電子工藝課件第三章protel

1、星科軟件星科軟件 PROTEL99應用應用 Protel 99 se 快速入門 Protel 設計系統(tǒng)是一套建立在設計系統(tǒng)是一套建立在IBM兼容兼容PC環(huán)境環(huán)境 下的下的EDA電路集成設計系統(tǒng)。電路集成設計系統(tǒng)。 而而Protel 99 SE 是由早是由早 期期Protel 版本發(fā)展而來的基于版本發(fā)展而來的基于Windows95/98/200環(huán)境環(huán)境 下的新一代電路原理圖輔助設計與繪制軟件，其功能下的新一代電路原理圖輔助設計與繪制軟件，其功能 模塊主要包括電路原理圖設計、印制電路板設計、可模塊主要包括電路原理圖設計、印制電路板設計、可 編程邏輯設計、等。它編程邏輯設計、等。它采用數(shù)據(jù)庫的管理方

2、式，是一采用數(shù)據(jù)庫的管理方式，是一 款非常好用而且實用的電路設計軟件?？罘浅：糜枚覍嵱玫碾娐吩O計軟件。 電路板設計步驟電路板設計步驟 一般而言，設計電路板最基本的過程可 以分為三大步驟。 1 1、 電路原理圖的設計電路原理圖的設計 電路原理圖的設計主要是PROTEL099的原理圖設 計系統(tǒng)（Advanced Schematic）來繪制一張電路原理圖。 在這一過程中，要充分利用PROTEL99所提供的各種原 理圖繪圖工具、各種編輯功能，來實現(xiàn)我們的目的，即 得到一張正確、精美的電路原理圖。 2 2、產生網絡表、產生網絡表 網絡表是電路原理圖設計（SCH）與印制電路板設 計（PCB）之間的一座橋

3、梁，它是電路板自動布線的靈 魂。網絡表可以從電路原理圖中獲得，也可從印制電路 板中提取出來。 3 3、 印制電路板的設計印制電路板的設計 印制電路板的設計主要是針對PROTEL99的另外一 個重要的部分PCB而言的，在這個過程中，我們借助 PROTEL99提供的強大功能實現(xiàn)電路板的版面設計，完 成高難度的等工作。 設計簡單電路原理圖設計簡單電路原理圖 彩燈控制電路1-0 一：原理圖設計流程一：原理圖設計流程 原理圖的設計可按下面過程來完成。 1 1、設計圖紙大小、設計圖紙大小 Protel 99/ Schematic后，首先要構思好零件圖，設 計好圖紙大小。圖紙大小是根據(jù)電路圖的規(guī)模和復雜程度

4、 而定的，設置合適的圖紙大小是設計好原理圖的第一步。 2 2、設置、設置Protel 99/SchematicProtel 99/Schematic設計環(huán)境設計環(huán)境 設置Protel 99/Schematic設計環(huán)境，包括設置格 點大小和類型，光標類型等等，大多數(shù)參數(shù)也可以使用系 統(tǒng)默認值。 3 3、放置零件、放置零件 用戶根據(jù)電路圖的需要，將零件從零件庫里取出放 置到圖紙上，并對放置零件的序號、零件封裝進行定義和 設定等工作。 4 4、對原理圖布線、對原理圖布線 利用Protel 99/Schematic提供的各種工具，將圖紙 上的元件用具有電氣意義的導線、符號連接起來，構成一 個完整的原理

5、圖。 5 5、調整線路、調整線路 將初步繪制好的電路圖作進一步的調整和修改，使 得原理圖更加美觀。 6 6、報表輸出、報表輸出 通過Protel 99/Schematic提供的各種報表工具生成 各種報表，其中最重要的報表是網絡表，通過網絡表為后 續(xù)的電路板設計作準備。 7 7、文件保存及打印輸出、文件保存及打印輸出 最后的步驟是文件保存及打印輸出。 原理圖的設計流程圖如上圖原理圖的設計流程圖如上圖1-1所示所示 二：新建一個設計庫二：新建一個設計庫 1、啟動Protel 99，出現(xiàn)以下啟動界面，如圖12所示 1-2 1 1、雙擊新建的原理圖文件圖標，既進入原理圖編輯模式，、雙擊新建的原理圖文件

6、圖標，既進入原理圖編輯模式， 如下圖所示。如下圖所示。 設計導航 設計工具欄 1-15 2、放置原件、放置原件 按第二種方法在電路圖上放置八個反向驅動器7406 如圖1-17所示。 1-17 3、繪制原件，（如果原件庫沒需要的原件時候）元件庫、繪制原件，（如果原件庫沒需要的原件時候）元件庫 編輯工作界面，如圖編輯工作界面，如圖1-19所示。所示。 IEEE 工具欄 繪圖工具攔 元件管理器 1-19 1-20 b)繪制元件的引腳繪制元件的引腳 執(zhí)行菜單命令Place/Pins或單擊繪圖工具攔上的 圖 標，可將編輯模式切換到放置引腳模式，此時鼠標指針 旁邊會多出一個大十字護法及一條短線，接著分別繪

7、制4 根引腳，如圖1-21所示。放置時按Space鍵可以使管腳旋 轉90度。 1-21 c)編輯管腳編輯管腳 雙擊要編輯的管腳進入管腳屬性對話框，如圖1-22所 示。在對話框中對各管腳屬性修改成如圖1-23所示。 1-221-23 （6）把自編元件放到原理圖中）把自編元件放到原理圖中 元件創(chuàng)建完成后，用鼠標點擊設計管理器中Place 按鈕，設 計窗口切換到原理圖編輯狀態(tài)，同時出現(xiàn)一個隨光標浮動的 元件符號。如圖1-24所示。 1-24 4、自建各種顏色的發(fā)光二極管，并把它們放到原理圖中，、自建各種顏色的發(fā)光二極管，并把它們放到原理圖中， 放置后的原理圖如圖放置后的原理圖如圖1-25所示。所示。

8、 1-25 5、放置地、電源信號。在Net欄中修改電源符號的網 絡名稱，在Style欄中修改電源類型，電源與接地符號在 Style下拉列表中有多種類型可供選擇，所下圖129所示。 1-29 本電路中所有用到的元件都放置完畢，如下圖本電路中所有用到的元件都放置完畢，如下圖1-30所所 示。示。 1-30 1-33 6、編輯原件封裝、編輯原件封裝 1-34 7：元件布局：元件布局 現(xiàn)在我們已經放置了所有用到的元件并編好了各元件 的屬性。如圖1-35所示。 1-35 1-36 綜合以上個方法 調整后的原理圖布局如下圖1-39所示。 這只是一次大體布局，布線的時候可能還要變動，特別 是元件比較多的時候

9、可以先定下一些主要元件，然后多 次挪動其他輔助元件就可以了。 1-39 8、連線、畫總線、連線、畫總線 在繪制原理圖時，我們也經常用總線連接元件，其目 的是為了迎合人們繪制電路的圖習慣，簡化線路的表現(xiàn) 方式。總線本身并沒有任何實質上的電氣意義。點擊連 線工具攔中的 圖標，即可啟動畫總線方式， 如下圖 1-41所示。 總線 1-41 畫總線出入端口畫總線出入端口 總線出入端口是單一導線進出總線的端點，也沒有任 何電氣連接意義，只是讓你的電路看上去更具有專業(yè)水準。 點擊連線工具欄中的 圖標，即可啟動放總線出入端口 模式。如圖1-42所示。 總線出入端口 1-42 1-43 9 9： ERC ERC

10、 電氣規(guī)則檢查電氣規(guī)則檢查 Protel 99 se 在產生網絡表之前，可以利用軟件來測試 用戶設計的電路原理圖，執(zhí)行電氣法則的測試工作，以 便能夠找出人為的疏忽。執(zhí)行完測試后，能生成錯誤報 告并且在原理圖中有錯誤的地方做好標記，以便用戶分 析和修改錯誤。 電氣規(guī)則檢查可檢查電路圖中是否有電氣特性不一致 的情況。例如，某個輸出管腳連到另一個輸出管腳就會 造成信號沖突，未連接完整的網絡標簽會造成信號斷線， 重復的流水序號會使Advanced Schematic 無法分出不同 的元件等。以上這些都是不合理的電氣沖突現(xiàn)象，ERC 會按照用戶設置以及問題的嚴重性分別以錯誤（Error)或 警告（War

11、ning)信息來提請用戶注意。 下面對我們畫的電路原理圖進行ERC 檢查，在原理 圖設計狀態(tài)下，執(zhí)行 Tools /ERC 菜單，系統(tǒng)彈出如圖1-44 所示窗口。 1-44 該對話框主要設置檢查規(guī)則，具體內容我們在這 里不一一講述，我們使用系統(tǒng)默認值即可。單擊OK按 鈕開始檢查，系統(tǒng)將檢測結果以文件的形式展現(xiàn)出來。 如圖1-45所示。 1-45 系統(tǒng)會自動在原理圖上的錯誤點上標上標記，如圖系統(tǒng)會自動在原理圖上的錯誤點上標上標記，如圖 1-46所示。所示。 錯誤標記 1-46 錯誤標記 1-47 根據(jù)錯誤提示，我們分析錯誤原因，由于U1的第14 腳是輸入引腳，目前沒給它接輸入信號。而第12腳是輸

12、出 引腳，我們把它接在了地線上。這些都是功能上的問題， 和人為錯誤沒有關系，現(xiàn)在我們先不管它。點擊連線工具 欄中的 圖標，給它們放上免檢標志，如圖1-47所示， 在執(zhí)行一遍ERC檢查，結果如圖1-48所示。 免檢標志 1-48 PCBPCB印制電路板設計印制電路板設計 1 1、選取File/New.打開New Document對話框，如圖1 53，選取 PCB Document建立一個新的 PCB 文檔。 一：新建一：新建 PCB PCB 文件文件 1-53 二打開pcb文件 、雙擊新建的 PCB 文件圖標，即可進入 PCB 印制電路板 1-54 1-62 三、三、PCB電路各層介紹電路各層介

13、紹 各層面介紹 （1）Signal LayersSignal Layers(信號層) Protel99提供了16個信號層：Top(頂層)、Bottom(底層) 和Mid1-Mid14(14個中間層）。 信號層就是用來完成印制電路板銅箔走線的布線層。在 設計雙面板時，一般只使用Top(頂層)和Bottom(底層)兩層， 當印制電路板層數(shù)超過4層時，就需要使用Mid(中間布線層)。 （2）Internal PlanesInternal Planes(內部電源/接地層) Protel99提供了Plane1-Plane4(4個內部電源/接地層)。 內部電源/接地層主要用于4層以上印制電路板作為電源和接

14、 地專用布線層，雙面板不需要使用。 （3）Mechanical LayersMechanical Layers(機械層) 機械層一般用來繪制印制電路板的邊框(邊界)，通常只 需使用一個機械層。有Mech1-Mech4(4個機械層)。 （4 4）Drkll LayersDrkll Layers(鉆孔位置層) 共有2層：“Drill Drawing”和“Drill Guide”。用于 繪制鉆孔孔徑和孔的定位。 （5）Solder MaskSolder Mask(阻焊層) 共有2層：Top(頂層)和Bottom(底層)。阻焊層上繪制的 時印制電路板上的焊盤和過孔周圍的保護區(qū)域。 （6）Paste M

15、askPaste Mask(錫膏防護層) 共有2層：Top(頂層)和Bottom(底層)。錫膏防護層主要 用于有表面貼元器件的印制電路板，這時表帖元器件的安裝 工藝所需要的，無表帖元器件時不需要使用該層。 （7）SilkscreenSilkscreen(絲印層) 共有2層：Top(頂層)和Bottom(底層)。絲印層主要用于 繪制文字說明和圖形說明，如元器件的外形輪廓、標號和參 數(shù)等。 （8 8）OtherOther(其它層) 共有8層：“Keep Out(禁止布線層)”、“Multi Layer(設置多層面)”、“Connect(連接層)”“DRC Error(錯誤層)”、2個“Visibl

16、e Grid(可視網格層)”、 “Pad Holes(焊盤孔層)”和“Via Holes(過孔孔層)”。 其中有些層是系統(tǒng)自己使用的，如Visible Grid(可視網 格層)就是為了設計者在繪圖時便于定位。而Keep Put(禁 止布線層)是在自動布線時使用，手工布線不需要使用。 目前人們常用的是單面板和雙面板，現(xiàn)在就以雙面 板為例進行介紹。按圖1-所示選擇工作層面。 四、裝入原理圖形成四、裝入原理圖形成PCBPCB圖電路、最后單擊圖電路、最后單擊 Execute Execute 按鈕，按鈕， 即可實現(xiàn)裝入網絡表與元件。結果如圖即可實現(xiàn)裝入網絡表與元件。結果如圖1-761-76所示。所示。

17、1-76 六；元件的布局六；元件的布局 Protel 提供了兩種布局方式，分別是自動布局和手 動布局，用戶可以根據(jù)自己的愛好和線路的復雜程度靈活 選擇，人們常用的方式是先執(zhí)行自動布局操作，然后再對 不滿意的地方或特殊元件進行手動調整，爭取達到設計美 觀、使用方便、抗干擾性強等目的。 由于我們電路中的元件比較少，所以采用手動方式為大 家介紹。PCB 中元件選取、移動、旋轉、排列、排齊等操 作與原理圖中操作基本相同，我們就不用多講，綜合運用 以上個功能，推薦按照圖1-77所示進行布局。 1-77 七：自動布線七：自動布線 在印制電路板布局結束后，便進入電路板的布線過程， 一般來說，用戶先是對電路板

18、布線提出某些要求，然后按 照這些要求來預制布線設計規(guī)則。預制布線設計規(guī)則是否 合理將直接影響布線的質量和成功率。設置完布線規(guī)則后， 程序將依據(jù)這些規(guī)則進行自動布線。因此，自動布線之前， 首先要進行參數(shù)設置。 1、自動布線參數(shù)設置 （1）首先執(zhí)行菜單命令 Design/Rules ，系統(tǒng)將會彈 出1-78所示對話框，在此對話框中可以設置布線參數(shù)。 （2）使用鼠標左鍵單擊圖1-78中的 Routing 選項卡， 即可進入布線參數(shù)的設定。 2 2、自動布線、自動布線 布線參數(shù)設置好后，就可以利用 Protel 99 se 提供 的具有世界一流技術的無網格布線器，進行自動布線了。 執(zhí)行自動布線的方法主

19、要有全局布線、對選定網絡進行 布線、對兩連接點進行布線、指定某個元件布線、指定 區(qū)域進行布線等多種。我們這里用全局布線。 （1）執(zhí)行菜單命令 Auto Route /All，系統(tǒng)彈出如 圖1-86所示的自動布線設置對話框。 （2）單擊 Route all 按鈕，程序就開始對電路板 進行自動布線。完成布線結果如圖1-87所示。最后 系統(tǒng)彈出一個“布線消息”對話框，用戶可以了解 到布線的情況。如圖1-88所示。 1-88 八：手工調整布線八：手工調整布線 Protel 99 se 的自動布線功能雖然非常強大，但是 自動布線時多少也會存在一些另人不滿意的地方。而一 個設計美觀的印制電路板往往都在自動

20、布線的基礎上進 行多次修改，才能將其設計的盡善盡美，下面講如何進 行手工調整。 在Tool/Un-Route 菜單下提供了幾個常用手工調整 布線的命令，這些命令可以進行不同方式的布線調整。 ALL 拆除所有布線，進行手工調整。 Net 拆除所選布線網絡，進行手動調整。 Component 拆除與所選的元件相連的線，進行手動調整。 Connection 拆除所選的一條布線，進行手工調整。 下面以 Connection 命令為例來介紹調整布線的操作步驟。 如圖1-所示，將U3-2和L1-2之間、U3-4和L2-2之間的連線進 行手工調整。 待調整的線路 待調整的線路 如圖1-89 所示。 1-89 1）首先用鼠標在層面選擇標簽上選擇工作層面，將工作層 面切換到底（BottomLayer)層。 2）然后執(zhí)行菜單命令Tools/Un-Route/Connection 。 3）執(zhí)行完該命令后，光標變