电子dxp入门项目一例一PCB

电子电子 CAD 入门入门 任务一任务一 认识印制线路板认识印制线路板 PCB Printed Circuit Board 中文名称为印刷线路板 简称印制线路板 PCB 是重要 的电子部件 是电子元器件的支撑体 是电子元器件电气连接的提供者 由于它是采用电 子印刷术制作的 故被称为 印制 电路板 印制电路板的设计是以电路原理图为根据 实现电路设计者所需要的功能 印刷电路板 的设计主要指版图设计 需要考虑外部连接的布局 内部电子元件的优化布局 金属连线 和通孔的优化布局 电磁保护 热耗散等各种因素 优秀的版图设计可以节约生产成本 达到良好的电路性能和散热性能 简单的版图设计可以用手工实现 复杂的版图设计需要 借助计算机辅助设计 CAD 实现 电路设计自动化 Electronic Design Automation EDA 指的就是将电路设计中各种工作交由计算机来协助完成 印制电路板的发明者是奥地利人保罗 爱斯勒 PaulEisler 他于 1936 年在一个收音机 装置内采用了印刷电路板 1943 年 美国人将该技术大量使用于军用收音机内 1948 年 美国正式认可这个发明用于商业用途 自 20 世纪 50 年代中期起 印刷电路版技术才开始 被广泛采用 在印制电路板出现之前 电子元器件之间的互连都是依靠电线直接连接实现的 而现 在 电路面板只是作为有效的实验工具而存在 印刷电路板在电子工业中已经占据了绝对 统治的地位 技能技能 1 印制板的组成印制板的组成 图 1 1 可以看到该印制板包括 各种元器件 电阻 电容 二极管 三极管 集成电路芯片 PCB 走线 焊盘 接口 这种在绝缘基底上由各种元器件 接插件 PCB 走线以及焊盘 过孔等构成的板子 即为印制电路板 技能技能 2 印制板的种类及材料印制板的种类及材料 印制板的分类印制板的分类 按基材的性质可分为刚性印制板和挠性印制板两大类 一般刚性基板材料的重要品种 是覆铜板 它是用增强材料 Reinforeing Material 浸以树脂胶黏剂 通过烘干 裁剪 叠 合成坯料 然后覆上铜箔 用钢板作为模具 在热压机中经高温高压 成形加工而制成的 挠性印制板是以软层状塑料或其他软质绝缘材料为基材制成 便于折 叠和卷绕 按布线层次可分为单面板 双面板和多层板三类 2 印制板基材印制板基材 PCB 基板材料 按照材料的性质来划分 基本上可以分为纸基印制板 环氧玻纤布印制 板 复合基材印制板 特种基材印制板等多种基板材料 1 纸基印制板 这类印制板使用的基材以纤维纸作增强材料 浸上树脂溶液 酚醛树脂 环 氧树脂等 干燥加工后 覆以涂胶的电解铜箔 经高温高压压制而成 按美国 ASTM NEM A 美国国家标准协会 美国电气制造商协会 标准规定的型号 主要品种有 FR 1 FR 2 FR 3 以上为阻燃类 XPC XXXPC 以上为非阻燃类 全球纸基印制板 85 以上的市场在亚 洲 最常用 生产量大的是 FR 1 和 XPC 印制板 纸基阻燃覆铜板 2 环氧玻纤布印制板 这类印制板使用的基材是环氧或改性环氧树脂作黏合剂 玻纤布作 为增强材料 这类印制板是当前全球产量最大 使用最多的一类印制板 在 ASTM NEMA 标准中 环氧玻纤布板有四个型号 G10 不阻燃 FR 4 阻燃 G11 保留热强度 不阻燃 FR 5 保留热强度 阻燃 实际上 非阻燃产品在逐年减少 FR 4 占绝大部分 FR 4 CEM 1PCB 板 3 复合基材印制板 这类印制板使用的基材的面料和芯料是由不同增强材料构成的 使用 的覆铜板基材主要是 CEM composite epoxy material 系列 其中以 CEM 1 和 CEM 3 最具 代表性 CEM 一 1 基材面料是玻纤布 芯料是纸 树脂是环氧 阻燃 CEM 3 基材面料 是玻纤布 芯料是玻纤纸 树脂是环氧 阻燃 复合基印制板的基本特性同 FR 4 相当 而成本较低 机械加工性能优于 FR 4 4 特种基材印制板 金属基材 铝基 铜基 铁基或因瓦钢 陶瓷基材 根据其特性 用途 可做成金属 陶瓷 基单 双 多层印制板或金属芯印制板 技能技能 3 印制板制作流程印制板制作流程 热转印法制板工艺典型工作过程如图 任务二任务二 Protel 使用基础使用基础 技能技能 1 Protel 的发展的发展 Protel 发展历程 发展历程 1985 年 诞生 Protel DOS 版 TANGO 1991 年 Protel for Widows 1998 年 Protel98 是第一个包含 5 个核心模块的 EDA 工具 1999 年 Protel99 构成从电路设计到真实板分析的完整体系 2000 年 Protel99 SE 性能进一步提高 可以对设计过程有更大控制力 2002 年 Protel DXP 2002 集成了更多工具 使用方便 功能更强大 2004 年 Protel DXP 2004 对 Protel DXP 2002 进一步完善 有 SP1 SP2 SP3 SP4 四个版本 但差距不大 编辑原理图设计PCB生成网络表 编辑原理 图元件 ERC检查 电路仿真 编辑元件 封装图形 信号完整 性分析 Protel 设计流程设计流程 技能技能 3 Protel DXP 2004 SP2 安装 汉化及系统文件组成安装 汉化及系统文件组成 Protel DXP 2004 SP2 的运行环境 软件环境 操作系统要求要求在 Windows2000 XP NT 及以上 不支持 Windows95 98 ME 硬件环境典型配置 CPU Pentium 1 2GHz 及以上 或其它公司同等级的 CPU 内存 512MB 以上 硬盘空间 1GB 以上 显示卡 显卡内存在 8MB 以上 显示器 最低显示分辨率不低于 1024 768 像素 Protel DXP 2004 SP2 的安装及汉化 运行安装光盘上的 setup exe 安装 Protel DXP 2004 SP2 注册 汉化 首先启动 Protel DXP 2004 SP2 启动后为英文环境 单击主菜单中的 按钮 如图 1 8 所示 在弹出的菜单中选择 Preferences 命令 系统将弹 出 Preferences 优先设定 对话框 在优先设定对话框中 选择 DXP system 中的 General 选项卡 如图 1 9 所示 选中该标签页最下方 Localization 区域中的 Use Localized resources 复选框 此时系统将弹出一个提示对话框 如图 1 10 所示 提 示用户此项设置将在重新启动 Protel DXP 2004 SP2 后生效 单击提示框中 的 OK 按钮 重新启动 DXP 可以看到已经转换为中文环境 Protel2004 汉化破解版的安装 汉化破解版的安装 第一步 先在网上下载 4 个文件 它们分别是 1 Protel DXP 2004 原始文件 iso 2 DXP2004SP2 exe 2 DXP2004SP2 IntegratedLibraries exe 4 AltiumDXP2004SP2KeyGen exe 第二步 现在开始安装 Protel2004 汉化破解版软件 这个软件的安装顺序不要错 否 则就无法安装 请大家严格按照本站的安装说明操作 1 先解压 Protel DXP 2004 原始文件 iso 在生成的 setup 文件夹中有个 setup exe 和 setup msi 请点击 setup exe 文件 然后出现的英文提示 就是问你是否同意安装 我们选择 同意 同意这个英文单词大家应该都认识吧 接下来就是不停的先择 NEXT 直到完成 2 分别运行 DXP2004SP2 exe 时间较长 要耐心 和 DXP2004SP2 IntegratedLibraries exe 文件 安装 SP2 补丁和 SP2 元件库 注意 顺序不能 错 3 装上 SP2 补丁后 打开 Protel 在左上角 DXP 菜单下的 Preference 色菜单项里 选中 Use localized rescources 后关闭 Protel DXP 2004 重新打开软件变为简体中文版本 不过 这个软件的汉化不是完全汉化 4 这是还是不能用 要破解 使用 AltiumDXP2004SP2KeyGen exe 进行破解 将它复制一下 然后找到 DXP2004 的安装目录 将 DXP2004 sp2 Genkey exe 文件粘 贴一下 然后再运行此软件 生成 alf 文件 将它放在 Protel DXP 2004 的安装目录里面 具体方法见 AltiumDXP2004SP2KeyGen 里面 AltiumDXP2004SP2KeyGen 用方法 一般软件安装在除 C 盘以外的磁盘 一 运行本程序后 点击 打开模版 先导入一个 ini 文件模版 如果要生成单机版 的 License 选择 Unified Nexar Protel License ini 要生成网络版的 License 选择 Unified Nexar Protel Network License ini 然后修改里面的参数 1 TransactorName Your Name 将 Your Name 替换为你想要注册的用户名 2 SerialNumber 0000000 如果你只有一台计算机 那么这个可以不用修改 如果有 两台以上的计算机且连成 局域网 那么请保证每个 License 文件中的 SerialNumber 为不同的值 例如 SerialNumber 0000001 SerialNumber 0000002 3 UserCount x 要生成单机版的 License 不用修改 要生成网络版的 License 请修改 x 为需要受权的用户数量 默 认为 1000 用户 其它参数普通用户不必修改 修改完成后点击 生成协议文件 任意输入一个文件名 文件后缀为 alf 保存 程 序会在相应目录中生成 1 个 License 文件 二 点击 替换密钥 选取 DXP exe 在 DXP 2004 安装目录里 默认路径为 C Program Files Altium2004 程序会 自动替换文件中的公开密钥 如果要使用网络版的 License 还必须同时替换 DXPSecurityService exe 在 DXP 2004 安装目录里 默认路径为 C Program Files Altium2004 文件中的公开 密钥 操作步骤同上 对文件修改前请手工做好备份 以防万一 三 将第一步生成的 License 文件拷贝至 DXP 2004 安装目录里 默认路径为 C Program Files Altium2004 或者在 DXP 的使用许可管理中添加生成的 License 文件 网络版的 License 文件在 Altium DXP Security Service 中添加 授权完成 注 原版验证 查看和验证 Altium 原版的 License 文件内容 我版效验 查看和验证由本注册机生成的 License 文件内容 其它应用 可复制波形到剪贴板 项目一项目一 数字温度控制器的单面板数字温度控制器的单面板 PCB 设计设计 学习情境学习情境 1 单面板的设计 单面板的设计 单面板项目举例单面板项目举例 1 单管放大电路 单管放大电路 任务一任务一 认识认识 Protel DXP 2004 SP2 开发环境开发环境 技能技能 1 Protel DXP 2004 SP2 主窗口主窗口 当 DXP 程序启动后主窗口如图 1 1 所示 主要构成有 菜单栏 工具栏 工作区面板 编辑区域 命令栏 状态栏和面板控制中心组成 状态栏命令栏 面板控制中心 编辑区域 工作面板标签 工作面板 当前打开为 Project面板 工具栏 菜单栏 面板标签 图 1 1 protel DXP 主窗口 菜单栏 主要用于设置各种系统参数 调用各种工具 工具栏 包括各种常用工具的快捷按钮 当启动了某种编辑环境后 菜单栏和工具栏 会自动改变以适应要编辑的文档 当刚打开软件时显示如图 1 2 的工具栏 主要用于 快速打开或管理文件 打打 开开 文文 档档 管管 理理 窗窗 口口 打打 开开 文文 档档 项项 目目 FPGA 芯芯 片片 选选 择择 帮帮 助助 图 1 2 工具栏 工作面板 是为了便于操作而打开的特定功能的窗口 显示或关闭其中某个 面板可以通过左下方 面板标签 来实现 单击主窗口右侧的 面板标签 也可以打开相应工作面板 面板控制中心 各种工作面板的管理中心 可以单击右下角按钮收起和展开 如果某些工作面板没有显示 可通过单击面板控制中心的菜单来打开 状态栏 显示当前光标的坐标位置 命令栏 显示当前正在执行的命令名称及其状态 编辑区域 编辑文件时 是文件的编辑区 刚打开软件时显示如图 1 1 中编辑区域的 DXP 主页 常见的操作命令排列在此 见表 1 1 表 1 1 编辑区域图标功能 图标及功能图标及功能 最近的项目和 文件 新建电路设 计项目 器件管理FPGA 项目 创建 配置 DXP 软 件 打开嵌入式 软件 打开参考例程打开 DXP 脚 本 打开帮助索引器件库管理 技能技能 2 工作面板操作工作面板操作 1 主窗口左侧的工作面板 左侧工作面板切换可以通过单击主窗口左下方的面板标签来实现 单击 Files 标签 将打开 Files 文件 面板 如图 1 3 所示 图1 3 Files 面板 锁定状态 图 1 4 元件库 面板 2 主窗口右侧边的工作面板 主窗口右侧边的工作面板默认为隐藏状态 只以面板标签的形式出现 单击主窗口右 侧边的工作面板标签 元件库 或者将鼠标置于其上 将打开 元件库 面板 如图 1 4 所示 在编辑区空白处单击鼠标左键 元件库 面板将收起 元件库面板主要完成元件库 的加载 卸载 元件取用的操作 3 工作面板状态切换 工作面板有三种状态 隐藏 锁定 浮动 锁定状态 系统默认处于这种状态 如图 1 3 所示 处于锁定状态时 工作面板右上角显 示为 隐藏状态 当面板处于锁定状态时 鼠标单击 它将变为 这时面板处于隐藏 状态 当鼠标离开面板后 它将隐藏起来 只以标签形式出现 浮动状态 用鼠标拖动面板 将其拉离主窗口侧边时 它就处于浮动状态 再将其拉回主 窗口左侧或者右侧 又重新变为隐藏状态 4 工作面板关闭与显示 鼠标单击 Files 面板右上角的叉号 可关闭该面板 重新打开 Files 面板 可鼠标单 击面板控制中心的 System Files 5 保存项目文件 鼠标右击该项目文件 在弹出的菜单中选择 保存项目 命令若项目或文件中 有未保存的内容 在关闭 Protel 时 系统会给出提示 可选择 全部保存 或 者指定某些文件保存 技能技能 3 Protel DXP 2004 文件管理文件管理 ProtelDXP2004 以工程项目为单位实现对项目文档的组织管理 通常一个项目包含多 个文件 Protel DXP2004 的文档组织结构如图 1 5 所示 若本次设计目的是 PCB 首先要 创建一个 PCB 项目文件 然后在该项目文件下再新建或添加各种设计文件 如原理图文件 PCB 文件等 对于更大型的设计 可能包含两种或以上设计项目 这时用项目组来管理项 目 项目组文件 PrjGrp PCB设计项目文 件 PrjPCB FPGA项目文件 PrjFpg 集成库项目文 件 Libpkg 嵌入式项目文 件 Prjemb 原理图文件 SchDoc 模板文件 SchDot 元件库文件 SchLib 网络表文件 NET PCB文件 PcbDoc 封装库文件 PcbLib 报表文件 REP 图 1 5 文档组织结构图 任务二任务二 手工设计单面手工设计单面 PCB 如图 1 6 所示单管放大管电路 该电路图比较简单 可以不画出原理图而直接手工画出单 面 PCB 板 技能技能 1 认识元件及其封装认识元件及其封装 在设计印制电路板时 一定会考虑到安装到该印制电路板的元器件有多少个 这些元 器件的形状和尺寸是怎样的 元器件封装就是表示元器件的外观和焊盘形状尺寸的图 既 然元器件封装只是元器件的外观和焊盘位置 那么纯粹的元器件封装仅仅是空间的概念 因此 不同的元器件可以共用同一个元器件封装 另一方面 同种元器件也可以有不同的 封装 如 RES 代表电阻 它的封装形式有 AXIAL 0 3 AXIAL 0 4 AXIAL 0 6 等 所 以在取用焊接元器件时 不仅要知道元器件名称 还要知道元器件的封装 元器件的封装 可以在设计原理图时指定 也可以在引进网络表时指定 如图 1 7 是本电路所用的分立元件电阻 极性电容 三极管 对应的元件实物及封装图 形 Q1 NPN 10u C110uF C2 2 2uF C3 75K R1 1K R2 1K R3 1K R4 VCC 图 1 6 单管放大电路 图 1 7 元件符号实 物和封装对照 1 元器件封装的分类 1 针脚式元器件封装 针脚式封装元器件焊接时先要将元器件针脚插入焊盘导通孔 然后 再焊锡 由于针脚式元器件封装的焊盘导通孔贯穿整个电路板 所以其焊盘的属性对话框 中 PCB 的层属性必须为 MultiLayer 多层 如图 1 7 都为针脚式元件 也叫插针式元件 2 STM 表面粘贴式 元器件封装 STM 表面粘贴式 元器件封装的焊盘只限于表面层 在 其焊盘的属性对话框中 Layer 层 属性必须为单一表面 如 TopLayer 顶层 或 BottomLayer 底层 STM 封装 表面粘贴式 元器件封装有陶瓷无引线芯片载体 LCCC 封装 10u C1 75K R1 Q1 NPN 元件符 号图形 元件实物 元件封装 图形 电 阻 极 性 电 容 三 极 管 如图 1 8 所示 塑料有引线芯片载体 PLCC 封装 如图 1 9 所示 小尺寸封装 SOP 封 装 如图 1 10 所示 和塑料四边引出扁平封装 PQFP 封装 如图 1 11 所示 图1 8 LCCC 封装 图 1 9 PLCC封装 图1 10 SOP封装图 图 1 11 PQFP 封 装 技能技能 2 创建一个新项目创建一个新项目 1 创建新的项目文件 执行菜单命令 文件 创建 项目 PCB 项目 如图 1 12 Projects 面板出 现新的项目文件 PCB Project1 PrjPCB 与 no documents added 文件夹一起列出 如图 1 13 所示 图 1 12 创建项目文件 图 1 13 新的工程项目文件 2 保存项目文件 鼠标右击该项目文件 在弹出的菜单中选择 保存项目 命令或者单机 保存 按钮 若项目或文件中有未保存的内容 在关闭 Protel 时 系统会给出提示 可选择 全部保存 或者指定某些文件保存 也可以通过选择 文件 保存项目为 将新项目重命名 扩 展名为 PrjPCB 指定把这个项目保存在硬盘上的位置 在文件名栏里键入文件名并点击 保存 图1 14 保存项目文 点击这儿 为设计项目 创建自己的文件夹 技能技能 3 创建新的设计文件及文件操作创建新的设计文件及文件操作 1 创建创建 PCB 文件文件 PCB 文件的创建有两种方法 一种是采用向导创建 在创建文件的过程中 向导会提 示用户进行 PCB 板子大小 层数等相关参数的设置 另外一种是直接新建 PCB 文件 采 用默认设置或手动设置电路板的相关参数 这里用直接创建的方法 1 新建 PCB 文件 执行菜单命令 文件 创建 PCB 文件 PCB 编辑器将显示 一个名为 PCB1 PcbDoc 的新 PCB 文件 2 保存 PCB 文件 单击工具栏中的保存按钮或者在右键菜单中选择 保存 命令 添 加了 PCB 文件后的项目组织结构如图 1 15 图 1 15 项目结构组织结构 2 文件操作文件操作 1 关闭文件 在 Projects 面板中用鼠标右击该设计文件 在弹出的菜单中选择 关 闭 命令 2 关闭整个项目 Projects 面板中用鼠标右击项目文件 在弹出的菜单中选择 Close Project 命令 3 从项目中删除文件 在 Projects 面板中用鼠标右击该设计文件 在弹出的菜单中 选择 从项目中删除 命令 文件将不再属于该项目 但仍存在于硬盘 4 给项目中添加文件 在 Projects 面板中用鼠标右击项目文件 在弹出的菜单中选 择 追加已有文件到项目中 命令 如果想要添加到项目中去的原理图文件已经在 DXP 中被打开 在 Projects 面板上 使 用鼠标将想要添加的原理图文件直接拖到目标项目中即可 5 文件重命名 保存 PCB 文档 并将其添加到项目中 选择 文件 另存为 将 新 PCB 文件重命名 用 PcbDoc 扩展名 指定要把这个 PCB 保存的位置 在文件名栏里 键入文件名并点击保存 技能技能 4 放置元件封装图形放置元件封装图形 1 初识元件库初识元件库 在 PCB 文件中单击窗口右侧的面板标签 打开元件库面板 如图 1 16 所示 在基本 元件库 Miscellaneous Devices IntLib 中选择元件 其中常用元件和在库中的名称如下 其 他常用元件名称及封装见附录 电阻 RES 为通配符 表示任意字符 电容 CAP 电感 Inductor 二 极管 Diode 三极管 NPN 或 PNP 开关 SW 变压器 Trans 晶振 XTAL 知识链接 过滤器的使用 如果当前元件库中的器件非常多 一个个浏览查找比较困难 那么可以使用过滤器快 速定位需要的元件 比如需要查找电容 那么就可以在过滤器中输入 CAP 名为 CAP 的 电容将呈现在元件列表中 如果只记得元件中是以字母 C 开头 则直接可以在过滤器中键 入 C 进行查找 表示任意个字符 如果记得元件的名字是以 CAP 开头 最后有一个 字母不记得了 则可以在过滤器中键入 CAP 通配符 表示一个字符 图1 16 元件库面板 库列表选择 元件过滤器 器 元件列表 元件符号 元件模型 封装图形 放置元件 件 2 放置元件封装 放置 R1 找到并选中电阻 RES2 单击 Place AXAIL 0 4 按下 Tab 键在 放置元件 窗口 标识符一栏输入元件编号 R1 注释一栏输入元件说明信息 如型号或大小 75K 同样的方法可以依次放置 C1 C2 C3 和 Q1 所有元件都放置完成后调整元件 可参考原 理图中元件的位置和连接关系来调整元件封装的位置和方向 是有连接关系的焊盘靠近和 对正 便于连线 调整元件位置的相关操作如下 元件的选择 元件的选择 单击某个元件 即可将其选中 选中元件后 可以对其执行清除 剪切 拷 贝 对齐等操作 如果需要选择多个对象 则需按住键盘上的 Shift 键 然后依次单击要选择的对象 即可 如果要取消选择 只需要在图中空白处单击鼠标即可 元件的对齐 元件的对齐 本操作中 需要对图 1 2 30 中所指示的 4 个对象进行纵向对齐操作 则先按 住 Shift 键 然后依次单击选中 4 个对象 选中后 执行菜单 编辑 排列 左对齐排列 四个对象就将以最下边的 对象的中心为标准对齐 Protel DXP 2004 共提供了 10 种排列方式 用户可以根据自己的需要选择 元件水平镜像对称翻转垂直镜像对称翻转 元件水平镜像对称翻转垂直镜像对称翻转 用鼠标单击元件 SE555D 待到光标变成十字后 按 Y 键 将该元件上下翻转 不要在 PCB 编辑环境下使用镜像对称翻转 否则可能会造成 引脚与焊盘不能对应的错误 在原理图编辑环境下可以镜像对称翻转 在元件浮动过程中 按下 X 键可以实现左右翻转 元件的移动 元件的移动 如果需要移动对象 只需要在选择对象后 然后按住鼠标左键拖动即可 本 例中 用户可以自己的需要适当的移动对象来调整布局 元件的移动也可以通过菜单 编辑 移动 后的各个子菜单命令来执行 用户 可以通过具体操作来理解各项的含义 元件的剪切 元件的剪切 选中需要剪切的对象后 执行菜单 编辑 剪切 该命令等于于快捷键 Ctral X 元件的复制 元件的复制 选中需要复制的对象后 执行菜单 编辑 复制 该命令等同于快捷键 Ctral C 元件的粘贴 元件的粘贴 该操作执行的前提是已经剪切或复制完器件 执行菜单 编辑 粘贴 然后将光标移动到图纸上 此时 粘贴对象呈现浮动状态并且随光标一起移动 在图纸的 合适位置单击左键 即可将对象粘贴到图纸中 该命令等同于快捷键 Ctral V 元件的清除元件的清除 选中操作对象后 执行菜单 编辑 清除 或者按下键盘上的 Delete 组件的选取 1 最简单 最常用的组件选取方法 最简单 最常用的组件选取方法如下 拖动鼠标法 在原理图图纸的合适位置按住鼠标不放 光标变成十字形 移动鼠标到合 适位置 直接在原理图图纸上拖出一 个矩形框 框内的组件 包括导线等 就全部被选中 在拖动过程中 千万不可将鼠标松开 在原理图上判断组件是否被选取的 标准是被选取的 组件周围有绿色的