電子電路CAD設(shè)計(jì)報(bào)告模板

PAGE10電子電路CAD課程設(shè)計(jì)專業(yè):電子信息科學(xué)與技術(shù)班級(jí):電科學(xué)號(hào):姓名:內(nèi)容摘要《電子線路CADProtel》是一門實(shí)踐性要求很高的課程，學(xué)生需要通過(guò)上機(jī)實(shí)習(xí)和設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)鞏固所學(xué)知識(shí)，進(jìn)而綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)針對(duì)不同的用戶需求設(shè)計(jì)開發(fā)，實(shí)踐是非常重要的教學(xué)環(huán)節(jié)。鑒于目前的設(shè)備及我國(guó)CAD軟件的流通性，本課程以PROTEL軟件為主體，介紹其基礎(chǔ)知識(shí)、設(shè)計(jì)流程及設(shè)計(jì)方法等問(wèn)題。學(xué)完本課程應(yīng)使學(xué)生掌握原理圖及印刷電路板圖的編輯、輸出、網(wǎng)表生成、檢查、分析及建立新原理圖、印刷電路板圖庫(kù)等。通過(guò)實(shí)習(xí)學(xué)生可以獨(dú)立實(shí)現(xiàn)電路原理圖和印刷電路板的設(shè)計(jì),為今后在工作中的實(shí)際應(yīng)用打下較為堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。本篇課程設(shè)計(jì)主要以學(xué)習(xí)為目的。主要通過(guò)對(duì)Z80存儲(chǔ)器板卡的原理圖、PCB電路板的繪制達(dá)到學(xué)習(xí)Protel電子CAD的目的，讓我們對(duì)電子線路CADProtel有感性的認(rèn)識(shí)，然后通過(guò)上機(jī)操作、實(shí)踐，加深、理解設(shè)計(jì)原理,掌握Protel的設(shè)計(jì)技術(shù)：了解并掌握用protel軟件繪制簡(jiǎn)單電路圖;掌握用protel軟件設(shè)計(jì)庫(kù)元件;掌握一般電子線路PCB圖設(shè)計(jì)。目錄一、封面……………1二、內(nèi)容摘要………2三、目錄……………3四、原理圖設(shè)計(jì)……………………4五、功能描述………5六、PCB板的繪制…………………6七、設(shè)計(jì)中遇到的問(wèn)題……………9八、參考文獻(xiàn)………10四、原理圖設(shè)計(jì)4.1、原理圖設(shè)計(jì)步驟：（1）進(jìn)入Protel99SE，創(chuàng)建一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，選擇菜單File/New命令，雙擊框中原理圖服務(wù)器（SchematicDocument）圖標(biāo)，建立原理圖設(shè)計(jì)文檔，進(jìn)入原理圖設(shè)計(jì)界面。（2）在設(shè)計(jì)管理器中選擇BrowseSCH頁(yè)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Protel99SE子目錄，在該目錄中選擇Library＼SCH路徑，在元件庫(kù)列表中選擇所需的元件庫(kù)，MiscellaneousDevicesDdb，ProtelDos庫(kù)等，單擊ADD按鈕，即把元件庫(kù)增加到元件庫(kù)管理器中。（3）根據(jù)實(shí)際電路的需要，到元件庫(kù)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，按Space旋轉(zhuǎn)元件位置，再用電器線將個(gè)元件連接好同時(shí)對(duì)元件進(jìn)行編號(hào)、封裝和設(shè)定。（4）選擇菜單Tool/REC對(duì)畫好的電路原理圖進(jìn)行電氣規(guī)則檢查。如果有錯(cuò)誤，根據(jù)錯(cuò)誤情況進(jìn)行改正。4.2、原理圖如下：五、功能描述主要功能：1、白天，數(shù)碼管循環(huán)顯示012345。報(bào)警不起作用。2、晚上，數(shù)碼管熄滅不顯示。報(bào)警起作用。3、晚上，如果晃動(dòng)一下作品或者遮擋一下紅外線，立即發(fā)出5秒的報(bào)警聲。再觸發(fā)則再報(bào)警。電路分析：電路上電，白天光敏電阻阻值小，U1C正向端電位高，輸出為“1”,Q4導(dǎo)通，，U3A得電工作，綠燈閃爍，產(chǎn)生脈沖到CD4017,于是數(shù)碼管開始工作，顯示“H4017H4017……”。由于U1C輸出為“1”,所以Q3也導(dǎo)通，U3的4腳為“0”3腳輸出也為“0”所以音樂芯片不工作。晚上，光敏電阻阻值大，UIC正向端電位低，輸出為“0”U3是由555組成的單穩(wěn)態(tài)電路，平時(shí)2腳保持高電平，當(dāng)抖動(dòng)一下時(shí)，水銀開關(guān)接通，U1B由原來(lái)輸出“1”變?yōu)椤?”,當(dāng)UIB的7腳為“0”時(shí)，2腳變?yōu)椤?”，3腳輸出5秒高電平，Q4導(dǎo)通5秒，在5秒內(nèi)，數(shù)碼管循環(huán)顯示若擋住紅外對(duì)射，紅外接收端電流變小，UIA反向端電位變高，輸出“0”,于是2腳也為“0”，3腳輸出5秒高電平，Q4導(dǎo)通5秒，在5秒內(nèi)，數(shù)碼管循環(huán)顯示“H4017”,音樂芯片得電報(bào)警5秒。六、PCB板的繪制利用原理圖設(shè)計(jì)工具繪制原理圖，并且生成對(duì)應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)表。當(dāng)然，有些特殊情況下，如電路板比較簡(jiǎn)單，已經(jīng)有了網(wǎng)絡(luò)表等情況下也可以不進(jìn)行原理圖的設(shè)計(jì)，直接進(jìn)入PCB設(shè)計(jì)系統(tǒng)，在PCB設(shè)計(jì)系統(tǒng)中，可以直接取用零件封裝，人工生成網(wǎng)絡(luò)表。手工更改網(wǎng)絡(luò)表將一些元件的固定用腳等原理圖上沒有的焊盤定義到與它相通的網(wǎng)絡(luò)上，沒任何物理連接的可定義到地或保護(hù)地等。將一些原理圖和PCB封裝庫(kù)中引腳名稱不一致的器件引腳名稱改成和PCB封裝庫(kù)中的一致，特別是二、三極管等。6.1、PCB板的繪制一般步驟：（1）選擇菜單File/New命令，雙擊框中PCB設(shè)計(jì)服務(wù)器（PCBDocument）圖標(biāo)，建立PCB設(shè)計(jì)文檔，進(jìn)入PCB設(shè)計(jì)界面。（2）選擇菜單Design/Add/RemoveLibrary，在“添加/刪除元件庫(kù)”對(duì)話框中選取所有元件所對(duì)應(yīng)的元件封裝庫(kù)，PCBFootprint。（3）布線規(guī)則是設(shè)置布線的各個(gè)規(guī)范：通過(guò)Design—Rules進(jìn)行設(shè)置安全間距、走線層面和方向、過(guò)孔形狀、走線線寬等a.雙面板制作b.VCC和GND線寬為30mil,c.其它走線寬度為15mil。d.過(guò)孔為外徑30mil，內(nèi)徑為25mil（4）選擇菜單Design/LoadNets，然后在彈出的窗口中單擊Browse按鈕，再在彈出的窗口中選擇電路原理圖設(shè)計(jì)生成的網(wǎng)絡(luò)表.net文件，如果沒有錯(cuò)誤，單擊Execute，也可在Sch原理圖菜單Design—UpdatePcb進(jìn)行，如果出現(xiàn)錯(cuò)誤提示，必須更改錯(cuò)誤。（5）調(diào)整元件封裝，合理布局。Protel99SE既可以進(jìn)行自動(dòng)布線也可以進(jìn)行手工布線，但是一般要手工布線，那樣才能符合特定要求以及避免一些電器規(guī)則出錯(cuò)（6）最后做一次電器規(guī)則檢查Tools工具—DEC如果有錯(cuò)誤則必須更改好，直到最終的PCB板完整做好。6.2、PCB板的繪制基本規(guī)則（1）零件布局布線的關(guān)鍵是布局，多數(shù)設(shè)計(jì)者采用手動(dòng)布局的形式。零件布局應(yīng)當(dāng)從機(jī)械結(jié)構(gòu)散熱、電磁干擾、將來(lái)布線的方便性等方面綜合考慮。先布置與機(jī)械尺寸有關(guān)的器件，并鎖定這些器件，然后是大的占位置的器件和電路的核心元件，再是外圍的小元件。對(duì)于大板子，應(yīng)在中間多加固定螺絲孔。若板上有重的器件或較大的接插件等受力器件，邊上也應(yīng)加固定螺絲孔。同時(shí)注意將過(guò)小的焊盤過(guò)孔改大，將所有固定螺絲孔焊盤的網(wǎng)絡(luò)定義到地或保護(hù)地等。放好后用VIEW3D功能察看一下實(shí)際效果。（2）布線規(guī)則設(shè)置布線規(guī)則是設(shè)置布線的各個(gè)規(guī)范（使用層面、各組線寬、過(guò)孔間距、布線的拓樸結(jié)構(gòu)等部分規(guī)則，可通過(guò)Design-Rules的Menu處從其它板導(dǎo)出后，再導(dǎo)入這塊板），這個(gè)步驟不必每次都要設(shè)置，按個(gè)人的習(xí)慣，設(shè)定一次就可以。①安全間距(Routing標(biāo)簽的ClearanceConstraint)。它規(guī)定了板上不同網(wǎng)絡(luò)的走線、焊盤、過(guò)孔等之間必須保持的距離。一般板子可設(shè)為0.254mm，較空的板子可設(shè)為0.3mm，較密的貼片板子可設(shè)為0.2~0.22mm，極少數(shù)印板加工廠家的生產(chǎn)能力在0.1~0.15mm（須征得他們同意），而0.1mm以下是絕對(duì)禁止的。②走線層面和方向（Routing標(biāo)簽的RoutingLayers）。此處可設(shè)置使用的走線層和每層的主要走線方向。請(qǐng)注意貼片的單面板只用頂層，直插型的單面板只用底層，但是多層板的電源層不是在這里設(shè)置的（可以Design-LayerStackManager中，點(diǎn)頂層或底層后，用AddPlane添加，鼠標(biāo)左鍵雙擊后設(shè)置，點(diǎn)中本層后用Delete刪除），機(jī)械層也不是在這里設(shè)置的（可以在Design-MechanicalLayer中選擇所要用到的機(jī)械層，并選擇是否可視和是否同時(shí)在單層顯示模式下顯示）。③過(guò)孔形狀（Routing標(biāo)簽的RoutingViaStyle）。它規(guī)定了手工和自動(dòng)布線時(shí)自動(dòng)產(chǎn)生的過(guò)孔的內(nèi)、外徑，均分為最小、最大和首選值，其中首選值是最重要的。很顯然，設(shè)計(jì)者總是希望過(guò)孔越小越好，這樣板上可以留有更多的布線空間，但過(guò)孔的尺寸不可能無(wú)限制的減小，它受到鉆孔(drill)和電鍍（plating）等工藝技術(shù)的限制。當(dāng)孔的深度超過(guò)鉆孔直徑的6倍時(shí)，就無(wú)法保證孔壁能均勻鍍銅。比如，現(xiàn)在正常的一塊6層PCB板的厚度（通孔深度）為50Mil左右，所以PCB廠家能提供的鉆孔直徑最小只能達(dá)到8Mil。④走線線寬（Routing標(biāo)簽的WidthConstraint）。它規(guī)定了手工和自動(dòng)布線時(shí)走線的寬度。整個(gè)板范圍的首選項(xiàng)一般取0.2~0.6mm，另添加一些網(wǎng)絡(luò)或網(wǎng)絡(luò)組（NetClass）的線寬設(shè)置，如地線、+5伏電源線、交流電源輸入線、功率輸出線和電源組等。網(wǎng)絡(luò)組可以事先在Design-NetlistManager中定義好，地線一般可選1mm寬度，各種電源線一般可選0.5~1mm寬度，印板上線寬和電流的關(guān)系大約是每毫米線寬允許通過(guò)1安培的電流，具體可參看有關(guān)資料。=5\*GB3⑤敷銅連接形狀的設(shè)置（Manufacturing標(biāo)簽的PolygonConnectStyle）。建議用ReliefConnect方式，導(dǎo)線寬度ConductorWidth取0.3~0.5mm，4根導(dǎo)線45或90度。其余各項(xiàng)用它原先的缺省值。（3）自動(dòng)布線和手工調(diào)整①點(diǎn)擊菜單命令A(yù)utoRoute/Setup對(duì)自動(dòng)布線功能進(jìn)行設(shè)置。選中除了AddTestpoints以外的所有項(xiàng)，特別是選中其中的LockAllPre-Route選項(xiàng)，RoutingGrid可選1mil。此值越小板越容易100%布通，但布線難度和所花時(shí)間越大。②點(diǎn)擊菜單命令A(yù)utoRoute/All開始自動(dòng)布線。假如不能完全布通則可手工繼續(xù)完成或UNDO一次（千萬(wàn)不要用撤消全部布線功能，它會(huì)刪除所有的預(yù)布線和自由焊盤、過(guò)孔）后調(diào)整一下布局或布線規(guī)則，再重新布線。完成后做一次DRC，有錯(cuò)則改正。③對(duì)布線進(jìn)行手工初步調(diào)整。需加粗的地線、電源線、功率輸出線等加粗，某幾根繞得太多的線重布一下，消除部分不必要的過(guò)孔，再次用VIEW3D功能察看實(shí)際效果。手工調(diào)整中可選Tools-DensityMap查看布線密度，紅色為最密，黃色次之，綠色為較松，看完后可按鍵盤上的End鍵刷新屏幕。紅色部分一般應(yīng)將走線調(diào)整得松一些，直到變成黃色或綠色。④切換到單層顯示模式下。將每個(gè)布線層的線拉整齊和美觀。手工調(diào)整時(shí)應(yīng)經(jīng)常做DRC，因?yàn)橛袝r(shí)候有些線會(huì)斷開而你可能會(huì)從它斷開處走上好幾根線，快完成時(shí)可將每個(gè)布線層單獨(dú)打印出來(lái)，以方便改線時(shí)參考，其間也要經(jīng)常用3D顯示和密度圖功能查看。（4）檢查標(biāo)注、注釋等字符盡量不要放在元件下面或過(guò)孔焊盤上面。對(duì)于過(guò)大的字符可適當(dāng)縮小。最后再放上印板名稱、設(shè)計(jì)版本號(hào)、公司名稱、文件首次加工日期、印板文件名、文件加工編號(hào)等信息。并可用第三方提供的程序來(lái)加上圖形和中文注釋如BMP2PCB.EXE和宏勢(shì)公司ROTEL99和PROTEL99SE專用PCB漢字輸入程序包中的FONT.EXE等。（5）放置覆銅區(qū)將設(shè)計(jì)規(guī)則里的安全間距暫時(shí)改為0.5~1mm并清除錯(cuò)誤標(biāo)記，選Place-PolygonPlane在各布線層放置地線網(wǎng)絡(luò)的覆銅（盡量用八角形，而不是用圓弧來(lái)包裹焊盤）。設(shè)置完成后，畫出需覆銅區(qū)域的邊框，最后一條邊可不畫，直接按鼠標(biāo)右鍵就可開始覆銅。電路頻率較高時(shí)可選GridSize比TrackWidth大，覆出網(wǎng)格線。完成后，將設(shè)計(jì)規(guī)則里的安全間距改回原值。（6）最后DRC檢查選擇其中ClearanceConstraintsMax/MinWidthConstraintsShortCircuitConstraints和Un-RoutedNetsConstraints這幾項(xiàng)，按RunDRC鈕，有錯(cuò)則改正。6.3、PCB板圖七、設(shè)計(jì)中遇到的問(wèn)題此次電子線路CAD對(duì)于我們算是很好的一次實(shí)習(xí)。平日上課雖然認(rèn)真聽講在老師自己動(dòng)手，我們?cè)谙旅婵椿脽羝?，想想是很?jiǎn)單的，但實(shí)際做起來(lái)，對(duì)于我來(lái)說(shuō)又是從零開始，沒有實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)及一些設(shè)計(jì)規(guī)格，最大的障礙就是Protel99軟件內(nèi)的英語(yǔ)單詞不認(rèn)識(shí)，只能利用Protel99中做PCB板向?qū)?，做好PCB板規(guī)格，那么就是載入元件的封裝，在