎng)學(xué)生電子線路設(shè)計(jì)工作以及相關(guān)軟件的實(shí)際操作能力而開設(shè)的一門實(shí)踐性課程。使得電子信息工程的學(xué)生在以后的學(xué)習(xí)和工作中掌握常用電子線路設(shè)計(jì)軟件的使用方法。其任務(wù)是培養(yǎng)學(xué)生掌握典型電路設(shè)計(jì)軟件Protel，初步具備獨(dú)立繪制電子線路圖、制作PCB電路板的能力。通過(guò)本課程學(xué)習(xí)，獲得電子線路PC制作方面的基本知識(shí)和技能,學(xué)生應(yīng)該具備使用Protel電路設(shè)計(jì)軟件繪制電路原理圖、制作簡(jiǎn)單的PCB集成線路板的基本能力。2023/4/173第三頁(yè)，共45頁(yè)。課程簡(jiǎn)介課程內(nèi)容與要求電子線路設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)以及電子線路設(shè)計(jì)軟件Protel的軟件使用簡(jiǎn)介；原理圖設(shè)計(jì)和創(chuàng)建原理圖元件；PCB電路板參數(shù)設(shè)置、布局和連線；創(chuàng)建PCB元件，線路板查錯(cuò)和了解仿真工具等。1.熟悉Protel軟件的開發(fā)環(huán)境和項(xiàng)目管理形式，掌握電路設(shè)計(jì)的基本概念；2.掌握繪制原理圖的基本操作步驟，掌握創(chuàng)建原理圖元件的方法；3.理解PCB線路圖參數(shù)設(shè)置的意義，掌握手動(dòng)、自動(dòng)布局和布線的方法，能夠創(chuàng)建PCB元件；4.了解Protel軟件的電路仿真功能；5.熟悉PCB設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、流程和常用技巧學(xué)習(xí)本課程益先修以下課程:電子技術(shù)等電子電路基礎(chǔ)知識(shí)2023/4/174第四頁(yè)，共45頁(yè)。課程簡(jiǎn)介考核方式：考查，平時(shí)及練習(xí)（50%）、項(xiàng)目實(shí)例（50%）出勤及實(shí)驗(yàn)練習(xí)情況；項(xiàng)目實(shí)例可以直接選取一個(gè)感興趣的應(yīng)用電路，或者實(shí)驗(yàn)中給定的實(shí)例。參考資料：Protel99SE相關(guān)的書，自購(gòu)或從圖書館借閱教學(xué)工具：Protel99SE（sp6）總學(xué)時(shí)：32(講解、實(shí)驗(yàn)、實(shí)例報(bào)告）后續(xù)PCB工具：AltiumDesigner，CadenceSPB2023/4/175第五頁(yè)，共45頁(yè)。電子線路及PCB基礎(chǔ)PCB設(shè)計(jì)基礎(chǔ)電子線路PCB基本流程Protel概述：1.1Protel概述1.2Protel99SE的安裝和啟動(dòng)1.3電路板的設(shè)計(jì)流程了解電子線路CAD的基本概念和意義，了解Protel軟件的發(fā)展及功能和Protel99SE的安裝與啟動(dòng)，了解電子線路PCB的設(shè)計(jì)流程。2023/4/176第六頁(yè)，共45頁(yè)。電子線路CAD簡(jiǎn)介自20世紀(jì)70年代以來(lái)，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)——CAD（ComputerAidedDesign）逐漸運(yùn)用到現(xiàn)代軍事、工業(yè)、農(nóng)業(yè)等各個(gè)領(lǐng)域，極大的提高了工程設(shè)計(jì)人員的效率，大幅度減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度。CAD的特點(diǎn)是速度快、準(zhǔn)確性高，能極大地減輕工程技術(shù)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。剛開始時(shí)普及率低，主要是因?yàn)橛?jì)算機(jī)性能還不夠強(qiáng)大且價(jià)格昂貴，CAD軟件種類也很少。電子線路CAD是指使用計(jì)算機(jī)來(lái)完成電子線路的設(shè)計(jì)過(guò)程，包括電路原理圖的編輯、電路功能仿真、工作環(huán)境模擬、印制板設(shè)計(jì)（自動(dòng)布局布線）與檢測(cè)等。電子線路CAD軟件還能迅速形成各種各樣的報(bào)表文件，為元器件的采購(gòu)及工程預(yù)決算等提供了方便。目前，電子線路CAD軟件的種類繁多，如AutoCAD、OrcadPspice、Protel99SE、ProtelDXP2004、AltiumDesinger、CandenceSPB等等。其中Protel99SE以其穩(wěn)定、易用、高效等優(yōu)點(diǎn)贏得了眾多電子設(shè)計(jì)者的青睞。2023/4/177第七頁(yè)，共45頁(yè)。PCB設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)PCB的設(shè)計(jì)就是將設(shè)計(jì)的電路在一塊板上實(shí)現(xiàn)。一塊PCB板上不但要包含所有必須的電路，而且還應(yīng)該具有合適的元件選擇、元件的信號(hào)速度、材料、溫度范圍、電源的電壓范圍以及制造公差等信息，一塊設(shè)計(jì)出來(lái)的PCB必須能夠制造出來(lái)，所以PCB的設(shè)計(jì)除了滿足功能要求外，還要求滿足制造工藝要求以及裝配要求。2023/4/178第八頁(yè)，共45頁(yè)。PCB的設(shè)計(jì)流程設(shè)計(jì)要求和規(guī)范生成系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)框圖功能分解繪制原理圖創(chuàng)建元件庫(kù)原理圖仿真確定PCB的尺寸和結(jié)構(gòu)

元件布局確定設(shè)計(jì)布線規(guī)則進(jìn)行PCB布線

設(shè)計(jì)規(guī)則檢查和調(diào)整

時(shí)序和信號(hào)完整性分析生成制造文件PCB的制造和裝配PCB產(chǎn)品的測(cè)試2023/4/179第九頁(yè)，共45頁(yè)。電路板的設(shè)計(jì)步驟通常而言，設(shè)計(jì)電路板最基本的過(guò)程可以分為三大步驟：電路原理圖的設(shè)計(jì)、編輯產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)表印制電路板（PCB）的設(shè)計(jì)2023/4/1710第十頁(yè)，共45頁(yè)。電路原理圖設(shè)計(jì)的工作流程設(shè)計(jì)圖紙大小設(shè)置Protel99SE原理圖設(shè)計(jì)系統(tǒng)參數(shù)放置和旋轉(zhuǎn)元件原理圖布線調(diào)整線路電氣規(guī)則檢查，電路功能仿真報(bào)表輸出文件保存及打印輸出2023/4/1711第十一頁(yè)，共45頁(yè)。PCB設(shè)計(jì)的工作流程印制電路板設(shè)計(jì)流程包括繪制電路原理圖、規(guī)劃印刷電路板、元器件封裝、元器件布局、自動(dòng)布線、手工調(diào)整、保存輸出等。下面是印制電路板的設(shè)計(jì)流程：繪制電路原理圖規(guī)劃電路板設(shè)置參數(shù)元器件封裝元器件布局自動(dòng)布線手工調(diào)整保存輸出2023/4/1712第十二頁(yè)，共45頁(yè)。Protel的發(fā)展歷史首個(gè)應(yīng)用于電子線路設(shè)計(jì)的軟件包是由美國(guó)ACCELTechnologies公司1988年推出的TANGO，它開創(chuàng)了電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化（EDA，ElectronicDesignAutomation）的先河。由于電子行業(yè)的飛速發(fā)展，TANGO難以適應(yīng)電子行業(yè)的發(fā)展需求，澳大利亞的ProtelTechnology公司推出了TANGO的升級(jí)版本ProtelforDOS，從此Protel這個(gè)名字在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域眾所周知。隨后，Protel公司相繼推出了基于Windows95的3.X版本、Protel98、Protel99、Protel99SE、ProtelDXP、ProtelDXP2004、AltiumDesigner6.0、AltiumDesigner6.9、AltiumDesigner09、AltiumDesigner10等等。盡管Protel版本不停地升級(jí)和發(fā)展，但是歷經(jīng)各種考驗(yàn)的Protel99SE仍以其穩(wěn)定、易用、高效等優(yōu)點(diǎn)贏得了眾多電子設(shè)計(jì)者的青睞。現(xiàn)在許多高校的電子專業(yè)都專門開設(shè)了Protel相關(guān)的學(xué)習(xí)課程，而且?guī)缀跛械碾娮庸径家玫剿虼藭?huì)使用Protel也成了許多公司在招聘電子設(shè)計(jì)人才時(shí)的必要條件之一。2023/4/1713第十三頁(yè)，共45頁(yè)。Protel99SE軟件介紹Protel99SE是ProklTechnology公司開發(fā)的基于Windows環(huán)境下的電路板設(shè)計(jì)軟件。該軟件功能強(qiáng)大，人機(jī)界面友好，易學(xué)易用，仍然是大中專院校電學(xué)專業(yè)必學(xué)課程，同時(shí)也是業(yè)界人士首選的電路板設(shè)計(jì)工具。Protel是目前EDA行業(yè)中使用最方便,操作最快捷，人性化界面最好的輔助工具。在中國(guó)用的最多的EDA工具，電子專業(yè)的大學(xué)生在大學(xué)基本上都學(xué)過(guò)Protel99，所以學(xué)習(xí)資源也最廣,公司在招聘新人的時(shí)候用Protel新人會(huì)很快上手。Altium聲稱中國(guó)有73%的工程師和80%的電子工程相關(guān)專業(yè)在校學(xué)生正在使用其所提供的解決方案。主要功能電路原理圖設(shè)計(jì)印刷電路板設(shè)計(jì)電路模擬仿真FPGA及邏輯器件設(shè)計(jì)高級(jí)信號(hào)完整性分析2023/4/1714第十四頁(yè)，共45頁(yè)。Protel99SE的特點(diǎn)1.將電原理圖編輯(SchematicEdit）、印制電路板（PCB）設(shè)計(jì)、可編程邏輯器件（PLD）設(shè)計(jì)、自動(dòng)布線(Route)、電路模擬仿真(Sim)、信號(hào)完整性分析等功能有機(jī)地結(jié)合在一起，是真正意義上的EDA軟件，智能化、自動(dòng)化程度高。2.支持由上到下或由下到上的層次電路設(shè)計(jì)，能夠完成大型、復(fù)雜的電路設(shè)計(jì)。3.電原理圖中的元件來(lái)自仿真元件庫(kù)時(shí)，可以直接對(duì)電原理圖中的電路進(jìn)行仿真測(cè)試。4.提供ERC(電氣法則檢查)和DRC(設(shè)計(jì)規(guī)則檢查)，最大限度地減少設(shè)計(jì)差錯(cuò)。2023/4/1715第十五頁(yè)，共45頁(yè)。Protel99SE的特點(diǎn)5.庫(kù)元件的管理、編輯功能完善，操作非常方便。通過(guò)基本的作圖工具，即可完成原理圖用元件電氣圖形符號(hào)以及PCB用元件封裝圖形的編輯、制作。6.Schematic和PCB之間具有動(dòng)態(tài)鏈接功能，保證了原理圖與印制板的一致性，以便相互檢查、校驗(yàn)。7.增強(qiáng)的選中功能，在原理圖中選擇一級(jí)器件，PCB中同樣的器件也將被選中。8.具有連續(xù)操作功能，可以快速地放置同類型元件、連線等。9.可生成30多種格式的電氣連接網(wǎng)絡(luò)表，強(qiáng)大的全局編輯功能。2023/4/1716第十六頁(yè)，共45頁(yè)。Protel99SE的安裝隨著計(jì)算機(jī)硬件水平的提高，現(xiàn)在一般的電腦硬件配置都可以滿足Protel99SE的運(yùn)行要求。Protel99SE分為英文版和漢化版。該軟件是電子工程師的用于設(shè)計(jì)電路原理圖和PCB較流行的行業(yè)軟件，能兼容windows的大小字體，由Protel99SE安裝文件、升級(jí)包ServicePack6和漢化包3部分組成。Protel99SE及補(bǔ)丁程序的安裝過(guò)程很簡(jiǎn)單，與大多數(shù)Windows程序安裝方法類似，只需要按照安裝向?qū)У奶崾具M(jìn)行操作即可。2023/4/1717第十七頁(yè)，共45頁(yè)。Protel99SE的安裝安裝后，Protel99所在目錄文件結(jié)構(gòu)如下圖所示（采用缺省安裝路徑/ProgramFiles/）2023/4/1718第十八頁(yè)，共45頁(yè)。Protel99SE的啟動(dòng)啟動(dòng)Protel99SE非常容易，單擊桌面、“開始”菜單內(nèi)的“Protel99SE”快捷啟動(dòng)方式，以及現(xiàn)存設(shè)計(jì)文件都可啟動(dòng)Protel991.從“開始”菜單啟動(dòng)2.桌面快捷方式3.通過(guò)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)文件啟動(dòng)2023/4/1719第十九頁(yè)，共45頁(yè)。Protel99SE的啟動(dòng)Protel99啟動(dòng)后的操作界面如下圖所示：文件管理器窗口2023/4/1720第二十頁(yè)，共45頁(yè)。進(jìn)入Protel99SE繪圖環(huán)境設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)2023/4/1721第二十一頁(yè)，共45頁(yè)。進(jìn)入Protel99SE繪圖環(huán)境新建一個(gè)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)Protel99SE共支持2種新建設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式，一種是以傳統(tǒng)的Windows文件形式存儲(chǔ)，另一種Protel99SE的數(shù)據(jù)庫(kù)形式存放。Protel99SE默認(rèn)以數(shù)據(jù)庫(kù)的形式存放，它借用了MicrosoftAccess數(shù)據(jù)庫(kù)的存取技術(shù)，將所有相關(guān)的文檔資料都存放在“設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)”的文件中，統(tǒng)一進(jìn)行管理，這是一種面向?qū)ο蟮墓芾矸绞?。?duì)用戶來(lái)說(shuō)，一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)就是一個(gè)工程項(xiàng)目，其中包括了原理圖、PCB等各種有關(guān)的文檔，這種存儲(chǔ)方式將讓用戶從一大堆文檔當(dāng)中解脫出來(lái)，對(duì)設(shè)計(jì)文檔進(jìn)行更有效的管理。2023/4/1722第二十二頁(yè)，共45頁(yè)。進(jìn)入Protel99SE繪圖環(huán)境新建一個(gè)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)單擊Protel99主畫面“File”（文件）菜單下的“New”（新項(xiàng)目）命令，即可創(chuàng)建一個(gè)新的設(shè)計(jì)文件庫(kù)(.ddb)，如下圖所示：選擇路徑2023/4/1723第二十三頁(yè)，共45頁(yè)。進(jìn)入Protel99SE繪圖環(huán)境必要時(shí)單擊如圖1-3所示的“Password”標(biāo)簽，輸入訪問該設(shè)計(jì)文件庫(kù)(.ddb)文件的密碼。輸入密碼后，再編輯、瀏覽設(shè)計(jì)文件庫(kù)文件時(shí)要求輸入密碼，這樣可有效阻止他人非法瀏覽、修改該項(xiàng)目?jī)?nèi)的設(shè)計(jì)文件。2023/4/1724第二十四頁(yè)，共45頁(yè)。進(jìn)入Protel99SE繪圖環(huán)境設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)的管理新建一個(gè)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)后，會(huì)出現(xiàn)如圖所示的文檔管理界面，該界面布局是由標(biāo)題欄、菜單欄、工具欄、設(shè)計(jì)管理器、工作區(qū)、狀態(tài)欄以及搜索等部分組成。2023/4/1725第二十五頁(yè)，共45頁(yè)。進(jìn)入Protel99SE繪圖環(huán)境設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)的管理2023/4/1726第二十六頁(yè)，共45頁(yè)。進(jìn)入Protel99SE繪圖環(huán)境在“設(shè)計(jì)文件列表”窗內(nèi)，單擊設(shè)計(jì)文件庫(kù)(MyDesign1.ddb)前的小方塊，即可看到設(shè)計(jì)文件庫(kù)(.ddb)內(nèi)文件夾結(jié)構(gòu)，再單擊各文件夾前的小方塊即可顯示或隱藏文件夾內(nèi)文件目錄結(jié)構(gòu)，如下圖所示：2023/4/1727第二十七頁(yè)，共45頁(yè)。進(jìn)入Protel99SE繪圖環(huán)境設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)的管理DesignTeam（設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)）：文件夾內(nèi)存放了設(shè)計(jì)隊(duì)伍（在Members文件夾內(nèi)）、文件訪問權(quán)限（不同人員對(duì)設(shè)計(jì)文件的訪問權(quán)限存放在Permissions文件夾內(nèi)）以及會(huì)議記錄等日常設(shè)計(jì)管理信息。RecycleBin（回收站）：設(shè)計(jì)文件回收站，其作用類似于Windows桌面上的“回收站”，用于存放刪除的設(shè)計(jì)文件，必要時(shí)可以從中恢復(fù)。Documents（文檔管理）：相當(dāng)于一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)中的文件夾，設(shè)計(jì)文檔都會(huì)保存在這個(gè)文件夾中，如原理圖文件、元件清單、模擬仿真波形文件、印制板文件以及各種各樣的報(bào)表文件等，可以通過(guò)左側(cè)的設(shè)計(jì)管理器很容易地對(duì)文檔進(jìn)行管理。2023/4/1728第二十八頁(yè)，共45頁(yè)。新建原理圖設(shè)計(jì)文檔設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)新建完成后，本小節(jié)將重點(diǎn)介紹一下如何新建原理圖設(shè)計(jì)文檔。在Documents界面下，選擇File文件菜單下的New命令，或是直接單擊鼠標(biāo)右鍵，在彈出的快捷菜單中選擇New新建文件命令，就可以打開如下圖所示的新建文件對(duì)話框，Protel99SE中提供了10種文件類型。.ddb——設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)文件.net——網(wǎng)絡(luò)表文.lib——元件庫(kù)文件.pld——可編程邏輯器件描述文件.pcb——印刷電路板文件.sch——原理圖文件.txt——文本文件.rep——報(bào)告文件.prj——項(xiàng)目文件.bk*——自動(dòng)備份文件2023/4/1729第二十九頁(yè)，共45頁(yè)。新建原理圖設(shè)計(jì)文檔2023/4/1730第三十頁(yè)，共45頁(yè)。新建原理圖設(shè)計(jì)文檔該文檔選擇窗口列出了Protel99SE可以管理、編輯的文件類型，包括：原理圖文件（SchematicDocument）、電原理圖元件庫(kù)文件、印制板文件（PCBDocument）、印制板圖形庫(kù)文件、表格文件、文本文件、波形文件（WaveformDocument）、文件夾等。2023/4/1731第三十一頁(yè)，共45頁(yè)。新建原理圖設(shè)計(jì)文檔選擇SchematicDocument文件類型，單擊OK按鈕，創(chuàng)建一個(gè)新的原理圖文件。可以對(duì)文件名進(jìn)行修改，修改后雙擊打開，進(jìn)入到原理圖設(shè)計(jì)界面。2023/4/1732第三十二頁(yè)，共45頁(yè)。新建原理圖設(shè)計(jì)文檔2023/4/1733第三十三頁(yè)，共45頁(yè)。新建原理圖設(shè)計(jì)文檔打開設(shè)計(jì)文件：“File”菜單下的“Open…”命令，在“OpenDesignDatabase”窗口內(nèi)，找出并單擊待打開的設(shè)計(jì)文件名（如DesignExplorer99\Examples文件夾下的演示文件庫(kù)Z80Microprocessor.ddb）2023/4/1734第三十四頁(yè)，共45頁(yè)。繪制原理圖前的環(huán)境與參數(shù)設(shè)置1.設(shè)置圖紙當(dāng)構(gòu)思好零件圖規(guī)模后，最好先設(shè)置圖紙大小，為后面的原理圖設(shè)計(jì)提供方便，系統(tǒng)默認(rèn)為B圖紙。2023/4/1735第三十五頁(yè)，共45頁(yè)。繪制原理圖前的環(huán)境與參數(shù)設(shè)置2.設(shè)置格點(diǎn)通過(guò)點(diǎn)擊Tools工具菜單，選擇Properties...優(yōu)選項(xiàng)選項(xiàng)，系統(tǒng)隨即會(huì)彈出Preferences對(duì)話框，在GraphicalEditing標(biāo)簽頁(yè)中，可以點(diǎn)擊Cursor/GridOptions區(qū)域Visible選項(xiàng)的下拉菜單，選擇所需的格點(diǎn)形狀。2023/4/1736第三十六頁(yè)，共45頁(yè)。繪制原理圖前的環(huán)境與參數(shù)設(shè)置2.設(shè)置格點(diǎn)2023/4/1737第三十七頁(yè)，共45頁(yè)。繪制原理圖前的環(huán)境與參數(shù)設(shè)置2023/4/1738第三十八頁(yè)，共45頁(yè)。繪制原理圖前的環(huán)境與參數(shù)設(shè)置通過(guò)點(diǎn)擊Design設(shè)計(jì)菜單，選擇Options...選項(xiàng)，系統(tǒng)隨即會(huì)彈出DocumentOptions對(duì)話框，在SheetOptions標(biāo)簽頁(yè)中，Grids區(qū)域還有SnapOn和Visible兩個(gè)設(shè)置項(xiàng)，它們也與格點(diǎn)有關(guān)。（1）鼠標(biāo)指針移動(dòng)間距設(shè)置（SnapOn）這項(xiàng)設(shè)置可以改變光標(biāo)的移動(dòng)間距。選中此項(xiàng)，表示光標(biāo)移動(dòng)時(shí)以SnapOn右邊的設(shè)置值為基本單位跳移；如果不選此項(xiàng)，則光標(biāo)移動(dòng)時(shí)以10個(gè)像素點(diǎn)為基本單位移動(dòng)。（2）格點(diǎn)可視化設(shè)置（Visible）選中此項(xiàng)，表示格點(diǎn)可見，可以在其右邊的設(shè)置框內(nèi)改變輸入值來(lái)調(diào)整圖紙格點(diǎn)間的距離；如果不選此項(xiàng)，圖紙上不顯示格點(diǎn)2023/4/1739第三