protel课程设计任务书1

武汉理工大学 PROTEL 应用 课程设计说明书 目录目录 1 Protel99se 的简介 1 2 绘制原理图 3 2 1 电路原理分析 3 2 2 电路原理图的绘制 3 2 2 1 新建一个设计及文件 4 2 2 2 绘制原理图 4 2 2 3 连接元件 5 2 2 4 检测以及生成其他图表 6 3 建元件库及相对应的封装库 6 3 1 新建元件库及绘制元件 6 3 1 1 新建元件库 6 3 1 2 画图形工具的介绍 7 3 1 3 元件的绘制 7 3 1 4 报表文件及规则检查 8 3 2 建封装库并添加元件 8 3 2 1 新建封装库文件 8 3 2 2 绘制元件封装 8 4 印制电路板的设计 9 4 1 创建网络表 9 4 2 创建 PCB 文件 10 4 3 规划电路板 10 4 4 修改封装 11 4 5 元件布局 11 4 6 元件布线 12 4 7 DRC 检测 13 4 8 PCB 各层图及图表 14 5 Protel 使用设计总结 14 参考文献 16 武汉理工大学 PROTEL 应用 课程设计说明书 1 PROTELPROTEL 应用应用 超再生式接收电路超再生式接收电路 1 Protel99se 的简介 早期的 PROTEL 主要作为印制板自动布线工具使用 运行在DOS 环境 对硬件 的要求很低 在无硬盘 286 机的 1M 内存下就能运行 但它的功能也较少 只有电路 原理图绘制与印制板设计功能 其印制板自动布线的布通率也低 而现今的 PROTEL 已发展到 DXP 2004 是个庞大的 EDA 软件 完全安装有 200 多 M 它工 作在 WINDOWS95 环境下 是个完整的板级全方位电子设计系统 它包含了电路原理 图绘制 模拟电路与数字电路混合信号仿真 多层印制电路板设计 包含印制电路板 自动布线 可编程逻辑器件设计 图表生成 电子表格生成 支持宏操作等功能 并 具有 Client Server 客户 服务器 体系结构 同时还兼容一些其它设计软件的文件 格式 如 ORCAD PSPICE EXCEL 等 其多层印制线路板的自动布线可实现高密 度 PCB 的 100 布通率 在国内 PROTEL 软件较易买到 有关 PROTEL 软件和使用 说明的书也有很多 这为它的普及提供了基础 Protel99 SE 共分 5 个模块 分别是原理图设计 PCB 设计 包含信号完整性分 析 自动布线器 原理图混合信号仿真 PLD 设计 以下介绍一些 Protel99SE 的 部分功能 可生成 30 多种格式的电气连接网络表 强大的全局编辑功能 在原理图中选择一级器件 PCB 中同样的器件也将被选中 同时运行原理图和 PCB 在打开的原理图和 PCB 图间允许双向交叉查找元器 件 引脚 网络 既可以进行正向注释元器件标号 由原理图到PCB 也可以进行反向注释 由 PCB 到原理图 以保持电气原理图和 PCB 在设计上的一致性 满足国际化设计要求 包括国标标题栏输出 GB4728 国标库 方便易用 的数模混合仿真 兼容 SPICE 3f5 武汉理工大学 PROTEL 应用 课程设计说明书 2 支持用 CUPL 语言和原理图设计 PLD 生成标准的 JED 下载文件 PCB 可设计 32 个信号层 16 个电源 地层和 16 个机加工层 强大的 规则驱动 设计环境 符合在线的和批处理的设计规则检查 智能覆铜功能 覆铀可以自动重铺 提供大量的工业化标准电路 作为设计模版 放置汉字功能 可以输入和输出 DXF DWG 格式文件 实现和 AutoCAD 等软件的数据交换 智能封装导航 对于建立复杂的 PGA BGA 封装很有用 方便的打印预览功能 不用修改 PCB 文件就可以直接控制打印结果 独特的 3D 显示可以在制板之前看到装配事物的效果 强大的 CAM 处理使您轻松实现 输出光绘文件 材料清单 钻孔文件 贴片机 文件 测试点报告等 经过充分验证的传输线特性和仿真精确计算的算法 信号完整性分析直接从 PCB 启动 反射和串扰仿真的波形显示结果与便利的测量工具相结合 专家导航帮您解决信号完整性问题 Protel 99 采用全新的管理方式 即数据库的管理方式 Protel 99 是在桌面环境 下第一个以独特的设计管理和团队合作技术为核心的全方位的印制板设计系统 所有 Protel99 设计文件都被存储在唯一的综合设计数据库中 并显示在唯一的综合设计编 辑窗口 Protel 99 软件沿袭了 Protel 以前版本方便易学的特点 内部界面与Protel 98 大 体相同 新增加了一些功能模块 Protel 公司引进了德国 INCASES 公司的先进技术 在 Protel99 中集成了信号完整性工具 精确的模型和 模板分析 帮助你在设计周期 里利用信号完整性分析可获得一次性成功和消除盲目性 Protel99 容易使用的特性就 是新的 这是什么 帮助 按下任 何对话框右上角的小问号 然后 按下状态栏末端的 按钮 使用自然语言帮助顾问 武汉理工大学 PROTEL 应用 课程设计说明书 3 2 绘制原理图 2 1 电路原理分析 超再生式接收电路实际上是一个受间歇振荡控制的高频振荡器 这个高频振荡器采用 电容三点式振荡器 振荡频率和发射器的发射频率相一致 而间歇振荡 又称淬装饰振荡 双是在高频振荡的振荡过程中产生的 反过来又控制着高频振荡器的振荡和间歇 而间歇 淬熄 振荡的频率是由电路的参数决定的 一般为 1 百 几百千赫 这个频率选低了 电路的抗干扰性能较好 但接收灵敏度较低 反之 频率选高了 接收灵敏度较好 但抗 干扰性能变差 应根据实际情况二者兼顾 超再生式接收电路有很高的增益 在未收到控制信号时 由于受外界杂散信号的干扰 和电路自身的热搔动 产生一种特有的噪声 叫超噪声 这个噪声的频率范围为 0 3 5kHz 之间 听起来像流水似的 沙沙 声 在无信号时 超噪声电平很高 经滤波 放大后输出噪声电压 该电压作为电路一种状态的控制信号 使继电器吸合或断开 由设 计的状态而定 当有控制信号到来时 电路揩振 超噪声被抑制 高频振荡器开始产生振荡 而振 荡过程建立的快慢和间歇时间的长短 受接收信号的振幅控制 接收信号振幅大时 起始 电平高 振荡过程建立快 每次振荡间歇时间也短 得到的控制电压也高 反之 当接收 到的信号的振幅小时 得到的控制电压也低 这样 在电路的负载上便得到了与控制信号 一致的低频电压 这个电压便是电路状态的另一种控制电压 如果是多通道遥控电路 经 超再生检波和低频放大后的信号 还需经选频回路选频 然后分别去控制相应的控制回路 2 2 电路原理图的绘制 电路原理图的设计主要是 PROTEL099的原理图设计系统 Advanced Schematic 来绘 制一张电路原理图 在这一过程中 要充分利用 PROTEL99所提供的各种原理图绘图工具 各种编辑功能 来实现我们的目的 即得到一张正确 精美的电路原理图 武汉理工大学 PROTEL 应用 课程设计说明书 4 2 2 1 新建一个设计及文件 打开 File 新建一个设计 修改好名称以及存储位置 点击 Ok 如图1所示 然后打 开 Ducuments 新建一个原理图文件 点击 Ok 这样一个新的原理图文件就建好了 图 1 确定设计的存储位置的对话框 2 2 2 绘制原理图 在绘制原理图首先可设置 Protel 99 Schematic 设计环境 包括设置格点大小和类 型 光标类型等等 大多数参数也可以使用系统默认值 如图2所示 图 2 设置设计环境的对话框 武汉理工大学 PROTEL 应用 课程设计说明书 5 设置好环境后根据给出的电路图 将元件从元件库里取出放置到图纸上 双击元件 在弹出的对话框中对放置元件的序号 元件的大小 元件封装进行定义和设定等工作 如 图 3 所示 在这个超再生式接收电路图中 其中的 LM358在元件库中并没有 所以我自己新建了 一个元件库 在这个元件库中按照给出的电路图中的元件画了一个八个管脚的 LM358 并 将它的封装加载为 DIP8 如图4所示 武汉理工大学 PROTE 应用 课程设计说明书 17 图 3 设置元件属性的对话框 图 4 绘制的 LM358 2 2 3 连接元件 利用 Protel99 提供的各种工具 将图纸上的元件用具有电气意义的导线 符号 连接起来 构成一个完整的原理图 在这个步骤应注意 各个元件具有电气性 质的是其两端 若连线时不注意 在 ERC 中可能检查没错 但会导致后面的 PCB 板上网络线连接不上 将初步绘制好的电路图作进一步的调整和修改 将一些弯曲的线去掉 使 得原理图更加美观 同时还要检查一下是否有连接错误 将多余的节点去掉 这样就画好了完整的原理图 完整的原理图见附件1所示 2 2 4 检测以及生成其他图表 点击 TOOLS 选择 ERC 电气规则性检查 点击 OK 在窗口中将会显示是否有 错 若有错应改正方可进入下一步 通过 Protel 99提供的各种报表工具生成各种报表以及相应的元件库 其 中最重要的报表是网络表 通过网络表为后续的电路板设计作准备 网络表见 附件2 还有元件清单 见附件3 通过清单可以清晰的知道自己用到了哪些元 件 对原理图有一个大致的把握 3 建元件库及相对应的封装库 3 1 新建元件库及绘制元件 3 1 1 新建元件库 点击 File 选择 New 新建 在弹出的对话框中选择 Schematic Library 点击 OK 如图5所示 武汉理工大学 PROTE 应用 课程设计说明书 18 图 5 选择新建文件类型对话框 3 1 2 画图形工具的介绍 图形工具功能如图 6 所示 图 6 工具介绍 3 1 3 元件的绘制 这里主要以整流桥的绘制为例 1 选取菜单执行菜单命令 Tools 选择 New component 在对话框中输入 要新建的元件的名字 如整流桥 点击 OK 2 利用各种工具 绘制元件 整流桥主要用到的有 Line Polyhole 以及 Pin 3 设置元件描述 Description 如图 7 所示 武汉理工大学 PROTE 应用 课程设计说明书 19 图 7 设置 Description 的对话框 3 1 4 报表文件及规则检查 在菜单中找到如下选项 进行以下的报表输出和规则检查 1 Report Component 引脚名称及电气属性 2 Report Library 符号库报表 3 Report Component Rule Check 元件规则检查 按照步骤 建成了有四个元件的原理图元件库 如图 8 所示 图 8 库元件表 武汉理工大学 PROTE 应用 课程设计说明书 20 3 2 建封装库并添加元件 3 2 1 新建封装库文件 点击 file 选择 new 新建 在弹出的对话框中选择 PCB Library Documents 点 击 OK 这样就建好了封装库文件 可对该文件重新命名 3 2 2 绘制元件封装 这里以三极管为例 1 选取菜单执行菜单命令 Tools 选择 New component 在对话框中输入 要新建的元件的名字 点击 OK 2 依据器件实际的封装绘制文件中的封装 这里要注意各图都在哪些图 层绘制 还要考虑到实际尺寸 尤其要注意焊盘的大小和焊盘间的间距 至于 外形的话可尽量与实际相吻合 焊盘的属性修改 如图 9 所示 3 绘制完后要选择 Reports 菜单项对封装报表和规则检查 图 9 焊盘属性 绘制出的元件图以及相对应的封装图见附件4所示 武汉理工大学 PROTE 应用 课程设计说明书 21 4 印制电路板的设计 印制电路板的设计主要是针对 PROTEL99的 PCB 而言的 在这个过程中 我 们借助 PROTEL99提供的强大功能实现电路板的版面设计等工作 4 1 创建网络表 网络表 使用菜单命令 Design Create Netlist 创建网络表 网络表是原理图与印制电路板之间的一座桥梁 是印制电路板自动布线的 依据 网络表提供了电路的元件清单以及元件之间的互联关系 执行如上命令后 在弹出的对话框中 除了 Sheet to Netlist 选择 Active Sheet 外 其余选项均使用默认值 单击 OK 即可生成与原理图同名的网络表文 件 net 如图 10 所示 这一步是非常重要的一个环节 网络表是 PCB 自动布线的灵魂 也是原理 图设计与印象电路版设计的接口 只有将网络表装入后 才能进行电路版的布 线 图 10 创建网络表 图 11 更新 PCB 4 2 创建 PCB 文件 进入设计文件夹 双击图标 Documents 进入 PCB 图设计系统 主菜单 File New 后出现一个对话框 选择 PCB Document 图标 单击按钮 OK 双击 武汉理工大学 PROTE 应用 课程设计说明书 22 PCB 文件图标 打开设计系统窗口 进入 PCB 系统后的第一步就是设置 PCB 设计环境 包括设置格点大小和类型 光标类型 版层参数 布线参数等等 大多数参数都可以用系统默认值 而且这些参数经过设置之后 符合个人的习 惯 以后无须再去修改 4 3 规划电路板 更新 PCB 时 得到图11所示对话框 更新 PCB 后确定电路版的边框 包括 电路版的尺寸大小等等 在需要放置固定孔的地方放上适当大小的焊盘 在绘 制 PCB 的边框前应注意 一定要将当前层设置成 Keep Out 层 即禁止布线层 如图12所示 图 12 PCB 各层 4 4 修改封装 在进一步修改元件封装时发现我的原理图中的天线 ANT 在封装库中找不到 封装 于是在上网查找资料了解到它的封装主要是一个焊盘后 自己新建了一 个封装库 画了一个封装 并将它命名为 PIN1 这样 更新 PCB 后 我的 PCB 板上就有了天线的封装 如图12所示 图12 ANT 的封装 武汉理工大学 PROTE 应用 课程设计说明书 23 4 5 元件布局 Protel99可以进行自动布局 也可以进行手动布局 如果进行自动布局 运 行 Tools 下面的 Auto Place 如图13所示 布线的关键是布局 多数设计者采 用手动布局的形式 用鼠标选中一个元件 按住鼠标左键不放 拖住这个元件 到达目的地 放开左键 将该元件固定 Protel99在布局方面新增加了一些技 巧 新的交互式布局选项包含自动选择和自动对齐 使用自动选择方式可以很 快地收集相似封装的元件 然后旋转 展开和整理成组 就可以移动到板上所 需位置上了 图13 自动布局对话框 元件布局 应当从机械结构散热 电磁干扰 将来布线的方便性等方面综 合考虑 先布置与机械尺寸有关的器件 并锁定这些器件 然后是大的占位置 的器件和电路的核心元件 再是外围的小元件 在此次电路的布局中我采用的是手动布局 充分发挥自己的空间想象力 以及 PCB 中已经有的网络线 将各个元件以比较美观而又可以使布线比较清晰 的思路布好局 这虽然会花费很多时间 但对于初学者来说这也是一个很好的 武汉理工大学 PROTE 应用 课程设计说明书 24 锻炼机会 4 6 元件布线 点击菜单命令 Auto Route All 开始自动布线 如图13所示 一般在布局 时根据已有的网络线的分布 大致而已判断线的分布 完整的 PCB 图见附件5 图13 自动布线对话框 4 7 DRC 检测 点击 TOOLS 命令选择 Design Rule Check 按 Run DRC 钮 如图14所示 武汉理工大学 PROTE 应用 课程设计说明书 25 图 14 DRC 检测 4 8 PCB 各层图及图表 点击 TOOLS 命令 选择 Preference 在 Display 处设置显示单层即可在窗 口中看到 PCB 的各层图 如图 15 所示 这里主要给出的是顶层图 底层图以及 丝印层图等 见附件 6 武汉理工大学 PROTE 应用 课程设计说明书 26 图 15 设置单层图 在完成 PCB 设计后采用与生成原理图图表一样的方法 利用 protel 提供的 图表直接生成网络表 以及 PCB 相对应的元件封装库 5 Protel 使用设计总结 作为电路设计必须使用的软件 Protel99se 被现代电子设计者们广泛的使 用 我们作为电子信息工程专业的学习者 理应熟练掌握这种实用性好 专业 性强的软件 经过对 Protel99se 的学习和应用 从开始的无法上手 到现在的 马马虎虎 虽然不能说做的很好 但是自己看到了自己的进步 从这点上还是 很高兴的 一开始是自己安装软件 由于 win7的系统对于 protel 元件库和封装库的 添加很麻烦 这对于对电脑应用不是很熟练的我来说是个很大的挑战 也许很 多同学就直接放弃然后用 DXP 来完成此次的作业 但我还是选用了 PROTEL 我 武汉理工大学 PROTE 应用 课程设计说明书 27 选择在上网查找方法将元件库成功导入到了我的软件中 这也让我学到了很多 关于电脑方面的知识 画原理图时首先要在元件库中找到所有的元件 元件大部分都可以在安装 软件时添加的元件库中找到 但设计图中的 LM358我在元件库中没有找到 所 以我按照给出的设计图自己在元件库中画了一个8个管脚的 LM358 然后按设计 图布线 第一次做用的汉化版 所以熟悉的也要快点 在设计的时候就出现了 问题 有些元件在库中的管脚长度是一定的 这让线路会发生转折影响美观 所以在画原理图时可以适当的修改使原理图更加美观 而且在连线的时候一定 要注意不能用错线 不然在 ERC 检测中会出现很多的错误 进行 ERC 电气检查 发现有好几个错误标记 修改错误后再检查就没问题了 在第二个任务中需要自己画元件以及封装 开始没有注意到这个任务 在 老师的提醒下才发现 画元件图时我是首先在已有的库中找到自己想画的元件 然后按照库中给出的图仿照它的画出来的 在画封装时 一开始没有注意封装 图与实际的关系 焊盘的大小间距等都有错误 在向同学请教后又重新测量实 际元件 然后再画出了元件的封装 所以 在很多动手操作中 我们更多的应 该注意与实际一致 创建 PCB 电路板 也发现有很多错误 到更新 PCB 导入元件封装时 我才 知道元件需要仔细设置 Footprint 即元件的封装 我上网搜了一个封装表 里面有很多封装形式 电阻电容都有它各自的封装形式 于是我对它们进行封 装 再制作网络表导入 PCB 发现还是有问题 后来才发现 我们 Protel99se 软件本身就有一个 PCB 封装库 一些常用元件就有它自己的封装 如果没有封 装形式 就需要按照元件实际大小进行封装设计 比如电路图中的天线 ANT 在封装库中没有找到它的封装 所以我在上网查找资料了解到它的封装主要是 一个焊盘后 就自己封装库中画了一个 ANT 的封装 并将它的封装命名为 PIN1 在自己解决软件安装问题 自己画了元件又画过封装之后发现在动手能力 武汉理工大学 PROTE 应用 课程设计说明书 28 上有很大的提高 在今后的学习中应更加注意动手能力的培养 这也能帮助我 们更好地掌握好专业知识的学习 参考文献 1 柳春峰 Protel 99 SE 实用教程 高等教育出版社 2 顾滨 Protel 99 SE 实用教程第二版 人民邮电出版社 3 江思敏等 Protel 电路设计教程 清华大学出版社 4 王彦平 Protel99 电路设计指南 北京 清华大学出版社 2000 5 朱定华 Protel 99 SE 原理图和印制板设计 清华大学出版社 2007 6 万华清 Protel 99 SE 电路设计 人民邮电出版社 2007 7 肖玲妮 PROTEL 99 SE 印刷电路板设计教程 清华大学出版社 2006 武汉理工大学 PROTE 应用 课程设计说明书 29 附件 1 原理图 附件 2 网络表 2P RAD0 1 C4 ANT PIN1 C1 RAD0 1 103 C2 RAD0 1 5P C3 RAD0 1 3P C5 RAD0 1 390P C6 RAD0 1 33P C7 RAD0 1 4P C8 RAD0 1 3P C9 RAD0 1 103 C10 RAD0 1 564 C11 RAD0 1 472 C12 RAD0 1 564 IC1 DIP8 LM358 L1 1005 2 5T L2 武汉理工大学 PROTE 应用 课程设计说明书 30 0402 3 5T L3 0402 1uH Q1 TO 92B 2SC9018 Q2 TO 92B 2SC9018 R1 AXIAL0 3 1K R2 AXIAL0 3 47K R3 AXIAL0 3 150 R4 AXIAL0 3 6 2K R5 AXIAL0 3 150K R6 AXIAL0 3 47K R7 AXIAL0 3 27K R8 AXIAL0 3 3 9K R9 AXIAL0 3 120K R10 AXIAL0 3 4 7M R11 AXIAL0 3 10K R12 AXIAL0 3 10K R13 AXIAL0 3 200K R14 AXIAL0 3 620 R15 AXIAL0 3 200K 5V C1 1 C9 1 R1 2 R5 2 R7 2 R11 2 GND C1 2 C2 2 C9 2 C11 2 L1 2 Q1 3 R4 1 R6 1 R9 1 R12 1 Net2P 2 2P 2 C5 1 L3 2 R4 2 R8 1 NetC2 1 ANT 1 C2 1 C3 1 L1 1 NetC3 2 C3 2 Q1 1 NetC5 2 C5 2 C6 1 Q2 1 R5 1 R6 2 NetC6 2 C6 2 C7 1 L2 2 NetC10 1 C10 1 C11 1 C12 2 IC1 5 IC1 6 IC1 7 IC1 8 R9 2 R14 2 R15 1 R15 2 NetIC1 4 IC1 4 R14 1 NetL2 1 C7 2 C8 2 L2 1 Q2 2 R7 1 NetL3 1 C8 1 L3 1 Q2 3 NetR2 2 R1 1 R2 2 R3 2 NetR3 1 2P 1 Q1 2 R3 1 NetR8 2 C10 2 R8 2 NetR10 1 IC1 1 R10 1 NetR10 2 C12 1 IC1 3 R10 2 R13 2 NetR13 1 IC1 2 R11 1 R12 2 R13 1 武汉理工大学 PROTE 应用 课程设计说明书 31 武汉理工大学 PROTE 应用 课程设计说明书 32 附件 3 元件清单 Part Type Designator Foot