电路板设计CAD

1、 电路板设计CAD课程总结报告2009年11月11日第一章 电路板设计的基本内容一般而言，电路板设计的基本内容主要包括三个部分，即电路原理图的设计、印制电路板PCB的生成以及各种报表的生成。 原理图的设计主要是利用protel 99的原理图设计系统（Advanced Schematic）绘制一张电路原理图。设计者应充分利用protel 99所提供的强大而完善的原理图绘图工具、测试工具、模拟仿真工具和各种编辑功能，来实现其目的，最终获得一张正确、精美的电路原理图，以便为接下来的工作做好准备。其具体步骤如下： 启动Protel99SE，建立名为MYPRO的文件夹：单击桌面上的Protel99SE快

2、捷图标，进入Protel99SE设计环境。若环境中已经有设计数据库文件，就执行菜单File/Close Design将其关闭。若环境中没有设计数据库文件，就执行菜单File/New，在弹出的窗口中，单击Browse按钮，在弹出的文件名输入窗口中建立MYPRO的文件夹，并在文件夹中建立MYFIRST的设计文件。 原理图文件的建立：在上一步的基础上执行File/New菜单，在弹出的窗口中选择Schematic Document图标。建立原理图文件，文件名自定义。画电路图工具栏设计管理器画图工具栏主工具栏 原理图界面的编辑调整：双击打开原理图文件，进入sch原理图编辑界面，点击主工具栏中的放大图标（

3、zoom in）,使得栅格大小适中。执行View/Toolbars菜单中的WiringTools 和DrawingTools，编辑界面出现画图工具栏和画电路图工具栏，选择其他菜单亦出现相对应的工具栏。效果如图1所示：状态栏图1原理图界面 页面设置和元件库的添加：在原理图设计环境中，执行菜单Design/Options，在弹出的窗口中选择Sheet Options页面，在页面右上角的Standard Styles下拉框中选择A0。现在的原理图文件没有可视栅格，图幅为A0。接着，在设计管理器中选择Browse SCH页面，在Browse区域中的下拉框中选择Library，然后单击Add/Remov

4、e按钮，在弹出的窗口中寻找Protel99SE子目录，在该子目录中选择Library/Sch路径，在元件库列表中选择Miscellaneous Devices.ddb后单击Add按钮，然后再选择TI Databook库后单击Add按钮。从而完成对sch文件元件库的添加，添加完成后就可以在原理图中添加元件和连线了。 原理图元件、元件库及元件库的使用：执行菜单命令“ViewDesign Manager”或点击主工具栏里的设计管理器图标。点击“Browse Scb”标签，切换元件管理器，如图2所示。图2切换元件管理器 元件管理器界面：元件管理器有两个区域，如图3所示，即对象浏览区域和对象详细属性区域

5、，其中上半部分为对象浏览框，下半部分为对象详细属性框。元件管理器可以管理元件库和原理图中的图元。点击对象浏览框右侧的下拉式按钮，会弹出两个选项，即“Libraries”和“Primitives”，如图4所示。其中“Libraries”是管理元件库；“Primitives”是管理原理图中的图元。对象浏览框 对象详细属性 图3元件管理器 图4 对象浏览器 元件管理库：点击对象浏览框中的“Libraries”选项，元件管理器就可以用来管理元件库，可以通过它来选择已加载的元件库，增加或减少元件库，放置、编辑和查找元件，如图5所示。点击装入的元件库中的某个元件库，该元件库中的元件名将出现在元件显示区域，

6、如图5所示。装入的元件库 元件显示区域 图5元件管理器管理元件库 元件的布置和连线：在图5元件管理器管理元件库的Filte栏输入元件名称后在显示区选中该元件点击Place按钮，将鼠标放入编辑区域光标变为十字状，此时按Tap键会出现该元件的属性对话框，可以对相应元件的属性进行设置，如元件名、元件大小、元件摆放角度以及元件封装名等等。左击鼠标即将选中元件添加成功。若找不到要布置的原件，可点击Find按钮进入元件搜索菜单搜索元件。完成元件布置后对元件进行连线，使用画电路图工具栏中的画电路图工具。如图6所示。完整的电路图如图7所示。图6 各个图标对应的工具 图7 电路原理图第二章原理图中所涉及主要元件

7、以及其功能21 原理图中所涉及主要元件：输入输出端：CON2,CON3,HEADER4电阻：RES2光电耦合器:4N25TTL施密特触发器： 74LS14四二输入施密特触发器： 4093三极管：2N222电源，地2 2 主要元件功能及总电路功能2 2.1 主要元件功能：光电耦合器：光控开关，常用在自动控制和计数电路中, 原理当光线照射到PN结上时，产生自由移动的电子，达到一定量时，PN结导通。TTL施密特触发器：能将边沿变化缓慢的电压波形整形为边沿陡峭的矩形脉冲。四二输入施密特触发器：波形和脉冲整形，单稳态多频振荡器，高环境噪声系统 ，非稳态多谐振荡器。2.2.2 总电路功能：将信号转换为矩形

8、脉冲及正弦波形输出,既光控脉冲输出电路图。第三章原理图及PCB图具体操作在电路原理图（图7）的基础上进行如下操作：3.1 印制电路板PCB的生成 在印制电路板PCB生成之前需要产生网络表，因为网络表是电路原理图设计（sch）与印制电路板设计（PCB）之间的桥梁和纽带，它是印制电路板设计中自动布线的基础和灵魂。网络表可以由电路原理图生成，也可以从已有的钱制电路板文件中提取。生成方法为：Design/Create Netlist,生成的网络表如图7所示：图7 生成的网络表用同步器新建 PCB 文件。在电路图Sheet1.sch里执行菜单命令Design设计/Update PCB更新 PCB。出现如

9、图8所示对话框，点击Cancel按钮即生成PCB文件。 图8 PCB对话框 定义相对坐标圆点：Protel的PCB图作图区图纸非常大， 具体尺寸是99999mil×99999mil，相当于公制的 2.5 米×2.5 米左右，这么大的图纸，PCB 图放在哪个位置绘制比较好呢？从方便移动图纸的角度考虑，如果绘制的PCB不大于10 英寸×10 英寸时，那么，PCB 图的左下角应该在绝对坐标（X：5000mil，Y：5000mil）时比较合适，Protel的作图区在第一象限，整个作图区的左下角是绝对坐标园点，相对坐标园点定义在绝对坐标（X：5000mil，Y：5000mi

10、l）处，就相当于绘制的 PCB的左下角是相对坐标园点，这样定义，移动图纸方便，计算PCB 尺寸也很方便。用鼠标点主工具栏倒数第四项图标，就是像“井”字的图标，（snap grid 单元格）。出现如图9所示对话框，图9 移动网格对话框把其中的栏目值改为1000，如图，注意：没有必要改为1000mil，这时候是英制，1000，Protel 默认为 1000mil，也就是 1 英寸，ProtelPCB 图其它方面的设置，也是如此。 用鼠标点放置工具栏第七项图标，鼠标光标上出现一个十字，这就是放置相对坐标园点状态，移动鼠标，观察作图区左边最下面的状态栏的绝对坐标值，移动到（X：5000mil，Y：50

11、00mil）处，点一下鼠标左键，定义相对坐标园点就完成了，如图10： 图10 坐标寻找执行鼠标右键/Place Track 放置线，如图11所示，鼠标光标上出现一个十字，这就是放置线的状态。图11放置线在 PCB 图里放置线的方法和在原理图里放置线的方法几乎一样，不好找到相对坐标园点，可以执行Ctri+End，鼠标光标就移动到相对坐标园点上了，放置一个3000mil×3000mil的方框，如图12所示：图12 3000mil×3000mil方框用鼠标点主工具栏第七项图标， 把定义的PCB 放大适合整个作图区。 设置网格：网格的作用是元件布局、放置线、移动元件编号等操作的参考

12、， 合理使用网格， 是绘制出精美的 PCB图的重要保证，执行鼠标右键/Options选项/Layers。弹出层选项对话框，选中 Layers 区块 System 区块的 Visible Grid1（可视网格 1） ，并把 Visible Grid1 的值设置为100 。 添加 PCB 图库文件：用鼠标点主工具栏第一项图标，打开设计管理器，选中Browse PCB 页面，再用鼠标点 Browse区块的下拉箭头，选择第三项 Libraries（库），如图13 ： 图13 PCB 库文件添加这些操作，和原理图里添加库文件的操作是一样的，也已经讲到，Protel99SE 添加库文件，实际上就是添加数据

13、库文件，一个数据库文件里同时存在原理图、PCB 图文件和原理图、PCB图库文件，在原理图里添加数据库文件只会添加原理图库文件， 在 PCB 图里添加数据库文件也只会添加 PCB 图库文件，绝对不会错位。 用同步器更新 PCB 图：在图8的基础上进行如下操作：执行鼠标右键/Options选项/Display显示，如下图弹出参数选择对话框，可设置 PCB 绘图区页面显示风格，用鼠标选中 Colors 页面，Default Colors按钮是默认颜色，如图13所示，Classic Colors按钮是古典颜色，如图8所示。用鼠标点 Preview Changes 按钮，预览变化，也就是预览更新结果，如

14、图14，这个对话框显示的内容是没有错误。图14 预览更新结果点击图14中的Execute按钮，原理图元件对应的 PCB 图封装就放置到 PCB 图里了，用鼠标点作图区上面的文件标签，选中电路图BackupSheet1.pcb，再用鼠标点主工具栏第七项图标，所有的元件和 PCB 边框适合整个作图区，如图15：。图15可以看到，PCB 元件已经放置到 PCB 图里了，第一次使用同步器更新 PCB 图时，PCB 图元件会被一个正方形的绿网罩住，用鼠标拖动这个网，元件也随之移动，删除这个网，用鼠标单击这个网无元件的任何部位， 按键盘上的Delete键，就删除了这个绿网，以后再更新PCB图时就不会出现了。再把所有的元件和 PCB 边框适合整个作图区，将元件拖放进去，按照原理图调整布局后如图16所示： 图16调整布局后32布线 修改线宽：【DESIGN】/【RULES】调出修改规则对话框点击Width Constraint(最后一个)，点击propreties，如图17所示,将最大线宽改为100mil，优先线宽改为20mil.图17 线宽修改修改布线规则，顶层布线水平，底层布线垂直【DESIG