電子工藝課件第三章protel

1、星科軟件星科軟件 PROTEL99應(yīng)用應(yīng)用 Protel 99 se 快速入門(mén) Protel 設(shè)計(jì)系統(tǒng)是一套建立在設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)系統(tǒng)。電路集成設(shè)計(jì)系統(tǒng)。 而而Protel 99 SE 是由早是由早 期期Protel 版本發(fā)展而來(lái)的基于版本發(fā)展而來(lái)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(shè)計(jì)與繪制軟件，其功能下的新一代電路原理圖輔助設(shè)計(jì)與繪制軟件，其功能 模塊主要包括電路原理圖設(shè)計(jì)、印制電路板設(shè)計(jì)、可模塊主要包括電路原理圖設(shè)計(jì)、印制電路板設(shè)計(jì)、可 編程邏輯設(shè)計(jì)、等。它編程邏輯設(shè)計(jì)、等。它采用數(shù)據(jù)庫(kù)的管理方

2、式，是一采用數(shù)據(jù)庫(kù)的管理方式，是一 款非常好用而且實(shí)用的電路設(shè)計(jì)軟件。款非常好用而且實(shí)用的電路設(shè)計(jì)軟件。 電路板設(shè)計(jì)步驟電路板設(shè)計(jì)步驟 一般而言，設(shè)計(jì)電路板最基本的過(guò)程可 以分為三大步驟。 1 1、 電路原理圖的設(shè)計(jì)電路原理圖的設(shè)計(jì) 電路原理圖的設(shè)計(jì)主要是PROTEL099的原理圖設(shè) 計(jì)系統(tǒng)（Advanced Schematic）來(lái)繪制一張電路原理圖。 在這一過(guò)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(lái)實(shí)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(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)表、產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)表 網(wǎng)絡(luò)表是電路原理圖設(shè)計(jì)（SCH）與印制電路板設(shè) 計(jì)（PCB）之間的一座橋

3、梁，它是電路板自動(dòng)布線(xiàn)的靈 魂。網(wǎng)絡(luò)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(lái)。 3 3、 印制電路板的設(shè)計(jì)印制電路板的設(shè)計(jì) 印制電路板的設(shè)計(jì)主要是針對(duì)PROTEL99的另外一 個(gè)重要的部分PCB而言的，在這個(gè)過(guò)程中，我們借助 PROTEL99提供的強(qiáng)大功能實(shí)現(xiàn)電路板的版面設(shè)計(jì)，完 成高難度的等工作。 設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單電路原理圖設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單電路原理圖 彩燈控制電路1-0 一：原理圖設(shè)計(jì)流程一：原理圖設(shè)計(jì)流程 原理圖的設(shè)計(jì)可按下面過(guò)程來(lái)完成。 1 1、設(shè)計(jì)圖紙大小、設(shè)計(jì)圖紙大小 Protel 99/ Schematic后，首先要構(gòu)思好零件圖，設(shè) 計(jì)好圖紙大小。圖紙大小是根據(jù)電路圖的規(guī)模和復(fù)雜程度

4、 而定的，設(shè)置合適的圖紙大小是設(shè)計(jì)好原理圖的第一步。 2 2、設(shè)置、設(shè)置Protel 99/SchematicProtel 99/Schematic設(shè)計(jì)環(huán)境設(shè)計(jì)環(huán)境 設(shè)置Protel 99/Schematic設(shè)計(jì)環(huán)境，包括設(shè)置格 點(diǎn)大小和類(lèi)型，光標(biāo)類(lèi)型等等，大多數(shù)參數(shù)也可以使用系 統(tǒng)默認(rèn)值。 3 3、放置零件、放置零件 用戶(hù)根據(jù)電路圖的需要，將零件從零件庫(kù)里取出放 置到圖紙上，并對(duì)放置零件的序號(hào)、零件封裝進(jìn)行定義和 設(shè)定等工作。 4 4、對(duì)原理圖布線(xiàn)、對(duì)原理圖布線(xiàn) 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(dǎo)線(xiàn)、符號(hào)連接起來(lái)，構(gòu)成一 個(gè)完整的原理

5、圖。 5 5、調(diào)整線(xiàn)路、調(diào)整線(xiàn)路 將初步繪制好的電路圖作進(jìn)一步的調(diào)整和修改，使 得原理圖更加美觀。 6 6、報(bào)表輸出、報(bào)表輸出 通過(guò)Protel 99/Schematic提供的各種報(bào)表工具生成 各種報(bào)表，其中最重要的報(bào)表是網(wǎng)絡(luò)表，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)表為后 續(xù)的電路板設(shè)計(jì)作準(zhǔn)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(shè)計(jì)流程圖如上圖原理圖的設(shè)計(jì)流程圖如上圖1-1所示所示 二：新建一個(gè)設(shè)計(jì)庫(kù)二：新建一個(gè)設(shè)計(jì)庫(kù) 1、啟動(dòng)Protel 99，出現(xiàn)以下啟動(dòng)界面，如圖12所示 1-2 1 1、雙擊新建的原理圖文件圖標(biāo)，既進(jìn)入原理圖編輯模式，、雙擊新建的原理圖文件

6、圖標(biāo)，既進(jìn)入原理圖編輯模式， 如下圖所示。如下圖所示。 設(shè)計(jì)導(dǎo)航 設(shè)計(jì)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(gè)反向驅(qū)動(dòng)器7406 如圖1-17所示。 1-17 3、繪制原件，（如果原件庫(kù)沒(méi)需要的原件時(shí)候）元件庫(kù)、繪制原件，（如果原件庫(kù)沒(méi)需要的原件時(shí)候）元件庫(kù) 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(biāo)，可將編輯模式切換到放置引腳模式，此時(shí)鼠標(biāo)指針 旁邊會(huì)多出一個(gè)大十字護(hù)法及一條短線(xiàn)，接著分別繪

7、制4 根引腳，如圖1-21所示。放置時(shí)按Space鍵可以使管腳旋 轉(zhuǎn)90度。 1-21 c)編輯管腳編輯管腳 雙擊要編輯的管腳進(jìn)入管腳屬性對(duì)話(huà)框，如圖1-22所 示。在對(duì)話(huà)框中對(duì)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(biāo)點(diǎn)擊設(shè)計(jì)管理器中Place 按鈕，設(shè) 計(jì)窗口切換到原理圖編輯狀態(tài)，同時(shí)出現(xiàn)一個(gè)隨光標(biāo)浮動(dòng)的 元件符號(hào)。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(hào)。在Net欄中修改電源符號(hào)的網(wǎng) 絡(luò)名稱(chēng)，在Style欄中修改電源類(lèi)型，電源與接地符號(hào)在 Style下拉列表中有多種類(lèi)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(jīng)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(gè)方法 調(diào)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(xiàn)的時(shí)候可能還要變動(dòng)，特別 是元件比較多的時(shí)候

9、可以先定下一些主要元件，然后多 次挪動(dòng)其他輔助元件就可以了。 1-39 8、連線(xiàn)、畫(huà)總線(xiàn)、連線(xiàn)、畫(huà)總線(xiàn) 在繪制原理圖時(shí)，我們也經(jīng)常用總線(xiàn)連接元件，其目 的是為了迎合人們繪制電路的圖習(xí)慣，簡(jiǎn)化線(xiàn)路的表現(xiàn) 方式。總線(xiàn)本身并沒(méi)有任何實(shí)質(zhì)上的電氣意義。點(diǎn)擊連 線(xiàn)工具攔中的 圖標(biāo)，即可啟動(dòng)畫(huà)總線(xiàn)方式， 如下圖 1-41所示。 總線(xiàn) 1-41 畫(huà)總線(xiàn)出入端口畫(huà)總線(xiàn)出入端口 總線(xiàn)出入端口是單一導(dǎo)線(xiàn)進(jìn)出總線(xiàn)的端點(diǎn)，也沒(méi)有任 何電氣連接意義，只是讓你的電路看上去更具有專(zhuān)業(yè)水準(zhǔn)。 點(diǎn)擊連線(xiàn)工具欄中的 圖標(biāo)，即可啟動(dòng)放總線(xiàn)出入端口 模式。如圖1-42所示。 總線(xiàn)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(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)表之前，可以利用軟件來(lái)測(cè)試 用戶(hù)設(shè)計(jì)的電路原理圖，執(zhí)行電氣法則的測(cè)試工作，以 便能夠找出人為的疏忽。執(zhí)行完測(cè)試后，能生成錯(cuò)誤報(bào) 告并且在原理圖中有錯(cuò)誤的地方做好標(biāo)記，以便用戶(hù)分 析和修改錯(cuò)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(gè)輸出管腳連到另一個(gè)輸出管腳就會(huì) 造成信號(hào)沖突，未連接完整的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)簽會(huì)造成信號(hào)斷線(xiàn)， 重復(fù)的流水序號(hào)會(huì)使Advanced Schematic 無(wú)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(huì)按照用戶(hù)設(shè)置以及問(wèn)題的嚴(yán)重性分別以錯(cuò)誤（Error)或 警告（War

11、ning)信息來(lái)提請(qǐng)用戶(hù)注意。 下面對(duì)我們畫(huà)的電路原理圖進(jìn)行ERC 檢查，在原理 圖設(shè)計(jì)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(duì)話(huà)框主要設(shè)置檢查規(guī)則，具體內(nèi)容我們?cè)谶@ 里不一一講述，我們使用系統(tǒng)默認(rèn)值即可。單擊OK按 鈕開(kāi)始檢查，系統(tǒng)將檢測(cè)結(jié)果以文件的形式展現(xiàn)出來(lái)。 如圖1-45所示。 1-45 系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)在原理圖上的錯(cuò)誤點(diǎn)上標(biāo)上標(biāo)記，如圖系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)在原理圖上的錯(cuò)誤點(diǎn)上標(biāo)上標(biāo)記，如圖 1-46所示。所示。 錯(cuò)誤標(biāo)記 1-46 錯(cuò)誤標(biāo)記 1-47 根據(jù)錯(cuò)誤提示，我們分析錯(cuò)誤原因，由于U1的第14 腳是輸入引腳，目前沒(méi)給它接輸入信號(hào)。而第12腳是輸

12、出 引腳，我們把它接在了地線(xiàn)上。這些都是功能上的問(wèn)題， 和人為錯(cuò)誤沒(méi)有關(guān)系，現(xiàn)在我們先不管它。點(diǎn)擊連線(xiàn)工具 欄中的 圖標(biāo)，給它們放上免檢標(biāo)志，如圖1-47所示， 在執(zhí)行一遍ERC檢查，結(jié)果如圖1-48所示。 免檢標(biāo)志 1-48 PCBPCB印制電路板設(shè)計(jì)印制電路板設(shè)計(jì) 1 1、選取File/New.打開(kāi)New Document對(duì)話(huà)框，如圖1 53，選取 PCB Document建立一個(gè)新的 PCB 文檔。 一：新建一：新建 PCB PCB 文件文件 1-53 二打開(kāi)pcb文件 、雙擊新建的 PCB 文件圖標(biāo)，即可進(jìn)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(hào)層) Protel99提供了16個(gè)信號(hào)層：Top(頂層)、Bottom(底層) 和Mid1-Mid14(14個(gè)中間層）。 信號(hào)層就是用來(lái)完成印制電路板銅箔走線(xiàn)的布線(xiàn)層。在 設(shè)計(jì)雙面板時(shí)，一般只使用Top(頂層)和Bottom(底層)兩層， 當(dāng)印制電路板層數(shù)超過(guò)4層時(shí)，就需要使用Mid(中間布線(xiàn)層)。 （2）Internal PlanesInternal Planes(內(nèi)部電源/接地層) Protel99提供了Plane1-Plane4(4個(gè)內(nèi)部電源/接地層)。 內(nèi)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(zhuān)用布線(xiàn)層，雙面板不需要使用。 （3）Mechanical LayersMechanical Layers(機(jī)械層) 機(jī)械層一般用來(lái)繪制印制電路板的邊框(邊界)，通常只 需使用一個(gè)機(jī)械層。有Mech1-Mech4(4個(gè)機(jī)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(shí)印制電路板上的焊盤(pán)和過(guò)孔周?chē)谋Ｗo(hù)區(qū)域。 （6）Paste M

15、askPaste Mask(錫膏防護(hù)層) 共有2層：Top(頂層)和Bottom(底層)。錫膏防護(hù)層主要 用于有表面貼元器件的印制電路板，這時(shí)表帖元器件的安裝 工藝所需要的，無(wú)表帖元器件時(shí)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(shuō)明和圖形說(shuō)明，如元器件的外形輪廓、標(biāo)號(hào)和參 數(shù)等。 （8 8）OtherOther(其它層) 共有8層：“Keep Out(禁止布線(xiàn)層)”、“Multi Layer(設(shè)置多層面)”、“Connect(連接層)”“DRC Error(錯(cuò)誤層)”、2個(gè)“Visibl

16、e Grid(可視網(wǎng)格層)”、 “Pad Holes(焊盤(pán)孔層)”和“Via Holes(過(guò)孔孔層)”。 其中有些層是系統(tǒng)自己使用的，如Visible Grid(可視網(wǎng) 格層)就是為了設(shè)計(jì)者在繪圖時(shí)便于定位。而Keep Put(禁 止布線(xiàn)層)是在自動(dòng)布線(xiàn)時(shí)使用，手工布線(xiàn)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(jìn)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(shí)現(xiàn)裝入網(wǎng)絡(luò)表與元件。結(jié)果如圖即可實(shí)現(xiàn)裝入網(wǎng)絡(luò)表與元件。結(jié)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(dòng)布局和手 動(dòng)布局，用戶(hù)可以根據(jù)自己的愛(ài)好和線(xiàn)路的復(fù)雜程度靈活 選擇，人們常用的方式是先執(zhí)行自動(dòng)布局操作，然后再對(duì) 不滿(mǎn)意的地方或特殊元件進(jìn)行手動(dòng)調(diào)整，爭(zhēng)取達(dá)到設(shè)計(jì)美 觀、使用方便、抗干擾性強(qiáng)等目的。 由于我們電路中的元件比較少，所以采用手動(dòng)方式為大 家介紹。PCB 中元件選取、移動(dòng)、旋轉(zhuǎn)、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(yùn)用 以上個(gè)功能，推薦按照?qǐng)D1-77所示進(jìn)行布局。 1-77 七：自動(dòng)布線(xiàn)七：自動(dòng)布線(xiàn) 在印制電路板布局結(jié)束后，便進(jìn)入電路板的布線(xiàn)過(guò)程， 一般來(lái)說(shuō)，用戶(hù)先是對(duì)電路板

18、布線(xiàn)提出某些要求，然后按 照這些要求來(lái)預(yù)制布線(xiàn)設(shè)計(jì)規(guī)則。預(yù)制布線(xiàn)設(shè)計(jì)規(guī)則是否 合理將直接影響布線(xiàn)的質(zhì)量和成功率。設(shè)置完布線(xiàn)規(guī)則后， 程序?qū)⒁罁?jù)這些規(guī)則進(jìn)行自動(dòng)布線(xiàn)。因此，自動(dòng)布線(xiàn)之前， 首先要進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。 1、自動(dòng)布線(xiàn)參數(shù)設(shè)置 （1）首先執(zhí)行菜單命令 Design/Rules ，系統(tǒng)將會(huì)彈 出1-78所示對(duì)話(huà)框，在此對(duì)話(huà)框中可以設(shè)置布線(xiàn)參數(shù)。 （2）使用鼠標(biāo)左鍵單擊圖1-78中的 Routing 選項(xiàng)卡， 即可進(jìn)入布線(xiàn)參數(shù)的設(shè)定。 2 2、自動(dòng)布線(xiàn)、自動(dòng)布線(xiàn) 布線(xiàn)參數(shù)設(shè)置好后，就可以利用 Protel 99 se 提供 的具有世界一流技術(shù)的無(wú)網(wǎng)格布線(xiàn)器，進(jìn)行自動(dòng)布線(xiàn)了。 執(zhí)行自動(dòng)布線(xiàn)的方法主

19、要有全局布線(xiàn)、對(duì)選定網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行 布線(xiàn)、對(duì)兩連接點(diǎn)進(jìn)行布線(xiàn)、指定某個(gè)元件布線(xiàn)、指定 區(qū)域進(jìn)行布線(xiàn)等多種。我們這里用全局布線(xiàn)。 （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(dòng)布線(xiàn)設(shè)置對(duì)話(huà)框。 （2）單擊 Route all 按鈕，程序就開(kāi)始對(duì)電路板 進(jìn)行自動(dòng)布線(xiàn)。完成布線(xiàn)結(jié)果如圖1-87所示。最后 系統(tǒng)彈出一個(gè)“布線(xiàn)消息”對(duì)話(huà)框，用戶(hù)可以了解 到布線(xiàn)的情況。如圖1-88所示。 1-88 八：手工調(diào)整布線(xiàn)八：手工調(diào)整布線(xiàn) Protel 99 se 的自動(dòng)布線(xiàn)功能雖然非常強(qiáng)大，但是 自動(dòng)布線(xiàn)時(shí)多少也會(huì)存在一些另人不滿(mǎn)意的地方。而一 個(gè)設(shè)計(jì)美觀的印制電路板往往都在自動(dòng)

20、布線(xiàn)的基礎(chǔ)上進(jìn) 行多次修改，才能將其設(shè)計(jì)的盡善盡美，下面講如何進(jìn) 行手工調(diào)整。 在Tool/Un-Route 菜單下提供了幾個(gè)常用手工調(diào)整 布線(xiàn)的命令，這些命令可以進(jìn)行不同方式的布線(xiàn)調(diào)整。 ALL 拆除所有布線(xiàn)，進(jìn)行手工調(diào)整。 Net 拆除所選布線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行手動(dòng)調(diào)整。 Component 拆除與所選的元件相連的線(xiàn)，進(jìn)行手動(dòng)調(diào)整。 Connection 拆除所選的一條布線(xiàn)，進(jìn)行手工調(diào)整。 下面以 Connection 命令為例來(lái)介紹調(diào)整布線(xiàn)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(xiàn)進(jìn) 行手工調(diào)整。 待調(diào)整的線(xiàn)路 待調(diào)整的線(xiàn)路 如圖1-89 所示。 1-89 1）首先用鼠標(biāo)在層面選擇標(biāo)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(biāo)變