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2原理图绘制详解
EDA技术实习报告
学院:
职业技术学院
专业班级:
检测1031
姓名:
丁闯
指导教师:
闫兵王宏宇
2012年12月
前言
在老师的带领下,我们于11月16日起开始了为期两周的实习。
本次实习的主旨在于:
针对上学期学的Protel99SE进行实践性的基本的了解,在这次实习中由于能力有限,我是针对音乐闪光灯进行操作,通过99SE画出原理图并生成PCB,提高实际动手能力和操作能力。
在这次实习中我们需要了解99SE的基本知识,能够独立绘制元件,会在元件库中查找并放置元件,会设置元件属性、放置网络标号以及连线等操作。
另外还要学会生成网络表,生成PCB文件,并把网络表载入PCB中进行自动布局。
目录
1Protel基本介绍1
1.1Protel常用的元件库--MiscellaneousDevices-ddb库1
1.2工具和元件操作2
1.2.1设计中常用到的4个快捷键2
1.2.2删除多余元器件3
1.2.3画导线/删除导线3
1.2.4放置网络标号3
1.3元件属性对话框中英文对照3
1.4Protel元件封装4
1.5PCB的基本内容7
2原理图绘制9
2.1网格的设置9
2.2原理图操作10
2.2.1将元件放进SCH原理图中,并且设计元件的属性10
2.2.2放置电源网络节点11
2.2.3画线12
2.2.4ERC检查12
3生成PCB14
3.1生成网络表14
3.2建立PCB文件15
3.3绘制边线17
3.4载入网络表18
3.5布线19
实习体会22
参考文献23
1Protel基本介绍
1.1Protel常用的元件库--MiscellaneousDevices-ddb库
在绘制原理图的时候,最常用的器件库就是MiscellaneousDevices.ddb,里面有下述最基本的电子元件。
(1)插头:
各种管脚的插头(座)连接器等HEADER、CON、PIN
ISA插座CONT62、CONEISA62、CONEISAE等
D型插头串口用的DB9、DB15,并口用的DB25等
(2)电阻:
标准的电阻RES1、RES2
电阻排RESPACK1、RESPACK2、RESPACK3、RESPACK4
两端口可变电阻RES3、RES4
三端口可变电阻RESISITORTAPPED、POT1、POT2等
(3)电容:
无极性电容CAP
有极性电容ELECTRO1、ELECTRO2
可变电容CAPVAR
(4)电感:
普通电感INDUCTOR、INDUCTOR1、INDUCTOR2
可变电感INDUCTORVAR、INDUCTOR3、INDUCTOR4
(5)晶体:
CRYSTAL
(6)二极管:
DIODELED
(7)三极管:
NPN、PNP
(8)场效应管:
MOSFETN、MOSFETP、JFETN、JFETP
(9)发光数码管:
DPY
(10)跳线:
JUMPER
(11)保险丝:
FUSE1、FUSE2
(12)光耦:
OPTOISO1、OPTOISO2
(13)继电器:
单刀单掷DELAY-SPST
单刀双掷DELAY-SPDT
双刀单掷DELAY-DPST
双刀双掷DELAY-DPDT
(14)话筒:
MICROPHONE1、MICROPHONE2
(15)耳机接口:
PHONEJACK
(16)开关:
拨码开关SWDIP
按键SW-PB
其他开关SW
(17)变压器:
TRANS1、TRANS2、TRANS3、TRANS4、TRANS5
还有各种简单的电源模块,电桥,电池,与、或、非门,缓冲器等。
1.2工具和元件操作
1.2.1设计中常用到的4个快捷键
(1)Pageup放大
(2)Pagedown缩小
(3)Home:
将视图中心移动到光标处
(4)End:
刷新界面,使得模糊的图形清晰
注:
Pageup放大和Pagedown缩小键和工具栏中的放大缩小功能一样。
注:
在原理图设计中,要输入一个集成电路有两种方法:
一是Library文件夹->Sch文件夹可找到世界各大公司的元器件;二是自己可以做一个元件库。
1.2.2删除多余元器件
(1):
Edit->Delete->光标十字状->移动到待删除元件->单击左键
(2):
选中->按键盘Ctrl+Delete强行删除
1.2.3画导线/删除导线
(1)使用浮动工具箱:
View->Toolbar->Maintoolbar
(2)光标变成“十”字画导线状态->移动到管脚处->十字中心出现黑点(说明接触到了管脚)->单击左键->单击右键退出画导线状态
删除导线:
Edit->Delete
1.2.4放置网络标号
网络标号的功能:
不管距离多远,相同名称的网络标号是连接在一起的。
例如将单片机18,19脚引出一段导线(为了放置网络标号),点击放置导线工具箱中第4个工具放置网络标号->光标变成十字状带虚线方框->按Tab设置网络标号属性。
1.3元件属性对话框中英文对照
(1)Libref元件名称
(2)Footprint器件封装
(3)Designator元件称号
(4)Part器件类别或标示值
(5)SchematicTools主工具栏
(6)WritingTools连线工具栏
(7)DrawingTools绘图工具栏
(8)PowerObjects电源工具栏
(9)DigitalObjects数字器件工具栏
(10)SimulationSources模拟信号源工具栏
(11)PLDToolbars映象工具栏
信号源不需要在PCB板上体现出來,像这种仪器或者设备,都是通過留出接口,來供將來調用的。
接插件的作用就是充當這個接口,在dxp中的符號是header,如果需要兩根線的接插件,就找header2
1.4Protel元件封装
零件封装是指实际零件焊接到电路板时所指示的外观和焊点的位置。
是纯粹的空间概念因此不同的元件可共用同一零件封装,同种元件也可有不同的零件封装。
像电阻,有传统的针插式,这种元件体积较大,电路板必须钻孔才能安置元件,完成钻孔后,插入元件,再过锡炉或喷锡(也可手焊),成本较高,较新的设计都是采用体积小的表面贴片式元件(SMD)这种元件不必钻孔,用钢膜将半熔状锡膏倒入电路板,再把SMD元件放上,即可焊接在电路板上了。
关于零件封装我们在前面说过,除了DEVICE.LIB库中的元件外,其它库的元件都已经有了固定的元件封装,这是因为这个库中的元件都有多种形式:
以晶体管为例说明一下:
晶体管是我们常用的的元件之一,在DEVICE.LIB库中,简简单单的只有NPN与PNP之分,但实际上,如果它是NPN的2N3055那它有可能是铁壳子的TO—3,如果它是NPN的2N3054,则有可能是铁壳的TO-66或TO-5,而学用的CS9013,有TO-92A,TO-92B,还有TO-5,TO-46,TO-52等等,千变万化。
还有一个就是电阻,在DEVICE库中,它也是简单地把它们称为RES1和RES2,不管它是100Ω还是470KΩ都一样,对电路板而言,它与欧姆数根本不相关,完全是按该电阻的功率数来决定的我们选用的1/4W和甚至1/2W的电阻,都可以用AXIAL0.3元件封装,而功率数大一点的话,可用AXIAL0.4,AXIAL0.5等等。
现将常用的元件封装整理如下:
(1)电阻:
RES1,RES2,RES3,RES4;封装属性为AXIAL系列,AXIAL0.3-AXIAL0.7其中0.4-0.7指电阻的长度,一般用AXIAL0.4,
(2)电容:
无极性电容:
CAP;封装属性为RAD-0.1到RAD-0.4。
其中0.1-0.4指电容大小,一般用RAD0.1
电解电容:
ELECTORI;封装属性为RB.1/.2-RB.4/.8其中.1/.2-.4/.8指电容大小。
一般<100uF用RB.1/.2,100uF-470uF用RB.2/.4,>470uF用RB.3/.6
(3)电位器:
POT1,POT2;封装属性为VR-1到VR-5
(4)二极管:
封装属性为DIODE-0.4(小功率)DIODE-0.7(大功率)。
其中0.4-0.7指二极管长短,一般用DIODE0.4。
发光二极管:
RB.1/.2
(5)三极管:
常见的封装属性为TO-18(普通三极管)TO-22(大功率三极管)TO-3(大功率达林顿管)
(6)电源稳压块有78和79系列;78系列如7805,7812,7820等;79系列有7905,7912,7920等.常见的封装属性有TO126h和TO126v
(7)整流桥:
BRIDGE1,BRIDGE2:
封装属性为D系列(D-44,D-37,D-46)
(8)集成块:
DIP8-DIP40,其中8-40指有多少脚,8脚的就是DIP8
(9)单排多针插座CONSIP(搜索con可找到任何插座)
双列直插元件DIP
晶振XTAL1
(10)贴片电阻0603表示的是封装尺寸与具体阻值没有关系
但封装尺寸与功率有关通常来说
02011/20W04021/16W06031/10W08051/8W12061/4W
(11)电容电阻外形尺寸与封装的对应关系是:
0402=1.0x0.50603=1.6x0.80805=2.0x1.21206=3.2x1.6
1210=3.2x2.51812=4.5x3.22225=5.6x6.5
这些常用的元件封装,大家最好能把它背下来,这些元件封装,大家可以把它拆分成两部分来记如电阻AXIAL0.3可拆成AXIAL和0.3,AXIAL翻译成中文就是轴状的,0.3则是该电阻在印刷电路板上的焊盘间的距离也就是300mil(因为在电机领域里,是以英制单位为主的。
同样的,对于无极性的电容,RAD0.1-RAD0.4也是一样;对有极性的电容如电解电容,其封装为RB.2/.4,RB.3/.6等,其中“.2”为焊盘间距,“.4”为电容圆筒的外径。
对于晶体管,那就直接看它的外形及功率,大功率的晶体管,就用TO—3,中功率的晶体管,如果是扁平的,就用TO-220,如果是金属壳的,就用TO-66,小功率的晶体管,就用TO-5,TO-46,TO-92A等都可以,反正它的管脚也长,弯一下也可以。
对于常用的集成IC电路,有DIPxx,就是双列直插的元件封装,DIP8就是双排,每排有4个引脚,两排间距离是300mil,焊盘间的距离是100mil。
SIPxx就是单排的封装。
等等。
值得我们注意的是晶体管与可变电阻,它们的包装才是最令人头痛的,同样的包装,其管脚可不一定一样。
例如,对于TO-92B之类的包装,通常是1脚为E(发射极),而2脚有可能是B极(基极),也可能是C(集电极);同样的,3脚有可能是C,也有可能是B,具体是那个,只有拿到了元件才能确定。
因此,电路软件不敢硬性定义焊盘名称(管脚名称),同样的,场效应管,MOS管也可以用跟晶体管一样的封装,它可以通用于三个引脚的元件。
Q1-B,在PCB里,加载这种网络表的时候,就会找不到节点(对不上)。
在可变电阻上也同样会出现类似的问题;在原理图中,可变电阻的管脚分别为1、W、及2,所产生的网络表,就是1、2和W,在PCB电路板中,焊盘就是1,2,3。
当电路中有这两种元件时,就要修改PCB与SCH之间的差异最快的方法是在产生网络表后,直接在网络表中,将晶体管管脚改为1,2,3;将可变电阻的改成与电路板元件外形一样的1,2,3即可。
1.5PCB的基本内容
电气栅格应略小于捕捉栅格。
选取多个对象,可用光标拖出一个矩形框;若选取对象较分散,应先按住shift键不放,用鼠标分别单击需要选取的对象即可。
1mil=25.4µm如AXIAL-0.3表示引脚距离为300mil=7.62mm的电阻。
0.4封装的为1.016cm,RAD-0.1的引脚距离为2.54mm.
飞线只是在形式上表示出各个焊盘之间的连接关系,没有电气连接意义。
各类膜(Mask)不仅是PCB制作工艺中必不可少的,而且是元器件焊装的必要条件。
可分为元器件面(或焊接面)助焊膜(ToporBottomSolder)和元器件面(或焊接面)阻焊膜(ToporBottomPasteMask)两类。
助焊膜是涂于焊盘上,提高焊接性能的一层膜,也就是在绿色的PCB板子上比焊盘略大的浅色圆。
阻焊膜和助焊膜正好相反。
对受力较大、电流较大的焊盘,可自行设计成“泪滴状”。
过孔(Via)也称为导孔,用于连接不同板层导线之间的通路。
过孔有三种,即从顶层贯通到底层的通过孔、从顶层通到内层或从内层通到底层的盲过孔以及内层间的隐藏过孔。
一般而言,设计线路时对过孔的处理有以下原则:
1.尽量少用过孔。
一旦选用,必须处理好它与周边各实体的间隙,特别要注意容易被忽视的中间信号层与过孔之间的间隙。
2.依据载流量的大小确定过孔尺寸大小,如电源层和地线层与其他层连接所用的过孔就要大一些。
层:
一旦选定了所用印制板的层数,务必关闭那些电路板未被使用的层,以免不限时出现差错。
中间层和内层:
中间层指的是用于布线的中间信号板层,该层中布的是导线;内层是指电源层或者地线层,该层一般情况下不进行布线,它是由整片铜膜构成。
敷铜:
对于抗干扰要求比较高的电路板,常常需要在PCB的信号层上敷铜,敷铜可以有效地实现电路板的信号屏蔽作用,提高电路板信号的抗电磁干扰的能力。
敷铜按形状可分为网状敷铜和块状敷铜。
敷铜时需要制定敷铜连接到电路板的哪个网络上,一般指定连接到地线上。
2原理图绘制
2.1网格的设置
使用protel99se绘制原理图,首先要先设置一下显示网格这一项去掉,这一个可以根据个人习惯,并不是一定需要这样的,去掉protel99se的界面的View菜单下,将visibleGrid选中或取消,可以选择是否显示网格。
如图1所示:
图1
2.2原理图操作
2.2.1将元件放进SCH原理图中,并且设计元件的属性
图2放置元件
图3属性设置
2.2.2放置电源网络节点
在protel99se中设计中,放入网络标号.在同一原理中,所有相同的网络标号,在图纸中,表示同一网络结点。
图4电源
图5电源地
2.2.3画线
在protel99se中,我们放好元件,设计是电源和接地后,我们就可以画线了
图6画线
2.2.4ERC检查
对于ERC检查其先后顺序如图7、图8、图9所示。
图7
图8
图9
如上图所示,我们已经绘制了一个基本的SCH原理图,这个原理包括了基本的电源,负载,以及接地,并且接好了线,下一章,我将介绍如何时快速将这些图,转化为实际的PCB图形。
3生成PCB
3.1生成网络表
如果我们想生成PCB必须先创建网络表,创建过程如图10、图11、图12所示。
图10
图11
图12
3.2建立PCB文件
只有网络表生成了,我们才能进行PCB布局,但是网络表和PCB文件生成的先后顺序是任意的。
对于PCB文件的建立,其过程如图13、图14、图15所示
图13
图14
图15
3.3绘制边线
其过程如图16、图17所示
图16
图17
3.4载入网络表
在前面的过程中,网络表和PCB都已经完成了,那么我们接下来要做的就是将网络表载入到PCB文件中。
其过程如图18、图19、图20所示。
图18
图19
图20
3.5布线
其过程如图21、图22、图23所示。
图21
图22
图23
实习体会
经过本次实习,在画图的过程中我遇到了许多困难,其中最主要的是对元件的封装,由于元件多种多样,他的封装形式也就不同,再加上元件值大小的不同也更加导致了封装的难度,但是通过看书、上网查找资料我把这些困难都克服了,做到了几乎零误差在元件封装上;另外一点就是在生成PCB上,经过同学的帮忙,能够独立做到生成PCB并进行布局。
参考文献
[1]高鹏.电路设计与制作-Protel99se入门与提高.北京:
机械工业出版社,2000.
[2]柳春锋.Protel99se实用教程.北京:
高等教育出版社,2006.
[3]夏路易.电路原理图与电路板设计教程PROTEL99SE.北京:
希望电子出版社,2002.
[4]胡宴如.模拟电子技术.北京:
高等教育出版社,2000.
[5]阎石.数字电子技术.北京:
中央广播电视大学出版社,2003.
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