protel制作元件及元件封装PPT课件

1、第6章 制作元件及元件封装,6.1 元件及元件封装概述 6.2 创建新的元件库 6.3 原理图元件制作实例 6.4 创建新的元件封装库 6.5 元件封装制作实例 思考题与练习题,6.1 元件及元件封装概述,6.1.1 元件概述 1. 原理图的组成 原理图主要由两大部分组成：原理图元件和元件间的连线，其他内容都是辅助部分，如标注文字等。原理图元件代表实际的元器件，连线代表实际的物理导线，因此一张原理图中完全包含了元器件及其连接关系。这两部分信息就是原理图中包含的基本内容。,2. 原理图元件的组成 原理图元件(以后简称为元件)由两大部分组成：用以标识元件功能的标识图和元件引脚。 1) 标识图 标识

2、图仅仅起着提示元件功能的作用，并没有什么实质作用。实际上，没有标识图或者随便绘制标识图都不会影响原理图的正确性。图6.1是Protel DXP提供的一个继电器的标识图。,图6.1 继电器标识图,2) 引脚 引脚是元件的核心部分。元件图中的每一根引脚都要和实际元器件的引脚对上号，而这些引脚在元件图中的位置是不重要的。每一根引脚都包含序号和名称等信息。引脚序号用来区分各个引脚，引脚名称用来提示引脚功能。图6.2为A/D转换器TLC549的引脚图。 引脚序号是必须有的，而且不同引脚的序号不能相同。引脚名称根据需要设置，名称能反映该引脚的功能。,图6.2 原理图元件的引脚示例,6.1.2 原理图元件的

3、制作过程 为一个实际元件绘制原理图库时，为了保证正确和高效，一般建议遵循以下步骤。 1. 收集必要的资料 所需收集的资料主要包括元件的引脚功能。这个工作一般来说困难不太大，但是某些初学者可能会感觉不知如何下手。,2. 绘制元件标识图 如果是集成电路等引脚较多的元件，因为功能复杂，不可能用标识图表达清楚，往往是画个方框代表。如果是引脚较少的分立元件，一般尽量画出能够表达元件功能的标识图，这对于电路图的阅读会有很大帮助。,3. 添加引脚并编辑引脚信息 在绘制好的标识图的合适位置添加引脚，此时的引脚信息是由Protel DXP自动设置的，往往不正确，需要手工编辑修改为合适的内容。引脚排列应遵循以下规

4、则： (1) 电源引脚放在元件上部，地线引脚放在元件下部。 (2) 输入引脚放在元件左边，输出引脚放在元件右边。 (3) 功能相关的引脚靠近排列，功能不相关的引脚保持一定间隙。,6.1.3 元件封装概述 1. 元件与元件封装的关系 元件封装是指元件焊接到电路板时所指的外形和焊盘位置。既然元件封装只是元件的外形和焊盘位置，那么纯粹的元件封装仅仅是空间的概念，因此，不同的元件可以共用同一个元件封装。如普通电阻的封装AXAIL-0.4在外形和焊盘位置的分布与普通二极管DIODE-0.4的封装基本一样，两者可以共用一个封装，如图6.3所示。,图6.3 两种相似的封装,另一方面，同种元件也可以有不同的封

5、装，比如电阻。因为电阻的功率不同，所以电阻的外形和焊盘间距也不同。常用电阻的封装形式有AXIAL-0.3、AXIAL-0.4、AXIAL-0.6等，如图6.4所示。,图6.4 常用电阻封装,2. 元件封装外形 常见元件封装外形通常有：单列直插式封装、双列直插式封装、Z形直插式封装、扁平封装、四列直插式封装和三引脚封装。在元件封装外形名称中它们的英文缩写如表6.1所示。图6.56.9为元件封装外形图。,表6.1 元件封装外形名称,图6.5 SIP封装,图6.6 DIP封装,图6.7 TO封装,图6.8 PLAT封装,图6.9 QIL封装,从元件引脚封装类型上区分，主要有针脚式元件封装和表面粘贴式

6、(STM)元件封装。针脚式封装元件焊接时先要将元件针脚插入焊盘导通孔，然后再焊锡。,3. 常用元件封装名称简介 在制作元件封装之前，先介绍一些有关元件封装名称的基本常识。 (1) 元件封装材料缩写。通常，元件的封装材料主要有三种：塑料、陶瓷和金属。这些材料在元件封装的名称里通常用表6.2所示的字母代替。 (2) 常用封装名称简介。一般来讲，元件封装的外形加上材料就可以构成封装的名称了。表6.3所列的是常用的元件封装名称。,表6.2 元件封装材料缩写,表6.3 常用的元件封装名称,6.1.4 元件封装的制作过程 1) 收集必要的资料 在开始制作封装之前，需要收集的资料主要包括该元件的封装信息。这

7、个工作往往和收集原理图元件同时进行，因为用户手册一般都有元件的封装信息，当然上网查询也可以。如果用以上方法仍找不到元器件的封装信息，只能先买回器件，通过测量得到器件的尺寸(用游标卡尺量取正确的尺寸)。 在PCB上假如使用英制单位，应注意公制和英制单位的转换。它们之间的转换关系是： 1 in1000 mil2.54 cm,2) 绘制元件外形轮廓 在制作元件封装的过程中，首先应绘制出元件的外形轮廓，外形轮廓在PCB的丝印层(Top Overlay)上显示出该元件的顶视图。外形轮廓在放置元件时非常有用，如果轮廓足够精确，PCB上元件排列就很整齐。轮廓不要画得太大，否则会占用过多的PCB的空间。,3)

8、 放置元件引脚焊盘 焊盘需要的信息比较多，如焊盘外形、焊盘大小、焊盘序号、焊盘内孔大小、焊盘所在的工作层等。需要注意的是元件外形和焊盘位置之间的相对位置。元件外形容易测量，焊盘分布也容易测量，但两者之间的相对位置却难以准确测量。,6.2 创建新的元件库,6.2.1 创建一个新的元件库 制作元件和建立元件库是使用Protel DXP的元件库编辑器来进行的。用户可以创建一个新的元件库作为自己使用的专用库，把平时自己创建的新元件放置到这个专用库中，供绘制原理图时使用。,首先创建一个新项目“MyPCB.PRJPCB”，在此项目管理环境下，执行【File】/【New】/【Schematic Librar

9、y】命令，就可以进入原理图元件库编辑器工作界面，如图6.10所示。,图6.10 元件库编辑器,执行文件另存命令【File】/【Save As】，在弹出如图6.11所示的对话框中，修改文件名为“Myuse”，单击 按钮，此时一个新的元件库“Myuse.SCHLIB”创建完毕。,图6.11 创建新的元件库,6.2.2 元件库编辑器 元件库编辑器与原理图设计编辑器界面相似，主要由元件库编辑管理器、主工具栏、菜单、常用工具栏、编辑区等组成。不同的是在编辑区有一十字坐标轴，而不是网格。元件库编辑器提供了两个重要的工具栏，即绘制图形工具栏和IEEE工具栏。下面简单地介绍元件库编辑器的组成及其界面的管理，使

10、用户对元件库编辑器有一个简单的了解。,图6.10是元件库编辑器的编辑界面，可以看出，整个编辑器可以分为以下几个部分： (1) 主菜单。编辑器的主菜单主要是给设计人员提供编辑、绘图命令，以便于创建一个新元件。 (2) 元件编辑区(Components Editor Panel)。元件编辑区主要用于创建一个新元件，将元件放置到工作平面上，用于更新元件库，添加或删除元件库中的元件等各项操作。,图6.12 元件库编辑管理器,(3) 主工具栏(Main Toolbars)。主工具栏为用户提供了各种图标操作方式，可以让用户方便、快捷地执行命令和各项功能，如打印、存盘等操作均可以通过主工具栏来实现。 (4)

11、 绘图工具栏(Placement Tools)。元件库编辑器提供的绘图工具同以往所接触到的绘图工具是一样的，它的作用类似于菜单命令“Place”，就是在工作平面上放置各种图元，如线段、圆弧等。,(5) 元件库编辑管理器。元件库编辑管理器主要用于对元件库进行管理。单击项目管理器下面的“Library Editor”标签，则可以进入元件库编辑管理器，如图6.12所示。 (6) 状态栏与命令行。在屏幕最下方为状态栏和命令行，它们用于提示用户当前系统所处的状态和正在执行的命令。,6.2.3 绘图工具的使用 与第5章介绍的原理图绘制一样，制作元件也可以用绘图工具来进行。常用的绘图工具包括一般绘图工具和I

12、EEE工具。,1. 一般绘图工具栏 图6.13为元件库编辑器中的绘图工具栏，通过【Place】菜单命令也可以找到绘图工具栏上各个按钮所对应的选项。绘图工具栏的打开与关闭可以通过执行菜单命令【View】/【Toolbars】/【Sch Lib Drawing】来实现。表6.4介绍了绘图工具栏中各个按钮的功能及对应的菜单选项。,图6.13 绘图工具栏,表6.4 绘图工具栏的按钮及其功能,2. IEEE工具栏 图6.14为元件库编辑器中的IEEE工具栏，IEEE工具栏上的命令也对应【Place】菜单上【IEEE Symbols】子菜单的各命令。IEEE工具栏的打开与关闭可以通过执行菜单命令【View

13、】/【Toolbars】/【Sch Lib IEEE】来实现。IEEE工具栏中各个按钮的功能见表6.5。,图6.14 IEEE工具栏,表6.5 IEEE工具栏的按钮及其功能,6.3 原理图元件制作实例,6.3.1 制作模拟元件 1. 制作稳压二极管 制作稳压二极管的操作步骤如下： (1) 在项目管理器(Projects)面板中双击“Myuse.SCHLIB”文件名，打开新创建的库文件，准备添加元件。,(2) 执行菜单命令【Tools】/【New Component】，弹出如图6.15所示的对话框。输入新元件名称“DZENER”，然后单击 按钮，这时库里面会出现一个名为“DZENER”的空元件，

14、如图6.16所示。,图6.15 设置元件名,图6.16 库中显示空元件名,(3) 用鼠标单击绘图工具栏中的按钮，开始绘制线条，这时候鼠标变成十字形。在靠近基准位置的地方绘制出稳压二极管的外形，如图6.17所示(图中十字线为基准位置)。在绘制线条的过程中，如果发现不能绘制斜线，可以在画线的同时(不释放鼠标)按一下或者多下空格键切换画线模式。,图6.17 稳压二极管的外形,(4) 修改线宽。用鼠标双击刚绘制好的外形连线，弹出线条的属性对话框，如图6.18所示。 (5) 在绘图工具栏中用鼠标单击 按钮，为稳压管添加引脚。稳压二极管有两根引脚，刚添加的引脚如图6.19所示。,图6.18 线条的属性对话

15、框,图6.19 添加引脚,(6) 编辑引脚属性。双击某一引脚，弹出如图6.20所示的修改引脚属性对话框。对话框中“Designator”表示引脚标号，“Display Name”表示引脚名称。同时可修改引脚的长度“Length”、位置坐标“Location X/Y”、旋转角度“Orientation”、颜色“Color”和隐藏“Hidden”等引脚属性。,图6.20 修改引脚属性对话框,(7) 在绘图工具栏中用鼠标单击 按钮，根据光标提示依次选中稳压管三角形的三个端点，如图6.22所示。单击鼠标右键后，完成放置填充区工作。然后双击刚放置的填充区，在弹出如图6.23所示的对话框中选择适当的颜色。

16、,图6.21 引脚修改之后的稳压二极管,图6.22 选择填充范围,图6.23 修改颜色对话框,至此，稳压二极管的原理图元件已经制作完毕，如图6.24所示。,图6.24 制作完成后的稳压二极管,2. 制作变压器元件 制作变压器元件的操作步骤如下： (1) 同制作稳压二极管一样，执行菜单命令【Tools】/【New Component】，新建一个名称为“TRANS7”的元件。 (2) 绘制线圈中的半圆。用鼠标单击绘图工具栏中的 按钮，用鼠标左键依次选择弧的圆心、X方向半径、Y方向半径、圆弧起点和圆弧终点(沿顺时针方向)。,(3) 制作出变压器的标识图，如图6.25所示。 (4) 添加引脚。在标识图

17、的适当位置添加引脚，并隐藏引脚名称，如图6.26所示。,图6.25 变压器的标识图,图6.26 添加引脚,(5) 添加同名端。变压器的同名端需要添加一个小圆点，IEEE符号工具箱中用鼠标单击 (Dot)按钮，开始放置小圆圈，然后双击小圆圈，弹出如图6.27所示的属性对话框。在这个对话框里将小圆圈的尺寸设置为“4”、线宽设置为“Medium”，颜色设置为黑色。 至此，变压器原理图元件制作完成，如图6.28所示。,图6.27 属性对话框,图6.28 变压器元件图,6.3.2 制作集成电路 集成电路的制作与模拟分立器件不同，集成电路引脚比较多，需要对每个引脚的功能进行名称表达，而且引脚位置可以不固定

18、，可根据原理图连线的需要随意放置。下面以高速D/A转换器TLC7528为例，介绍集成电路的制作过程。 (1) 新建一个名为“TLC7528”的元件。 (2) 绘制出如图6.29所示的元件标识图。用鼠标单击绘图工具栏中的 按钮，放置一个代表集成电路标识图的方框。,图6.29 集成电路标识图,图6.30 添加引脚,(3) 为TLC7528添加引脚，如图6.30所示。TLC7528有20根引脚，要正确设置每根引脚的功能名称和序号，千万不能出错，否则将来画的原理图和PCB都是错的，会造成不必要的损失。 双击某根引脚，弹出如图6.31所示的对话框，在对话框中可进行引脚属性设置。引脚属性设置时注意以下技巧

19、： 在设置引脚名称时，只要在字母后面加“”，系统在名称上面就自动添加横线。如果要在多个字母上面加横线，需要在其中每个字母后面加“”，如图6.32所示。,图6.31 引脚属性设置对话框,图6.32 引脚名称上加横线, 在设置引脚名称时，只要在【Symbols】选项组中将【Outside Edge】设置为“Dot”，就会在引脚根部加上小圆圈，如图6.33所示。在电路中，加小圆圈一般表示低电平有效。,图6.33 引脚上加圆圈, 在设置引脚名称时，只要在【Symbols】选项组中将【Inside Edge】设置为“Clock”，就会在引脚根部加上时钟标记，如图6.34所示。,图6.34 引脚上加时钟标

20、记, 在放置许多电气属性基本相同的引脚(如D0D7)时，可使用阵列粘贴( 按钮)功能。使用它可以一次绘制出多个电气属性相同的引脚。 (4) 移动引脚至集成电路标识图上。习惯上把数据总线“D0D7”按顺序排列在一起。 (5) 调整标识图中的方框大小。 至此，集成电路TLC7528制作完毕，如图6.35所示。,图6.35 TLC7528集成电路,6.3.3 制作电气图形符号 电气图形符号与分立元件和集成电路不同，大部分电气图形符号是具体的电气设备(如电机、PLC、变频器等)、开关(如组合开关)或者低压电器(如接触器)等，它们不是固定在PCB上，而是固定在电气控制柜上。,下面以西门子S7-200PL

21、C为例，介绍电气图形符号的制作过程。 (1) 新建一个名为“PLC200”的元件。 (2) 绘制出如图6.36所示的PLC外形标识图。用鼠标单击绘图工具栏中的按钮，放置一个代表外形的方框，方框可画得大一些。,图6.36 PLC外形标识图,(3) 为PLC添加接线端子。S7-200PLC有52根接线端子，其中三组24个输入点：I0.0I0.7、I1.0I1.7、I2.0I2.7，两组16个输出点：Q0.0Q0.7、Q1.0Q1.7，输入点与输出点分列在PLC两侧。打开端子(引脚)属性对话框，正确设置每个端子的名称，在图中再放置一PLC型号字符串。完整的PLC电气图形符号如图6.37所示。,图6.

22、37 PLC图形符号,6.4 创建新的元件封装库,6.4.1 创建一个新的元件封装库 在Protel DXP的库文件夹(Library)中，自带了一个元件封装库(库名为“PCB”)，常用元件的封装都能从这个库中找到。用户可以创建一个新的元件封装库作为自己的专用库，把平时自己创建的特殊元件封装放置到这个专用库中(库名：“Myuse.PCBLIB”)。,制作元件封装和建立元件封装库是使用Protel DXP的元件封装编辑器来进行的。在项目“MyPCB.PRJPCB”下，执行【File】/【New】/【PCB Library】命令，就可以进入元件封装编辑器工作界面，如图6.38所示，然后可以执行【F

23、ile】/【Save As】命令，将元件封装库保存起来。,图6.38 元件封装编辑器界面,6.4.2 元件封装编辑器 元件封装编辑器的界面和元件库编辑器的界面类似。下面简单地介绍一下元件封装编辑器的组成及其界面的管理，使用户对元件封装编辑器有一个简单的了解。 从图6.38中可以看出，整个编辑器可以分为以下几个部分： (1) 主菜单。主菜单主要是给设计人员提供编辑、绘图命令，以便于创建一个新元件封装。,(2) 元件编辑界面(Components Editor Panel)。元件编辑界面主要用于创建一个新元件，将元件放置到PCB工作平面上，用于更新PCB元件库，添加或删除元件库中的元件等各项操作。

24、 (3) 主工具栏(Main Toolbars)。主工具栏为用户提供了各种图标操作方式，可以让用户方便、快捷地执行命令和各项功能，如打印、存盘等操作均可以通过主工具栏来实现。,(4) 绘图工具栏(Placement Tools)。元件封装编辑器提供的绘图工具同以往我们所接触到的绘图工具是一样的，它的作用类似于菜单命令Place，就是在工作平面上放置各种图元，如焊点、线段、圆弧等。 (5) 元件封装管理器。元件封装库管理器主要用于对元件封装库进行管理。单击项目管理器下面的【PCB Library】标签，则可以进入元件封装管理器，如图6.39所示。,图6.39 元件封装管理器,(6) 状态栏与命令

25、行。在屏幕最下方为状态栏和命令行，它们用于提示用户当前系统所处的状态和正在执行的命令。,6.5 元件封装制作实例,6.5.1 手工制作双列直插封装 以图6.40所示的双列直插封装(DIP16)为例，介绍手工制作DIP封装的步骤，并将创建的DIP16元件封装放置到用户自己的专用库中(库名：“Myuse.PCBLIB”)。手工制作元件封装实际上就是利用Protel DXP提供的绘图工具，按照实际的尺寸绘制出该元件封装。,图6.40 双列直插封装,1. 新建元件封装库 首先在项目管理器(Projects)面板中双击“Myuse.PcbLib”文件名，打开新创建的库文件。执行菜单命令【Tools】/【

26、New Component】，弹出如图6.41所示的界面，此界面是元件封装向导界面。然后单击 按钮取消元件封装向导，进入手工制作环境，这时库里面会出现一个默认名为“PCB COMPONENT_1-DUPLICATE”的空元件封装，如图6.42所示。光标指到该封装名称处，单击鼠标右键，在弹出的菜单中执行【Rename】命令，再在随后弹出如图6.43的对话框中更改封装名称为“DIP16”，然后单击 按钮，此时库中显示输入新元件封装名称“DIP16”。,图6.41 元件封装向导,图6.42 库中显示空元件封装名,图6.43 更改元件封装名称,2. 设置元件封装参数 当新建一个PCB元件封装库文件后，

27、一般需要先对板面参数进行设置，例如度量单位、过孔的内孔层、设置鼠标移动的最小间距等。 设置板面参数的操作步骤如下： (1) 执行菜单命令【Tools】/【Library Options】，系统将弹出图6.44所示的封装库参数设置对话框。,图6.44 封装库参数设置对话框,(2) 在该对话框中，板面参数都是分组设置的，下面主要介绍板面参数的具体设置方法： 【Measurement Unit】(度量单位)：用于设置系统度量单位。系统提供了两种度量单位，即Imperial(英制)和Metric(公制)，系统默认为英制。 【Snap Grid】(栅格)：用于设置移动栅格。移动栅格主要用于控制工作空间中

28、的对象移动时的栅格间距，用户可以分别设置X、Y向的栅格间距。, 【Component Grid】(元件栅格)：用于设置元件移动的间距。 【Electrical Grid】(电气栅格)：主要用于设置电气栅格的属性。 【Visible Grid】(可视栅格)：用于设置可视栅格的类型和栅距。 【Sheet Position】(图纸位置)：该操作选取项用于设置图纸的大小和位置。,3. 放置元件 放置元件的操作步骤如下： (1) 确定基准点。执行菜单【Edit】/【Jump】/【Location】命令，系统将弹出如图6.45所示的对话框，在X/Y-Location编辑框中输入原点坐标值(0，0)，单击

29、按钮后，光标指向原点位置。这是因为在元件封装编辑时，需要将基准点设定在原点位置。,图6.45 位置设置对话框,(2) 放置焊盘。单击绘图工具栏中的 按钮，光标变为十字，中间带有一个焊盘，随着光标的移动，焊盘跟着移动。移动到适当的位置后，单击鼠标将其定位。相邻焊盘间距为100 mil，两列焊盘之间的间距为300 mil。根据尺寸要求，连续放置16个焊盘，如图6.46所示。,图6.46 在图纸上放置焊盘,(3) 修改焊盘属性。放置焊盘时，如按Tab键可进入如图6.47所示的焊盘属性对话框，以便设置焊盘的属性。,图6.47 焊盘属性对话框,(4) 放置外轮廓线。将工作层面切换到顶层丝印层，即Top

30、Overlay层。单击绘图工具栏中的 按钮，光标变为十字。将光标移动到适当的位置后，单击鼠标左键确定元件封装外形轮廓线的起点，随之绘制元件的外形轮廓，如图6.48所示。,图6.48 绘制外轮廓后的图形,(5) 绘制圆弧。单击绘图工具栏中的 按钮，在外形轮廓线上绘制圆弧。圆弧的参数为半径25 mil，起始角270，终止角90。执行命令后，光标变为十字。将光标移动到适当的位置后，先单击鼠标左键确定圆弧的中心，然后移动鼠标并单击右键确定圆弧的半径，最后确定圆弧的起点和终点。绘制完的图形如图6.49所示。,图6.49 绘制好的元件的外形轮廓,4 . 设置元件封装的参考点 为了标记一个PCB元件用作元件

31、封装，需要设定元件的参考坐标，通常设定Pin1(即元件的引脚1)为参考坐标。 设置元件封装的参考点可以执行【Edit】/【Set Reference】子菜单中的相关命令。其中有【Pin1】、【Center】和【Location】三条命令。如果执行【Pin1】命令，则设置引脚1为元件的参考点；如果执行【Center】命令，则表示将元件的几何中心作为元件的参考点；如果执行【Location】命令，则表示由用户选择一个位置作为元件的参考点。,6.5.2 使用封装向导制作LCC元件封装 手工制作元件封装是非常繁琐的工作，Protel DXP提供的元件封装向导(Component Wizard)使设计工作变得非常简单，常用的标准封装都可以通过封装向导来实现。下面以图6.50所示的LCC68封装为例，介绍利用向导创建元件封装的基本步骤。,图6.50 LCC68封装,(1) 在项目管理器(Projects)面板中双击“Myuse.PCBLIB”文件名，打开新创建的库文件。执行菜单【Tools】/【New Component】命令，弹出如图6.51所示的界面，此界面是元件封装向导界面。然后就可以选择封装形式，并可以定义设计规则。,图6.51 元件封装向导,(2) 用鼠标左键单击图中的 按钮，系统将弹出如图6.52所示的对话框。用户在该对话框中可以设置