protel課程設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單充電器

1、1目錄目錄摘摘 要要.1引引 言言.21. protel 99 se 簡(jiǎn)介簡(jiǎn)介 .32.電路原理圖的設(shè)計(jì)及繪制電路原理圖的設(shè)計(jì)及繪制.42.1 電路原理圖的繪制 .42.1.1.裝入所需要的元件庫(kù).42.1.2 放置元件.42.1.3 電路圖布線.42.2 電路原理圖的電氣法則檢查 .52.3 電路原理圖的網(wǎng)絡(luò)表文件 .52.4 電路原理圖的元件列表 .83.印制電路板（印制電路板（pcb）的設(shè)計(jì)）的設(shè)計(jì).93.1 pcb 的原理圖繪制.93.1.1 規(guī)劃電路板.93.1.2 裝入網(wǎng)絡(luò)表及元件的封裝.93.1.3 布置元件.93.1.3.1 元件的自動(dòng)布局.93.1.3.2 手工調(diào)整元件布局.

2、93.1.4 自動(dòng)布線與手工調(diào)整.103.1.4.1 設(shè)定自動(dòng)布線參數(shù).103.1.4.2 手工調(diào)整.103.2 電路板設(shè)計(jì)規(guī)則檢查 .103.3 生成報(bào)表文件 .114.電路仿真電路仿真 .134.1 繪制可用于仿真的電路原理圖 .134.1.2 生成仿真原理圖元件清單.154.1.3spice 網(wǎng)表分析.154.2 波形信號(hào)分析 .1625.心得體會(huì)心得體會(huì) .176.元件清單元件清單 .187.參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn) .191摘摘 要要 protel99se 主要包含以下兩大部分，一個(gè)是電路工程設(shè)計(jì)部分，包括電路原理設(shè)計(jì)系統(tǒng),印刷電路板設(shè)計(jì)系統(tǒng)，自動(dòng)布線系統(tǒng)；另一個(gè)是電路仿真與pld 部分，包

3、括電路模擬仿真系統(tǒng)，可編程邏輯設(shè)計(jì)系統(tǒng)，高級(jí)信號(hào)完整性分析系統(tǒng)。本報(bào)告通過(guò)簡(jiǎn)單充電器的電路，介紹了 protel99se 六個(gè)系統(tǒng)的功能及基本操作。關(guān)鍵詞：protel99se;電路原理設(shè)計(jì);印刷電路板設(shè)計(jì);仿真abstract protel99se mainly contains the following two parts, one part of the circuit design, including circuit design system, printed circuit board design system, automatic routing system; the o

4、ther is the circuit simulation and pld parts, including circuit simulation systems, programmable logic designsystems, advanced signal integrity analysis system.the present report a simple charger circuit, introduced protel99se six basic operation and function of the system.key words: protel99 se; ci

5、rcuit design; printed circuit board design; simulation2引引 言言rotel 是 portel 公司在 80 年代末推出的 eda 軟件，在電子行業(yè)的 cad 軟件中，它當(dāng)之無(wú)愧地排在眾多 eda 軟件的前面，是電子設(shè)計(jì)者的首選軟件， 其基于windows 環(huán)境的 99se 版本,不僅提供了功能完備的電路設(shè)計(jì)工具 ,而且具備強(qiáng)大的電路仿真能力。 protel 應(yīng)用實(shí)踐課程設(shè)計(jì)旨在讓同學(xué)們對(duì) protel 軟件的熟練操作，并對(duì)其各項(xiàng)強(qiáng)大功能的了解。本次課程設(shè)計(jì)是以脈沖寬度調(diào)制信號(hào)控制電路為例，敘述原理圖繪制、原理圖庫(kù)元件的創(chuàng)建、 pcb 設(shè)計(jì)

6、等的具體步驟和出現(xiàn)問(wèn)題及其解決方法。早期的 protel 主要作為印制板自動(dòng)布線工具使用，運(yùn)行在dos 環(huán)境，對(duì)硬件的要求很低，在無(wú)硬盤(pán) 286 機(jī)的 1m 內(nèi)存下就能運(yùn)行，但它的功能也較少，只有電原理圖繪制與印制板設(shè)計(jì)功能，其印制板自動(dòng)布線的布通率也低，而現(xiàn)今的protel已發(fā)展到 protel99（網(wǎng)絡(luò)上可下載到它的測(cè)試板），是個(gè)龐大的 eda 軟件，完全安裝有 200 多 m，它工作在 windows95 環(huán)境下，是個(gè)完整的板級(jí)全方位電子設(shè)計(jì)系統(tǒng)，它包含了電原理圖繪制、模擬電路與數(shù)字電路混合信號(hào)仿真、多層印制電路板設(shè)計(jì)（包含印制電路板自動(dòng)布線）、可編程邏輯器件設(shè)計(jì)、圖表生成、電子表格生成

7、、支持宏操作等功能，并具有 client/server （客戶(hù)/服務(wù)器）體系結(jié)構(gòu)，同時(shí)還兼容一些其它設(shè)計(jì)軟件的文件格式，如 orcad，pspice，excel 等，其多層印制線路板的自動(dòng)布線可實(shí)現(xiàn)高密度 pcb 的 100布通率。 protel99se 是應(yīng)用于 windows9x/2000/nt 操作系統(tǒng)下的 eda 設(shè)計(jì)軟件，采用設(shè)計(jì)庫(kù)管理模式，可以進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)，具有很強(qiáng)的數(shù)據(jù)交換能力和開(kāi)放性及3d 模擬功能，是一個(gè) 32 位的設(shè)計(jì)軟件，可以完成電路原理圖設(shè)計(jì)，印制電路板設(shè)計(jì)和可編程邏輯器件設(shè)計(jì)等工作，可以設(shè)計(jì)32 個(gè)信號(hào)層， 16 個(gè)電源-地層和 16 個(gè)機(jī)加工層。圖 1 protel

8、99se 桌面圖標(biāo)31. protel 99 se 簡(jiǎn)介簡(jiǎn)介按照系統(tǒng)功能來(lái)劃 分，protel99se 主要包含以下倆大部分和 6 個(gè)功能模塊。1、電路工程設(shè)計(jì)部分(1)電路原理設(shè)計(jì)部分（ advanced schematic 99）：電路原理圖設(shè)計(jì)部分包括電路圖編輯器（簡(jiǎn)稱(chēng) sch 編輯器）、電路圖零件庫(kù)編輯器（簡(jiǎn)稱(chēng)schlib 編輯器）和各種文本編輯器。本系統(tǒng)的主要功能是：繪制、修改和編輯電路原理圖；更新和修改電路圖零件庫(kù)；查看和編輯有關(guān)電路圖和零件庫(kù)的各種報(bào)表。（2）印刷電路板設(shè)計(jì)系統(tǒng)（ advanced pcb 99）：印刷電路板設(shè)計(jì)系統(tǒng)包括印刷電路板編輯器（簡(jiǎn)稱(chēng) pcb 編輯器）、零

9、件封裝編輯器（簡(jiǎn)稱(chēng)pcblib 編輯器）和電路板組件管理器。本系統(tǒng)的主要功能是：繪制、修改和編輯電路板；更新和修改零件封裝；管理電路板組件。（3）自動(dòng)布線系統(tǒng)（ advanced route 99）：本系統(tǒng)包含一個(gè)基于形狀（ shape-based）的無(wú)柵格自動(dòng)布線器，用于印刷電路板的自動(dòng)布線，以實(shí)現(xiàn)pcb 設(shè)計(jì)的自動(dòng)化。2、電路仿真與 pld 部分（1）電路模擬仿真系統(tǒng)（ advanced sim 99）：電路模擬仿真系統(tǒng)包含一個(gè)數(shù)字/模擬信號(hào)仿真器，可提供連續(xù)的數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào)，以便對(duì)電路原理圖進(jìn)行信號(hào)模擬仿真，從而驗(yàn)證其正確性和可行性。（2）可編程邏輯設(shè)計(jì)系統(tǒng)（ advanced pl

10、d 99）：可編程邏輯設(shè)計(jì)系統(tǒng)包含一個(gè)有語(yǔ)法功能的文本編輯器和一個(gè)波形編輯器（ waveform）。本系統(tǒng)的主要功能是；對(duì)邏輯電路進(jìn)行分析、綜合；觀察信號(hào)的波形。利用pld 系統(tǒng)可以最大限度的精簡(jiǎn)邏輯部件，使數(shù)字電路設(shè)計(jì)達(dá)到最簡(jiǎn)化。（3）高級(jí)信號(hào)完整性分析系統(tǒng)（ advanced integrity 99）：信號(hào)完整性分析系統(tǒng)提供了一個(gè)精確的信號(hào)完整性模擬器，可用來(lái)分析pcb 設(shè)計(jì)、檢查電路設(shè)計(jì)參數(shù)、實(shí)驗(yàn)超調(diào)量、阻抗和信號(hào)諧波要求等。42.電路原理圖的設(shè)計(jì)及繪制電路原理圖的設(shè)計(jì)及繪制 2.1 電路原理圖的繪制電路原理圖的繪制 2.1.1.裝入所需要的元件庫(kù)裝入所需要的元件庫(kù) 將包含有所需軟件庫(kù)

11、裝入設(shè)計(jì)系統(tǒng)中，以便用戶(hù)從中查找和選定所需的元件 2.1.2 放置元件放置元件 將選定的元件放置到以建立好的工作平面上，并對(duì)元件在工作平面上的位置進(jìn)行調(diào)整，對(duì)元件的序號(hào)、封裝型號(hào)、顯示狀態(tài)等進(jìn)行定義和設(shè)置 2.1.3 電路圖布線電路圖布線 利用 protel 99 所提供的各種工具、命令進(jìn)行畫(huà)圖工作，將事先放置好的元件用具有電器意義的導(dǎo)線、網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)等連接起來(lái)，使各元件之間具有用戶(hù)所設(shè)計(jì)的電氣連接關(guān)系。布線結(jié)束后，一張完整的電路原理圖才算是基本完成。電路總原理圖如下圖所示:5 圖 2-1 電路總原理圖2.2 電路原理圖的電氣法則檢查電路原理圖的電氣法則檢查 可仿真部分電路圖的電氣法則檢查結(jié)果如下

12、圖所示t圖 2-3 電氣法則檢查2.3 電路原理圖的網(wǎng)絡(luò)表文件電路原理圖的網(wǎng)絡(luò)表文件 網(wǎng)絡(luò)表的原理圖與印制電路板之間的一座橋梁，是印制電路板制動(dòng)布線的靈魂。它可以在原理圖編輯器中直接由原理圖文件生成，也可以再文本文件編輯器中手動(dòng)編輯。反之，也可以在 pcb 編輯器中，由已經(jīng)布線的 pcb 圖中導(dǎo)出相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)表?？傊?，網(wǎng)絡(luò)表把原理圖與 pcb 緊密的聯(lián)系起來(lái)。利用原理圖生成網(wǎng)絡(luò)表，一方面可以用來(lái)進(jìn)行印制電路板的自動(dòng)布線及電路模擬，另一方面也可以用來(lái)與從最后布好線的印制電路板中到處網(wǎng)絡(luò)表進(jìn)行比較、校對(duì)。678 圖 2-3 網(wǎng)絡(luò)表2.4 電路原理圖的元件列表電路原理圖的元件列表元件列表主要用于整理出

13、一個(gè)電路或一個(gè)項(xiàng)目中的所有元器件。元件列表主要包括元件的名稱(chēng)、序號(hào)、封裝形式等信息，以便對(duì)設(shè)計(jì)中所涉及的所有元件進(jìn)行檢查、核對(duì)。從列表中我們可以非常方便地查找項(xiàng)目文件中各元件的標(biāo)號(hào)、名稱(chēng)以及元件所屬的圖形文件名。元件列表如下圖所示：9 圖 2-3 元件列表 圖 2-3 元件列表3.印制電路板（印制電路板（pcb）的設(shè)計(jì)）的設(shè)計(jì)3.1 pcb 的原理圖繪制的原理圖繪制 3.1.1 規(guī)劃電路板規(guī)劃電路板 在創(chuàng)建好 pcb 文件并啟動(dòng) pcb 編輯器后，首先要對(duì)帶你魯班進(jìn)行規(guī)劃。所謂規(guī)劃電路板就是根據(jù)電路的規(guī)模以及制造商的要求，具體確定所要制作電路板的物理外型尺寸和電器邊界。電路板規(guī)劃的原則是在滿足

14、制造商要求的前提下，盡量美觀且便于后面的布線工作。 3.1.2 裝入網(wǎng)絡(luò)表及元件的封裝裝入網(wǎng)絡(luò)表及元件的封裝 規(guī)劃好電路板后，接著就要裝入網(wǎng)絡(luò)表和元件。網(wǎng)絡(luò)表和元件時(shí)同時(shí)裝入的。在裝入網(wǎng)絡(luò)表和元件之前，必須先將所用到的 pcb 元件庫(kù)裝入 pcb 編輯器。如果沒(méi)有裝入或者10裝入的元件庫(kù)中沒(méi)有所需的 pcb 元件，系統(tǒng)會(huì)在網(wǎng)絡(luò)表和元件的裝入過(guò)程中提示用戶(hù)裝入過(guò)程失敗。硬注意的是，原理圖元件和 pcb 元件是兩個(gè)不同的概念，后者對(duì)應(yīng)的是前者的封裝形式。原理圖元件庫(kù)和 pcb 元件庫(kù)是不能通用的。 3.1.3 布置元件布置元件 3.1.3.1 元件的自動(dòng)布局元件的自動(dòng)布局 protel 99 提供

15、了強(qiáng)大的元件自動(dòng)布局功能，一顆通過(guò)程序算法自動(dòng)將原件分開(kāi)，放置在規(guī)劃好的電路板電氣邊界內(nèi)。 3.1.3.2 手工調(diào)整元件布局手工調(diào)整元件布局 程序?qū)υ淖詣?dòng)給布局并不是十全十美，用戶(hù)不能完全依賴(lài)程序的自動(dòng)布局，往往還要對(duì)元件布局進(jìn)行手工調(diào)整。對(duì)元件布局進(jìn)行手工調(diào)整主要是對(duì)元件進(jìn)行移動(dòng)、旋轉(zhuǎn)等操作。 3.1.4 自動(dòng)布線與手工調(diào)整自動(dòng)布線與手工調(diào)整 完成元件布局工作后，用戶(hù)就可以開(kāi)始自動(dòng)布線了。所謂自動(dòng)布線就是程序根據(jù)用戶(hù)設(shè)定的有關(guān)布線參數(shù)和布線規(guī)則，依照一定得程序算法，按照事先生成的網(wǎng)絡(luò)宏自動(dòng)在各個(gè)元件之間進(jìn)行連線從而完成印制電路的布線工作。 3.1.4.1 設(shè)定自動(dòng)布線參數(shù)設(shè)定自動(dòng)布線參數(shù)

16、 在進(jìn)行自動(dòng)布線之前，一項(xiàng)非常重要的工作就是根據(jù)設(shè)計(jì)要求設(shè)定自動(dòng)布線參數(shù) 3.1.4.2 手工調(diào)整手工調(diào)整印制電路板的元件布局和布線工作都可以利用程序自動(dòng)完成，但是起結(jié)果往往有很多不令人滿意的地方，需要進(jìn)行手工調(diào)整。由于程序算法的限制，用戶(hù)只能預(yù)先設(shè)置一些基本的規(guī)則，因此元件自動(dòng)布局和自動(dòng)布線不可能十全十美，更不可能完全滿足游湖的全部設(shè)計(jì)要求。 有時(shí)候，印制電路板的設(shè)計(jì)與其說(shuō)是一項(xiàng)工作，不如說(shuō)是一種藝術(shù)創(chuàng)作。在藝術(shù)創(chuàng)11作的過(guò)程中，認(rèn)識(shí)各種奇妙構(gòu)思和靈感的源泉，這是任何機(jī)器或程序無(wú)法做到的。手工調(diào)整就是一個(gè)充分發(fā)揮設(shè)計(jì)人員才能的過(guò)程，他需要設(shè)計(jì)人員的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)積累，并不是簡(jiǎn)單的修修補(bǔ)補(bǔ)。對(duì)于用

17、戶(hù)在安裝、抗干擾、小型化等方面的要求，程序往往無(wú)法做到，必須由設(shè)計(jì)人員對(duì)元件位置、線寬、走線方式等各種注標(biāo)志、標(biāo)志甚至特殊的團(tuán)等。手工調(diào)整沒(méi)有什么固定的規(guī)則，主要是按照自己的要求，根據(jù)自己在實(shí)際工作中積累的經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)一定得技巧來(lái)完成。手工調(diào)整的水平絕非程序自動(dòng)布線所能比的，但這也絕非一朝一夕搜能打到的，需要設(shè)計(jì)人員的長(zhǎng)期實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)積累。在介紹了 protel 99-pcb 的防治工具欄和編輯功能后，用戶(hù)就可以開(kāi)始對(duì)自動(dòng)布線后的 pcb 圖進(jìn)行手工調(diào)整了。3.2 電路板設(shè)計(jì)規(guī)則檢查電路板設(shè)計(jì)規(guī)則檢查protel 99 在生成網(wǎng)絡(luò)表之前，通常先執(zhí)行電氣規(guī)則檢查工作。電氣規(guī)則檢查的工作就是利用軟件檢查

18、用戶(hù)設(shè)計(jì)的電路，以便能都找出認(rèn)為的疏忽，執(zhí)行檢查后，還會(huì)獲得各種錯(cuò)誤報(bào)告，并且會(huì)在電路原理圖中有錯(cuò)誤之處的做標(biāo)記。電氣規(guī)則檢查結(jié)果如下：圖 3-1 電氣規(guī)則檢查123.3 生成報(bào)表文件生成報(bào)表文件 生成的交叉參考遠(yuǎn)見(jiàn)列表如下圖所示： 圖 3-2 交叉參考遠(yuǎn)見(jiàn)列表生成的 pcb 如圖所示13 圖 3-3 pcb 圖4.電路仿真電路仿真 protel 99 se 提供了更加強(qiáng)大的電路仿真功能。它可以對(duì)當(dāng)前所畫(huà)的電路原理圖進(jìn)行仿真，因此在電路的整個(gè)設(shè)計(jì)周期都可以仿真查看和分析電路的性能指標(biāo)，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中所存在的問(wèn)題并加以改正，從而更好地完成電路設(shè)計(jì)。同時(shí)它還不需要讀者去編寫(xiě)網(wǎng)標(biāo)文件，因而使用十

19、分方便。 它還可以提供模擬和數(shù)字信號(hào)混合仿真。其仿真引擎使用的是伯克利分校的spice/xspice。它可以讓我們精確地仿真由各種器件構(gòu)成的電路。 因?yàn)閺?fù)雜的數(shù)字器件通常是不能用標(biāo)準(zhǔn)的非事件驅(qū)動(dòng)的 spice 庫(kù)，因此 protel 99 se使用了一種特殊的描述性語(yǔ)言，通過(guò)它建立相應(yīng)的數(shù)字器件模型，以供 protel 99 se 仿真使用。 從原理上來(lái)說(shuō)，protel 99 se 中的仿真器只受計(jì)算機(jī)內(nèi)存的限制，而不受其他因素的14影響。 protel 99 se 中支持的電路仿真類(lèi)型有：交流小信號(hào)分析，瞬態(tài)分析，噪聲分析，直流分析，參數(shù)掃描分析，溫度掃描分析，傅里葉分析和蒙特卡羅分析。4.

20、1 繪制可用于仿真的電路原理圖繪制可用于仿真的電路原理圖 4.1.1 選取可用于仿真的元件庫(kù)選取可用于仿真的元件庫(kù)為了建立可仿真原理圖，必須選用相應(yīng)的庫(kù)文件。為方便用戶(hù)。protel 99 se 包含了大約 5800 個(gè)模擬和數(shù)字器件。他們都有與其相對(duì)應(yīng)的模型。因此，最簡(jiǎn)單的辦法就是選用現(xiàn)在的庫(kù)。當(dāng)然選用現(xiàn)成的庫(kù)也有一定的問(wèn)題，即在真正工作的時(shí)候，可能所用的期間不能在庫(kù)中找到，那么只好自己建立模型了。protel 99 所提供的仿真元件庫(kù)存在：design explorer 99 selibraryschsim.ddb。把此元件庫(kù)掛上，然后就可以選用其中的元件了。剩下的工作就是畫(huà)原理圖。原理圖

21、如下圖所示：15 圖 4-1 仿真原理圖4.1.2 生成仿真原理圖元件清單生成仿真原理圖元件清單 生成的元件清單如下圖所示：164.1.3spice 網(wǎng)表分析網(wǎng)表分析 在仿真之前要生成網(wǎng)表文件，然后傳遞給 spice 去仿真。生成的網(wǎng)表文件如圖所示： 圖 4-2 網(wǎng)表文件174.2 波形信號(hào)分析波形信號(hào)分析 圖 4-3 仿真波型185.心得體會(huì)心得體會(huì) 通過(guò)這次 protel 課程設(shè)計(jì)了，大體上了解了怎樣畫(huà)原理圖、做 pcb、仿真及其步驟。原理圖的設(shè)計(jì)步驟：原理圖的設(shè)計(jì)步驟包括放置電路圖紙，放置元件，布線，編輯調(diào)整等。設(shè)計(jì)原理圖時(shí)一般按上述步驟進(jìn)行。設(shè)置電路圖紙：設(shè)置電路圖紙就是要根據(jù)實(shí)際情況

22、設(shè)置其各種參數(shù)和相關(guān)信息，如圖紙的尺寸、方向、標(biāo)題欄、邊框底色、文件信息等。設(shè)置電路圖紙的目的是事先準(zhǔn)備好一個(gè)合適的工作平面，以便在上面得心應(yīng)手地開(kāi)展自己的設(shè)計(jì)工作。裝入元件庫(kù)：在放置元器件之前，必須知道各個(gè)元器件所在的元件庫(kù)，并把相應(yīng)的元件庫(kù)裝入到原理圖管理瀏覽器中，以便從中找到所要放置的元件。放置元件：電路原理圖中有兩大元素，一個(gè)是元件，另一個(gè)是路線。繪制一張?jiān)韴D首先是要把有關(guān)的元器件放置到工作平面上。生成網(wǎng)絡(luò)表文件：網(wǎng)絡(luò)表文件是原理圖與印制電路板之間的一條聯(lián)系紐帶，它將直接影響到后面設(shè)計(jì)印制板中自動(dòng)布線的成敗。添加文字：文字作為圖形的重要補(bǔ)充時(shí)必不可少的。為了將來(lái)讀圖方便，原理圖中除了個(gè)電器元件的名稱(chēng)外，優(yōu)勢(shì)還應(yīng)添加特殊的文字說(shuō)明，添加文字說(shuō)明的方法有添加文字標(biāo)注和添加文本框兩種。創(chuàng)建原理圖項(xiàng)目元件庫(kù)：將一個(gè)項(xiàng)目文件或單個(gè)原理圖文件中使用的所偶元件以及各種代替元件保存在用戶(hù)所創(chuàng)建的元件庫(kù)中，以便文件的保留和交換。印制電路板的布線流程：規(guī)劃電路板，設(shè)置參數(shù)，裝入網(wǎng)絡(luò)表及元件的封裝，布置元件，自動(dòng)布線，手工調(diào)整等幾個(gè)步驟。仿真是本次設(shè)計(jì)中出現(xiàn)問(wèn)題最多，最難做的一部分，剛開(kāi)始做仿真總是出現(xiàn)大量的錯(cuò)誤，先后是庫(kù)文件選擇錯(cuò)誤，然后是網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)等等。經(jīng)過(guò)查找資料，同學(xué)討論最后終于成功做出了仿真。