电路CAD实验Protel99SE印刷电路板的设计分析

1、实验三 Protel99SE 印刷电路板的设计实验时间：2015 年 12 月 8 日；实验学时：2学时； 实验成绩：一、实验目的1了解有关印刷电路板的基础知识和对 PCB编辑器的初步认识2 掌握PCB编辑器的基本操作3掌握元件、焊盘、导线等对象的放置方法和属性设置 4掌握双面板进行手工布局的整个操作过程，要特别掌握电路板布线框的绘制，元件封装库的加 载和对布局进行调整的操作方法5掌握手工布局和手工布线的操作步骤 6掌握由原理图生成网络表的方法，了解网络表的意义和作用 7理解电路板的物理边界和电气边界的区别及绘制方法，了解由向导生成电路板的过程8 掌握PCB各种常用报表的功能与生成方法9.掌握

2、PCB的打印输出的操作过程，掌握分层打印和叠层打印的操作方法二、实验内容1 .在实验1创建的设计数据库下，新建一个PCB图文件，命名为“你的姓名全拼_甲乙类放大器.pcb ” （比如： leiyang_ 甲乙类放大器 .pcb ）。2. 分别设置可视栅格、捕获栅格、元件栅格和电气栅格的数值，并在工作窗口练习体会四种栅格 的区别。3. 人工设计“你的姓名全拼_甲乙类放大器.pcb ”印刷电路板。4. 使用电路板生成向导，再创建一个“你的姓名全拼 _甲乙类放大器.pcb ”印刷电路板。5. 分别生成“你的姓名全拼_甲乙类放大器.pcb ”的电路板信息报表、NC钻孔报表和元件报表。6. 将“你的姓名

3、全拼_甲乙类放大器.pcb ”的顶层、底层和顶层丝印层分层打印出来。7. 打开一个PCB文件，使用Edit | Jump 命令，练习跳转到不同的对象。8. 打开一个PCB文件，在PCBt理器中按上面所讲知识，分别浏览网络和元件；练习对网络元件 和焊盘的编辑、选取、放大和跳转等操作。三、实验步骤1. 在实验1中的设计数据库的Documents下，新建一个PCB图文件，命名为“你的姓名全拼_甲 乙类放大器 .pcb ”。2. 按 菜 单 操 作 Design | Options ，分别设置可视栅格、捕获栅格、元件栅格和电气栅格的数值，并在工作窗口练习体会四种栅格的区别3. 人工设计“你的姓名全拼

4、_甲乙类放大器 .pcb ”印刷电路板， 具体步骤如下：(1) 打开实验 1绘制的“你的姓名全拼 _甲乙类放大器 .sch ”文件(2) 执 行操 作 Design | Create Netlists ，生 成网 络“你的姓名全拼 _甲乙类放大器 .net ” 文件(3) 在新 建的“你的姓名全拼 _甲乙类放大器 .pcb ”文件中，执行操作 Design | Load Netlists (加载网络表)，找到“你的姓名全拼 _甲乙类放大器 .net ”文件并加载(4) 如果加载网络表报错，分析原因，返回“你的姓名全拼 _甲乙类放大器 .sch ”原理 图中进行修改。(5) 重新 生成网络 表。

5、(6) 返回“你的姓名全拼 _甲乙类放大器 .pcb ”文件中，再次加载网络表，如果没有错误，点 击“ Execute ”按钮，至步骤；如果网络表仍然有错，重复步骤 、(5)，直至无错， 至步骤(7) 。(7) 将PCB文件的工作层调到“ KeepOut Layer ”，在元件外围画布线框。(8) 采用群集式方式自动布局，执行菜单操作： Tools | Auto Placement | Auto Placer 中的“ Cluster Place ”(9) 首先采用全局自动布线完成元件的布线，执行菜单操作： Auto Route | All | Route All ； 再手动对布线进行调整。(1

6、0) 将人工设计的“你的姓名全拼_甲乙类放大器.pcb ”PCB图粘贴到实验报告中(需截图)。4. 采用向导设计“你的姓名全拼 _甲乙类放大器 .pcb ”印刷电路板：新建一个边长为 1500mil 的正方形电路板，在电路板的四角开口，尺寸为 100mil x 100mil，无内部开口，双层板，过孔 不电镀，使用针脚式元件，元件管脚间只允许一条导线穿过，最小走线宽度为10mil，走线间距 15mil 。加载 Advpcb.ddb 中的 PCB Footprint.Lib 元件封装库。实施如下步骤：(1) 按照向导一步一步创建PCB电路板。(2) 在创建出来的电路板上，重新加载“你的姓名全拼_甲

7、乙类放大器 .net ”网络表。(3) 使用统计式方法进行自动布局，执行菜单操作： Tools | Auto Placement | Auto Placer 中的“ Statistical Place ”，并使用手工方法对布局进行调整。(4) 采用全局自动布线，执行菜单操作： Auto Route | All | Route All 。(5) 将向导设计的“你的姓名全拼_甲乙类放大器.pcb ” PCBffl粘贴到实验报告中。5. 分别生成“你的姓名全拼_甲乙类放大器.pcb ”的电路板信息报表、元件报表和 NC钻孔报表, 并将上述报表粘贴到实验报告中。 实现步骤如下：(1) 执行菜单 Rep

8、orts | Board Information ，点击“ Report ”按钮。(2) 在设计数据库的 Documents下，创建CAM文件，双击“ CAMManagerl.cafr,在向导中选择 Bom文件(元件报表)，选择报表格式为“ Spreadsheet ”，元件排列格式为“ List ”，其他 默认，结束向导。在生成的 Bom Output 1 上右键单击，选择“ Generate CAM Files ”，即 生成元件报表文件。(3) 在设计数据库的 Documents下，创建CAM文件，双击“ CAMManager1.cafr，在向导中选择 NC Drill文件(NC钻孔报表)，

9、选择单位“ Inches ”，数据格式为“ 2:3 ”，其他默认，结 束向导。在生成的 NC Drill Output 1 上右键单击，选择“ Generate CAM Files ”，即生 成NC钻孔报表文件。6. 将“你的姓名全拼 _甲乙类放大器 .pcb ”的顶层、底层和顶层丝印层分层打印出来。 具体步骤如下：(1) 执 行 菜 单 操 作 ： File | Print/Preview， 生 成 “ Preview 你的姓名全拼 _甲乙类放大器.ppc ”文件，(2) 在“ Preview 你的姓名全拼_甲乙类放大器.ppc ”编辑器中，执行菜单操作：Tools| Create Fina

10、l ，点击“ Yes”按钮，分别浏览“你的姓名全拼_甲乙类放大器.pcb ” 的顶层、底层和顶层丝印层，(3) 将上述工作层的打印版粘贴到实验报告中。四、实验结果4.1 甲乙类放大器原理图4.2生成网络表ciRB.2Z.4lOuC2RB.2Z.4lOOuDIDIODEO.41N4001D2DIODEO.41N4001JISIP-2CON 24.3人工设计生成的PCB图4.4用向导生成的PC昭4.5电路板信息报表LayerRoutePadsTracksFillsArcsTextTopLayier035000Beit toiaLayer025000TopOverlay0700E2BKeepOutL

11、ayer04000Muitilsyer330000Total33134052SOn 27-Jan-2004 at 01:12:53Size Of boardEquivalent 14 口in canponentsComponents on board2.14 k 2.21 sq in2.01 sq in/14 pin component144.6元件列表A1 | CommentABCD1CommentFootprintDesignators2lOOu'RO 2/ 4C2310jR0 2/4C141N4001DIODEO 4D151M4001DIODEOiD2627kAXIAL0.3R1

12、727kAXIALQ 3R2号2N309STCMGQ392N3904TCMEQ2102N3904T046Q111SkAXIAL0.3R312SkW(IAL0.3R413CON2SIP-2J114COM2SIP-2J215CON4SIPJJ34.7 NC钻孔报表Layer Fair . TepLayer to BottomLayei'ASCII File : NCDrillOutput.TXTEl A File: HCUril 丄 Out put. DftLToolHale SizeHole Count PlatedTool TravelT128mil (0.7112mm)424 .In

13、ch (631.40 xm)T230mil (0.7S2mm)92&,07 Inch (636.77 wm)T332mil (0 -ei2Biam)2029 33 Inch (74E 07 >m)Totals3373,26 Inch (2013.24 mm)Total Process mg Time : 00 . OC : 02五、思考题1、绘制印刷电路板图一般包括哪些步骤？在各步中主要完成什么工作?答：1.新建原理图文件；2. 设置图纸和环境；3. 装载元器件库；4. 放置所需的元器件、电源符号等；5. 元器件布局和连线；6. 电气规则检测、线路、标示调整与修改；7. 产生相关

14、报表；8. 路存盘与输出2、在 Protel 99 SE 系统中，提供了哪些工作层的类型？各个工作层的主要功能是什么？ 答：1) Signal Layer :信号层。主要用于放置元件和走线，它包括：Top Layer :顶层，一般作为元件层。设计单面板时，元件层是不能布线的。双面板中的元件层则可以布线。Bottom Layer ：焊接层，在单面板中焊接层是惟一可以布线的工作层。Mid Layer ：中间信号层， Protel DXP 提供了最多16层中间层。在多层板中用于切换走 线。2) Internal Planes ：内部电源或接地层。主要用于放置电源和地线通常是一块完整的锡 箔。3) M

15、echanical Layer ：机械层。一般用于放置有关制版和装配方法的信息。4) Masks Layer ：面层。主要用于对电路板表面进行特性处理。它包括一下几种：Top Solder ：元件面阻焊层。Bottom Solder ：焊接面阻焊层。Top Paste ：元件面锡焊膏层。Bottom Paste ：焊接面焊锡膏层。5) Silkscreen Layers ：丝印层。该层用于放置元件标号、说明文字等，以方便焊接和维 护电路板时查找器件。在印制电路板上放置元件时，该元件的编号和轮廓线将自动放置 在丝印层上。6) 其他工作层：Keep-Out Layer ：禁止布线层。Multi-L

16、ayer ：多层，表示所有的信号层，在它上面放置的元件会自动放到所有的信号层 上。所以在设计工作中，可以通过该层将焊盘或穿透式过孔快速地放置到所有的信号层 上。Drill Guide ：钻孔位置层，主要用于绘制钻孔图。Drill Drawing ：钻孔层，用于指定钻孔位置。3、什么是印刷电路板？它在电子设备中有何作用？答：印制电路板简称PCB又称印刷电路板。它是以一定尺寸的绝缘板为基材，以铜箔为导线， 经特定工艺加工，用一层或若干层导电图形及设计好的孔，来实现元器件间的电气连接关系。作用：实现电器间电器的连接；提供必要的机械支撑，提供电路的电气连接并用标记 符号把板上所安装的各个元件标注出来，

17、以便于插件、检查及调试。4、在印刷电路板中，焊盘与过孔的作用有何不同？答：焊盘的作用是防止焊锡，连接导线和元器件的引脚。而过孔是对于双层板和多层板，个信 号层间是绝缘的，需在个信号层有连接关系的导线的交汇处钻一个孔，并在钻孔后的基材 壁上淀基金属，以实现不同导电层之间的电器连接。5、在进行PCB设计中，装入网络表和元件发生网络宏错误时，应如何解决？答：如果出现宏错误，应该先改正错误，再执行网络表和元件的封装的载入。6简述Protel 99 SE提供了哪些元件布局的规则？群集式和统计式布局方式各适用于什么场合？答：1. 元件间距限制规则。2. 放置元件的规则。3. 忽略网络设置。4. 允许元件放置板层设置。5. 第一对象范围。7、在 Protel 99 SE 系统中，导线与连线有何区别？答：导线是导电的，而连线是不导电的。画电路图必须用导线连接线路，而不能用连线，那样 的