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1、电工电子工艺实习,Protel 99SE使用教程,早期电路产品,早期电路产品的设计方式,使用实物进行设计，根据理论设计的电路，实际做出实验电路优点：得到的参数是实际情况的反应；对微波电路有很强的指导意义；实验电路直观缺点：器件供应对实验的影响需要保障供应设计周期长修改电路麻烦环境的影响必须要有需要的设备、电源等设计成本高材料和时间的共同影响,早期电路产品的设计方式,CAD设计方式,缺点：不直观、微波电路的影响难统计优点：器件供应对实验无影响绝大部分器件都已经提供设计周期短修改电路轻松；有条件时（笔记本电脑）任何时候任何地方都方便设计环境无影响软件已经准备好常规设备供用户使用设计成本低仅仅在最后
2、小试样品时才需要,第一章Protel 99SE概述第二章原理图设计基础第三章 元器件库操作第四章印制电路板设计第五章 元器件封装设计,Protel 99SE,第一章Protel 99SE概述,1.1 Protel的发展,TANGO软件包Protel for DOS3.Protel for Windows 1.0/1.54.Protel for Windows 3.X5.Protel 986.Protel 99/SE7.Protel DXP 8.Protel 2004,1.2 Protel 99SE的组成,1.原理图设计系统,Sch(Advanced Schematic)原理图编辑器,Sch.l
3、ib 零件库编辑器,2.印刷电路板设计系统,PCB(Advanced Printed Circuit Board)电路板编辑器,PCB.lib 零件封装编辑器,3.信号模拟仿真系统,在原理图上进行信号模拟仿真的SPICE3f5 系统,总流程,原理图设计建立用户数据库文件ddb建立用户原理图文件sch网络表生成建立原理图文件的网络表PCB设计建立用户印刷电路板文件PCB定义PCB尺寸Multi Layer定义布线区间Keep Out Layer加载网络表Design_Load Nets,确定器件位置布局自动布线Auto Route_ALL_Route All,设计管理器,浏览管理器,菜单栏,主工
4、具栏,文件切换标签,设计主页面,状态栏,命令栏,设计浏览器,第二章原理图设计,一、原理图设计流程,开 始,设置图纸大小,环 境 设 置,放置、排列零件,原理图布线,调 整 线 路,输出相关报表,存 盘 打 印,结束电路图设计,层次原理图结构 层次式电路主要包括两大部分：主电路图和子电路图。其中主电路图与子电路图的关系是父电路与子电路的关系，在子电路图中仍可包含下一级子电路。1主电路图 主电路图文件的扩展名是.prj。主电路图相当于整机电路图中的方框图，一个方块图相当于一个模块。图中的每一个模块都对应着一个具体的子电路图。,主电路图（Z80 Processor.prj）,2子电路图 子电路图文件
5、的扩展名是.sch。一般地子电路图都是一些具体的电路原理图。子电路图与主电路图的连接是通过方块图中的端口实现的。如图2和图3所示。,图2 主电路图中的一个方块图 图3 图5.2所示方块图对应的子电路图,声光控延时开关电路,添加零件库,击活Browse Sch,点击Add/Move,装入Protel DOS Schematic Libraries.ddb 和Miscellaneous Devices.ddb,器件库加载Browse SCH中选择Libraries（器件库）执行命令Add/Remove在C:Program FilesDesign Explorer 99 SELibrarySch中选
6、择Protel DOS Schematic Libraries器件库注意：设计中，器件库必须是对应的器件库加载，SCH、PCB等，错误加载时软件将提示错误操作，并且不进行加载器件库中很多是以公司名称命名的专业器件库,经常使用到的元器件库：Protel DOS Schematic Libraries4000（包括4500和45000）CMOS系列Analog digital模/数、数/模转换电路Comparator和Amplifiers运算放大器系列TTL74系列（双极型晶体管）Voltage电源器件Memory存储器电路和接口电路Intel公司器件单片机电路器件Motorola公司器件专用通讯
7、芯片NEC公司器件专用控制芯片,器件查找：Filter设置查找当器件不在当前器件库中时，需要切换器件库找到对应的器件库时，器件会显示出来，选择好器件,常用元件的关键字DIO:二极管 CAP：电容 RES：电阻 PNP：PNP型三极管NPN：NPN型三极管,器件放置Place按钮，开始放置设置器件属性：TABLib Ref：器件名称该器件在SCH器件库中名称Foot print：器件封装对应PCB器件库中名称Designator：器件标号Part Type：器件型号或器件参数Part：多封装器件局部部分,SCH文件主要使用的快速按钮,网络表的生成网络表的作用 网络表是表示电路原理图或印刷电路板元
8、件连接关系的文本文件。它是原理图设计软件Advanced Schematic和印刷电路板设计软件PCB的接口。网络表文件的主文件名与电路图的主文件名相同，扩展名为.NET。网络表的作用是：（1）可用于印刷电路板的自动布局、自动布线和电路模拟程序。（2）可以将检查两个电路原理图或电路原理图与印刷电路板图之间是否一致。,1元件的描述元件声明开始R1元件标号AXIAL0.3元件封装形式10K元件标注元件声明结束所有元件都必须有声明。2网络连接描述（网络定义开始NetR1_1网络名称R1_1此网络的第一个端点R2_1此网络的第二个端点C1_2此网络的第三个端点)网络定义结束,网络表的格式,小结,讲解了
9、电子CAD的有关概念，简述了Protel 软件的特点和发展过程.并以绘制声光控延时开关电路为例，讲解了原理图的一般绘制流程和技巧，重点介绍了原理图图纸的设置，原理图元件库的添加，元件的放置，属性设置，元件位置调整和编辑，原理图元件之间的连线方法,以及怎样添加电源和节点符号，最后着重讲解了如何创建网络表。,第三章 元器件库操作,新建元器件库,元件库编辑器界面简介,第一象限,第二象限,第三象限,第四象限,IEEE符号工具栏,绘图工具栏,名称,序号,位置,角度,颜色,电气类型,隐藏管脚,管脚长度,MAX1487E,元件重命名,新建元件,新建元件,更改标示符,电路板设计流程,（一）电路图电路板,1.用
10、Sch设计电路图定义元件封装通过ERC检查；,2.用Sch的Create Netlist生成网络连接表；,3.进入PCB编辑器定义板框引入网络连接表放置元件设置布线规则自动布线手工调整保存、打印。,第四章PCB设计基本操作,（二）直接设计电路板,1.进入PCB编辑器定义板框取用并布置元件,2.用PCB的网络编辑各焊盘间的网络关系设置布线 规则自动布线手工调整保存、打印,（三）纯手工布线,1.进入PCB编辑器定义板框取用并布置元件,2.直接以Place Track命令，手工布线,PCB设计界面,主工作区,加载元件封装库：点击Add/Remove按钮,各种参数设置完以后在禁止布线层下面绘制一个禁止
11、布线框：用PlaceTrack 命令画一个框,注意：禁止布线框必须封闭，才能保证元件都在其中,确定电路板的尺寸大小 本例中定义该板为长方形，X方向长2756.9mil（约70mm），Y方向高1968.5mil（约50mm)。具体操作步骤如下：选择当前工作层为机械层：用鼠标单击图中工作层标签的Mechanical 4，则当前工作层变为机械层。设置当前原点。执行菜单命令Place|Line，或单击放置工具栏的放置 按钮，按照四个端点的坐标：（0，0）、（2756.9，0）、（1968.5，2756.9）和（0，2756.9）绘制电路板的物理边界。,绘制好的电路板外形边界,100mil=2.54mm
12、10mil=0.254mm1mil=0.0254mm,加载网络表：用DesignNetlist命令,设定正确的路径选中在原理图中创建的网络表文件然后点击OK,印制板的绘制,直接在PCB图上修改元件封装,例：在SCH中取LED的封装为Diode0.4,于PCB中修改,步骤:(1)ToolsMake Library,(2)在自己的库中选中Diode0.4，进行编辑,去掉引脚，修改焊盘尺寸和形状,通过元件制作向导修改或新建元件封装,步骤:(1)ToolsMake Library,或FileNew PCB Library,(2)Tools New Component 元件制作向导,拷贝后修改成所需元件
13、封装,加载完毕所有元件都已经放在了禁止布线框中,若网络表显示没有错误了可以点击执行（Execute)加载,元件的布局：自动布局或手动布局，可以先利用自动布局然后再用手动布局进行调整。,自动布局：ToolsAutoplace.,手动布局：用鼠标左键点击要摆放的元件拖住不放，这时此元件周围的飞线都显示出来，将其拖到合理的位置再释放鼠标释放位置可以参考飞线的情况，应以元件之间的飞线最少飞线交叉最少为原则。,布线：布线之前要先进行一些默认参数的设置,DesignRules,注意：Routing Layers（布线层）必须设置通常都设为水平或竖直，电源线和地线也应该一致，顶层走水平线底层走竖直线。,注意
14、：布线之前Clearance Constraint（走线间距）和Width Constraint（线宽约束）二者至少设置一项。,设置完毕以后可以开始自动布线：,Auto RouteSet up弹出对话框,25.0000,设置完单击Route All开始布线，布线结束会弹出布线信息,布线完毕检查如果发现有些线不合理，则应该,撤消布线:使用ToolsUn-Route命令,手动布线：可以全部都用手动布线完成也可以对自动布线完的结果进行手动调整达到合理的布线要求。,手动布线的基本步骤：,（2）利用小键盘上的*键切换到顶层或底层或点击标签,（1）设置导线的一些默认参数DesignRules,点击完以后光
15、标变成十字状,同一层导线的绘制：,单击鼠标左键确定导线的起点，移到终点的位置单击左键两次确定终点，即画完一段导线，可以继续执行画线命令画下一段导线，也可以点鼠标右键两次结束画线命令,画完一段导线相应的飞线就消失了,不同层导线的绘制：顶层红色，底层蓝色,画完顶层导线后用小键盘上的*键切换到底层继续画,底层导线，系统会在换层的位置自动打过孔。,移动已经布好的导线,（1）移动整条导线：EditMove Drag,左键单击要移动的导线，移动到合适的位置，单击左键,或按回车键将导线放置；右键或Esc键完成移动,（2）移动导线端点：Edit Move Drag Track End,可以将导线的端点拖拉到合
16、适的位置释放,手工布线的一般原则相邻导线之间要有一定的绝缘距离。信号线在拐弯处不能走成直角。电源线和地线的布线要短、粗且避免形成回路。,补泪滴操作 为了增强电路板的铜膜导线与焊盘（或过孔）连接的牢固性，避免因钻孔而导致断线，需要将导线与焊盘（或过孔）连接处的导线宽度逐渐加宽，形状就象一个泪滴，所以这样的操作称补泪滴。,泪滴属性设置对话框,General选项区域All Pads：该项有效，对符合条件的所有焊盘进行补泪滴操作。All Vias：该项有效，对符合条件的所有过孔进行补泪滴操作。Selected Objects Only：该项有效，只对选取的对象进行补泪滴操作。Force Teardro
17、ps：该项有效，将强迫进行补泪滴操作。Create Report：该项有效，把补泪滴操作数据存成一份.Rep报表文件。,使用选取命令，选取这两个焊盘。执行菜单命令Tools|Teardrops，弹出泪滴属性设置对话框，如右图所示。主要设置参数如下：,Action选项区域：单击Add单选按钮，将进行补泪滴操作；单击Remove单选按钮，将进行删除泪滴操作。Teardrops Style选项区域：单击Arc 单选按钮，将用圆弧导线进行补泪滴操作；单击Track 单选按钮，将用直线导线进行补泪滴操作。因为仅对一个元件的焊盘进行补泪滴操作，在泪滴属性设置对话框对话框中设置参数的结果如上图所示，最后单击
18、OK按钮结束。补泪滴前后的效果如下图所示。,（a）补泪滴操作前的效果(b)补泪滴操作后的效果 补泪滴操作,编辑元件封装的引脚焊盘 以二极管为例，其对应的SCH元件与PCB元件的引脚编号差异如下图所示。解决的办法之一是修改二极管的PCB元件引脚焊盘的编号。,（a）二极管的SCH元件（b）二极管的PCB元件,二极管的SCH元件与PCB元件的差异,启动Protel 99 SE后，打开该二极管封装所在的设计数据库Advpcb.ddb。打开该设计数据库后，再打开二极管封装所在的库文件PCB FootPrints.lib。,在元件库浏览管理器的元件列表框中，找到元件DIODE0.4，并单击它，使之显示在工
19、作窗口。同时，它的两个焊盘的编号（A和K）在引脚列表框中显示。在引脚列表框中，选取编号A，单击按钮Edit，或在工作窗口中双击焊盘A，或在引脚列表框中双击编号A，都可弹出该焊盘的属性设置对话框，如图右所示。在Designator文本框中，将编号A改为1。同理，将编号K改为2。保存修改的结果。,焊盘属性设置对话框,修改导线属性：双击要修改的导线弹出对话框,修改过孔：,双击要修改的过孔弹出对话框,印刷电路板设计技巧1布局要求（1）要保证电路功能和性能指标的实现。（2）满足工艺性，检测、维修方面的要求。工艺性是指元器件排列顺序、方向、引线间距等，在批量生产和采用自动插装机时尤为突出。对于检测和维修方
20、面的要求，主要是考虑检测时信号的注入或测试，以及有关元器件替换等。（3）适当兼顾美观性，如元器件排列整齐，疏密得当等。2布局规则（1）就近原则 元器件的摆放应根据电路图就近安放。（2）信号流原则 按信号流向布放元件，避免输入、输出，高低电平部分交叉、成环。,（3）散热原则 有利于发热元件的散热。（4）合理布置电源滤波/去耦电容 电源滤波电容应接在电源的入口处。为了防止电磁干扰，一般在集成电路的电源端要加去耦电容，尤其多片数字电路IC更不可少。这些电容必须加在靠近IC电源处且与IC地线连接。3 布线规则（1）各类信号走线不能形成环路。（2）引脚间走线越短越好。（3）需要转折时，不要使用直角，可用
21、45度或圆弧转折，这样不仅可以提高铜箔的固着强度，在高频电路中也可减少高频信号对外的发射和相互之间的耦合。,（4）尽量避免信号线近距离平行走线。若无法避免平行分布，可在平行信号线的反面布置大面积的“地”来大幅度减少干扰。在相邻的两个工作层，走线的方向必须相互垂直。（5）对于高频电路可对整个板进行“铺铜”操作，以提高抗干扰能力。（6）在布线过程中，应尽量减少过孔，尤其是在高频电路中。因为过孔容易产生分布电容。4 接地线布线规则（1）印刷电路板内接地的基本原则是低频电路需一点接地。如下图所示。,（a）任意点接地（b）一点接地单级电路图的一点接地,（a）串连接地（b）并连接地多级电路图的一点接地方式
22、,（2）高频电路应就近接地，而且要用大面积接地方法。（3）在板面允许的情况下，接地线应尽可能宽。（4）接地线不能形成环路。,1.启动元件封装库编辑器 执行菜单命令File|New，系统弹出新建文件对话框。在新建文件对话框中，选择PCB Library Document（PCB库文件）图标，单击OK按钮。在工作窗口中，用鼠标左键双击该元件库文件图标，就可进入元件封装编辑器的工作界面，如下图所示。,2.元件封装库编辑器 从下图中可以看出，刚打开的元件封装库文件的工作窗口呈现出一个十字线（在不执行任何放大、缩小屏幕操作的情况下），十字线的中心即是坐标原点，通常在坐标原点附近进行元件封装的编辑。,第五
23、章 元件封装库的创建,元件封装库编辑器的工作界面,手工创建新的元件封装 DIP8元件封装如下图所示，尺寸为：焊盘的垂直间距为100mil，水平间距为300mil，外形轮廓框长400mil，宽200mil，距焊盘50mil，圆弧半径25mil。图中的4个坐标值是元件符号轮廓4个顶点的坐标，作为绘图时的参考。,DIP8元件封装图形,(1)建立新元件画面 单击PCB元件库管理器中的Add按钮，或执行菜单命令Tools|New Component，系统弹出Component Wizard对话框，单击Cancel按钮，则建立了一个新的编辑画面，新元件的默认名是PCBCOMPONENT_1。（注：如果是新
24、建一个PCB元件库，系统自动打开一个新的画面，可以省略这一步）,（2）放置焊盘 执行菜单命令Place|Pad，或单击放置工具栏的 按钮。光标变成十字形，并带有一个焊盘。移动光标到坐标原点，单击鼠标左键放置第一个焊盘。双击该焊盘，在弹出的焊盘属性设置对话框中，设置Designator的值为1。按照焊盘的间距要求，放置其它7个焊盘。利用焊盘属性对话框中的全局编辑功能，统一修改焊盘的尺寸。设焊盘的直径设为50mil，通孔直径设为32mil。设置方法如下图所示。将焊盘1的焊盘形状设置为矩形（Rectangle），以标识它为元件的起始焊盘。,设置所有焊盘的参数,通孔直径,焊盘直径,焊盘形状,焊盘脚号,
25、完成焊盘放置的元件封装的效果如图12.4所示。,完成焊盘放置的元件封装的效果,（3）绘制外形轮廓放置完焊盘后，下面开始绘制元件封装的外形轮廓。操作步骤如下：将工作层切换为顶层丝印层（TopOverLay）。因为圆弧半径为25mil，将捕获栅格从20mil设为5mil，以便于捕获位置。单击主工具栏的按钮，在弹出的对话框输入5mil即可。,利用中心法绘制圆弧。圆心坐标为（150，50），半径为25mil，圆弧形状为半圆。执行菜单命令Place|Arc(Center)，或单击放置工具栏的 按钮即可绘制圆弧。执行菜单命令Place|Track，或单击放置工具栏的 按钮，开始绘制元件的边框。以圆弧为起点
26、，边框长为400mil，宽为200mil，每边距焊盘50mil。完成绘制外形轮廓的元件封装的效果如图所示。,完成绘制外形轮廓的元件封装的效果,（4）设置元件参考坐标 执行菜单命令Edit|Set Reference|Pin1，选择引脚1为参考点。,（5）命名与保存 命名：用鼠标左键单击PCB元件库管理器中的Rename按钮，弹出重命名元件对话框，如图所示。在对话框中输入新建元件封装的名称，单击OK按钮即可。,图12.6 元件重命名对话框,保存：单击保存按钮,使用向导创建元件封装 在元件封装库编辑器中，执行菜单命令Tools|New Component，或在PCB元件库管理器中单击Add按钮，系
27、统弹出如图所示的元件封装生成向导。,元件封装生成向导,单击Next按钮，弹出如图所示的元件封装样式列表框。选择DIP封装类型。,元件封装样式列表框,单击Next按钮，弹出如图所示的设置焊盘尺寸的对话框。对需要修改的数值，在数值上单击鼠标左键，然后输入数值即可。这里将焊盘直径该为50mil，通孔直径该为32mil。,设置焊盘尺寸,单击Next按钮，弹出设置引脚间距对话框，如图所示。修改方法同。这里设置水平间距为300mil，垂直间距为100mil。,设置引脚间距,单击Next按钮，弹出设置元件外形轮廓线宽对话框,如图所示。这里我们设为10mil。,设置元件的轮廓线宽,单击Next按钮，弹出设置元
28、件引脚数量的对话框，如图所示。这里设置为6。,设置元件的引脚数量,单击 Next按钮，弹出设置元件封装名称对话框，如图对话框。这里设置为 DIP-6。,设置元件封装名称,单击Next按钮，系统弹出完成对话框，单击Finish按钮，完成元件封装的创建。生成的新元件封装如图12所示。最后，将其保存到元件库中。,新生成的元件封装DIP-6,元件封装的管理1.浏览元件封装 在PCB 元件库管理器中，单击Browse PCBLib选项卡，进入元件库浏览管理器，如图所示。在元件库浏览管理器中，元件过滤框（Mask框）用于元件过滤，就是将符合过滤条件的元件在元件列表框中显示。,元件库浏览器,浏览前一个元件；
29、,浏览下一个元件；,浏览库中的第一个元件；,浏览最后一个元件。,2.添加元件封装,执行菜单命令Tools|New Component或单击上图中的Add按钮，会出现元件封装生成向导。利用生成向导可新建一个元件封装，如不使用生成向导，单击Cancel按钮，系统将会生成一个名为PCBCOMPONENT_1的空元件封装。设计者可以在右边的工作窗口中采用手工方式新建一个元件封装，重命名后，保存到元件封装库中。,3.删除元件封装 如果想从元件封装库中删除某个元件，可以先在元件列表框中选取该元件，然后单击Remove按钮，在弹出的确认框中，单击Yes按钮，就会将该元件从库中删除。4.放置元件封装 打开要放置元件的PCB文件，然后切换到元件封装库文件界面，在PCB元件浏览管理器的元件列表框中选取要放置的元件，单击Place按钮即可。如果在放置之前，没有打开任何一个PCB 文件，系统会自动建立一个PCB文件，并打开它以放置元件封装。,
