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Protel99SE實用教程

劉曉第1頁我…..聯(lián)絡方式：辦公室：教務辦公室機電樓C320電子信箱：sidescan@126.com第2頁課程……課時分配總課時32，其中理論24，試驗8考評方式上機考試70%，試驗20%，平時10%第3頁

Protel99SE實用教程

第一章電路板設計基礎第4頁目錄1.1電路板類型1.2電路板類型選擇1.3慣用工作層面、圖件和電氣組成1.4電路板設計基本步驟1.5慣用編輯器1.6初識Protel99SE1.7自測練習小結第5頁

在正式學習Protel99SE之前，有必要先對電路板設計有個粗略了解，這對于提升學習效率是十分有幫助。本章主要介紹電路板分類、怎樣選擇電路板、電路板設計基本步驟、電路板設計過程中慣用編輯器，以及Protel99SE基礎知識，目標是讓讀者從感性上認識電路板、電路板設計和Protel99SE。

第6頁1.1電路板類型

通常意義上說電路板指就是印制電路板，即完成了印制線路或印制電路加工板子，包含印制線路和印制元器件或者由二者組合而成電路。詳細來講，一個完整電路板應該包含一些含有特定電氣功效元器件和建立起這些元器件電氣連接銅箔、焊盤及過孔等導電圖件。第7頁按照工作層面多少，電路板能夠分為單面板、雙面板和多層板，下面對這幾類電路板進行簡明介紹。第8頁1.單面板

單面板是指僅在電路板一面上有導電圖形印制電路板，如圖1-1所表示。

圖1-1單面板

（a）單面板頂層（b）單面板底層第9頁單面板特點優(yōu)點：單面板只在電路板一面上進行放置導線操作，所以制造成本較低。缺點：因為電路板全部走線都必須放在一個面上，使得單面板布線相對較復雜。單面板只適合用于比較簡單電路設計。第10頁

2.雙面板

雙面板是指在電路板頂層和底層都有導電圖形印制電路板，如圖1-2所表示。（a）雙面板頂層（b）雙面板底層圖1-2雙面板

第11頁雙面板特點雙面板是最常見、最通用電路板。原因：雙面板在頂層和底層都能夠進行走線，元器件通常放置在電路板頂層，上下兩層間電氣連接主要經過過孔后者焊盤連接，中間為絕緣層，因為雙層都能夠走線，所以大大降低了走線難度，所以被廣泛采取。第12頁

3．多層板

多層板是指由3層或3層以上導電圖形層與其間絕緣材料層相隔離、層壓后結合而成印制電路板，其各層間導電圖形按要求互連。當前，慣用是4層板，包含頂層、低層、內部電源層（簡稱“內電層”）1（+12V）和內電層2（GND），其示意圖如圖1-3（a）所表示，圖1-3（b）所表示為一設計好多層板。第13頁

在電路設計中，多層板普通是指４層板或４層以上印制電路板。

（a）多層板示意圖（b）多層板實例圖1-3多層板

第14頁多層板特點優(yōu)點：多層板因為增加了內電層（電源層和接地層）甚至增加了內部信號層（比如6層板），很好處理了由芯片集成度越來越高引發(fā)電路板布線困難問題，同時提升了電路板抗干擾性。缺點：伴隨電路板層數(shù)增加，電路板制造難度和成本也大大增加了。第15頁

1.2電路板類型選擇

在設計電路板時，選擇電路板類型主要從電路板可靠性、工藝性和經濟性等方面進行綜合考慮，盡可能從這幾方面最正確結合點出發(fā)來選擇電路板類型。印制電路板可靠性，是影響電子設備和儀器可靠性主要原因。

第16頁

在設計印制電路板整個過程中，設計人員應該一直考慮印制電路板制造工藝要求和裝配工藝要求，盡可能有利于制造和裝配。印制電路板設計人員也應該把產品經濟性納入設計過程中，這在商品性生產競爭激烈今天尤為必要。第17頁

1.3慣用工作層面、圖件和電氣組成

在設計電路板過程中通常要用到許多工作層面，不一樣工作層面含有不一樣功效。

1.3.1慣用工作層面

雙面板設計過程中慣用工作層面如圖1-4所表示。第18頁

在Protel99SEPCB編輯器中，按Shift+S組合鍵，將電路板顯示模式切換到單層顯示模式，即可逐層顯示電路板工作層面。第19頁

圖1-4普通雙面板包含工作層面

圖1-5雙面板示例第20頁

（1）【TopLayer】（頂層信號層）

圖1-6頂層信號層

放置銅箔導線，以連接不一樣元器件、焊盤和過孔等實現(xiàn)特定電氣功效。第21頁

（2）【BottomLayer】（底層信號層）

圖1-7底層信號層

與頂層信號層功效相同，也是用來放置導線。第22頁實用技巧:

普通情況下，頂層信號層導線是紅色，底層是藍色；而且為了提升電路板抗干擾性能。頂層布線橫線居多，底層布線豎線居多。第23頁（3）【Mechanical1】（機械層）

主要用來對電路板進行機械定義，包含確定他物理邊界、尺寸標注和對齊標注等。第24頁（4）【TopOverlay】（頂層絲印層）

圖1-8頂層絲印層

主要用來繪制電路板頂層元器件外形、放置元器件序號和注釋文字等。第25頁

（5）【KeepOutLayer】（禁止布線層）

圖1-9禁止布線層

主要用來規(guī)劃電路板電氣邊界，電路板上全部導電圖件都不能超出這個邊界。第26頁

（6）【MultiLayer】（多層面）

圖1-10多層面主要用來放置元器件焊盤和連接不一樣工作層面上導電圖件過孔等圖件。第27頁

1.3.2認識電路板上圖件

電路板上圖件包含兩大類：導電圖件和非導電圖件。導電圖件主要包含焊盤、過孔、導線、多邊形填充、矩形填充等。非導電圖件主要包含介質、抗蝕劑、阻焊圖形、絲印文字、圖形等。下面主要介紹一下導電圖件。第28頁

圖1-11PCB電路板

安裝孔元器件焊盤過孔矩形填充導線接插件電路板邊界多邊形填充第29頁

（1）安裝孔：主要用來把電路板固定到機箱上，圖1-11中安裝孔是用焊盤制作。（2）焊盤：用于安裝并焊接元器件引腳金屬化孔。

（3）過孔：用于連接頂層、底層或中間層導電圖件金屬化孔。第30頁

（4）元器件：這里是指元器件封裝，普通由元器件外形和焊盤組成。（5）導線：用于連接含有相同電氣特征網(wǎng)絡銅箔。（6）矩形填充：一個矩形連接銅箔，其作用同連接導線，將含有相同電氣特征網(wǎng)絡連接起來。第31頁

（7）接插件：屬于元器件一個，主要用于電路板之間或電路板與其它元器件之間連接。（8）電路板邊界：是指定義在機械層和禁止布線層上電路板外形尺寸。制板商最終就是按照這個外形對電路板進行剪裁，所以用戶所設計電路板上圖件不能超出該邊界。

第32頁

（9）多邊形填充：在后續(xù)章節(jié)中，還將提到多邊形填充，它主要用于地線網(wǎng)絡覆銅。

第33頁

1.3.3電路板電氣連接方式

電路板電氣連接方式主要有兩種：板內互連和板間互連。電路板內電氣組成主要包含兩部分，電路板上含有電氣特征點（包含焊盤、過孔以及由焊盤集合組成元器件）和將這些點互連連接銅箔（包含導線、矩形填充、多邊形填充等）。含有電氣特征點是電路板上實體，連接銅箔是將這些點連接到一起實現(xiàn)特定電氣功效伎倆。板間互聯(lián)指是多塊電路板之間相互連接，主要經過接插件或者接線端子進行連接。第34頁

1.4電路板設計基本步驟

電路板設計過程就是將設計者電路設計思緒變?yōu)槟軌蛑谱麟娐钒逦募^程，其基本步驟如圖1-12所表示。第35頁

圖1-12電路板設計基本步驟

第36頁

（1）原理圖設計。（2）原理圖符號設計。（3）PCB電路板設計。（4）元器件封裝設計。（5）送交制板商。

第37頁

1.5慣用編輯器

從電路板設計基本步驟能夠看出，電路板設計過程中慣用編輯器主要有原理圖編輯器、原理圖庫編輯器、PCB編輯器和元器件封裝庫編輯器。下面簡明介紹一下這些慣用編輯器主要功效。怎樣開啟這些慣用編輯器，將在1.6.4節(jié)中進行介紹。第38頁

1.5.1原理圖編輯器

在介紹電路板設計基本流程時提到，一個完整電路板必須經過原理圖設計和PCB電路板設計兩個階段。電路板設計第一階段原理圖繪制就是在原理圖編輯器中完成。原理圖編輯器操作界面如圖1-13所表示。第39頁圖1-13原理圖編輯器

圖紙區(qū)域工作窗口狀態(tài)欄原理圖編輯器管理窗口主工具欄菜單欄命令行繪圖工具欄【DrawingTools】放置工具欄【W(wǎng)iringTools】第40頁原理圖編輯器主要功能是設計原理圖，為PCB電路板設計準備網(wǎng)絡表文件和元器件封裝。在原理圖設計過程中，可認為每一個原理圖符號指定元器件封裝。在原理圖設計完成后，執(zhí)行【Design】/【CreateNetlist…】菜單命令可以生成網(wǎng)絡表文件。此外，在原理圖編輯器中利用原理圖庫提供大量原理圖符號優(yōu)勢，還可以快速繪制電子設備接線圖。第41頁

1.5.2原理圖庫編輯器

在繪制原理圖過程中，經常需要自己動手制作原理圖符號。在正式制作原理圖符號之前，需要創(chuàng)建一個原理圖庫文件，以存放即將制作原理圖符號。新建一個原理圖庫文件或者是打開已經有原理圖庫文件就能夠激活原理圖庫編輯器。激活后原理圖庫編輯器如圖1-14所表示。第42頁

圖1-14原理圖庫編輯器

圖紙區(qū)域工作窗口原理圖庫編輯器管理窗口原理圖庫繪圖工具欄【SchLibDrawingTools】第43頁

原理圖庫編輯器主要功效就是制作和管理原理圖符號。第44頁

1.5.3PCB編輯器

在原理圖繪制完成后，下一步工作就需要將元器件封裝和網(wǎng)絡表載入到PCB編輯器中進行電路板設計。PCB編輯器激活能夠經過打開已經存在PCB文件或者是經過創(chuàng)建新PCB文件來完成。打開一個已經存在PCB文件，如圖1-15所表示。

第45頁

在PCB編輯器中，將完成電路板設計第二階段任務，即依據(jù)原理圖設計完成電路板設計。電路板設計主要包含電路板選型、規(guī)劃電路板外形、元器件布局、電路板布線、覆銅、設計規(guī)則校驗等工作。第46頁

圖1-15PCB編輯器

圖紙區(qū)域工作窗口PCB編輯器管理窗口放置工具欄【PlacementTools】第47頁

1.5.4元器件封裝庫編輯器

在元器件封裝和網(wǎng)絡表載入PCB編輯器之前，設計者必須確保全部用到元器件封裝所在元器件封裝庫都已經載入了PCB編輯器，不然將造成元器件封裝和網(wǎng)絡表載入失敗。假如個別元器件封裝在系統(tǒng)提供元器件封裝庫中不能找到，處理方法就是自己動手制作元器件封裝。第48頁圖1-16元器件封裝庫編輯器

圖紙區(qū)域工作窗口元器件封裝庫編輯器管理窗口元器件封裝庫放置工具欄【PCBLibPlacementTools】第49頁

1.5.5慣用編輯器之間關系

原理圖編輯器、原理圖庫編輯器、PCB編輯器和元器件封裝庫編輯器貫通了電路板設計全過程。依據(jù)電路板設計不一樣階段要求，設計者能夠激活對應編輯器來完成特定任務。在電路板設計過程中，4個慣用編輯器之間關系如圖1-17所表示。第50頁圖1-174個慣用編輯器之間關系第51頁

1.6初識Protel99SE

Protel99SE就是眾多計算機輔助電路板設計軟件中佼佼者。Protel99SE以其強大功效、方便快捷設計模式和人性化設計環(huán)境，贏得了眾多電路板設計人員青睞，成為當前電路板設計軟件主流產品，是當前影響最大、用戶最多電子線路CAD軟件包之一。

第52頁

1.6.1開啟Protel99SE

本書將以Protel99SE為載體向讀者介紹電路板設計基礎知識。下面介紹開啟Protel99SE詳細操作步驟以下。（1）在Windows桌面上選取【開始】/【程序】/【Protel99SE】/【Protel99SE】菜單命令，即可開啟Protel99SE，如圖1-18所表示。

第53頁圖1-18開啟Protel99SE菜單命令

第54頁

（2）在開啟Protel99SE應用程序過程中，顯示器幕上彈出Protel99SE開啟畫面，如圖1-19所表示。接下來系統(tǒng)便打開Protel99SE主窗口，如圖1-20所表示。第55頁

圖1-19Protel99SE開啟畫面

第56頁圖1-20Protel99SE主窗口

第57頁

開啟Protel99SE還有以下兩種簡便方法。（1）假如讀者在安裝Protel99SE過程中，在桌面上創(chuàng)建了快捷方式，那么雙擊Windows桌面上Protel99SE圖標也能夠開啟Protel99SE。（2）直接單擊【開始】菜單中Protel99SE圖標，即可開啟Protel99SE，如圖1-21所表示。

第58頁

圖1-21從【開始】菜單中開啟Protel99SE

第59頁

在Protel99SE設計瀏覽器中，主要包含菜單欄、工具欄、瀏覽器管理窗口、工作窗口、命令行、狀態(tài)欄等，如圖1-22所表示。

第60頁

圖1-22Protel99SE設計瀏覽器

工作窗口命令行狀態(tài)欄瀏覽器管理窗口工具欄菜單欄第61頁

Protel99SE設計瀏覽器是電路板設計大平臺。在這個大平臺上，依據(jù)電路板設計需要設計者能夠激活原理圖編輯器進行原理圖設計，在原理圖設計完成后能夠激活PCB編輯器進行電路板設計，以及完成電路分析和仿真設計等。第62頁

1.6.3Protel99SE文件存放方式

Protel99SE系統(tǒng)為用戶了提供兩種可選擇文件存放方式，即【W(wǎng)indowsFileSystem】（文檔方式）和【MSAccessDatabase】（設計數(shù)據(jù)庫方式），如圖1-23所表示。第63頁

圖1-23文件存放方式

第64頁圖1-24文檔方式存放電路板設計文件第65頁

1.6.4開啟慣用編輯器

開啟編輯器能夠經過新建設計文件或者是打開已經有設計文件來實現(xiàn)。

Protel99SE采取設計數(shù)據(jù)庫文件來組織管理設計文件，將全部設計文檔和分析文檔都放在一個設計數(shù)據(jù)庫文件中，進行統(tǒng)一管理。1．新建設計數(shù)據(jù)庫文件第66頁

設計數(shù)據(jù)庫文件相當于一個文件夾，在該文件夾下能夠創(chuàng)建新設計文件，也能夠創(chuàng)建下一級文件夾。這種管理方法在設計一個大型電路系統(tǒng)時非常實用，設計者在電路板設計過程中應該掌握這種分門別類管理方法。所以，在新建設計文件之前，應該首先新建一個設計數(shù)據(jù)庫文件。下面介紹新建設計數(shù)據(jù)庫文件操作。第67頁

（1）開啟Protel99SE，打開設計瀏覽器。（2）執(zhí)行菜單命令【File】/【New】，系統(tǒng)打開【NewDesignDatabase】（新建設計數(shù)據(jù)庫文件）對話框，如圖1-25所表示。第68頁

圖1-25新建設計數(shù)據(jù)庫文件

第69頁

（3）在【DatabaseFileName】（設計數(shù)據(jù)庫文件名稱）文本框中輸入設計文件名稱。本例中命名為“MyfirstDesign.Ddb”。（4）單擊按鈕，打開【SaveAs】（存放文件）對話框，然后將存放位置定位到指定硬盤空間上，結果如圖1-26所表示。第70頁

圖1-26保留后設計數(shù)據(jù)庫文件

第71頁

（5）單擊按鈕，回到新建設計數(shù)據(jù)庫文件對話框，確認各項設置無誤后，單擊按鈕即可創(chuàng)建一個新設計數(shù)據(jù)庫文件，結果如圖1-27所表示。第72頁

圖1-27新建設計數(shù)據(jù)庫文件

第73頁

2．開啟原理圖編輯器

開啟原理圖編輯器方法非常簡單，新建一個原理圖設計文件或者打開已經有原理圖設計文件，就能開啟原理圖編輯器。下面介紹怎樣新建一個原理圖設計文件。（1）雙擊圖1-27中圖標，打開該文件夾，將新建原理圖設計文件放置在該文件夾下。第74頁

（2）執(zhí)行菜單命令【File】/【New…】，打開【NewDocument】（新建設計文件）對話框，如圖1-28所表示。

第75頁

圖1-28新建設計文件

第76頁

（3）在新建設計文件對話框中，單擊【SchematicDocument】（原理圖設計文件）圖標選中新建原理圖設計文件選項，然后單擊按鈕，新建一個原理圖設計文件，結果如圖1-29所表示。第77頁

圖1-29新建原理圖設計文件

第78頁

（4）給原理圖設計文件命名為“MyfirstSch.Sch”。（5）執(zhí)行菜單命令【File】/【SaveAll】，將該原理圖設計文件存放至當前設計數(shù)據(jù)庫文件中。第79頁

3．開啟PCB電路板編輯器

下面介紹怎樣新建PCB設計文件。（1）執(zhí)行菜單命令【File】/【New…】，打開新建設計文件對話框。（2）在新建設計文件對話框中，單擊【PCBDocument】（PCB設計文件）圖標，選中新建PCB設計文件選項，然后單擊按鈕，系統(tǒng)將會新建一個PCB設計文件，結果如圖1-30所表示。第80頁

圖1-30新建PCB設計文件

第81頁

（3）給PCB設計文件命名為“MyfirstPCB.PCB”。（4）執(zhí)行菜單命令【File】/【SaveAll】，將該PCB設計文件存放至當前設計數(shù)據(jù)庫文件中。

第82頁

4．開啟原理圖庫編輯器

當原理圖設計過程中需要編輯或自己制作原理圖符號時，就需要開啟原理圖庫編輯器。下面介紹怎樣經過新建原理圖庫文件來開啟原理圖庫編輯器。（1）執(zhí)行菜單命令【File】/【New…】，打開新建設計文件對話框。

第83頁

（2）在新建設計文件對話框中，單擊【SchematicLibraryDocument】（原理圖庫文件）圖標，選中新建原理圖庫設計文件選項，然后單擊按鈕，系統(tǒng)將會新建一個原理圖庫設計文件，結果如圖1-31所表示。第84頁

圖1-31新建原理圖庫設計文件

第85頁

（3）給原理圖庫設計文件命名為“MyfirstSchLib.Lib”。（4）執(zhí)行菜單命令【File】/【SaveAll】，將該原理圖庫設計文件存放至當前設計數(shù)據(jù)庫文件中。第86頁

5．開啟元器件封裝庫編輯器

在電路板設計過程中，假如元器件封裝在系統(tǒng)提供元器件封裝庫中找不到，這時就需要設計者自己制作元器件封裝。元器件封裝制作是在元器件封裝庫編輯器中完成。下面介紹怎樣經過新建一個元器件封裝庫設計文件來開啟元器件封裝庫編輯器。（1）執(zhí)行菜單命令【File】/【New…】，打開新建設計文件對話框。第87頁

（2）在新建設計文件對話框中，單擊【PCBLibraryDocument】（PCB元器件封裝庫文件）圖標，選中新建元器件封裝庫設計文件選項，然后單擊按鈕，系統(tǒng)將會新建一個元器件封裝庫設計文件，結果如圖1-32所表示。第88頁

圖1-32新建PCB設計文件

第89頁

（3）給元器件封裝庫設計文件命名為“MyfirstPCB