电路cad实验讲义使用 protel99 se.docx
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电路cad实验讲义使用 protel99 se.docx
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电路cad实验讲义使用protel99se
实验一protel99软件包的使用
一.实验目的:
熟悉protel99软件的安装、界面、操作等基本操作。
二.实验仪器:
计算机、protel99软件。
三.实验内容:
1.Protel99的安装
将Protel99CD-ROM盘片插入CD-ROM驱动器内,如果CD-ROM自动播放功能未被禁止的话,Protel99安装向导将自动启动,并引导用户完成Protel99的安装过程。
2.安装补丁程序
完成Protel99安装后,可执行附带光盘中的Protel99_service_pack1.exe文件,安装补丁程序。
3.安装中文菜单
在复制中文菜单前,完成Protel99安装后,先启动一次Protel99,退出后将Windows根目录下的Client99.rcs英文菜单保存起来,然后将附带光盘中的Client99.rcs复制到Windows根目录下,再启动Protel99时,即可发现所有菜单命令后均带有中文注释信息。
4.Protel99的启动
在Protel99的安装过程中,安装程序setup自动在Windows95/98桌面上和“开始”菜单内建立“Protel99”的快捷启动方式图标,同时在“开始\程序”快捷菜单内也建立了“Protel99”的快捷启动方式菜单。
因此,启动Protel99将非常容易,单击桌面、“开始”菜单内的“Protel99”快捷启动方式或“Protel99”快捷方式菜单内的“Protel99”快捷方式,均可启动Protel99。
Protel99启动后的操作界面如图1-1所示。
图1-1Protel99界面
单击Protel99主画面“File”(文件)菜单下的“New”(新项目)命令,即可创建一个新的设计文件库(.ddb),选择“设计文件库文件”存放路径并输入文件名后,单击“OK”按钮,即可进入Protel99的设计状态。
5.Protel99中的文件管理
在Protel99中,通过“设计文件管理器”可以方便、快捷地管理设计项目中数目庞大的不同类型设计文件。
“设计文件管理器”的使用方法与Windows中“资源管理器”的使用方法完全相同。
6.打开设计文件
执行“File”菜单下的“Open…”命令(或直接单击工具栏内的“打开”按钮),在“OpenDesignDatabase”窗口内,在“文件类型”下拉列表窗内选择设计文件类型(如.ddb),在文件列表窗内找出并单击待打开的设计文件名(如DesignExplorer99\Examples文件夹下的演示文件库Z80Microprocessor.ddb),单击“OK”按钮(或直接双击文件列表窗内的设计文件),即可打开一个已存在的设计文件库。
7.文件切换
在“设计文件管理器”窗口内,直接单击文件夹或文件夹内的文件时,可迅速打开文件夹,或切换到相应设计文件的编辑状态。
8.文件删除、改名及复制
为了防止在文件复制、删除、改名等操作练习过程中改变系统提供的演示设计文件,不妨先在D盘上创建一个临时文件夹。
实验二原理图设计系统的使用和原理图的绘制
一.实验目的:
学习使用protel99的原理图绘制系统,并能绘制简单的电路图。
二.实验仪器:
计算机、protel软件。
三.实验内容:
1.电原理图概念
所谓电原理图编辑就是使用电子元器件的电气图形符号以及绘制电原理图所需的导线、总线等绘图工具来描述电路系统中各元器件之间的连接关系,所使用的是一种符号化、图形化的语言。
2.电原理图编辑器(SCH)的操作步骤
(1)设置SCH编辑器的工作参数(不是必须,可以采用系统缺省的参数工作,尤其是初学者,可以先不修改系统工作参数)。
(2)选择图纸幅面、标题栏式样、图纸放置方向等(对于初学者来说也可以先采用缺省设置)。
(3)放大绘图区,直到绘图区呈现大小适中的栅格线为止。
(4)在工作区内放置元器件:
先放置核心元件的电气图形符号,再放置电路中剩余元件的电气图形符号。
(5)调整元件位置。
(6)修改、调整元件的标号、型号及其字体大小、位置等。
(7)连线、放置电气节点、网络标号以及I/O端口。
(8)放置电源及地线符号。
(9)运行电气设计规则检查(ERC),找出原理图中可能存在的缺陷。
(10)加注释信息。
3.绘制出如右电路图:
实验三原理图元件库的管理和元件的制作
一.实验目的:
1.掌握元件库的管理,调用和元件的查找,记住常用元件所在的库。
2.学会制作库中所没有的元件。
二.实验仪器:
计算机、protel软件。
三.实验内容:
在原理图编辑过程中,由于下列原因之一,可能需要修改已有元件的电气图形符号或创建新元件的电气图形符号:
(1)在Protel99元件电气图形符号库文件中找不到所需元件的电气图形符号。
(2)元件图形符号不符合要求,例如分立元件电气图形库Miscellaneous.lib中二极管、三极管的电气图形符号与GB4728-85标准不一致。
(3)元件电气图形符号库内引脚编号与PCB封装库内元件引脚编号不一致。
(4)元件电气图形符号尺寸偏大,如引脚太长,占用图纸面积多,不利于绘制元件数目多的原理图。
在Protel99中修改、创建元件电气图形符号非常容易、方便,在元件电气图形符号编辑器SchLib窗口内,通过“画图”工具即可绘制出元件电气图形符号的外形,添加引脚后即可获得元件的电气图形符号。
既可以在原有元件库内增加新元件的电气图形符号,也可以创建新元件库。
1.制作LED数码显示器
由于LED数码显示器没有收录在元件图形库中,在元件图形库中也没有相似的元件,需要用户从头绘制。
下面以在MiscellaneousDevice.ddb元件库文件包中增加LED数码显示器为例,介绍从头制作一个元件电气图形符号的操作过程:
(1)单击主工具栏内的“打开”工具,或执行“File”菜单下的“Open”命令,将\DesignExplorer99\Library\SCH\MiscellaneousDevice.ddb文件作为当前编辑的元件库文件。
(2)单击“Tools”菜单下的“NewComponent”(生成新元件)命令,即可获得一个新的绘图窗。
(3)不断单击放大按钮适当放大绘图区,滚动左右上下按钮,使绘图区中心出现在屏幕中央。
(4)单击“绘图”工具栏内的“矩形”工具,将光标移到绘图区水平和垂直中心线交点附件后,单击鼠标左键,固定外矩形框的左上角;移动光标即可看到矩形右下角随光标的移动而移动,单击鼠标左键固定矩形框的右下角,即画出了LED的外框,并同时画出各部分组成。
(7)单击“绘图”工具窗内的“文字”工具,再按下Tab键,放置各笔段名称。
必要时,也可以激活文字属性对话框,设置字体大小等,即可获得如右图所示的LED数码显示器。
(8)单击“Description”按钮,在元件描述窗内,输入缺省元件序号、封装形式等参数。
实验四原理图电气规则查错和报表生成
一.实验目的:
1.学会对绘制完成的电路图进行电气规则的检查,并且会设置电气规则。
2.学会能够生成各项报表。
二.实验仪器:
计算机、protel软件。
三.实验内容:
1.原理图的电气检查:
(1)执行“Tools”菜单下的“ERC…”命令。
(2)在如图2-83所示的对话框内,单击“测试项目”列表框内各选项前的复选框,允许或禁止相应的检测项,选择要测试的项目。
其中各测试项目及选项含义已注明在下图所示的窗口内,而“NetIdentifierScope”用于定义网络标号的作用范围。
(3)设置了检测项目后,单击“OK”按钮,Protel99原理图编辑器还会启动文本编辑器,显示检测报告文件(.ERC)内容。
在电气法测试结果中可能包含两类错误,其中“Warning”是警告性错误(提醒操作者注意);而“Error”是致命性错误,必须认真分析,根据出错原因对原理图进行相应的修改。
在设计文件管理器窗口内,单击相应的原理图文件,将发现有问题的位置均放置了一个红色标记。
2.网络表文件的产生
在完成了电原理图的编辑、检查后,就可以通过执行“Design”菜单下的“CreateNetlist…”命令从原理图中抽取网络表文件(.net),这是获得网络表文件最基本的方法。
3.生成元件清单报表
(1)执行“Reports”菜单下的“BillofMaterial”命令,在所示的元件清单向导窗口内单击“Next”按钮。
(2)选择报表内容,单击相应选项前的复选框,即可选择或取消相应的选项(处于选中状态时,复选框内存在“√”)。
按照提示一步一步完成报表的生成。
实验五印刷电路板设计系统的使用
一.实验目的:
1.掌握印刷电路板设计系统的基本操作。
2.理解它和原理图设计系统的联系和区别。
二.实验仪器:
计算机、protel软件。
三.实验内容:
1.PCB电路板的概念
在学习PCB电路板设计之前,首先要了解一些基本的概念,对PCB电路板有一些了解。
一般所谓的PCB电路板有SingleLayerPCB(单面板)、DoubleLayerPCB(双面板)。
四层板、多层板等。
●单面板是一种单面敷铜,因此只能利用它敷了铜的一面设计电路导线和元件的焊接。
●双面板是包括Top(顶层)和Bottom(底层)的双面都敷有铜的电路板,双面都可以布线焊接,中间为一层 绝缘层,为常用的一种电路板。
●如果在双面板的顶层和底层之间加上别的层,即构成了多层板,比如放置两个电源板层构成的四层板,这就是 多层板。
通常的PCB板,包括顶层、底层和中间层,层与层之间是绝缘层,用于隔离布线层。
它的材料要求耐热性和绝缘性好。
早期的电路板多使用电木为材料,而现在多使用玻璃纤维为主。
在PCB电路板布上铜膜导线后,还要在顶层和底层上印刷一层SolderMask(防焊层),它是一种特殊的化学物质,通常为绿色。
该层不粘焊锡,防止在焊接时相邻焊接点的多余焊锡短路。
防焊层将铜膜导线覆盖住,防铜膜过快在空气中氧化,但是在焊点处留出位置,并不覆盖焊点。
对于双面板或者多层板,防焊层分为顶面防焊层和底面防焊层两种。
电路板制作最后阶段,一般要在防焊层之上印上一些文字符号,比如元件名称、元件符号、元件管脚和版权等,方便以后的电路焊接和查错等。
这一层为SilkscreenOverlay(丝印层)。
多层板的防焊层分TopOverlay(顶面丝印层)和BottomOverlay(底面丝印层)。
2.Protel99印刷板编辑窗口菜单栏内包含了“File”(文件)、“Edit”(编辑)、“View”(浏览)、“Place”(放置)、“Design”(设计)、“Tools”(工具)、“AutoRoute”(自动布线)等。
PCB编辑器提供了主工具栏(MainToolbar)、放置工具(PlacementTools)栏(窗)。
必要时可通过“View”菜单下的“Toolbars”命令打开或关闭(缺省时这两个工具栏均处于打开状态)这些工具栏(窗)。
PCB浏览窗(BrowsePCB)内显示的信息及按钮种类与浏览对象有关,单击浏览对象选择框下拉按钮,即可选择相应的浏览对象,
在手工放置元件封装图时,可选择“Library”作为浏览对象(如图5-2所示);在手工调整元件布局过程中,可选择“Components”(元件)作为浏览对象;在手工调整布线过程中,可选择“Nets”(节点)作为浏览对象;在节点组管理操作(如在组内增加或删除节点)过程中,可选择“NetClasses”(节点组)作为浏览对象;而纠正设计错误时,可以选择“Violations”(违反设计规则)作为浏览对象。
实验六印刷电路板图的绘制和原理图的装载
一.实验目的:
1.掌握直接绘制PCB图的方法,记住相关元件的封装形式及其所在库。
2.学会直接从原理图处将电路直接装载到PCB图中。
二.实验仪器:
计算机、protel软件。
三.实验内容:
按照教材上所述内容,将下面电路图绘制出并生成pcb图:
在Protel99中,可通过如下方法之一将原理图中元件的电气连接关系转化为印制板中元件的连接关系,无须在印制板中逐一输入元件的封装图。
(1)通过“更新”方式生成PCB文件。
在Protel99原理图编辑状态下,执行“Design”菜单下的“UpdatePCB…”(更新PCB)命令,生成或更新PCB文件,并把原理图中的元件封装图及电气连接关系数据传送到PCB文件中,原因是Protel99原理图文件(.sch)与印制板文件(.pcb)具有动态同步更新功能。
(2)通过“网络表”文件生成印制板文件。
在原理图编辑状态下,执行“Design”菜单下的“CreateNetlist…”命令,生成含有原理图元件电气连接关系信息的网络表文件(.net),然后将网络文件装入PCB文件中。
实验七印刷电路板图设计规则设置
一.实验目的:
1.设置PCB的相关设计规则。
二.实验仪器:
计算机、protel软件。
三.实验内容:
(一)布线规则设置
布线规则是设置布线的各个规范(象使用层面、各组线宽、过孔间距、布线的拓朴结构等部分规则,可通过Design-Rules的Menu处从其它板导出后,再导入这块板)这个步骤不必每次都要设置,按个人的习惯,设定一次就可以。
选Design-Rules一般需要重新设置以下几点:
1、安全间距(Routing标签的ClearanceConstraint)
它规定了板上不同网络的走线焊盘过孔等之间必须保持的距离。
一般板子可设为0.254mm,较空的板子可设为0.3mm,较密的贴片板子可设为0.2-0.22mm。
2、走线层面和方向(Routing标签的RoutingLayers)
此处可设置使用的走线层和每层的主要走线方向。
请注意贴片的单面板只用顶层,直插型的单面板只用底层,但是多层板的电源层不是在这里设置的(可以在Design-LayerStackManager中,点顶层或底层后,用AddPlane添加,用鼠标左键双击后设置,点中本层后用Delete删除),机械层也不是在这里设置的(可以在Design-MechanicalLayer中选择所要用到的机械层,并选择是否可视和是否同时在单层显示模式下显示)。
机械层1 一般用于画板子的边框;
机械层3 一般用于画板子上的挡条等机械结构件;
机械层4 一般用于画标尺和注释等。
3、过孔形状(Routing标签的RoutingViaStyle)
它规定了手工和自动布线时自动产生的过孔的内、外径,均分为最小、最大和首选值,其中首选值是最重要的。
4、走线线宽(Routing标签的WidthConstraint)
它规定了手工和自动布线时走线的宽度。
整个板范围的首选项一般取0.2-0.6mm,另添加一些网络或网络组(NetClass)的线宽设置,如地线、+5伏电源线、交流电源输入线、功率输出线和电源组等。
网络组可以事先在Design-NetlistManager中定义好,地线一般可选1mm宽度,各种电源线一般可选0.5-1mm宽度,印板上线宽和电流的关系大约是每毫米线宽允许通过1安培的电流,具体可参看有关资料。
当线径首选值太大使得SMD焊盘在自动布线无法走通时,它会在进入到SMD焊盘处自动缩小成最小宽度和焊盘的宽度之间的一段走线,其中Board为对整个板的线宽约束,它的优先级最低,即布线时首先满足网络和网络组等的线宽约束条件。
5、敷铜连接形状的设置(Manufacturing标签的PolygonConnectStyle)
建议用ReliefConnect方式导线宽度ConductorWidth取0.3-0.5mm4根导线45或90度。
其余各项一般可用它原先的缺省值,而象布线的拓朴结构、电源层的间距和连接形状匹配的网络长度等项可根据需要设置。
选Tools-Preferences,其中Options栏的InteractiveRouting处选PushObstacle(遇到不同网络的走线时推挤其它的走线,IgnoreObstacle为穿过,AvoidObstacle为拦断)模式并选中AutomaticallyRemove(自动删除多余的走线)。
Defaults栏的Track和Via等也可改一下,一般不必去动它们。
在不希望有走线的区域内放置FILL填充层,如散热器和卧放的两脚晶振下方所在布线层,要上锡的在Top或BottomSolder相应处放FILL。
实验八印刷电路板图的编辑修改和打印输出
一.实验目的:
1.将导入的电路板图进行编辑修改,对图进行布局,并选择手动布线还是自动布线。
2.学会将完成的PCB图打印输出。
二.实验仪器:
计算机、protel软件。
三.实验内容:
原理图导入后,检查元件等是否有错误。
确定无误后进行布局:
1.自动布线和手工调整
(1).点击菜单命令AutoRoute/Setup对自动布线功能进行设置
选中除了AddTestpoints以外的所有项,特别是选中其中的LockAllPre-Route选项,RoutingGrid可选1mil等。
自动布线开始前PROTEL会给你一个推荐值可不去理它或改为它的推荐值,此值越小板越容易100%布通,但布线难度和所花时间越大。
(2).点击菜单命令AutoRoute/All开始自动布线
假如不能完全布通则可手工继续完成或UNDO一次(千万不要用撤消全部布线功能,它会删除所有的预布线和自由焊盘、过孔)后调整一下布局或布线规则,再重新布线。
完成后做一次DRC,有错则改正。
布局和布线过程中,若发现原理图有错则应及时更新原理图和网络表,手工更改网络表(同第一步),并重装网络表后再布。
(3).对布线进行手工初步调整
需加粗的地线、电源线、功率输出线等加粗,某几根绕得太多的线重布一下,消除部分不必要的过孔,再次用VIEW3D功能察看实际效果。
手工调整中可选Tools-DensityMap查看布线密度,红色为最密,黄色次之,绿色为较松,看完后可按键盘上的End键刷新屏幕。
红色部分一般应将走线调整得松一些,直到变成黄色或绿色。
2.按照教材所述,将pcb图打印出来。
实验九印刷电路板的印制、腐蚀、焊接
一.实验目的:
1.完成计算机辅助设计的内容,将实验八打印输出的电路图经过印制、腐蚀、焊接等过程做成实际的电路板。
2.能够熟练掌握各步骤的操作。
二.实验仪器:
计算机、protel软件、打印机、热转印机、腐蚀剂、敷铜板。
三.实验内容:
综合以前的实验内容,将下面的电路图实现为PCB图,并制作出来:
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