Protel99SE高职教案.ppt

书名：Protel99SEEDA技术及应用ISBN：7-111-15625-0作者：徐琤颖出版社：机械工业出版社本书配有电子课件,第1章印制电路板的设计与制作第2章Protel99SE软件概述笫3章设计电路原理图第4章原理图元件库编辑器第5章印制电路板设计第6章PCB封装库编辑器第7章高级电路仿真第8章电路制作综合实例,Protel99SEEDA技术及应用,第1章印制电路板的设计与制作,1.1印制电路板基础知识1.2PCB板面基本组成1.3印刷电路板的尺寸设计1.4印制电路板的制作工艺学习目标：通过学习，使学生能基本掌握印制电路板所涉及的概念及相关的制作工艺，并能对本专业的行业标准有一定的了解。,1.1印制电路板基础知识,印制电路板(PrintedCircuitBoard，简称PCB)是通过一定的制作工艺。印制电路在电子设备中具有如下功能：提供集成电路等各种电子元器件固定、装配的机械支撑。根据其结构的不同，PCB可以将电路图分为单面板、双面板和多层板印制电路板印制板从单层板发展到双面板，多层板和挠性板，并不断地向高精度、高密度和高可靠性方向发展。,1.2PCB板面基本组成,铜膜导线铜膜导线也称铜膜走线，简称导线，用于连接各个焊盘，是印制电路板最重要的部分。各类膜（Mask）不仅是PCB制作工艺过程中必不可少的，而且更是元件焊装的必要条件。Protel的“层”不是虚拟的，而是印制电路板材料本身实实在在的铜箔层。焊盘（Pad）焊盘的作用是放置焊锡、连接导线和元件引脚。选择元件的焊盘类型要综合考虑该元件的形状、大小、布置形式等因素。,1.3印刷电路板的尺寸设计,印制板的外形可以为任意形状，但简单的形状更利于生产。基材的厚度、印制板厚度或印制板总厚度的定义见IEC194。应使弯曲的区域尽量少。过孔和安装元件的区域不应设置在弯曲区。导线材料是轧制的且不能改变弯折线的方向，弯曲区的导线应垂直或斜向穿过弯折线。印制板的翘曲度与所用的材料、生产工艺、孔图、导电图形分的均匀程度、印制板的尺寸和类型等有关。,1.4印制电路板的制作工艺,现代印刷电路制造工艺主要分为加成法和减成法在绝缘基材表面上，有选择性的沉淀导电金属而形成导电图形的方法，称为加成法。减成法工艺是在覆铜箔层压板表面上，有选择性除去部分铜箔来获得导电图形的方法。本章重点：印制电路板的基本概念印制电路板层面的组成印制电路板的制作工艺,第2章Protel99SE软件概述,2.1EDA的发展2.2EDA简介2.3认识Protel99SE2.4文档文件的管理2.5电路设计的基本步骤2.6进入Protel99SE2.7创建项目学习目标：通过本章的学习，使学生进一步掌握印制电路板的设计过程及各个编辑器的使用。,2.1EDA的发展,CAD技术的应用，大大推动了电子，微电子技术的进步，技术的进步和市场竞争，又导致了CAD技术的不断完善，构成了计算机应用技术的一个重要分支：包括计算机辅助工程(ComputerAidedEngineering)即CAE、计算机辅助制造(ComputerAidedManufacturing)即CAM、计算机辅助测试(ComputerAidedTest)即CAT、计算机辅助质量保障(ComputerAidedQualityAssuranee)即CAQ。,2.2EDA简介,Protel及其软件的ClientServer体系结构，；全面引入“规则驱动”体系，实现了从现代化工作站转移到PC桌面EDA的重大突破，以适应广大用户高层次、现代化的需求。规则体系分为四类：布线规则。高速电路规则。生产加工规则。其他规则。,2.3认识Protel99SE,Protel99SE主要由两大部分组成。第一部分是电路设计部分第二部分是电路仿真与PLD设计部分,2.4文档文件的管理,项目数据库的打开File菜单里选取【File】【Open】命令或用工具栏里的图标。对于已存在的数据库可以直接在File菜单里打开。项目数据库的关闭File菜单里选取【File】【CloseDesign】命令或直接关闭主设计窗口。用File菜单里的【File】【Close】命令将关闭所有已打开的设计数据库.,2.5电路设计的基本步骤,在Protel99SE中，设计电路板最基本过程有以下3个步骤。电路原理图的设计产生网络表及其他报表印制电路电路板的设计除了这些，用户还可以用Protel99SE的其他服务器，如创建、编辑元件库和零件封装库等。,2.6进入Protel99SE,Protel99SE菜单栏的功能是进行各种命令操作、设置各种参数、进行各种开关的切换等。Prote199SE有一个强大的设计管理器，其界面如图2-3所示,数据库浏览和修改。它包括导航树、设计窗口、面板及标签等。,2.7创建项目,Protel99SE提供了一个集成的设计工作环境，根据Protel99SE的“客户服务器”框架体系，用户在各个阶段的设计是调用Protel99SE的各个服务器。在Protel99SE中，用户必须首先创建一个类型为ddb的项目数据库。用户以后所有的设计文件都存储在这个数据库中。这种结构不仅便于用户的管理，而且增加了安全性。本章重点：印制电路设计的基本步骤,笫3章设计电路原理图,3.1原理图设计的基本步骤3.2原理图设计系统3.3原理图设计画面的管理3.4设计图纸参数3.5在工作平面上放置元件3.6绘制电路原理图3.7层次原理图设计3.8电气法则3.9报表的生成3.10原理图编辑器的其他功能3.11原理图的输出,学习目标：,通过本章的学习，使学生能熟练掌握原理图的设计过程及设计方法技巧。,3.1原理图设计的基本步骤,电路原理图的设计过程分为以下几个步骤：设置图纸参数及相关信息元件库的载入放置元件原理图布线编辑和调整修改完善原理图的保存和输出,3.2原理图设计系统,进入原理图设计系统，即启动原理图设计服务器。启动步骤：进入Protel99SE主界面后，假设用户以系统管理员的身份进入项目设计数据库(命名为MyDesign.ddb)。执行【File】【New】命令。设置文件对话框，从框中选择原理图设计服务器图标。双击图标或者单击OK，就会建立原理图设计文档，如图3-1所示，用户可以修改文档名。,3.3原理图设计画面的管理,在原理图设计过程中，充分利用Protel99SE所提供的各种工具和管理器将会使操作更加简便。主工具栏(MainTools)的打开与关闭执行菜单命令【View】【Toolbars】【MainTools】,3.4设计图纸参数,执行菜单命令【Design】【0ptions】，如图3-6，则出现如图37所示的设置或更改绘图纸属性的对话框。在图3-7中，用户用鼠标点击按钮Organization，可打开“文件信息设置”选项卡，其内容如下：(1)Orgmaizatlon设置公司或单位名称。(2)Address设置地址。(3)Sheet原理图编号。可设置本张原理图的编号和本项目电路的数量。(4)Document文件的其他信息。包括本张电路图的标题，编号及版本号。设置文件信息对话框通常配合标题栏使用。,3.5在工作平面上放置元件,绘制原理图首先要进行元件的放置。要放置元件，就必须知道元件所在的库并从中取出。调整好元件位置以后，还要对各个远见的属性进行编辑。元件属性的编辑主要包括元件的封装形式、标号、管脚号定义等。,3.6绘制电路原理图,绘制原理图与制作原理图元件不同，后者是在元件编辑管理器环境(schematicLibraryDocument)工作的，而绘制电路原理图是在原理图设计管理器环境(schematicDocument)工作的。前面所做的元件放置等工作是绘制原理图的准备工作，真正实质性的工作是对在工作平面上的元件进行布线。,3.7层次原理图设计,Protel完全支持层次化的设计方法。一个大的项目一般是由多个原理图组成的，所以常常需要将项目分为多个子项目，这在原理图绘制中可以通过层次原理图的设计来实现。这样做不但便于交流，而且还可以是很复杂的电路变成相对简单的几个模块，结构清晰明了，便于检查及修改。层次原理图正是这种层次化设计方法的具体体现。,3.8电气法则,Protel99SE在产生网络表之前，可以利用软件来测试用户设计的电路原理图，电气法则测试称为ERC.利用它可对大型设计进行快速的检测。测试可按照用户指定的物理/逻辑特性进行，并可以输出相关的物理逻辑冲突报告，如：空管脚、无连接的网络标号、无连接的电源等。如果不想显示前面测试中所出现的警告，我们可以利用放置NoERC符号的办法加以解决。在原理图上警告出现的位置放置NoERC符号,便可以避开ERC测试。,3.9报表的生成,原理图设计系统还有一个重要任务是将原理图转化成各种报表文件。报表相当于原理图的档案，它存放了原理图的各种信息，如原理图上各个元件的名称、引脚、各元件引脚之间的连接情况等。,3.10原理图编辑器的其他功能,Protel还具有强大的浏览器管理功能、整体变换功能，我们还可以利用它建立原理图项目元件库、放置和使用位置标志以及放置印制电路板符号等。,3.11原理图的输出,原理图绘制结束后，可通过打印机或绘图仪输出图纸及文件，以供设计人员参考、备档。输出之前要对打印机或绘图仪进行设置，包括机器的类型设置、纸张大小的设定、原理图纸的设定等内容。本章重点：网络表是电路板自动布线的灵魂，也是原理图设计系统与印制电路板设计系统的接口。网络表的获取可以直接从电路原理图转化而来，也可以在印制电路板设计系统中已布线的电路中获取。,第4章原理图元件库编辑器,4.1启动原理图元件库编辑器4.2元件库管理器4.3创建新的元件,学习目标：,通过本章的学习，使学生能掌握并运用图形符号编辑器来制作自己需要的器件符号。,4.1启动原理图元件库编辑器,在一原理图元件库中新增元件开启所要新增元件的元件库，原理图元件库就会由原理图元件库编辑器自动打开。至少有1024768的屏幕分辨率才能完整地显示原理图元件库编辑器，否则管理器会被切掉一部分。图4-1就是在1024768的屏幕分辨率下显示出来的。,4.2元件库管理器,Components区为了方便起见，将Components区单独切出。Pins区的作用是列出Component区选中元件的引脚。,4.3创建新的元件,原理图中的元件包括三个部分：元件图、元件管脚及元件属性,元件图是元件的主体部分，但这部分主要是给人看的，并没有实际的电气意义.元件管脚是元件的主要电气部分，而这部分不但是要给人看的，也要给软件看.元件属性包括看得见的元件序号、元件名称，还有看不见的元件封装名称.,本章重点：元件库中的每个元件都是由一个或多个部件构成的。每一元件都代表着实际的元器件，而其每一部件代表着该元器件的各功能单元。一个元件是分为一个部件还是几个部件完全由设计者决定。只有一个部件更适合实际需要。元件的每一部件都是用原理图元件库编辑器画在分立的图纸上的。,第5章印制电路板设计,5.1印制电路板设计的基础5.2PCB设计画面管理5.3参数设置5.4设置电路板工作层面5.5绘图工具5.6单面板与双面板的制作5.7PCB电路板图的输出,学习目标：,通过本章学习，使学生能熟练运用板图编辑器设计PCB。,5.1印制电路板设计的基础,PCB板是所有设计过程的最终产品。PCB图设计的好坏直接决定了设计结果是否能满足。规划PCB在正式绘制之前，要规划好PCB板的尺寸。设置参数设置参数是指设置工作层面参数、PCB编辑器的工作参数、布线参数等。装入网络表及元件封装规划好PCB板之后，就要将原理图信息传输到PCB中了。,5.2PCB设计画面管理,当用户启动Protel99SE后，系统将进入Protel99SE管理器设计环境（DesignExplorer），执行菜单命令【File】/【New】或【File】/【Open】，都可以进入Protel99SEPCB编辑器。PCB编辑器的画面管理包括工作画面的移动、缩放、显示和刷新等操作。,5.3参数设置,布线层面routinglayers覆铜层：顶层底层中间层电源层地线层非覆铜层：丝网印刷层机械层禁止布线层阻焊层钻孔层安全间距clearanceconstraint布线优先级routingpriority走线的宽度widthconstraint布线的拐角模式routingcorners过孔孔径形式routingviastyle,5.4设置电路板工作层面,单面板:一面有覆铜导线的电路板（底层走线方向any）,结构简单，具有无过孔,成本低,设计复杂、应用广泛等特点.双面板:应用广泛，双面有覆铜导线的电路板(水平方向、垂直方向),劳动强度小，布线方便，简洁线短，双面布线由过孔连通,适合复杂电路,目前最常见的设计.多层板:包含多个层面,包括内部电源层,接地层及多个中间布线层.适合更复杂的高集成度的电路.,5.5绘图工具,Protel99SE为PCB设计提供了4种常用的工具栏：MainToolbar（主工具栏）PlacementTools（放置工具栏）ComponentPlacement（放置元件工具栏）FindSelection（查找选择工具栏）,5.6单面板与双面板的制作,板图设计过程:1.规划电路板2.装入网络表及元件的封装3.设置参数4.自动布局5.自动布线6.生成三维效果图,本章重点：,布局规则：1元器件尽量放于元件面，分布均匀，整齐美观，不允许立体交叉和重叠。2集成电路放置的方向要尽量一致。3同一功能模块的器件尽量集中放置。4距板边2-4mm内不要放置器件。5散热件要远离热敏元件。6重大的器件尽量靠近机械支撑点以免板材弯曲断裂。连接器应放在板边或接插方便的位置。布线规则：1先布设关键导线如电源线，地线，主信号线。2双面板的两面电气通过设置金属化孔互连。3两面导线避免相互平行以减少寄生耦合。4.公共地线屏蔽线应布设在线路板的边缘。5.导线应尽可能的短，线线，盘盘，线盘之间的间距应尽可能的大。,第6章PCB封装库编辑器,6.1启动PCB封装库编辑器6.2元件封装库管理器6.3创建新的元件封装,学习目标：,通过本章学习，使学生能运用封装库编辑器，创作新的封装图。,6.1启动PCB封装库编辑器,元件封装就是元件的外形，是元件在电路板图中的表示形式。元件封装包含三部分：元件图、焊盘和元件属性。元件封装有两种类型，是根据元件的焊盘种类来划分的，分别是插针式元件封装和表贴式元件封装。标准元件库中，常用的元件封装有DIP、RB、AXIAL、DIODE等。由于元件封装数量巨大，所以将许多元件封装放置在一个文件中，这种文件就称为元件封装库。,6.2元件封装库管理器,设定编辑区中的工作板层，和电路板编辑器完全一样。但也受制于分辨率。如要切换工作板层，直接单击编辑器下方的板层卷标比较快。,6.3创建新元件封装,新建一个元件封装有两种方式，一是手工建立，二是利用元件封装向导建立。本章重点：因为元件封装就是真实的元件包装，它非常强调元件的尺寸，所以在新建元件封装图前，要通过查元器件使用手册或用高精度测量工具精确测量元件外形、管脚尺寸、管脚间距、安装螺丝孔径等元件的实际尺寸。,第7章高级电路仿真,7.1仿真技术7.2SIM99仿真库中的元器件7.3SIM99中的激励源描述7.4初始状态的设置7.5仿真器的设置7.6仿真波形分析器学习目标：通过本章的学习，使学生进一步掌握电路的仿真技术及处理方法。,7.1仿真技术,进行电路仿真的步骤如下：在原理图编辑其中加载仿真元件库“Sim.ddb”.在电路图上放置仿真元件，并设置元件的仿真参数。连线绘制仿真原理图。在仿真原理图中添加电源及激励源。设置仿真节点及电路初始状态。仿真前，先对电路原理图进行ERC检查。