Protel DXP 2004 原理圖與PCB設(shè)計(jì)實(shí)用教程 第2版 課件 第1章 Protel DXP 2004概述

第1章ProtelDXP2004概述1.1Protel系列軟件發(fā)展歷史 1.2ProtelDXP2004的特點(diǎn) 1.3ProtelDXP2004系統(tǒng)配置 1.4ProtelDXP2004的啟動(dòng) 1.5ProtelDXP2004主界面 1.6ProtelDXP2004項(xiàng)目及文件的管理1.7ProtelDXP2004設(shè)計(jì)簡(jiǎn)例

1.8熱轉(zhuǎn)印法自制印制電路板1.1Protel系列軟件發(fā)展歷史

Protel系列電子設(shè)計(jì)軟件因?yàn)槠涔δ軓?qiáng)大、界面友好和操作簡(jiǎn)便、實(shí)用等優(yōu)點(diǎn)，已成為EDA行業(yè)尤其是PCB設(shè)計(jì)領(lǐng)域中發(fā)展最快、應(yīng)用時(shí)間最長(zhǎng)、運(yùn)用范圍最廣泛的EDA軟件之一。Protel系列電子設(shè)計(jì)軟件的發(fā)展歷程主要經(jīng)歷了以下幾個(gè)階段的產(chǎn)品升級(jí)。

20世紀(jì)80年代，美國(guó)ACCELTechnologiesInc推出了第一個(gè)應(yīng)用于電子線路設(shè)計(jì)的軟件包——TANGO，這個(gè)軟件包開創(chuàng)了電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化（EDA）的先河。此軟件包現(xiàn)在看來比較簡(jiǎn)陋，但在當(dāng)時(shí)卻給電子線路設(shè)計(jì)帶來了設(shè)計(jì)方法和方式的革命，人們紛紛開始用計(jì)算機(jī)來設(shè)計(jì)電子線路。

20世紀(jì)80年代末，Windows系統(tǒng)開始日益流行，許多應(yīng)用軟件也紛紛開始支持Windows操作系統(tǒng)，Protel也不例外，相繼推出了ProtelForWindows1.0、ProtelForWindows1.5等版本。這些版本的可視化功能給設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)電子線路帶來了很大的方便，設(shè)計(jì)人員不用再記一些煩瑣的命令，而且還可以和其他設(shè)計(jì)人員共享系統(tǒng)資源。

1998年P(guān)rotel公司發(fā)布了第一套包括并集成所有5套核心EDA工作的開發(fā)軟件——Protel98，Protel98專門用于WindowsNT平臺(tái)，包括原理圖輸入、可編程邏輯設(shè)備、仿真、板設(shè)計(jì)和自動(dòng)布線等功能。1999年P(guān)rotel公司推出了Protel99，Protel99在原來版本上又加入了許多全新的特色，它既有原理圖邏輯功能驗(yàn)證的混合信號(hào)仿真，又有PCB信號(hào)完整性分析的板級(jí)仿真，從而構(gòu)成了從電路設(shè)計(jì)到真實(shí)板分析的完整體系。2001年P(guān)rotel公司更名為Altium公司。并于2002年推出了新產(chǎn)品ProtelDXP，ProtelDXP集成了更多工具，使用更方便，功能更強(qiáng)大。在2003年推出的Protel2004對(duì)ProtelDXP進(jìn)行了完善。2006年初，Altium公司推出了Protel系列的高端版本AltiumDesigner6.0，并在隨后的幾年中不斷對(duì)該軟件進(jìn)行升級(jí)，先后推出了AltiumDesigner7.0、8.0和AltiumDesignerWinter09等版本。2011年最新發(fā)布的AltiumDesigner10帶來了一個(gè)全新的管理元器件的方法，其中包括新的用途系統(tǒng)、修改管理、新的生命周期和審批制度、實(shí)時(shí)供應(yīng)鏈管理等更多的新功能。1.2ProtelDXP2004的特點(diǎn)ProtelDXP2004作為一款功能強(qiáng)大的電路設(shè)計(jì)軟件，它具有以下基本特點(diǎn)：

1.全新的EDA設(shè)計(jì)軟件2.重復(fù)式設(shè)計(jì)3.集成式的元件與元件庫4.可定義電路板設(shè)計(jì)規(guī)則5.數(shù)?；旌想娐贩抡婀δ?.支持FPGA設(shè)計(jì)1.3ProtelDXP2004系統(tǒng)配置Altium公司推薦的典型配置為：

●WindowsXP操作系統(tǒng)（專業(yè)版或家庭版）；●CPU：PentiumPC，1.2G或者更高；●硬盤空間：620MB；●內(nèi)存：512MB；●屏幕分辨率：1280×1024，32位；●顯存：32MB。

1.4ProtelDXP2004的啟動(dòng)

ProtelDXP2004的啟動(dòng)畫面如圖1-1所示，軟件啟動(dòng)后的主界面如圖1-2所示。

1-1ProtelDXP2004的啟動(dòng)畫面1-2ProtelDXP2004啟動(dòng)后的主界面在系統(tǒng)主界面上執(zhí)行菜單命令【DXP】/【Preferences】，在【Preferences】對(duì)話框中進(jìn)行中英文界面的轉(zhuǎn)換。

圖1-3中英文界面的切換1.標(biāo)題欄 標(biāo)題欄位于ProtelDXP2004主界面的最上方，可以從標(biāo)題欄上看出軟件名稱以及當(dāng)前文件的存儲(chǔ)路徑。2.菜單欄 菜單欄位于ProtelDXP2004主界面的上方左側(cè)，首次啟動(dòng)ProtelDXP2004后，系統(tǒng)將顯示【DXP】、【File】、【View】、【Favorites】、【Project】、【W(wǎng)indow】和【Help】等基本操作菜單項(xiàng)。菜單欄的主要功能是進(jìn)行各種命令操作、設(shè)置各種參數(shù)以及打開幫助文件等。1.5ProtelDXP2004的主界面

圖1-5啟動(dòng)原理圖編輯器后的菜單欄

圖1-6啟動(dòng)PCB編輯器后的菜單欄3.工具欄 ProtelDXP2004的主界面總是以固定位置顯示一個(gè)主工具欄。隨著其他編輯器的打開，窗口中還可出現(xiàn)其他工具欄。工具欄主要是為了方便設(shè)計(jì)人員的操作而設(shè)計(jì)的，一些菜單項(xiàng)的運(yùn)行都可以通過工具欄按鈕來實(shí)現(xiàn)。 ProtelDXP2004中主要操作環(huán)境就是原理圖設(shè)計(jì)環(huán)境和PCB設(shè)計(jì)環(huán)境，這兩個(gè)操作環(huán)境對(duì)應(yīng)的工具欄名稱各不相同，但對(duì)應(yīng)工具欄的類型卻有相似之處。4.工作區(qū) 工作區(qū)位于ProtelDXP2004界面的中間，是設(shè)計(jì)人員編輯各種文件的區(qū)域。在無編輯對(duì)象打開的情況下，工作區(qū)將自動(dòng)顯示為系統(tǒng)默認(rèn)主頁，主頁內(nèi)列出了常用的任務(wù)命令，單擊某個(gè)命令即可快速啟動(dòng)相應(yīng)的工具模塊。5.工作區(qū)面板ProtelDXP2004為設(shè)計(jì)人員提供了大量的工作面板，這些工作面板一般位于主界面工作區(qū)的左右兩邊，可以隱藏或顯示，也可以移動(dòng)到主界面的任意位置。在設(shè)計(jì)過程中最為經(jīng)常使用的工作面板為【Projects】工作面板、【Libraries】工作面板、【Files】工作面板等。6.面板控制區(qū)面板控制區(qū)位于ProtelDXP2004主界面的右下角，它的作用是為設(shè)計(jì)人員提供一些最常用的工作面板并且將工作面板以標(biāo)簽的形式表現(xiàn)出來，如圖1-7所示。

圖1-7面板控制區(qū)1.6ProtelDXP2004項(xiàng)目及文件的管理1.6.1常用項(xiàng)目和文件類型ProtelDXP2004具有很多不同的功能，每個(gè)功能都由很多文件構(gòu)成，本節(jié)只介紹ProtelDXP2004在PCB設(shè)計(jì)過程中常用的項(xiàng)目，它們分別PCB項(xiàng)目和集成元件庫項(xiàng)目，兩個(gè)項(xiàng)目的文件擴(kuò)展名和圖標(biāo)如表1-1所示。

表1-1常用項(xiàng)目類型

在ProtelDXP2004的PCB項(xiàng)目設(shè)計(jì)過程中常用的文件有5種，分別是原理圖文件、PCB文件、元件原理圖庫文件、元件封裝庫文件和集成元件庫文件，文件擴(kuò)展名和圖標(biāo)如表1-2所示。

表1-2常用文件類型1.6.2對(duì)項(xiàng)目的操作

1．新建項(xiàng)目運(yùn)行ProtelDXP2004，執(zhí)行菜單命令【File】/【New】/【Project】/【PCBProject】，由此創(chuàng)建一個(gè)新的PCB項(xiàng)目。在創(chuàng)建一個(gè)新的PCB項(xiàng)目的同時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)彈出【Projects】工作面板，并且一個(gè)默認(rèn)名為“PCB_Project1.PrjPCB”的項(xiàng)目出現(xiàn)在【Projects】工作面板上，如圖1-8所示。圖1-8新建一個(gè)項(xiàng)目2．保存項(xiàng)目 新建的項(xiàng)目呈高亮藍(lán)色狀態(tài)，在新建的“PCB_Project1.PrjPCB”項(xiàng)目上點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵，從彈出的菜單中選擇命令【Save】，并將項(xiàng)目重命名為“單片機(jī)應(yīng)用電路.PrjPCB”保存在“D：\chapter1\單片機(jī)應(yīng)用電路”中，如圖1-9所示。保存后可以在【Projects】工作面板上看到當(dāng)前項(xiàng)目的名字已經(jīng)更換為“單片機(jī)應(yīng)用電路.PrjPCB”，如圖1-10所示。

圖1-9將項(xiàng)目更名并保存到指定目錄下圖1-10保存后的項(xiàng)目3．關(guān)閉項(xiàng)目 在【Projects】工作面板名為“單片機(jī)應(yīng)用電路.PrjPCB”項(xiàng)目上單擊鼠標(biāo)右鍵，從彈出的菜單中選擇命令【CloseProject】，即可關(guān)閉該P(yáng)CB項(xiàng)目。4．打開已有工程項(xiàng)目執(zhí)行菜單命令【File】/【Open】或單擊主工具欄中的按鈕，即可到硬盤下打開所需的項(xiàng)目。1.6.3對(duì)文件的操作1.加入文件在創(chuàng)建一個(gè)項(xiàng)目之后，需要為該項(xiàng)目添加相應(yīng)的文件，可以添加的文件類型有原理圖文件、PCB文件、庫文件等。 執(zhí)行菜單命令【File】/【New】/【Schematic】，或者在【Projects】工作面板中當(dāng)前項(xiàng)目上點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵選擇右鍵菜單命令【AddNewtoProject】/【Schematic】，都可以為當(dāng)前的PCB項(xiàng)目添加一個(gè)新文件，新文件默認(rèn)名為“Sheet1.SchDoc”，如圖1-11所示。

圖1-11在當(dāng)前項(xiàng)目下新建原理圖文件圖1-12為當(dāng)前項(xiàng)目添加已有的原理圖文件

2．保存文件新建的文件同樣呈高亮藍(lán)色狀態(tài)，在【Projects】工作面板的該文件上點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵，從彈出的右鍵菜單中選擇命令【Save】，并將項(xiàng)目重命名為“單片機(jī)系統(tǒng)電路.SchDoc”后保存文件所在項(xiàng)目的目錄下，即目錄“D\Chapter1\單片機(jī)應(yīng)用電路”下，如圖1-13所示。保存后可以在【Projects】工作面板上看到當(dāng)前文件已經(jīng)更名為“單片機(jī)系統(tǒng)電路.SchDoc”，如圖所示。圖1-13將文件更名后保存到指定目錄下圖1-14保存后的文件3．移出文件 在【Projects】工作面板中需要移出的文件上單擊鼠標(biāo)右鍵，在彈出的快捷菜單中選擇命令【RemovefromProject】，如圖1-15所示,系統(tǒng)彈出提示對(duì)話框，詢問是否移出文件，如圖1-16所示，選擇即將該文件從單片機(jī)應(yīng)用電路.PRJPCB項(xiàng)目中移出，但是必須要注意，此操作只是將文件從該項(xiàng)目中移出去，成為自由文件，但并未從磁盤中徹底刪除。圖1-15移出項(xiàng)目中的文件圖1-16提示對(duì)話框4．切換文件用鼠標(biāo)點(diǎn)擊在【Projects】工作面板中不同的文件，就可以在不同的文件中切換，如圖1-17所示，另外用鼠標(biāo)單擊工作區(qū)上的標(biāo)簽欄也可以實(shí)現(xiàn)此功能。圖1-17在【Projects】工作面板中切換文件圖1-18在標(biāo)簽欄上切換文件1.7ProtelDXP2004設(shè)計(jì)簡(jiǎn)例

本節(jié)將通過一個(gè)實(shí)例來簡(jiǎn)要說明如何使用ProtelDXP2004SP2完成PCB設(shè)計(jì)的一般過程。PCB設(shè)計(jì)主要包括創(chuàng)建一個(gè)新項(xiàng)目，添加新的原理圖文件及繪制電路原理圖、ERC規(guī)則檢查、產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)報(bào)表，添加新的PCB文件及繪制PCB、DRC規(guī)則檢查等步驟。通過本節(jié)的學(xué)習(xí)可以使得設(shè)計(jì)人員初步了解PCB設(shè)計(jì)的大致過程，從而有助于后續(xù)章節(jié)知識(shí)的理解和學(xué)習(xí)。1.創(chuàng)建PCB項(xiàng)目

首先在“D：\Chapter1”目錄下創(chuàng)建一個(gè)名為“LED電路”的文件夾，然后啟動(dòng)ProtelDXP2004SP2，進(jìn)入到設(shè)計(jì)系統(tǒng)中。在設(shè)計(jì)系統(tǒng)的主界面上執(zhí)行菜單命令【File】→【New】→【Project】→【PCBProject】，創(chuàng)建一個(gè)新的PCB項(xiàng)目，執(zhí)行菜單命令【File】→【SaveProject】將項(xiàng)目更名為“LED電路.PrjPCB”保存在指定目錄下，即“D：\Chapter1\LED電路”下。2．繪制電路原理圖

繪制電路原理圖主要包括放置元器件、修改元器件標(biāo)號(hào)及數(shù)值、連接元器件等步驟。3．ERC檢查

在原理圖編輯環(huán)境下執(zhí)行菜單命令【Project】→【CompileDodumentLED電路.SchDoc】開始電氣規(guī)則檢查，通過ERC檢查可以檢測(cè)電路正確與否，如果發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤則需要設(shè)計(jì)人員根據(jù)錯(cuò)誤的提示修改電路圖，直到完全正確為止。4.繪制PCB

使用ProtelDXP2004SP2進(jìn)行電路設(shè)計(jì)的最終目的是制作符合設(shè)計(jì)需要的印制電路板，因此在加工電路板之前設(shè)計(jì)人員必須對(duì)PCB文件進(jìn)行認(rèn)真設(shè)計(jì)。 1）添加并保存PCB文件； 2）載入網(wǎng)絡(luò)表和元件封裝； 3）顯示所有導(dǎo)入的元器件； 4）元件布局； 5）手動(dòng)布線； 6）再次保存PCB文件。5.DRC規(guī)則檢查

完成PCB板的布線操作后，為了保證PCB板設(shè)計(jì)的正確性，通常需要對(duì)PCB板進(jìn)行設(shè)計(jì)規(guī)則檢查。執(zhí)行菜單命令【Tool】/【DesignRuleCheck】，在彈出【DesignRuleChecker】對(duì)話框中直接點(diǎn)擊

按鈕，執(zhí)行DRC檢查，系統(tǒng)將產(chǎn)生一個(gè)DRC檢查報(bào)告文件，如圖所示。1.8熱轉(zhuǎn)印法自制印制電路板

自制電路板的方法可以有效地加快研發(fā)進(jìn)度、節(jié)省加工費(fèi)用，同時(shí)能夠增強(qiáng)設(shè)計(jì)人員的實(shí)踐能力。初學(xué)者在接觸軟件之初即開始嘗試自制電路板不僅有利于對(duì)設(shè)計(jì)電路的理解，更有助于對(duì)印制電路板的結(jié)構(gòu)和加工制作過程的了解，從而在后續(xù)章節(jié)知識(shí)的學(xué)習(xí)過程中始終能保持一個(gè)清晰的認(rèn)知。熱轉(zhuǎn)印法自制電路板，首先將設(shè)計(jì)好的PCB圖打印在熱轉(zhuǎn)印紙上的光滑面上，其次通過熱轉(zhuǎn)印機(jī)高溫加熱將打印在熱轉(zhuǎn)印紙光滑面上的碳粉轉(zhuǎn)印在覆銅板的銅箔面上，形成了一個(gè)覆蓋銅箔（電路）的腐蝕保護(hù)層，再將轉(zhuǎn)印后的覆銅板放在腐蝕液中腐蝕掉受保護(hù)電路外的其他銅箔，即可得到所需的電路以及電路板。1.設(shè)備：計(jì)算機(jī)、激光打印機(jī)、熱轉(zhuǎn)印機(jī)[1]計(jì)算機(jī)用于繪制印制電路板圖；[2]激光打印機(jī)將繪制好的PCB圖打印在熱轉(zhuǎn)印紙的光滑面上；[3]熱轉(zhuǎn)印機(jī)的功能是通過高溫加熱，將PCB圖熱轉(zhuǎn)印到覆銅板上。如果不具備熱轉(zhuǎn)印機(jī)，也可以采用不銹鋼底面的電熨斗或與熱轉(zhuǎn)印機(jī)類似的過塑機(jī)取代熱轉(zhuǎn)印機(jī)，功能相同。[4]PCB蝕刻機(jī)內(nèi)部裝入按比例配置的蝕刻液，用于腐蝕轉(zhuǎn)印后的電路板。[5]PCB鉆孔機(jī)用于對(duì)轉(zhuǎn)印后的電路板上的焊盤打孔，以便插接元器件。2.工具：不銹鋼剪、剪刀、油性記號(hào)筆、電鉆[1]不銹鋼剪將覆銅板剪裁成制板所需的尺寸[2]剪刀用于裁剪熱轉(zhuǎn)印紙至轉(zhuǎn)印所需的尺寸[3]油性記號(hào)筆用于修補(bǔ)短缺碳粉，即轉(zhuǎn)印后用于保護(hù)電路的碳粉如果再有斷裂的地方，可用油性記號(hào)筆進(jìn)行修補(bǔ)；[4]電鉆用于對(duì)轉(zhuǎn)印后的電路板上的焊盤打孔，以便插接元器件。3.耗材：熱轉(zhuǎn)印紙、覆銅板、細(xì)砂紙、蝕刻劑

[1]熱轉(zhuǎn)印紙是一種將紙和高分子膜復(fù)合制成的雙面特殊紙，這種紙可以耐受很高的溫度而不變形受損。其光滑的一面不易附著其他材料，將PCB圖打印在熱轉(zhuǎn)印紙的光滑面上，在高溫下熱轉(zhuǎn)印紙表面的碳粉會(huì)與熱轉(zhuǎn)印紙脫離而附著在與熱轉(zhuǎn)印紙相接觸的覆銅板表面，即所謂的將PCB圖熱轉(zhuǎn)印到覆銅板上；[2]覆銅板是用來制作PCB的基板，其單面或雙面覆有薄薄的一層銅箔；[3]細(xì)砂紙用于打磨覆銅板；[4]蝕刻劑用于按比例配置腐蝕液，腐蝕掉覆銅板上除所需電路以外的其他覆銅。4.元器件原理圖符號(hào)、PCB元器件封裝及元器件實(shí)物對(duì)照表5.打印電路板圖(XP系統(tǒng))

在打印PCB圖之前，首先需要進(jìn)行頁面設(shè)置，執(zhí)行菜單命令【File】→【PageSetup】進(jìn)行頁面設(shè)定，彈出【CompositeProperties】對(duì)話框。

將【Scale】打印比例選項(xiàng)設(shè)置為1.00，即采用1:1的比例打印所需PCB圖。

【ColorSet】顏色選項(xiàng)設(shè)置為單色【Mono】。

設(shè)置完成后，再點(diǎn)擊【Advanced】高級(jí)選項(xiàng)，彈出【PCBPrintoutProperties】對(duì)話框，由于本項(xiàng)目制作的是單面（底層）電路板，因此需要?jiǎng)h掉其它不需要的層，只保留設(shè)計(jì)中所需要的底層【BottomLayer】即可。

雙擊【PCBPrintoutProperties】對(duì)話框中保留的【BottomLayers】，彈出【LayersProperties】對(duì)話框，在該對(duì)話框的各個(gè)圖元的選項(xiàng)組中，分別提供了3種不同類型的打印方案，即【Full】、【Draft】、【Hide】三種選項(xiàng)，即打印圖元全部圖形畫面、打印圖元外形輪廓，以及隱藏圖元，不打印。本項(xiàng)目中保持默認(rèn)設(shè)置，即【Full】選項(xiàng)，需要將底層電路板中將所有圖