Protel电路设计楚君资料学习课程

1、什么是什么是印印 刷刷电路板电路板两个概念两个概念什么是什么是电电 路路原理图原理图第1页/共99页第一页，编辑于星期六：十七点 十三分。什么是电路原理图？什么是印刷线路板？是用来安装、固定各个实际电路元器件并利用铜箔走线实现其正确连接关系的一块基板。基础知识-线路板基础知识是指说明电路中各个元器件的电气连接关系的图纸。（它不涉及元器件的具体大小、形状，而只是关心元器件的类型、相互之间的连接情况。）第2页/共99页第二页，编辑于星期六：十七点 十三分。印刷线路板分类：印刷线路板分类：1.1.按照线路板柔度分类按照线路板柔度分类 -刚性电路板和柔性电路板；刚性电路板和柔性电路板；2.2.按照制作

2、材料分类按照制作材料分类 -酚醛树脂板、环氧树脂板、氮化铝板、碳化硅板等；酚醛树脂板、环氧树脂板、氮化铝板、碳化硅板等；3.3.按照布线层数分类按照布线层数分类 -目前常用的电路板有单层、双面、四层板、六层板等。目前常用的电路板有单层、双面、四层板、六层板等。基础知识-线路板基础知识第3页/共99页第三页，编辑于星期六：十七点 十三分。基础知识-线路板基础知识b.b.双面板双面板 集成电路的出现使电路板的布局更加的复杂，因此出现了双面板，即：两面都可以走线的电路板。c.c.多层板多层板 多层板的特点是除了顶面、底面走线层外，板子中间还有走线层。顶层（Top layerTop layer）电源/

3、接地板层 ( V C C o r GND)过孔（Via)绝缘层中间层（Mid Layer）VCC or GND底层（Bottom Layer）沉孔第4页/共99页第四页，编辑于星期六：十七点 十三分。第二讲 原理图的绘制第5页/共99页第五页，编辑于星期六：十七点 十三分。初识初识Protel99 SEProtel99 SE 一款高效的EDA（Electronic Design Automation）设计软件。 用于电路的原理图设计、印制电路板（PCB）设计以及电路仿真。第6页/共99页第六页，编辑于星期六：十七点 十三分。启动启动Protel99 SEProtel99 SEProtel99

4、SE的启动界面第7页/共99页第七页，编辑于星期六：十七点 十三分。Protel99 SEProtel99 SE集成开发环境集成开发环境 在启动Protel99 SE后，系统会自动进入Protel99 SE的设计浏览器，如图所示。从图中可以看出，设计浏览器由标题栏、菜单栏、工具栏、设计管理器、工作区、命令栏和状态栏等组成。第8页/共99页第八页，编辑于星期六：十七点 十三分。Protel99 SE的系统参数设置 Protel99 SE软件在第一次使用之前，一般需要对软件系统参数进行一些设置。 进入系统参数设置的方法： - 【Preferences】，进入系统参数设置对话框。第9页/共99页第九

5、页，编辑于星期六：十七点 十三分。如何保证对话框中的信息能够完整显示？如何保证对话框中的信息能够完整显示？方法：将【Preferences】对话框中的“Use Client System Font For All Dialogs”选项的选中状态去掉即可，如同所示。修改前，文字信息显示不完整修改后，文字信息显示完整第10页/共99页第十页，编辑于星期六：十七点 十三分。ProtelProtel电路设计步骤电路设计步骤第11页/共99页第十一页，编辑于星期六：十七点 十三分。原理图的设计原理图的设计 原理图设计是整个电路设计的基础，一个完整的电路设计必须从原理图设计开始。第12页/共99页第十二页

6、，编辑于星期六：十七点 十三分。原理图设计流程原理图设计流程 1.1.创建项目数据库文件创建项目数据库文件( (* *.ddb).ddb)。 2.2.创建原理图设计文件创建原理图设计文件( (* *.sch).sch)。 3.3.打开原理图设计文件，进入原理图编辑环境。打开原理图设计文件，进入原理图编辑环境。 4.4.设置原理图图纸。设置原理图图纸。 5.5.加载元件库。加载元件库。 6.6.放置元器件并修改属性。放置元器件并修改属性。 7.7.调整元器件的位置。调整元器件的位置。 8.8.元器件连线。元器件连线。 9.9.进行电气规则检查进行电气规则检查ERCERC。 10.10.生成原理图

7、报表。生成原理图报表。第13页/共99页第十三页，编辑于星期六：十七点 十三分。Step1.Step1.项目数据库文件项目数据库文件 Protel99 SE采用一个项目数据库文件来管理整个设计项目。这个项目数据库文件，即*.ddb。 在设计的不同阶段会调用不同的服务器来完成设计，生成的各种设计文件均保存在这个项目数据库中统一管理。 在整个电路图设计的第一步，就是创建这个项目数据库。第14页/共99页第十四页，编辑于星期六：十七点 十三分。Protel99 SEProtel99 SE项目数据库的创建项目数据库的创建 点击菜单栏的【filefile】/ /【new designnew design

8、】，创建项目数据库文件。第15页/共99页第十五页，编辑于星期六：十七点 十三分。uDesign Team：设计工作组 Members：用于成员管理 Permisions：用于权限管理 Sessions：用于查看文档的使用情况uRecycle Bin：垃圾桶uDocuments：设计文件夹n 数据库文件创建完成后，可以看到设计管理器中多了一个MyDesign1.ddbMyDesign1.ddb文件夹。该文件夹的结构如下图所示。第16页/共99页第十六页，编辑于星期六：十七点 十三分。打开和关闭项目数据库文件打开一个项目数据库文件关闭当前项目数据库文件第17页/共99页第十七页，编辑于星期六：十

9、七点 十三分。 单击【DocumentsDocuments】目录，在该目录下点击菜单栏【FileFile】/ /【NewNew】，选择原理图文件类型【Schematic DocumentSchematic Document】，单击【OKOK】即可。 Step2. Step2. 创建原理图设计文件创建原理图设计文件 第18页/共99页第十八页，编辑于星期六：十七点 十三分。文件类型原理图文件原理图库文件PCB文件PCB封装库文件第19页/共99页第十九页，编辑于星期六：十七点 十三分。第20页/共99页第二十页，编辑于星期六：十七点 十三分。Step3. Step3. 进入原理图编辑环境进入原理

10、图编辑环境 双击原理图文件，进入原理图编辑环境。选择【Browse Sch】标签，进入原理图设计管理器。第21页/共99页第二十一页，编辑于星期六：十七点 十三分。Step4. Step4. 设置原理图图纸设置原理图图纸 执行菜单命令【Design】/【options】，进入图纸设置对话框。第22页/共99页第二十二页，编辑于星期六：十七点 十三分。(1)(1)设置图纸尺寸Protel99 SE提供的标准图纸有以下几种。公制：A0、A1、A2、A3、A4 英制: A、B、C、D、E其它：OrcadA、OrcadB、OrcadC、OrcadD、OrcadE、Letter、Legal、Tabloi

11、d第23页/共99页第二十三页，编辑于星期六：十七点 十三分。图纸尺寸表第24页/共99页第二十四页，编辑于星期六：十七点 十三分。(2)(2)设置图纸方向 【Landscape】:水平横向 【Portrait】:垂直纵向第25页/共99页第二十五页，编辑于星期六：十七点 十三分。(3)(3)设置图纸标题栏 Protel 99 SE的标题栏类型有二种，默认为标准模式，使用默认即可。【Standard】：标准模式 【ANSI】:美国国家标准协会模式第26页/共99页第二十六页，编辑于星期六：十七点 十三分。标准模式标题栏第27页/共99页第二十七页，编辑于星期六：十七点 十三分。(4)(4)设置

12、图纸栅格 n 图纸栅格分为以下三种。单位都是mil（毫英寸）。【Visible】：可视栅格。即图纸上实际显示的网格，默认值为10个单位。【Snap】：捕捉栅格。捕捉网格是看不到的，它决定了光标移动的单位，默认值为10个单位。一般将捕捉网格和可视网格的尺寸设为一致，这样光标的移动可以以可视网格作为参照。第28页/共99页第二十八页，编辑于星期六：十七点 十三分。【Electrical GridElectrical Grid】：电气栅格用于元件放置和连线时自动搜索电气节点，以方便连线。通常，电气网格应略小于捕捉网格。 第29页/共99页第二十九页，编辑于星期六：十七点 十三分。Step5. Ste

13、p5. 加载元件库加载元件库什么是原理图的元件库？ 原理图元件库的存放地址：C:Program FilesDesign Explorer 99 SELibrarySch 原理图的元件库按照元件制造商和元件功能进行分类，将具有相同特性的原理图元件放在同一个原理图元件库中。 默认情况下，载入的元件库是分立元件库Miscellaneous Devices.ddb。 一般常用元件都在Miscellaneous Devices元件库中,也可以装入Protel DOS Schematic Libraries元件数据库，其中也包括了大量常用分立元件和集成元件。第30页/共99页第三十页，编辑于星期六：十七点

14、 十三分。加载元件库的方法加载元件库的方法 已知元件所属的元件库： 使用Add/Remove。在弹出对话框中找到相应的库文件 。 不知道元件在哪个元件库中： 使用【Tools】/【Find Component】工具查找，并加载相应的元件库。 练习： 加载元件8051的元件库第31页/共99页第三十一页，编辑于星期六：十七点 十三分。Step6. Step6. 放置元件放置元件 首先在加载的元件库中找到需要放置的元件。 在Add/Remove窗口下Filter(元件过滤器)栏的*号前输入元件的首字母，确认后，相同首字母的元件被列入Filter窗口下，双击我们需要的元件，拖入绘图区即可。第32页/

15、共99页第三十二页，编辑于星期六：十七点 十三分。 这里的元件名和仿真时电路所用的元件名不尽相同，如电阻为RES1、RES2,电容为CAP,三极管为NPN和PNP等。常用元件符号名如下：第33页/共99页第三十三页，编辑于星期六：十七点 十三分。 双击元件名，便产生一个随鼠标浮动的可放置的新元件。 按【Space key】键，可以调整元件的方向。 调整完毕后，移动鼠标到工作区的合适位置处，单击鼠标左键，即可将元件放置到原理图上。 不再放置时，单击鼠标右键结束放置。第34页/共99页第三十四页，编辑于星期六：十七点 十三分。修改元件的属性修改元件的属性 在放置元件状态下，按【Tab】键，可以修改

16、元件的属性。 在元件放置完成后，如果需要修改元件属性，双击元件即可打开元件属性对话框。n 主要属性主要属性Lib RefLib Ref：元件在元件库中的名称。不能修改！FootprintFootprint：元件的封装。DesignatorDesignator：元件的标识名（标号）。每个元件都有一个唯一的标识名。Part TypePart Type：元件的标称值或型号。第35页/共99页第三十五页，编辑于星期六：十七点 十三分。电源和接地符号电源和接地符号View视图-Toolbars工具条】-2. 使用View视图-Toolbars工具条】-【Power Objects】电源工具栏中的电源和接

17、地符号。第36页/共99页第三十六页，编辑于星期六：十七点 十三分。电源和接地符号的属性设置电源和接地符号的属性设置n 有两个属性必须设置：1.【Style】：符号的形状样式。2.【Net】：网络标号。n 双击电源或接地符号，或在放置符号前按【TabTab】键，会弹出电源属性对话框。第37页/共99页第三十七页，编辑于星期六：十七点 十三分。Step7. 原理图元件的布局 布局均匀 连线清晰 模块分明第38页/共99页第三十八页，编辑于星期六：十七点 十三分。元件位置的调整方法元件位置的调整方法 1. 对象的选取选取单个元件：直接用鼠标单击该元件，选中的元件外围有一个黑色虚线框。 选取多个元件

18、：选中的元件有黄色外框。 按住鼠标，拖动鼠标在这些元件的外围画一个矩形框，将所需元件包含在内。 也可以按下”Shift”键不放，然后用鼠标分别单击需要选取的元件。 也可以使用菜单栏【Edit】下的【Toggle Selection】，用鼠标直接单击需要选取的元件即可。 2. 对象选取的撤销 最简单的方法就是使用主工具栏上的工具 ，单击该按钮，工作区上所有被选取的元件都被撤销为未选中。第39页/共99页第三十九页，编辑于星期六：十七点 十三分。 3. 移动对象用鼠标指向要移动的对象（或已选取的对象），按住左键的同时拖动鼠标。 4. 旋转对象 用鼠标左键单击需要旋转的对象，并按住不放，按【空格键】

19、，便可90旋转对象。水平翻转ctrl+x，垂直翻转ctrl+y。 5. 排列和对齐 使用菜单栏【Edit】中的【Align】即可。第40页/共99页第四十页，编辑于星期六：十七点 十三分。 6. 剪贴对象（复制，剪切和粘贴） 必须先选中对象（对象呈黄色高亮状态），然后再进行剪贴操作。 复制：按”Ctrl”+”C”组合键，当光标变成十字状后，单击要复制的对象。 剪切：按”Ctrl”+”X”组合键，当光标变成十字状后，单击要剪切的对象。 粘贴：按”Ctrl”+”V”组合键，当光标变成十字状后，单击要粘贴的对象。 7. 删除对象 可以使用菜单栏【Edit】下的【Clear】或【Delete】，两者的

20、区别在于启动【Clear】命令前要先选中对象，而【Delete】不需要选取对象，直接执行删除。第41页/共99页第四十一页，编辑于星期六：十七点 十三分。Step8. Step8. 原理图元件的连线原理图元件的连线n 将元件放置到图纸后，就要用有电气特性有电气特性的导线将孤立元件的管脚连接起来。此时需要用到连线工具。 绘制导线绘制总线绘制总线入口网络标签电源接地符号绘制方块电路绘制I/O端口放置节点第42页/共99页第四十二页，编辑于星期六：十七点 十三分。原理图中元件的几种连线方式原理图中元件的几种连线方式 1. 1. 导线互连 2. 2. 网络标签 3. 3. 总线方式 4. I/O4.

21、I/O端口（* *）第43页/共99页第四十三页，编辑于星期六：十七点 十三分。原理图示例原理图示例1. 1. 导线互连导线互连使用的连线工具是：使用的连线工具是：导线 和节点注意：注意：在T型交叉点会自动放置节点，在十字型交叉点不会放置节点，如果需要，应该手工放置节点。第44页/共99页第四十四页，编辑于星期六：十七点 十三分。原理图示例原理图示例2. 2. 网络标签网络标签注意：注意：1. 网络标签的左下角为基准点，它应该放在导线上。2. 网络标签不区分大小写。3. 如果网络标号是数字结尾，则数字会自动增加。使用的连线工具是：使用的连线工具是：网络标签 和导线 。规则是：规则是：在同一张原

22、理图文件中，具有相同网络标签名称的电气节点被认为是连通的。第45页/共99页第四十五页，编辑于星期六：十七点 十三分。Step9.Step9.电气规则检查（电气规则检查（ERCERC） 一般在电路原理图设计完毕后，生成网络表和创建PCB之前，执行电气规则检查。 方法：使用菜单栏【Tools】/【ERC】 ERC检查选项 No ERC符号：如果不希望对某些引脚进行ERC检查，可在该引脚放置No ERC符号。第46页/共99页第四十六页，编辑于星期六：十七点 十三分。Step10. Step10. 生成原理图报表生成原理图报表 1. 元件报表（BOM）：bill of material，也称物料，

23、用做原理图制作后采购元件的依据。可以帮用户归纳电路图中元件的数量和类型。 2. 网络表比较（Netlist Compare）：用于比较原理图产生的网络表和PCB图产生的网络表。第47页/共99页第四十七页，编辑于星期六：十七点 十三分。补充：网络表介绍补充：网络表介绍 网络表是原理图和PCB之间联系的桥梁，通过网络表，可以进行PCB自动布线和电路仿真。 网络表中包含了电路的元件信息和电气连接信息。 网络表可以由原理图生成，也可以由PCB生成，两者可以进行比较，来检查原理图和PCB图是否同步一致。 生成网络表的方法 使用菜单栏【Design】的【Create Netlist】即可。注意：网络表要

24、在设置了所有元件的封装之后再生成。第48页/共99页第四十八页，编辑于星期六：十七点 十三分。网络表的格式网络表的格式 网络表包括元件的描述和电气网络连接的描述。元件的描述格式：元件声明开始C1元件标识RAD0.1 元件封装0.1uF元件注释元件声明结束网络连接的描述格式：(网络定义开始NetC1_2NetC1_2网络C1-2元件标识为C1，元件的引脚号为2U1-1元件标识为U1，元件的引脚号为1)第49页/共99页第四十九页，编辑于星期六：十七点 十三分。Protel99 SE电路设计电路设计第三讲 PCB电路板设计第50页/共99页第五十页，编辑于星期六：十七点 十三分。3.1 有关电路板

25、的几个基本概念一、一、 PCB的材料和结构的材料和结构材料材料玻璃纤维玻璃纤维结构单面板、双面板、多层板单面板：电路板一面敷铜，另一面没有敷铜，敷铜的一面用来布线及焊接，另一面放置元件。单面板成本低，但只适用于比较简单的电路设计。双面板：电路板的两面都敷铜，所以两面都可以布线和放置元件，顶面和底面之间的电气连接是靠过孔实现的。由于两面都可以布线，所以双面板适合设计比较复杂的电路，应用也最为广泛。第51页/共99页第五十一页，编辑于星期六：十七点 十三分。铜膜（敷铜板）铜膜（敷铜板）铜膜（敷铜板）铜膜（敷铜板）玻璃纤维板（绝缘层）玻璃纤维板（绝缘层）图图1 4层板结构层板结构第52页/共99页第

26、五十二页，编辑于星期六：十七点 十三分。Top LayerBottom Layer插针式元件插针式元件SMD元件元件焊锡焊锡Via (过孔过孔)第53页/共99页第五十三页，编辑于星期六：十七点 十三分。 铜膜线：简称导线，是敷铜经腐蚀后形成的用于连接各个焊点的导线。印刷电路板的设计都是围绕如何布置导线来完成的。飞线：飞线：用来表示连接关系的线。它只表示焊盘之间有连接关系，是一种形式上的连接，并不具备实质性的电气连接关系。飞线在手工布线时可起引导作用，从而方便手工布线。飞线是在引入网络表后生成的，而飞线所指的焊盘间一旦完成实质二、二、 相关专用名词相关专用名词第54页/共99页第五十四页，编辑

27、于星期六：十七点 十三分。穿透式过孔（Through）：从顶层一直打到底层的过孔。第55页/共99页第五十五页，编辑于星期六：十七点 十三分。第56页/共99页第五十六页，编辑于星期六：十七点 十三分。第57页/共99页第五十七页，编辑于星期六：十七点 十三分。1信号层（Signal layers） 信号层主要是用来放置元件、导线的。包括顶层、底层、中间布线层。 2内部电源/接地层（Internal planes）内部电源/接地层主要用于布置电源线和地线。 3. 机械层（Mechanical layers） 机械层一般用于放置有关制板和装配方法的信息。 三、三、 工作层面类型工作层面类型第58

28、页/共99页第五十八页，编辑于星期六：十七点 十三分。5锡膏防护层（Paste mask layers） 锡膏防护层的作用与阻焊层相似，但在使用 “hot re-flow”（热对流）技术安装SMD元件时， 锡膏防护层用来建立阻焊层的丝印。 第59页/共99页第五十九页，编辑于星期六：十七点 十三分。第60页/共99页第六十页，编辑于星期六：十七点 十三分。8禁止布线层（Keep Out Layer） 禁止布线层用于定义放置元件和布线区域的。 9多层（Multi layers） 多层代表信号层，任何放置在多层上的元件 会自动添加到所在信号层上，所以可以通过 多层，将焊盘或穿透式过孔快速地放置到所

29、 有的信号层上。 第61页/共99页第六十一页，编辑于星期六：十七点 十三分。第62页/共99页第六十二页，编辑于星期六：十七点 十三分。3.2 印制电路板的设计步骤 第63页/共99页第六十三页，编辑于星期六：十七点 十三分。1. 先由原理图生成网络表文件，网络表中除了描述了电路各元件间如何连接，还包含了各元件的标识、型号、封装形式等在绘制原理图时所指定的元件属性信息。 然后新建一个PCB文件，在PCB编辑器中装载此网络表到该PCB中，在导入网络表时，Protel会根据网络表中各元件所指定的封装名，在用户设定的当前封装库列表中查找这些封装名，若找到则将其放置在PCB中。若装载网络表时指定的元

30、件封装名不存在，则Protel会相应地提示错误。 用户在PCB编辑器中完成各元件的布局和PCB布线等工作。2. 若无原理图，可先新建一个PCB文件，然后用户直接在PCB编辑器中选取封装库中的封装，放置到PCB中，再完成各元件的布局和PCB布线等工作。我们这里使用第一种方式第64页/共99页第六十四页，编辑于星期六：十七点 十三分。第65页/共99页第六十五页，编辑于星期六：十七点 十三分。第66页/共99页第六十六页，编辑于星期六：十七点 十三分。缺省的布线线宽用于绘制板的物理边界线的线宽Keep Out区距板物理边界的距离（布线和元件放置区域一般比板物理区域略小）切去板的角部区域板的内部切除

31、一块标出板的物理尺寸信息第67页/共99页第六十七页，编辑于星期六：十七点 十三分。第68页/共99页第六十八页，编辑于星期六：十七点 十三分。第69页/共99页第六十九页，编辑于星期六：十七点 十三分。孔壁金属化孔壁不镀金属第70页/共99页第七十页，编辑于星期六：十七点 十三分。第71页/共99页第七十一页，编辑于星期六：十七点 十三分。第72页/共99页第七十二页，编辑于星期六：十七点 十三分。第73页/共99页第七十三页，编辑于星期六：十七点 十三分。第74页/共99页第七十四页，编辑于星期六：十七点 十三分。第75页/共99页第七十五页，编辑于星期六：十七点 十三分。第76页/共99

32、页第七十六页，编辑于星期六：十七点 十三分。此处是示意，实际情况因你的具体设计而定。第77页/共99页第七十七页，编辑于星期六：十七点 十三分。装载网络表 执行菜单命令Design/ Netlist将弹出装载网络表对话框，如图所示，按Browse按钮选择之前所生成的网络表文件。若无问题则按Execute命令执行网络表的装载。若有问题，Protel软件会提示。 初学者常遇到的问题有： Footprint not found in Library 表示你在原理图中指定的某元件封装名在当前封装库列表中找不到。 在导入网络表时，Protel会根据网络表中各元件所指明的封装名，在当前封装库列表中查找这些

33、封装名，若找到则将其放置在PCB中。若装载网络表时指明的元件封装名不存在，则Protel无法将其放置在PCB中，并提示错误。 Protel还会检查原理图中各元件的引脚编号(在原理图元件库中所设定)，在其指定的封装名中，是否有相同编号的焊盘(在PCB封装库中所设定)。第78页/共99页第七十八页，编辑于星期六：十七点 十三分。第79页/共99页第七十九页，编辑于星期六：十七点 十三分。第80页/共99页第八十页，编辑于星期六：十七点 十三分。根据电路功能进行元件布局，其中墨绿色的线表示应有的连接利用右键弹出菜单的“交互式布线”进行连线第81页/共99页第八十一页，编辑于星期六：十七点 十三分。P

34、CB布线自动布线 选择菜单Auto Route，在里面选择针对某个网络名、连接、元件、区域或全部内容，自动完成PCB的布线工作。自动布线要达到较好的效果，需要事先设置合适的布线设计规则。第82页/共99页第八十二页，编辑于星期六：十七点 十三分。单击交互式布线连接按钮(View-Toolbars-PlacementTools)后进行手动连线，如示例所示由于需要在底层布线，所以先切换当前的工作层为BottomLayer。（应时刻注意你当前的工作层是哪一层）注意注意：在不同层放置“线”，会代表不同的实际意义。如在信号层放置的线是铜导线，在丝印层放置的线是用漆绘制的线条，在内平面层放置的线对应的是无铜的部分，在Keep Out层放置的线是用作提供允许布线区域边界的标记，在机械层放置的线用于指示板边界等信息。第83页/共99页第八十三页，编辑于星期六：十七点 十三分。设置PCB布线的规则/Design/Rules第84页/共99页第八十四页，编辑于星期六：十七点 十三分。PC