首页资源分类PCB layout > Multisim教程

Multisim教程

已有 445110个资源

下载专区

上传者其他资源

    文档信息举报收藏

    标    签:Multisim教程

    分    享:

    文档简介

    Multisim教程

    文档预览

    教学内容:第1章 绪论 教学方法与手段 授课教师:李媛华 授课对象:05电子1/2班;05计控1/2班 授课时间:2007上学期 教学目的: 1、了解EDA技术的内涵和范畴   2、掌握本书使用软件的安装 授课提纲: 1、 EDA技术概述 2、 常用EDA软件 3、 本书使用的主要软件安装 实施方法:多媒体教学、软件安装过程演示 详细内容: 1.1 EDA技术概述 1.EDA技术 EDA技术(Electronic Design Automatic的简称,电子设计自动化)是在电子CAD(计算机辅助设计,Computer Aided Design)技术基础上发展起来的计算机设计软件系统。它是计算机技术、信息技术和CAM(计算机辅助制造)、CAT(计算机辅助测试)等技术发展的产物。 电子产品从系统设计、电路设计到芯片设计、PCB设计都可以用EDA工具完成,其中仿真分析、规则检查、自动布局和自动布线是计算机取代人工的最有效部分。利用EDA工具,可以大大缩短设计周期,提高设计效率,减小设计风险。 EDA技术分为三个阶段。 七十年代为CAD阶段,建立了国际通用的Spice标准模型,并逐步开始用计算机辅助进行IC版图编辑、PCB布局布线,取代了手工操作,产生了计算机辅助设计的概念。 八十年代为CAE(Computer Aided Engineering,计算机辅助工程)阶段,新增了电路功能设计和结构设计,并且通过网络表将两者结合在一起,实现了工程设计,CAE的主要功能是:原理图输入、逻辑仿真、电路分析、自动布局布线、PCB后分析等。 九十年代以后为EDA阶段,人们开始追求贯彻整个设计过程的自动化,这就产生了EDA技术。 3.EDA技术的范畴 ⑴系统级设计 设计人员针对设计目标进行功能描述。 ⑵电路级设计 设计师确定设计方案,选择能实现该方案的合适元器件,进行仿真分析。 ⑶物理级设计 物理级设计主要指ASIC、PLD器件设计、PCB板加工等,一般由半导体器件和PCB制造厂家完成。 1.2 常用EDA软件   1.电子电路设计与仿真工具 电子电路设计与仿真工具包括PSPICE、Electronic Workbench等。 2.PCB设计软件 PCB(Printed Circuit Board)设计软件种类很多,如Protel、OrCAD、TANGO、PowerPCB、PCB Studio等,目前在我国较流行的是Protel。 3.PLD设计工具 最有代表性的PLD厂家为Altera、Xilinx和Lattice公司。 1.3 本书使用的主要软件安装   1.安装multiSIM 2001 ①启动Windows2000,将光盘放入光驱,软件自行启动,出现图1-1所示的欢迎画面,单击【Next】按钮继续,屏幕弹出授权协议,阅读后单击【Yes】按钮接受协议。 ②单击【Yes】按钮,屏幕出现系统升级对话框,单击【Next】按钮升级系统,如图1-2所示。 ③系统升级完毕,弹出对话框提示重启微机,如图1-3所示。 ④重新启动后,系统会自动继续安装进程,如果不能自动继续安装,可通过开始→程序→Startup→Setup继续安装。系统提示欢迎信息和授权协议,单击【Yes】按钮继续安装。 ⑤继续安装后,屏幕弹出对话框,要求输入用户信息,包括姓名、公司名称和20位的产品序列号(随软件提供),如图1-4所示,输入所需信息后单击【Next】按钮进入下一步 ⑥单击【Next】按钮后,系统弹出对话框,再次单击【Next】按钮,继续安装,系统弹出对话框,提示指定安装的文件夹,如图1-5所示,用户可自行定义。 ⑦单击【Next】按钮继续安装,屏幕提示选择安装类型,一般选择典型安装(Typical),单击【Next】按钮,屏幕弹出对话框提示指定程序组,如图1-6所示。 ⑧指定完程序组后,单击【Next】按钮,系统开始复制文件,文件复制完毕,系统弹出信息对话框,提示要在15日内与供应商联系提供软件的释放密码,用于解除软件的15日限制。 ⑨单击【确认】按钮后,屏幕弹出安装结束对话框,单击【Finish】按钮结束安装。 完成软件安装后,进入multiSIM 2001,屏幕弹出图1-7所示的对话框,记住Signature(本机标记码)中的内容和序列号,登陆公司网站进行在线注册,用户将在24小时内在注册的电子油箱中收到Release Code(授权确认码)。 在图1-7中单击【Enter Release Code】按钮,在弹出菜单的Release Code栏中填入供应商提供的释放密码后,将解除15日的限制,此时该软件才能正常使用。 2.安装Protel99SE ①放入Protel99SE系统光盘片后,系统将激活自动执行文件,屏幕出现图1-8所示的欢迎信息。如果光驱没有自动执行的功能,可以运行光驱中的setup.exe进行安装。 ②单击【Next】按钮,屏幕弹出对话框,提示输入序列号,如图1-9所示。正确输入供应商提供的序列号后单击【Next】按钮进入下一步。 ③单击【Next】按钮后,屏幕提示选择安装路径,一般不作修改。单击【Next】按钮,选择安装模式,一般选择典型安装(Typical)模式。再次单击【Next】按钮,屏幕提示指定存放图标文件的程序组位置,如图1-10所示。 ④设置好程序组后,单击【Next】按钮,系统开始复制文件,如图1-11所示。 ⑤系统安装结束,屏幕提示安装完毕,单击【Finish】按钮结束安装,至此Protel99SE软件安装完毕。 3.安装MAX+plusII ⑴在WINDOWS系统下,将安装光盘插入光驱,安装程序会自动启动,屏幕弹出安装向导,如图1-12所示 ⑵安装向导完成后,屏幕出现欢迎界面,单击【Next】按钮继续安装,屏幕弹出Altera公司关于MAX+plusII软件的授权许可协议,单击【Yes】按钮接受该协议,屏幕出现Information窗口,该窗口告诉用户如何获取许可文件,仔细阅读后单击【Next】按钮进入下一步。 ⑶单击【Next】按钮后,屏幕弹出图1-13所示的用户信息窗口,用户填入自己的信息后单击【Next】按钮进入下一步。 ⑷单击【Next】按钮后,屏幕弹出图1-14所示的选择安装方式窗口,推荐采用“Full Information”(完全安装),选择完毕单击按钮【Next】按钮进入下一步。 ⑸单击【Next】按钮后,屏幕弹出选择安装路径对话框,系统默认路径为C:\maxplus2。单击【Browse】按钮可以更改路径,选择完成单击【Next】按钮进入下一步。 ⑹单击【Next】按钮后,依次选择好软件指南与示例的安装路径(系统默认为C:\max2key)。 ⑺单击【Next】按钮后,屏幕弹出选择要安装的程序组对话框,一般选择默认,并单击【Next】按钮进入下一步。 ⑻单击【Next】按钮后,屏幕弹出图1-15所示的安装信息汇总窗口。该窗口中列出了安装时的信息,包括用户信息、安装方式、安装路径和程序组名等。单击【Back】按钮可以返回到前面的步骤进行修改,单击【Next】按钮进入下一步。 ⑼单击【Next】按钮后,系统复制文件,进行安装。安装完成,屏幕出现安装成功界面。 ⑽软件安装成功后,系统自动弹Altera文件夹窗口,显示MAX+PLUS II组件的内容。至此,MAX+PLUS II安装完毕。 讲授为主,结合例举法、启发式教学法,并充分发挥学生自主学习的积极性,进行有效的课堂讨论。 教学内容:第2章 multiSIM 2001仿真电路创建 教学方法与手段 授课教师:李媛华 授课对象:05电子1/2班;05计控1/2班 授课时间:2007上学期 教学目的:1、熟悉multiSIM 2001基本界面   2、掌握绘制仿真电路的具体步骤 3、会放置基本的元器件 授课提纲: 1、 multiSIM 2001基本界面 2、 绘制仿真电路 3、放置元器件 实施方法:多媒体教学、通过软件操作实例演示 详细内容: 单击任务栏上“开始”→“程序”→“multiSIM 2001程序组”→ “multiSIM 2001”,进入multiSIM 2001主窗口,如图2-1所示。 图2-1 为multiSIM 2001主窗口,图中为一个由电阻、电容、三极管等元件组成的单管放大电路,使用的测试仪器为双踪示波器,其中双踪示波器上显示了当前的分析结果,从图中可以看出要绘制一个完整的电路必须使用到元件、节点、连线等。 主窗口主要由电路工作区、菜单栏、工具栏、元器件栏、仿真开关等组成。 2.1.2 multiSIM 2001主要工具栏 系统工具栏如图2-2所示,设计工具栏如图2-3所示。 设计栏中各个按钮的名称及其功能如表2-1所示。 2.1.3 multiSIM 2001元器件库栏 元器件库栏有两种工业标准,即ANSI(美国标准)和DIN(欧洲标准),每种标准采用不同的图形符号表示。 multiSIM 2001提供有实际元器件和理想元器件,实际元器件是具有实际标称值或型号的元器件,一般提供有元件封装;理想元器件用户可随意定义其数值或型号。 理想元器件和实际元器件在打开的部件箱中以不同的颜色显示,前者默认为绿色。 2.2 绘制仿真电路 进行电路仿真实验前必须先搭接好线路,仿真电路的建立主要包括以下几个过程。 ⑴新建电路文件。 ⑵设置电路工作窗口。 ⑶选择和放置元器件。 ⑷连接线路。 ⑸设置元器件参数。 ⑹调用和连接仪器。 2.2.1 文件建立与打开 1.新建电路文件 选择File®New创建新电路文件,系统自动产生“circuit#”的电路文件,其中#代表一个连续的数字,在电路文件未保存之前,其文件名为“circuit#.msm”,在该工作窗口内可以进行仿真电路的创建。 2.打开已有文件 选择File®Open打开已有的电路文件,屏幕弹出图2-5所示的对话框,选择路径,选中文件并单击“打开”按钮即可打开该电路文件。 2.2.2 定制用户界面 multiSIM 2001允许自行对界面进行设置。 1.设置图纸大小 选择Option®Preferences(参考选项),单击Workspace选项卡,屏幕弹出图2-6所示窗口。在Sheet Size设置标准图纸大小;Custom Size用于自定义图纸大小;Inches(英寸)和Centimeters(厘米)用于设置单位制;Orientation用来设置图纸放置方向。 2.设置栅格、页边缘和标题栏的显示状态 图2-6中,Show栏设置电路图栅格、页边缘和标题栏显示状态,点击复选框打“Ö”后选中该项。 执行View®Show Grid(显示栅格)、Show Page Bounds(显示页边缘)和Show Title Block and Border(显示标题栏)可设置显示或隐藏状态。图2-7所示为使用栅格和标题栏的电路。 3.设置电路图选项 选择Options®Preferences,单击Circuit选项,屏幕弹出图2-8所示的电路图选项对话框。 其中Show区用于设置元器件标号、参考编号、属性、标称值和节点号显示状态;Color区用于设置电路图颜色,在下拉列表框中可以选择四种固定配色方案或Custom(定制),当选择Custom,可自行进行电路图背景、连接线、元器件颜色设置。 4.设置元器件符号标准 在图2-8中点击Component Bin(部件箱)选项,屏幕弹出对话框,在Symbol standard区设置元器件符号标准,其中有DIN和ANSI两种标准。选择不同的符号标准,在元器件库中以不同的符号表示,其中DIN标准比较接近我国国标符号。 5.自动备份设置 在图2-8中单击Miscellaneous选项卡,选中Auto backup可以设置自动备份时间。 6.字体、字号设置 在图2-8中单击Font(字体)选项卡可以设置元器件标号、标称值、管脚号、节点号、说明文字等的字体和字号大小等。 2.2.3 放置元器件 1.放置理想元件 用鼠标单击元器件所在库,即可打开相应的部件箱,其中背景为绿色的元件为理想元件。 在部件箱中找到所需的理想元件,单击该元件,移动光标到合适的位置后,再次单击鼠标,元件就放置于工作区中,如图2-11所示,理想元件的标称值都是固定的 。 ⑴设置元件标称值 双击元件,屏幕上弹出图2-12所示元件特性设置对话框,单击图2-12中的Value选项卡,在Resistance栏中键入元件的标称值即可,理想元件的标称值可以任意设置。 ⑵设置元器件标号 单击Label选项卡,屏幕出现图2-13所示的对话框。Label(标号)可以由用户根据电路自行设定,Reference ID(参考编号)是由系统自动定义,而且必须是唯一的,一般情况下不要修改参考编号。 2.放置实际元件 用鼠标单击元器件中的实际元件,屏幕弹出图2-14所示的对话框,在其中选择需要的标称值后单击【OK】按钮放置元件,图中放置的是1.0k的电阻。 3.放置多功能单元的元件 某些元器件(如某些集成电路)存在多个功能单元,放置这些元件时,屏幕将提示选择对应的功能单元。 如7400N共有四个与非门,放置元件时,屏幕弹出元器件浏览屏,选择所需的元件7400N,单击【OK】按钮,屏幕上弹出选择功能单元菜单,如图2-17所示,从中选择功能单元A(或B、C、D)后即完成放置74OON的第1个与非门,元件的标号自动设置为U1A,表示选择的是第一个功能单元,此时可以继续选择放置功能单元B、C、D;若要取消放置状态,可以单击【Cancel】按钮。 讲授为主,结合例举法、启发式教学法,并充分发挥学生自主学习的积极性,进行有效的课堂讨论。 实际元件的参数修改是通过元件的更换(Replace)和编辑模型(Edit Model)来进行的。双击元件,屏幕弹出图2-15所示的对话框,图中Replace按钮用于更换新元件型号,Edit Model按钮用于修改元件模型参数,图2-16中为三极管2N2712的参数设置对话框。 教学内容:元器件的布局、连线方法 教学内容:第1章 绪论 教学方法与手段 授课教师:李媛华 授课对象:05电子1/2班;05计控1/2班 授课时间:2007上学期 教学目的:1、熟悉元器件布局调整方法   2、连线时能对简单故障进行处理 3、掌握原理图中的文字描述的方法 授课提纲: 1、元器件的布局调整、连线方法 2、元件故障设置 3、原理图中的文字描述的方法 实施方法:多媒体教学、通过软件操作实例演示 详细内容: 1.选中元器件 ⑴选择某个元器件,可用鼠标左键单击该元器件;选中多个元器件,可在按住键的同时,依次单击要选中的元器件;选中某一区域的元器件,可以在电路工作区中拖曳出一个矩形区域,该区域内的元器件同时被选中。 ⑵采用Find菜单命令。当电路中元器件数目较多时,直接选中元件比较困难,可以执行菜单View®Find(搜索)来选取。 2.元器件移动 移动一个元器件,通过选中该元器件图标后拖动光标来实现;移动一组元器件,先选中这些元器件,然后用鼠标左键拖曳其中的任意一个元器件,则所有选中的元器件都会一起移动。 元器件移动后,与其相连接的导线会自动重新排列。 3.元器件旋转和翻转 将光标移动到元件上,单击鼠标右键,屏幕弹出一个元器件调整快捷菜单,如图2-20所示,从中选择相应菜单即可完成相应功能。 选中Flip Horizontal实现水平翻转;选中Flip Vertical实现垂直翻转;选中90° Clockwise实现顺时针旋转90°;选中90° Counter CW实现逆时针旋转90°。 4.元器件复制和删除 在图2-20中,选中菜单Copy复制当前选中元件;执行菜单Cut剪切当前选中元件。 选中元件后,单击键盘上的键可以删除选中的元件。 5.调整可调元器件 对于电位器、可变电容、可变电感和开关等可调元件,在仿真过程中是通过键盘上的按键来控制的。 在工作区中放置一只电位器,双击该电位器,屏幕弹出图2-21所示为电位器控制键设置窗口。元件中的“key=a”中“a”为控制键,一般修改为所需的字母,按键不能重复,以免多个元件同时受控于同一个按键;“50%”为当前阻值的百分比。 图中的Key用于设置控制键,Decrease表示递减,Increase表示递增,图中设置为按“a”减小阻值,按“A”增大阻值,大小 写变换可以通过键盘上的键进行,控制键可以自行改变;Increment栏用于设置每次调整的百分比,图中设置为5%。 2.2.5 线路连接 1.自动连线 自动连线时将光标指向第一个元器件的管脚上,光标变为“+”号,单击鼠标左键开始连线,移动光标屏幕将自动拖出一条连线,将光标移动到下一个元器件管脚处,再次单击鼠标左键,系统自动产生一条连线,如图2-22所示。 2.手工连线 在电路图比较大时,自动布线时可能会出现不必要的绕行,造成电路图比较复杂,读图困难,此时可以选择手工连线。 手工连线可以在光标移动过程中改变导线的路径,即每单击一次鼠标左键就可以改变一次导线路径,如图2-24所示。 3.修改走线 某些线连接好后,想进行局部调整,可以单击该连线,连线上出现很多拖动点,单击两拖动点之间的连线,光标变成双箭头,拖动箭头实现正交修改;如果单击拖动点,则该点上出现三角箭头,此时拖动箭头实现任意角度的走线,如图2-25所示。 4.连线颜色设置 对于复杂电路图,为了便于读识图和波形观测,通常将电路中某些特殊的连线及仪器的连接线设置为不同颜色。 用鼠标右击要改变颜色的连线,在弹出的菜单中选择Color...,然后选择合适的颜色,单击【OK】按钮,完成导线颜色的设置。 5.节点的使用 在连线过程中,如果连线一端为元器件管脚,另一端为导线,则在导线交叉处系统自动打上节点。 若连线的起点不是元器件管脚或节点,则需要执行菜单Place®Place Junction在电路中手工添加节点。 在连接过程中,一个节点最多可以连接四个方向的连线。 6.设置节点特性 在电路连接时,系统对电路中的每一个节点自动分配一个节点号,在进行仿真分析时需要使用节点号。 双击连线,屏幕弹出节点特性设置对话框,其中Node Name用于设置节点号,在同一电路中,节点号必须是唯一的;PCB Track Width用于设置PCB布线的宽度。 7.删除连线和节点 选中元器件,执行菜单Edit®Delete或按键盘上的键,可实现元器件删除操作,元器件删除后,与其相连的导线自动消失。 2.2.6 元件故障设置 在进行电路分析时,有时要观察元件故障时的电路变化,multiSIM 2001提供有元件故障模拟功能。 双击元件,屏幕弹出图2-29所示元件特性对话框,选择Fault进行元器件的故障模拟设置。 元器件故障模拟设置有None(无故障)、Open(开路)、Short(短路)和Leakage(漏阻)四种类型,当选择漏阻时,可设置其漏阻阻值大小。 设置故障时必须先选故障类型,然后选择管脚。图2-29中选择的是Open故障,单击“确定”按钮完成设置。 2.2.7 原理图中的文字描述 1.添加文字说明 执行菜单Place®Place Text,在工作区中需要放置文字说明的地方单击一下,即可输入文字,单击鼠标右键结束输入。 2.添加电路描述 电路描述是对电路的详细说明,它随电路一起保存,用户可以随时打开并加以修改。 执行菜单Place→Place Text Description Box,屏幕弹出放置电路描述窗口,在窗口内输入描述文字后,单击【OK】按钮,保存内容并关闭窗口。 查看电路描述,可以执行菜单View→Show Text Description Box打开电路描述窗口。 3.电路图标题栏内容设置 执行Options®Modify Title Block设置标题栏的内容,其中Title用于设置图纸的名称,Description用于说明该图的具体内容,Designed用于填写设计者,Checked用于填写检查者,Approved用于填写批准者,设置好的对话框如图2-31所示。 讲授为主,结合例举法、启发式教学法,并充分发挥学生自主学习的积极性,进行有效的课堂讨论。 用鼠标单击连线或节点,按键盘上的键,可以删除连线或节点。 教学内容:绘制简单Protel原理图 授课教师:李媛华 授课对象:05电子1/2班;05计控1/2班 授课时间:2007上学期 教学目的:1、常握Protel 99se的安装方法   2、了解Protel 99se软件界面 3、熟练掌握新建原理图的步骤 授课提纲: 1、 Protel 99se的软件安装方法 2、介绍原理图编辑器 3、绘制一张简单的原理图 实施方法:多媒体教学、通过安装软件过程进行演示 详细内容: 第6章 Protel99SE原理图编辑 6.1 Protel99SE原理图编辑器 6.1.1 启动Protel99SE 1.启动Protel99SE的常用方法 ⑴用鼠标双击Windows桌面的快捷方式图标 进入。 ⑵执行“开始”→“程序”→Protel99SE进入Protel99SE。 ⑶执行“开始” → Protel99SE进入。 2.进入Protel99SE主界面 启动Protel99SE,进入Protel99SE主窗口,如图6-1所示。 执行File→New建立新的设计数据库,屏幕弹出图6-2所示的对话框,在Database File Name栏中输入新数据库文件名,系统默认“MyDesign.ddb”,单击【Browse】可以修改文件的保存位置;单击Password选项卡可进行密码设置。 设置完毕,单击【OK】进入设计主窗口,如图6-3所示。 6.1.2 启动原理图编辑器 进入主窗口后,双击Documents图标,确定文件存放位置,然后执行File→New,屏幕弹出图6-4所示的New Document对话框,此时可以建立新文档,图中选中新建原理图文件,即双击 图标,新建原理图文件,如图6-5所示,系统默认原理图文件名为Sheet1,可以直接修改文件名,图中改为dgfd。 Protel99SE可以建立十种文件类型,如表6-1所示。 6.1.3 原理图编辑器简介 双击原理图图标,系统进入原理图编辑器,如图6-6所示,它包括主菜单、工具栏、设计管理器、工作窗口、状态栏等。 6.2 绘制一张简单的原理图 原理图绘制可按如下步骤进行,根据实际情况可以进行适当调整。 ⑴新建原理图文件。 ⑵设置图纸大小和工作环境。 ⑶装入元件库。 ⑷放置所需的元器件、电源符号等。 ⑸元器件布局和连线。 ⑹放置说明文字、网络标号等进行电路标注说明。 ⑺电气规则检测、线路、标识调整与修改。 ⑻报表输出。 ⑼电路输出。 下面以图6-8所示的单管放大电路为例介绍绘制原理图方法, 图中主要由元件、连线、电源体、电路波形及电路说明等组成。 6.2.1 新建原理图 建立或打开设计数据库文件后,执行File→New新建原理图文件,可直接修改原理图文件名,本例中改为“单管放大电路”。 6.2.2 图纸设置 1.图纸格式设置 图纸尺寸大小是根据电路图的规模和复杂程度而定的,图纸尺寸设置方法如下。 执行菜单Design→Options,屏幕出现图6-9所示的对话框,选中Sheet Options选项卡进行图纸设置。 图中标准图纸格式(Standard Style)选项是用来设置标准图纸尺寸的,用鼠标左键单击下方的下拉列表框激活该选项,可选定图纸大小。本例中为A4。 6.2.3 设置栅格尺寸 栅格类型主要有3种,即捕获栅格、可视栅格和电气栅格。捕获栅格是指光标移动一次的步长;可视栅格指的是图纸上实际显示的栅格之间的距离;电气栅格指的是自动寻找电气节点的半径范围。 1.栅格尺寸设置 图6-9中Grids区用于设置栅格,Snap设定捕获栅格,图中为10mil,即光标移动一次的距离为10mil;Visible设定可视栅格,此设置只影响视觉效果,不影响光标位移。如设定Visible为20mil,Snap为10mil,则光标移动两次走完一个栅格。 图中Electrical Grid区用于设定电气栅格,选中此项后,在绘制导线时,系统会以Grid中设置的值为半径,以光标所在的点为中心,向四周搜索电气节点,如果在搜索半径内有节点,系统会将光标自动移到该节点上,并在该点上显示一个圆点。 2.栅格形状设置 执行菜单Tools→Preferences,屏幕弹出系统参数设置对话框,选中Graphical Editing选项卡,在Cursor/Grid Options(光标/栅格设置)区中设置光标和栅格形状,如图6-11所示。 图中,Cursor Type用于设置光标类型,有Large Cursor 90(大十字)、Small Cursor 90(小十字)和Small Cursor 45(小45度)三种。 Visible Grid用于设置栅格形状,有Dot Grid(点状栅格)和Line Grid(线状栅格)两种。 6.2.4 加载元件库 通常加载元件库的做法是只载入必要且常用的元件库,而其它的元件库在需要时再载入。装载元件库的步骤如下。 ⑴选择设计管理器的Browse Sch选项卡,单击【Add/Remove】加载元件库,屏幕弹出元件库添加/删除对话框。 ⑵在Design Explorer 99 SE\Library\Sch文件夹下选中所需元件库文件,然后单击【Add】按钮,此元件库文件就会添加到库列表中,添加完所需的库文件后单击【OK】按钮完成元件库的添加。此时元件库的详细信息将显示在设计管理器中。 ⑶如果要删除设置的元件库,可在图6-12中的Selected Files框中选中元件库,然后单击【Remove】移去元件库。 常用的分立元件在Miscellaneous Devices.ddb中。 6.2.5 放置元件 1.通过元件库浏览器放置元件 装入元件库后,元件库浏览器中将显示元件库、元件列表及元件外观,如图6-13所示。 选中所需元件库,该元件库中的元件将出现在浏览器下方的元件列表中,单击元件名称后按【Place】按钮,将光标移到工作区中合适位置后,再次单击鼠标,元件就放到图纸上,单击鼠标右键可以退出放置状态。 元件放置好后,双击元件可以修改元件属性,屏幕弹出元件属性对话框,可以设置元件的标号(Designator)、封装形式(Footprint)及标称值或型号(Part Type)等。 本例中放置的元件均在Miscellaneous Devices.ddb中,其中电阻选择RES2,电解电容选择ELECTRO1,三极管选择NPN,信号源选择SOURCE VOLTAGE。 Footprint用于设置元件的封装形式,常用元件的封装形式如表6-3所示。 注意:Footprint用于设置元件的封装形式,通常应该给每个元件设置封装,而且名字必须正确,否则在印制板自动布局时会丢失元件。 放置元件的过程如图6-15所示。 2.通过菜单放置元件 执行Place→Part,屏幕弹出图6-16所示对话框,Lib Ref框中输入元件名称;Designator框中输入标号;Part Type栏中输入标称值或元件型号;Footprint框设置元件的封装形式。 所有容输入完毕,单击【OK】按钮,单击左键放置元件。 3.查找元件 在放置元件时,若不知道元件在哪个元件库中,可以使用Protel99SE强大的搜索功能,方便地查找所需元件。单击图6-13中的【Find】按钮,打开图6-18所示的查找元件对话框。输入元件信息即可查找。 6.2.6 放置电源和接地符号 执行Place→Power Port,或单击 按钮,放置电源和接地符号,此时光标上带着一个电源符号,按下键,出现如图6-20所示的属性设置对话框,对话框说明如下。 Net:设置电源和接地符号的网络名,通常电源符号设为VCC,接地符号设为GND。 Style下拉框:该下拉框中包含七个选项Circle、Bar、Arrow、Wave、Earth(大地)、Signal Ground(信号地)、Power Ground(电源地)。前四种是电源符号,后三种是接地符号,如图6-21所示,在使用时根据实际情况选择一种符号接入电路。 注意:由于在放置符号时,初始出现的是电源符号,若要改为接地符号时,除了要修改符号图形外,还必须将网络名Net修改为GND,否则在印制板布线时会出错。 6.2.7 放置电路的I/O端口 执行Place→Port或单击 按钮,放置电路I/O端口,定下I/O端口的起点后,拖动光标可以改变I/O端口的长度,放置过程如图6-22所示。 双击I/O端口,弹出图6-23所示属性对话框。 Name:设置I/O端口名称,若要输入的名称上有上划线,如,则输入方式为R\D\;Style下拉框设置端口形式;I/O Type下拉框设置端口电气特性;Alignment下拉框设置端口名在端口中的位置。 具有相同名称的I/O端口在电气上是相连的。 6.2.8 线路布局调整 图件放置完毕,连线前应合理移动位置,即先调整图件布局。 1.选中图件 选中图件有以下几种方法。 ⑴通过菜单Edit→Select。有Inside Area(框内)、Outside Area(框外)、All(所有)、Net(同一网络)和Connection(管脚间实际连接),前两者可通过拉框选中,后两者通过单击选中。 ⑵通过菜单Edit→Toggle Selection。当图件处于未选取状态时,可选取图件;当图件处于选取状态时,可解除选取状态。 ⑶利用工具栏按钮 ,用鼠标拉框选取框内图件。 ⑷直接用鼠标的左键点取图件,用这种方法每次只能选取一个图件。 2.解除图件选中状态 图件被选中后,图件的外边有一个黄色外框,执行完所需的操作后,必须解除选取状态,有以下3种。 ⑴通过菜单Edit→Deselect。有三个选项:Inside Area(框内)、Outside Area(框外)和All(所有),根据需要选择。 ⑵通过菜单Edit→Toggle Selection,单击元件解除选中状态。 ⑶单击主工具栏上的 按钮,解除所有的选取状态。 3.移动图件 常用的方法是用鼠标左键点中要移动的图件,并按住鼠标左键不放,将图件拖到要放的位置即可。 4.图件的旋转 用鼠标左键点中要旋转的图件不放,按键可以进行逆时针90度旋转,按键可以进行水平方向翻转,按键可以进行垂直方向翻转。 5.图件的删除 要删除某个图件,可用鼠标左键单击要删除的图件,此时元件将被虚线框住,按键即可删除该图件,也可执行菜单Edit→Delete删除图件。 6.全局显示全部实体 调整完元件布局,执行菜单View→Fit All Objects,全局显示所有实体,此时可以观察布局是否合理。 完成元件布局调整的单管放大电路如图6-24所示。 6.2.9 电气连接 元件的位置调整好后,下一步是对各元件进行线路连线,主要使用画原理图工具,详见表6-4。 1.连接元件 单击画电气连线工具按钮 (或单击右键,在弹出的菜单中选择Place Wire),进入画导线状态,此时按下键,出现图6-25所示的导线属性对话框,可修改连线粗细和颜色。 将光标移至所需位置,单击左键,定义导线起点,将光标移至下一位置,再单击左键,完成两点间的连线。此时时系统仍处于连线状态,可继续进行线路连接,若双击右键,退出画线状态。 在连线中,当光标接近管脚时,出现一个圆点,这个圆点代表电气连接的 意义,此时单击左键,这条导线就与管脚建立了电气连接。连线后的单管放大电路如图6-26所示。 2.放置节点 节点用来表示两条相交导线的是否在电气上连接。没有节点,表示在电气上不连接;有节点,则表示在电气上是连接的。 执行Options→Preference,在Schematic选项卡中,选中Options区的Auto Junction复选框,则当两条导线呈“T”相交时,系统自动放节点,但对于“十”字交叉导线,必须采用手动放置。 需要注意的是,系统可能在不该有节点的地方出现节点,应作相应的删除。删除节点的方法是单击需删除的节点,出现虚线框后,按键删除该节点。 执行Place→Junction,或单击 按钮,进入放置节点状态,此时光标上带着一个悬浮的小园点,将光标移到导线交叉处,单击鼠标左键即可放下一个节点,单击鼠标右键退出放置状态。当节点处于悬浮状态时,按下键,弹出节点属性对话框,可设置节点大小。 6.2.10 元件属性调整 从元件浏览器中放置到工作区的元件都是尚未定义元件标号、标称值和封装形式等属性的(如图6-26所示),因此必须重新逐个设置元件的参数,正确设置元件的属性,不仅影响图纸的可读性,还影响到设计的正确性。 1.重新标注元件标号 元件标号可以在元件属性中设置,也可以统一标注。统一标注通过执行Tools→Annotate实现,系统将弹出图6-27所示的对话框。 图中Annotate Options下拉列表框有三项,其中All Parts对所有元件进行标注;?Parts对电路中尚未标注的元件进行标注; Reset Designators则取消电路中元件的标注,以便重新标注。Current Sheet Only复选框设置修改当前电路中的元件标号;Group Parts Together if Match By选择元件分组标注,一般取Part Type;Re-annotate Method区设置重新标注的方式。 图6-26中的三极管、电压源等的标号设置不符合国标要求,修正后的电路如图6-28所示。重新标注后,系统产生报告文件,如图6-29所示。经重新标注并设置好标称值的电路如图6-8所示。 2.利用全局修改功能进行同种元件封装的统一设置 有的原理图中含有大量的同种元件,若要逐个设置元件的封装,费时费力,且易造成遗漏。Protel99SE提供有全局修改功能,下面以电阻为例说明统一设置元件封装形式的方法。 双击电阻,屏幕弹出元件属性对话框,单击【Global>>】按钮,屏幕弹出图6-30所示的对话框,图中元件的名称为RES2,元件的封装形式为AXIAL0.3。 如果在Attributes To Match By选项框中的Lib Ref选项中填入RES2;在Copy Attributes项中的Footprint栏中填入AXIAL0.3;在Change Scope(修改范围)下拉列表框中选择Change Matching Items In Current Document(修改当前电路中的匹配目标),并单击【OK】按钮,则原理图中所有库元件名为RES2(电阻)的封装形式全部定义为AXIAL0.3。 6.2.11 绘制电路波形 在实际绘制中,除了放置各种具有电气特性的图件外,有时还需要放置一些波形示意图,这些图件均不具有电气特性,要用绘图工具栏上的按钮或相关的菜单完成。 绘图工具栏可单击主工具栏上 按钮打开,或执行菜单View→Toolbars→Drawing Tools打开,绘图工具栏按钮功能如表6-5所示。 下面以图6-31所示的正弦曲线为例来说明画图过程。 执行Place→Drawing Tools→Beziers,进入画曲线状态。 ⑴将鼠标移到指定位置,单击左键,定下曲线的第一点。 ⑵移动光标到另一点,如图6-31所示的2处,单击左键,定下第二点。 ⑶移动光标,此时已生成了一个弧线,将光标移到如图6-31所示的3处,单击左键,定下第三点,从而绘制出一条弧线。 ⑷在3处再次单击左键,定义第四点,以此作为第二条弧线的起点。 ⑸移动光标,在如图6-31所示的5处单击左键,定下第五点。 ⑹移动光标,在如图6-31所示的6处单击左键,定下第六点,完成整条曲线的绘制,此时光标仍处于画曲线的状态,可继续绘制,单击右键退出画曲线状态。 图6-8中除了画正弦波形外,还要画坐标轴,绘制坐标轴通过画直线按钮进行,为了画好箭头,必须将捕获栅格尺寸减小。 6.2.12 放置文字说明 在电路中,通常要加入一些文字来说明电路,这些文字可以通过放置说明文字的方式实现。 1.放置标注文字 执行菜单Place→Annotation,或单击 按钮,当光标变成“十”字,按键,调出说明文字属性对话框,如图6-32所示,在Text栏中填入需要放置的文字;按下【Change】按钮,改变字体及字号,单击【OK】按钮完成设置,将光标移到需要放置说明文字的位置,单击左键放置文字,单击右键退出放置状态。图6-8中,正弦波的坐标轴中的文字即通过放置标注文字的方式实现的。 6.3 总线和网络标号的使用 使用总线来代替一组导线,需要与总线分支相配合,总线与一般导线的性质不同,必须由总线接出的各个单一入口导线上的网络标号来完成电气意义上的连接,具有相同网络标号的导线在电气上是相连的。 6.3.1 总线绘制 1.绘制总线 绘制含总线的原理图时,一般通过工具栏上按钮 先画元件管脚的引出线,然后再绘制总线。 执行菜单Place→Bus或单击工具栏上按钮 ,放置总线,如图6-33所示。连线完毕,单击鼠标的右键退出放置状态。 2.放置总线分支 元件管脚的引出线与总线的连接通过总线分支实现,总线分支是45°或135°倾斜的短线段。 执行菜单Place→Bus Entry,或单击 按钮,放置总线分支,按空格键变换倾斜角度,单击鼠标左键放置总线分支线,如图6-34所示。 6.3.2 放置网络标号 在总线电路中必须通过网络标号实现电气连接。在复杂的电路图中,通常使用网络标号来简化电路,具有相同网络标号的图件之间在电气上是相通的。 1.放置网络标号 放置网络标号可以通过菜单Place→Net Label实现,或单击 按钮进入放置网络标号状态,此时光标处带有一个虚线框,将虚线框移至需要放置网络标号的图件上,当虚线框和图件相连处出现一个小园点时,表明与该导线建立电气连接,单击鼠标左键即可放下网络标号,网络标号的默认值为“Netlabel1”,将光标移至其他位置可继续放置,如图6-35所示,单击鼠标右键退出放置状态。 当光标带虚线框时,按键,系统弹出图6-36所示的属性对话框,可以修改网络标号名、标号方向等。 图6-35中,U3的1脚及U1的2脚,均标上网络标号PC0,在电气特性上它们是相连的。 注意:网络标号和标注文字是不同的,前者具有电气连接功能,后者只是说明文字。 2.阵列式粘贴 图6-35中放置管脚引出线、总线分支线和网络标号需要重复8次,若采用阵列式粘贴,可以一次完成。 执行菜单Edit→Paste Array实现阵列式粘贴。 下面以图6-35中的电路为例,说明阵列式粘贴的操作步骤。 ⑴放置元件74LS373,并进行连线和放置网络标号PC1,如图6-37所示。 ⑵用鼠标拉框选中要复制的连线和网络标号,如图6-38所示。 ⑶执行菜单Edit→Copy,将光标移动到框选区域的左上角,单击鼠标左键,定义复制的参考点。 ⑷执行菜单Edit→Paste Array,屏幕上出现图6-39所示的对话框。 对话框中各项含义如下。 Item Count:设置重复放置的次数,此处设置为7。 教学内容:Protel 99se层次电路图绘制 教学手段和方法 授课教师:李媛华 授课对象:05电子1/2班;05计控1/2班 授课时间:2007上学期 教学目的: 1、了解层次电路设计的概念   2、会使用电路设计的工具 3、掌握自上而下层次电路图的设计方法 授课提纲: 1、介绍层次电路设计的概念 2、电路设计的工具使用方法 3、自上而下层次电路图的设计方法 实施方法:多媒体教学、通过实例操作进行演示 详细内容: 6.4 层次电路图设计 当电路图比较复杂时,可以采用层次型电路来简化电路。层次型电路将一个庞大的电路原理图(称为项目)分成若干个模块,且每个模块可以再分成几个基本模块,设计可采取自上而下或自下而上的方法。本节采用自上而下的设计方式进行介绍。 6.4.1 层次电路设计概念 层次电路图按照电路的功能区分,在其中的子图模块中代表某个特定的功能。。 在一个项目中,处于最上方的为主图,一个项目只有一个主图,扩展名为.prj;在主图下方所有的电路均为子图,扩展名为.sch,图6-41中有4个一级子图,在子图Serial Interface.sch中还有二级子图。 6.4.2 层次电路设计工具 在层次式电路中,通常主图中是以若干个方块图组成,它们之间的电气连接通过I/O端口和网络标号实现。 1.电路方块图设计 电路方块图,也称为子图符号,是层次电路中的主要组件,它对应着一个具体的内层电路。图6-42所示为某电路的主图文件,它是由两个电路方块图组成。 执行Place→Sheet Symbol,光标上粘着一个悬浮的虚线框,按键,屏幕弹出图6-43所示的属性对话框,设置相关参数:在File Name中填入子图的文件件名(Modulator.sch),Name中填入子图符号的名称(Modulator),设置完毕后,单击【OK】按钮,单击鼠标左键定义子图符号。 2.放置子图符号的I/O接口 执行Place→Add Sheet Entry,将光标移至图6-42子图符号内部,在边界单击左键,光标上出现一个悬浮的I/O端口,该端口被限制在子图符号的边界上,光标移至合适位置后,再次单击左键,放置I/O端口。 双击端口,屏幕弹出图6-44所示的端口属性对话框,其中:Name为端口名;I/O Type为端口电气特性设置;Style为端口方向设置;Side用于设置I/O端口在子图的左边(Left)或右边(Right);Position代表子图符号I/O端口的上下位置,以左上角为原点,每向下一格增加1。 3.设置图纸信息 图纸绘制完毕,须添加图纸信息。执行Design→Options,出现图6-10所示的文档参数设置对话框,选中Organization选项卡,设置图纸信息,特别是Sheet栏中的No.(设置原理图的编号)和Total(设置电路图总数)必须设置好。 4.由子图符号生成子图文件 执行Design→Create Sheet From Symbol,将光标移到子图符号上,单击左键,屏幕弹出是否颠倒I/O端口的电气特性的对话框,一般选择“否”,使端口的特性保持相同。 设置完毕,系统自动生成一张新电路图,文件名与子图符号中的文件名相同,在新电路图中,已自动生成对应的I/O端口。 5.层次电路的切换 在层次电路中,经常要在各层电路图之间相互切换,切换的方法主要有2种。 ⑴利用设计管理器,鼠标左键单击所需文档,便可在右边工作区中显示该电路图。 ⑵执行菜单Tools→Up/Down Hierarchy或单击主工具栏上按钮 ,将光标移至需要切换的子图符号上,单击鼠标左键将上层电路切换至下一层的子图;若是从下层电路切换至上层电路,则是将光标移至下层电路的I/O端口上,单击鼠标左键进行切换。 6.4.3 自上而下层次电路图设计 自上而下层次式电路图设计的基本步骤如下。 ⑴新建一个原理图文件。 ⑵绘制主图。 ⑶绘制子图电路。 ⑷设置图纸编号。 ⑸文件保存。 下面以图6-42、图6-46、图6-47所示的电路为例介绍层次电路图的绘制方法,其中图6-42为主图,图6-46为子图1,图6-47为子图2。 ⑴建立一个新文件作为主图,双击文件名进入原理图编辑。 ⑵执行菜单Place→Sheet Symbol放置子图符号,设置相关参数为:File Name为modulator.sch,Name为modulator。 同样方法放置第二个子图符号,其File Name设置为amplifier.sch,Name设置为amplifier。 ⑶执行Place→Add Sheet Entry,将光标移至图6-42中左边的子图符号内部,放置I/O端口。 双击I/O端口,设置端口属性。其中Vsignal端口:Name为Vsignal;I/O Type为Input;Side为Right;Style为Right。 Vmod端口:Name为Vmod;I/O Type为Output;Side为Right;Style为Right。 Vcarrier端口:Name为Vcarrier; I/O Type为Input; Side为Right;Style为Right;同样方法放置另一个子图的端口符号。 ⑷执行菜单Place→Wire,绘制主图中所需的导线,完成主图。绘制完成的主图如图6-42所示。 ⑸执行菜单File→Save Copy As保存主图,Name设置为AMPMOD,Format设置为*.prj,代表该文件是主图项目文件。 ⑹执行菜单Design→Create Sheet From Symbol,将光标移到modulator.sch子图符号上,单击鼠标左键,屏幕弹出是否颠倒I/O端口的电气特性的对话框,选择“否”,系统自动生成一个新电路图,并产生了相应的I/O端口,在此电路图中完成子图1的电路绘制,如图6-46所示。 同样的方法完成子图2的绘制,如图6-47所示。 ⑺设置图纸编号。执行Design→Options,在弹出的对话框中选中Organization选项卡,填写图纸信息。本例中依次将主图、子图1、子图2编号为1、2、3,图纸总数设置为3。 ⑻执行菜单File→Save All保存所有文件。 6.5 电气规则检查与网络表生成 6.5.1 电气规则检查 电气规则检查(ERC)是按照一定的电气规则,检查已绘制好的电路图中是否有违反电气规则的错误。ERC检查报告以错误(Error)或警告(Warning)来提示。 在进行了电气规则检查后,程序会生成检测报告,并在电路图中有错误的地方放上红色的标记 。 执行Tools→ERC,打开图6-48所示的电气规则检查设置对话框,如果要做该项检查,就在小方框中打勾。 一般选择默认项,选择【OK】进入电气规则检查。 图6-49的电路中出现两个相同的元件标号R1,电气规则检查时在电路图上错误的地方放置错误标记,如图6-49所示,并自动打开产生一个检测报告,如图6-50所示。 按照程序给出的错误情况修改电路图,上图中将1k的电阻标号改为R2,然后再次进行ERC检查,错误消失。 6.5.2 生成网络表 网络表文件(*.Net)是一张电路图中全部元件和电气连接关系的列表,它主要说明电路中的元件信息和连线信息,是原理图设计软件SCH99SE与印刷电路板设计软件PCB99SE的接口,也是电路板自动布线的灵魂。 在生成网络表前,必须设置好电路中的元件标号(Designator)和封装形式(Footprint)。 执行菜单Design→Create Netlist,屏幕弹出图6-51所示的生成网络表对话框。设置好相应参数后单击【OK】按钮,生成网络表文件。 6.6 原理图元件设计 在实际应用过程中,如果遇到元件库中没有的元件,需要用Protel99SE的元件库编辑器来自己编辑元器件,也可以到Protel公司的网站下载最新的元件库(Library)。 6.6.1 启动元件库编辑器 进入Protel99SE,执行File→New,在出现的对话框中双击图标 ,新建一个元件库,系统默认库名为Schlib1.lib,在设计管理器中(Explorer)可以修改元件库名,双击该库,屏幕出现图6-54所示的元件库编辑器的主界面。 图中主界面与电路图编辑器的相似,但元件库编辑器的工作区划分为四个象限,象直角坐标一样,编辑元件通常在第四象限。与电路图编辑器相比,明显不同的是元件库管理器,它是编辑元件的一个重要工具。 6.6.2 元件库管理器的使用 元件库管理器的全貌如图6-54左边所示,执行菜单View→Design Manager可以打开或关闭设计管理器,选择Browse SchLib选项卡,打开元件库管理器,其各部分的作用如下。 ⑴Component区。如图6-55所示,用于选择要编辑的元件。 ⑵Group区。如图6-56所示,用于列出与Component区中选中元件的同组元件,同组元件指外形相同、管脚号相同、功能相同,但名称不同的一组元件的集合。同组元件具有相同的元件封装。 图中按钮功能如下:【Add】按钮:加入新的同组元件;【Del】按钮:删除列表框中选中的元件;【Description】按钮:用于元件信息编辑,单击该按钮,屏幕弹出图6-57所示的对话框,可以设置元件的默认标号、封装形式(可以有多个)、元件的描述等信息。 【Update Schematics】按钮作用是使用库中新编辑的元件更新原理图中的同名元件。 ⑶Pins区。作用是列出在Component区中选中元件的管脚。 Sort by Name:选中则列表框中的管脚按管脚号由小到大排列; Hidden Pins:选中则在屏幕的工作区内显示元件的隐藏管脚。 ⑷Mode区。作用是显示元件的三种不同模式,即Normal、De-Morgan和IEEE模式。以元件DM7400为例,它的三种模式下的显示图形如图6-58所示。 采用的教学方法: 讲授为主,充分发挥学生自主学习的积极性,进行有效的课堂讨论。增强学生学习课程的兴趣。 教学内容:原理图元件的设计 授课教师:李媛华 授课对象:05电子1/2班;05计控1/2班 授课时间:2007上学期 教学目的:1、了解掌握元件库编辑器的操作界面   2、根据需要绘制新的元件 3、能独立的绘制Normal模式下的元件 授课提纲: 1、 介绍元件编辑器的操作界面 2、绘制元件工具的使用方法 3、制作库元件74LS00 4、 制作库元件74LS373 实施方法:多媒体教学、通过操作步骤进行演示 详细内容: 6.6.3 绘制元件工具 Protel99SE的原理图库编辑系统提供了绘图工具、IEEE符号工具及Tools菜单下的命令来完成元件绘制。 1.常用Tools菜单 Tools菜单中的绝大多数命令在元件库管理器中均有相关的按钮,但有一些命令是特有的,这些命令如下。 New Component:在编辑的元件库中建立新元件。 Remove Component:删除在元件库管理器中选中的元件。 Rename Component:修改所选中元件的名称。 Copy Component:复制元件。 Move Component:将选中的元件移动到目标元件库中。 New Part:给当前元件增加一个新的功能单元(部件)。 Remove Part:删除当前元件的某个功能单元(部件)。 Remove Duplicates:删除元件库中的同名元件。 2.绘图工具栏 ⑴启动绘图工具栏 执行菜单View→Toolbars→Drawing Toolbar,或单击主工具栏上按钮 ,可以打开或关闭绘图工具栏。 ⑵绘图工具栏的功能 绘图工具栏如图6-54所示,它可用来绘制元件的外形,与绘图工具栏相应的菜单命令均位于Place菜单下,绘图工具栏的按钮功能如表6-6所示。 6.6.4 绘制新元件 制作新元件的一般步骤如下。 ⑴新建元件库;⑵设置工作参数;⑶修改元件名称;⑷在第四象限的原点附近绘制元件外形;⑸放置元件管脚;⑹调整修改,设置元件封装形式(Footprint)等信息;⑺保存元件。 1.新建元件库 进入Protel99SE,执行菜单File→New,在出现的对话框中双击图标 ,新建一个元件库,修改元件库名。 在元件库中,系统会自动新建一个名为Component_1的元件,执行菜单Tools→Rename Component更改元件名。 2.设置栅格尺寸 执行菜单Options→Document Options,打开工作参数设置对话框。在Grids区中设置捕获栅格(Snap)和可视栅格(Visible)尺寸,一般均设置为10mil。 3.绘制元件图形与编辑元件管脚 对于规则的元件,通常可以使用矩形来定义元件的边框图形,即使用绘图工具栏中的绘制矩形按钮、绘制圆角矩形按钮等进行绘制;对于不规则的元件则需要使用画线按钮、画曲线按钮、画椭圆线按钮、画多边形按钮等进行绘制。 元件图形绘制完毕,就可以在图形上添加管脚。执行菜单Place→Pins或单击画图工具栏上按钮 ,进入放置元件管脚状态,此时光标上悬浮着一个管脚,按键,屏幕弹出图6-59所示的管脚属性对话框。对话框中主要参数含义如下。 Name:设置管脚的名称。 Number:设置管脚号。 Orientation下拉列表框:设置管脚的放置方向。 Dot Symbol复选框:选中后该管脚为低电平有效。 Clk Symbol复选框:选中后代表该管脚为时钟信号管脚。 教学内容:Protel99SE印制板编辑器 教学手段和方法 授课教师:李媛华 授课对象:05电子1/2班;05计控1/2班 授课时间:2007上学期 教学目的: 1、了解Protel99SE印制板编辑器界面   2、熟练印制板编辑器工作参数设置 3、掌握印制电路板的工作层面的使用 授课提纲: 1、 Protel99SE印制板编辑器界面 2、介绍印制板编辑器工作参数设置 3、印制电路板的工作层面的使用 实施方法:多媒体教学、通过相应操作进行演示 详细内容: 7.2 Protel99SE印制板编辑器 7.2.1 启动PCB99SE编辑器 进入Protel99SE的主窗口,执行File→ New建立新的设计项目,再次执行File→New,屏幕弹出新建文件对话框,单击图标 ,系统产生一个PCB文件,默认文件名为PCB1.PCB,此时可修改文件名,双击该文件进入PCB99SE编辑器,如图7-8所示。 7.2.2 PCB编辑器的画面管理 1.PCB窗口管理 在PCB99SE中,窗口管理常用命令如下。 执行View→Fit Board可以实现全板显示线路。 执行View→Refresh可以刷新画面,消除画面残缺。 执行View→Board in 3D可以显示整个印制板的3D模型,在电路布局或布线完毕,可以观察元件的布局或布线是否合理。 2.PCB99SE坐标系 PCB99SE的工作区是一个二维坐标系,其绝对原点位于电路板图的左下角,一般在工作区的左下角附近设计印制板。 执行Edit→Origin→Set,将光标移到要设置为新的坐标原点的位置,单击左键,即可自定义新的坐标原点, 执行Edit→Origin→Reset,可恢复到绝对坐标原点。 3.单位制设置 PCB99SE有Imperial(英制,单位为mil)和Metric(公制,单位为mm)两种单位制,执行View→Toggle Units可以实现英制和公制的切换。 执行Design→Options,在弹出对话框中选中Options选项卡,在Measurement Units下拉列表框中也可选择所用的单位制。 4.PCB浏览器使用 在PCB设计管理器中(执行菜单View→Design Manager可设置是否打开管理器)选中Browse PCB选项可以打开PCB浏览器,Browse下拉列表框中可以选择浏览器的类型,常用的如下。 ⑴Nets。网络浏览器,显示板上所有网络名。如图7-9所示,选中某个网络,单击【Edit】按钮可以编辑该网络属性;单击【Select】按钮可以选中网络,单击【Zoom】按钮则放大显示选取的网络,同时在节点浏览器中显示此网络的所有节点。 选择某个节点,单击此栏下的【Edit】按钮可以编辑当前焊盘属性;单击【Jump】按钮可以将光标跳跃到当前节点上,一般在印制板比较大时,可以用它查找元件。 在节点浏览器下方,还有一个微型监视器,如图示,在监视器中,虚线框为当前工作区所显示的范围,显示出所选择的网络,若按下【Magnifier】按钮,光标变成了放大镜形状,将光标在工作区中移动,便可放大显示光标所在的工作区域。在监视器的下方,有一个Current Layer下拉列表框,可用于选择当前工作层,在被选中择的层边上会显示该层的颜色。 ⑵Component。元件浏览器,在将显示当前电路板图中的所有元件名称和选中元件的所有焊盘。 ⑶Libraries。元件库浏览器,显示当前设置的元件库中的所有元件。在放置元件时,必须使用元件库浏览器,这样才会显示元件的封装名。 ⑷Violations。选取此项设置为违规错误浏览器,可以查看当前PCB上的违规信息。 ⑸Rules。选取此项设置为设计规则浏览器,可以查看并修改设计规则。 7.2.3 工作环境设置 1.设置栅格 执行Design→Options,在弹出的对话框中选中Options选项卡,出现图7-10所示的对话框。 Options选项卡设置捕获栅格(Snap)、元件移动栅格(Component)、电气栅格(Electrical Grid)、可视栅格样式(Visible Kind)和单位制(Measurement Unit);Layers选项卡中可以设置可视栅格(Visible Grid)。 2.设置优先项 执行Tools→Preferences,打开图7-12所示优选项设置对话框。 ⑴Options选项卡 此选项卡的主要设置内容如下。 Rotation Step:设置图件旋转一次的角度。 Cursor Type:设置光标显示的形状。通常为了准确定位,选择大十字(Large 90)。 7.3 印制电路板的工作层面 1.工作层的类型 在Protel99SE中进行印刷电路板设计时,系统提供了多个工作层面,主要层面类型如下。 ⑴信号层(Signal layers)。信号层主要用于放置与信号有关的电气元素,其中顶层(Top layer)和底层(Bottom layer)可以放置元件和铜膜导线,中间信号层(Mid layer1~30)布设铜膜导线。 ⑵内部电源/接地层(Internal plane layers)。主要用于布设电源线及地线,可以给内部电源/接地层命名一个网络名,在设计过程中PCB编辑器能自动将同一网络上的焊盘连接到该层。 ⑶机械层(Mechanical layers)。一般用于设置印制板的物理尺寸、数据标记、装配说明及其它机械信息。 ⑷丝印层(Silkscreen layers)。主要用于放置元件的外形轮 廓、元件标号和元件注释等,包括顶层丝印层(Top Overlay)和底层丝印层(Bottom Overlay)两种。 ⑸阻焊层(Solder Mask layers)。阻焊层是负性的,放置其上的焊盘和元件代表电路板上未敷铜的区域,分为顶层阻焊层和底层阻焊层。 ⑹锡膏防护层(Paste mask layers)。主要用于SMD元件的安装,分为顶层防锡膏层和底层防锡膏层。 ⑺钻孔层(Drill Layers)。提供钻孔信息,包括钻孔指示图(Drill Guide)和钻孔图(Drill Drawing)。 ⑻禁止布线层(Keep Out Layer)。禁止布线层定义放置元件和布线区域范围,一般禁止布线区域必须是一个封闭区域。 ⑼多层(Multi Layer)。用于放置电路板上所有的穿透式焊盘和过孔。 2.设置工作层 在Protel99SE中,系统默认打开的信号层仅有顶层和底层,在实际设计时应根据需要自行定义工作层的数目。 ⑴定义信号层、内部电源层/接地层的数目 执行Design→Layer Stack Manager,屏幕弹出图7-13所示工作层管理对话框。 选中图中的Top Layer,单击【Add Layer】按钮在顶层之下添加中间层Mid Layer;单击【Add Plane】按钮可添加内部电源/接地层。 图7-14所示为设置了2个中间层,1个内部电源/接地层的工作层面图。 如果要删除某层,可先选中该层,然后单击图中【Delete】按钮;单击【Move Up】按钮或【Move Down】按钮可以调节工作层面的上下关系。 选中某个工作层,单击【Properties】按钮,可以改变该工作层面的名称(Name)和敷铜的厚度(Copper thickness)。 ⑵定义机械层的显示数目 执行菜单Design→Mechanical Layers,屏幕弹出Setup Mechanical Layers(机械层设置)对话框,如图7-15所示。 单击某个机械层后的复选框选中该层。 设置完信号层、内部电源/接地层和机械层后,执行菜单Design→Options,选中Layers选项卡,选中的层将出现在工作层设置对话框中,如图7-16所示。 ⑶打开或关闭工作层 图7-16所示的工作层设置对话框中可以设置打开或关闭某个工作层,只需选中工作层前的复选框,即可打开对应的工作层。 对话框右下角的【All On】打开所有的层,【All Off】关闭所有的层,【Used On】只打开当前文件中正在使用的层。 选中DRC Error将高亮显示违反规则的图件;选中Connect显示网络飞线;选中Pad Holes显示焊盘钻孔;选中Via Holes显示过孔钻孔。 一般情况下,Keep Out Layer、Multi Layer必须设置为打开,其它各层根据需要设置。如设计单面板时还必须将Bottom Layer、Top Overlay设置为打开状态。 采用的教学方法: 讲授为主,充分发挥学生自主学习的积极性,进行有效的课堂讨论。增强学生学习课程的兴趣。 教学内容:设置PCB元件库 教学手段和方法 授课教师:李媛华 授课对象:05电子1/2班;05计控1/2班 授课时间:2007上学期 教学目的: 1、了解印制板封装库的加载方法 2、会手工定义出要求的PCB的大小 3、介绍手工规划PCB的技巧 授课提纲: 1、封装库的加载方法 2、手工定义出大小为70mm*40mm的PCB 3、介绍手工规划PCB的技巧 实施方法:多媒体教学、通过设计实例进行演示 详细内容: 第8章 PCB手工布线 设计实例 PCB设计方法有手工布线和自动布线两种,对于简单的电路,采用手工布线效率更高。一般采用自动布线后的线条往往有些地方不够整齐,甚至还不合理,还需要进行手工布线调整。 手工设计PCB是用户直接在PCB软件中根据原理图进行手工放置元件、焊盘、过孔等,并进行线路连接的操作过程,手工设计的一般步骤如下。 ⑴设置元件库,规划印制电路板。 ⑵放置元件、焊盘、过孔等图件。 ⑶元件布局。 ⑷手工布线。 ⑸电路调整 以下采用图8-1所示单管放大电路为例介绍手工布线方法。 8.1 设置PCB元件库 在PCB设计前,必须将元件封装所在的元件库添加到当前库(Libraries)中,只有这样,这些元件才能被调用。 图8-1中的元件封装都在系统提供的Advpcb.ddb设计数据库中的PCB_Footprints.lib封装元件库中。 1.设置元件库 在设计管理器中选中Browse PCB,在Browse下拉列表框中选择Libraries,设置为元件库浏览器。单击Libraries栏下方的【Add/Remove】按钮,在弹出的对话框中找到所需的库文件,单击【Add】按钮装载库文件,单击【OK】完成操作,元件浏览器中将出现已加入的库文件。 在PCB99SE中,印制板库文件位于Design Explorer 99 SE\Library\Pcb目录下,常用的印制板库文件是Generic Footprint文件夹中的Advpcb.ddb。 8.2 规划电路板尺寸 在PCB设计中,首先要规划印制板,即定义印制板的机械轮廓和电气轮廓。 印制板的机械轮廓是指电路板的物理外形和尺寸,需要根据公司和制造商的要求进行相应的规划,机械轮廓定义在4个机械层上,比较合理的规划机械层的方法是在一个机械层上绘制电路板的物理轮廓,而在其它的机械层上放置物理尺寸、队列标记和标题信息等。 印制板的电气轮廓是指电路板上放置元件和布线的范围,电气轮廓一般定义在禁止布线层上,是一个封闭的区域,一般的电路设计仅规划PCB的电气轮廓。 8.2.1 手工定义PCB板尺寸 1.手工定义PCB板尺寸 本例中采用公制规划尺寸,板的尺寸为70mm×40mm,具体步骤如下。 ⑴执行View→Toggle Units,设置单位制为公制Metric。 ⑵执行Design→Options,在Layers选项卡中分别设置可视栅格1、2为1mm和10mm;在Options选项卡中设置捕获栅格为0.5mm。 ⑶在工作层设置中选中Keep Out Layer复选框,然后用鼠标单击工作区下方标签中的 ,将当前工作层设置为Keep Out Layer。 ⑷执行Place→Line放置连线,一般从工作区的左下角开始,定义一个闭合PCB边框,以此边框作为电路板的尺寸,如图8-3所示。此后,放置元件和布线都要在此边框内部进行。 2.手工规划PCB中的技巧 上述方法在画线的时候靠眼睛辨别,要寻找工作区的坐标原点,且很难确定线条长度,难以在该闭合处闭合,且容易在顶点处产生45°斜面。因此只有在画线时时刻注意状态栏左部的坐标信息,以便确定每一个顶点的坐标位置,才能顺利完成边框线的绘制,这种操作方法比较麻烦,实际使用中可以采用定义位置坐标的方法解决。 ⑴执行View→Toolbars→Placement Tools,打开放置工具栏。 ⑵单击放置工具栏上的 图标,在工作区左下角处单击一下,将该点定义为相对坐标原点(0,0),沿此点往右为+x轴,往上为+y轴。 ⑶单击放置工具栏上的 图标,设置边框线。此时光标上连着十字形,表示处于画线状态,单击鼠标左键确定连线起点,然后按一下快捷键,接着再按快捷键,屏幕弹出坐标跳跃对话框,如图8-4所示,在X栏和Y栏输入终点的x轴和y轴坐标70、0,单击【OK】按钮,光标跳跃到坐标(70,0)处,连按两次回车键确定此条连线。 ⑷同样方法绘制好其他连线。 用这种快捷键的方法比用移动光标的方法最突出的优点是定位准确,顶点可靠闭合,且不会在顶点产生45°斜面。 采用的教学方法: 讲授为主,充分发挥学生自主学习的积极性,进行有效的课堂讨论。增强学生学习课程的兴趣。 教学内容:放置元件、焊盘和过孔 教学手段和方法 授课教师:李媛华 授课对象:05电子1/2班;05计控1/2班 授课时间:2007上学期 教学目的:1、介绍放置元件方法、技巧   2、掌握焊盘放置技巧、过孔实际的运用 3、介绍元器件布局的技巧及原则 授课提纲: 1、放置元件方法、技巧 2、焊盘、过孔放置技巧 3、PCB元件布局的原则 实施方法:多媒体教学、通过相应操作进行演示 详细内容: 放置元件后,系统提示继续放置同一类元件,元件标号自动加1(如V2),此时可以继续放置元件,单击【Cancel】按钮退出放置状态。 本例中,在图8-3所示的禁止布线框中,根据原理图执行菜单Place→Component,依次放置电阻AXIAL0.4,电解电容RB.2/.4和三极管TO-92A,如图8-22所示。 2.从元件库中直接放置 从元件浏览器中选中元件后,单击右下角的【Place】按钮,光标便会跳到工作区中,同时还带着该元件封装,将光标移到合适位置后,单击鼠标左键,放置该元件,此时元件还未定义标号和标称值。 3.元件属性设置 打开元件属性的方法有两种,大多数情况下,在放置元件过程中,元件处于悬浮状态时,按键盘上的键,屏幕弹出图8-23所示的元件属性对话框,进行元件属性编辑;当在元件已经固定在工作区中,则可以双击该元件,屏幕弹出元件属性对话框,修改元件属性。 元件属性对话框共有Properties、Designator、Comment三个选项卡,其中Properties选项卡为该元件基本属性,用于设置元件的标号、注释文字(标称值或型号)、元件封装所在层、元件封装所在层、元件封装是否锁定状态,注释文字的字体、大小、所在层等。若按下【Global>>】按钮,可以进行全局修改,方法与SCH99SE中的全局修改相同。 Designator选项卡和Comment选项卡,都是定义其字符的属性,他们的项目是相同的,图8-24所示为Designator选项卡,主要设置如图示。 采用的教学方法: 讲授为主,充分发挥学生自主学习的积极性,进行有效的课堂讨论。增强学生学习课程的兴趣。 8.3.2 放置焊盘 1.放置焊盘 焊盘有穿透式的,也有仅放置在某一层面上的贴片式(主要用于表面封装元件),外形有圆形(Round)、正方形(Rectangle)和正八边形(Octagonal)等,如图8-25所示。 执行Place→Pad或单击放置工具栏上按钮 ,进入放置焊盘状态,移动光标到合适位置后,单击左键,放下一个焊盘,此时仍处于放置状态,可继续放置焊盘。 2.焊盘属性设置 在焊盘处于悬浮状态时,按下键盘上的键,调出焊盘属性对话框,如图8-26所示。 对话框中,Properties选项卡主要用于设置焊盘的形状(Shape)、大小(Size)、所在层(Layer)、编号(Designator)、孔径(Hole Size)等,Advanced选项卡主要用于设置焊盘所在的网络、焊盘的电气类型及焊盘的钻孔壁是否要镀铜。 一般自由焊盘的编号设置为0。 在自动布线中,必须对独立焊盘进行网络设置,这样才能完成布线。设置网络的方法为: 在图8-26所示的焊盘属性对话框中选中Advanced选项卡,在Net下拉列表框中选定所需的网络;在手工布线中,Net下拉列表框中为Not Net(没有网络)。 对于已经放置好的焊盘,双击焊盘也可以调出属性对话框。 用鼠标单击选中的焊盘,用鼠标左键点住控点,可以移动焊盘。 本例中,必须在输入端、电源端及接地端添加焊盘,以便与外部连接。 8.4 元件布局 虽然Protel99SE提供了功能强大的自动布局,但是其布局的结果是不近人意的,往往要进行手工布局调整。 元件放置完毕,应当从机械结构、散热、电磁干扰及布线的方便性等方面综合考虑元件布局,可以通过移动、旋转和翻转等方式调整元件的位置,使之满足电路使用要求。在布局时除了要考虑元件的位置外,还必须调整好丝网层上文字符号。 8.4.1 印制板布局原则 元件布局是将元件在一定面积的印制板上合理地排放,它是设计PCB的第一步。布局是印制板设计中最耗费精力的工作,往往要经过若干次比较,才能得到一个较满意的布局结果。 一个好的布局,首先要满足电路的设计性能,其次要满足安装空间的限制,在没有尺寸限制时,要使布局尽量紧凑,减小PCB设计的尺寸,减少生产成本。 为了设计出质量好、造价低、加工周期短的印制板,印制板布局应遵循下列的一般原则。 1.元件排列规则 ⑴首先布置主电路的集成块和晶体管的位置。 ⑵在通常条件下,元件应布置在印制板的同一面上,只有在顶层元件过密时,才能将一些高度有限并且发热量小的器件,如贴片电阻、贴片电容、贴片IC等放在底层。 ⑶在保证电气性能的前提下,元件放置应相互平行或垂直排列,元件排列要紧凑,不允许重叠,输入和输出元件尽量远离。 ⑷某些元器件或导线之间可能存在较高的电位差,应加大它们之间的距离,以免因放电、击穿引起以外短路。 ⑸带高压的元器件应尽量布置在调试时手不易触及的地方。 ⑹位于板边缘的元件,离板边缘至少2个板厚。 ⑺对于四个管脚以上的元件,不可进行翻转操作,否则将导致该元件安装插件时管脚号不能一一对应。 ⑻元器件在整个板面上分布均匀、疏密一致。 2.按照信号走向布局原则 ⑴通常按照信号的流程逐个安排各个功能电路单元的位置,以每个功能电路的核心元件为中心,围绕它进行布局。 ⑵元件的布局应便于信号流通,使信号尽可能保持一致的方向。多数情况下,信号的流向安排为从左到右或从上到下,与输入、输出端直接相连的元件应当放在靠近输入、输出接插件或连接器的地方。 3.防止电磁干扰 ⑴对辐射电磁场较强的元件,以及对电磁感应较灵敏的元件,应加大它们相互之间的距离或加以屏蔽,元器件放置的方向应与相邻的印制导线交叉。 ⑵尽量避免高低电压器件相互混杂、强弱信号的器件交错在一起。 ⑶对于会产生磁场的元器件,如变压器、扬声器、电感等,布局时应注意减少磁力线对印制导线的切割,相邻元件的磁场方向应相互垂直,减少彼此间的耦合。 ⑷对干扰源进行屏蔽,屏蔽罩应良好接地。 ⑸工作在高频的电路,要考虑元器件间分布参数的影响。 4.抑制热干扰 ⑴对于发热的元器件,应优先安排在利于散热的位置,必要时可以单独设置散热器或小风扇,以降低温度,减少对邻近元器件的影响。 ⑵一些功耗大的集成块、大或中功率管、电阻等元件,要布置在容易散热的地方,,并与其它元件隔开一定距离。 ⑶热敏元件应紧贴被测元件并远离高温区域,以免受到其它发热元件影响,引起误动作。 ⑷双面放置元件时,底层一般不放置发热元件。 5.提高机械强度 ⑴要注意整个PCB板的重心平衡与稳定,重而大的元件尽量安置在印制板上靠近固定端的位置,并降低重心,以提高机械强度和耐振、耐冲击能力,以及减少印制板的负荷和变形。 ⑵重15克以上的元器件,应当使用支架或卡子加以固定。 ⑶为了便于缩小体积或提高机械强度,可设置“辅助底板”,放置一些笨重的元件。 ⑷板的最佳形状是矩形(长宽比为3:2或4:3),板面尺寸大于200×150mm时,要考虑板所受的机械强度,可加边框加固。 ⑸在印制板上留出固定支架、定位螺孔和连接插座的位置。 6.可调节元件的布局 可调元件的布局应考虑整机的结构要求,若是机外调节,其位置要与调节旋钮在机箱面板上的位置相适应;若是机内调节,则应放置在印制板上能够方便调节的地方。 8.4.2 手工布局 1.手工移动元件 ⑴用鼠标拖动 元件移动有多种方法,比较快捷的方法是直接使用鼠标进行移动,即将光标移到元件上,按住鼠标左键不放,将元件拖动到目标位置。这种方法对没有进行线路连接的元件比较方便。 ⑵使用Move菜单下的命令移动元件 执行菜单Edit→Move→Component,光标变为“十”字,移动光标到需要移动的元件处,单击该元件,即可将该元件移动到所需的位置,单击鼠标左键放置元件。 执行该命令后,在元件外单击鼠标左键,屏幕弹出板上的元件清单,供选择要移动的元件。 执行菜单Edit→Move→Drag,也可以实现元件拖动。 ⑶移动元件时拖动连线的设置 如果希望移动元件时,印制导线也跟着一起移动,则在进行移动前,必须进行拖动连线的系统参数设置,方法如下: 执行菜单Tools→Preferences,在弹出的系统参数设置对话框,选择Options选项卡,在Component Drag区的Mode下拉列表框,选中Connected Tracks即可。 ⑷在PCB中快速定位元件 执行菜单Edit→Jump→Component,屏幕弹出对话框,填入要查找的元件标号,单击【OK】,光标跳转到指定元件上。 2.旋转元件 选中元件,按住左键不放,同时按键进行水平翻转;按键进行垂直翻转;按空格键进行旋转,旋转的角度可以通过执行Tools→Preferences进行设置,在对话框中选中Options选项卡,在Other区中Rotation Step中设置旋转角度,默认90度。 图8-27所示为布局调整后并添加焊盘后的印制板图。 3.元件标注的调整 布局调整后,往往元件标注的位置过于杂乱,尽管并不影响电路的正确性,但可读性变差,在电路装配或维修时不易识别元件,所以布局结束还必须对元件标注进行调整。 元件标注文字一般要求排列要整齐,方向要一致,不能将元件的标注文字放在元件的框内或压在焊盘或过孔上。元件标注的调整采用移动和旋转的方式进行,修改标注内容可直接双击该标注文字,在弹出的对话框中进行修改。 图8-27所示的元件布局图,图中元件的标注文字未调好,如元件C1、C3、R1、R2的文字方向与其它不同;元件C1、C2、C3的文字位于元件的框中,由于该元件的标注文字在顶层丝网层上,标号将被元件覆盖。经过调整元件标注后的电路布局如图8-28所示。 教学内容:PCB板上元件布线 教学手段和方法 授课教师:李媛华 授课对象:05电子1/2班;05计控1/2班 授课时间:2007上学期 教学目的:1、了解印制板布线原则   2、掌握布线前的准备工作、设置栅格 3、介绍手工布线的技巧 授课提纲: 1、印制板布线原则 2、布线前的准备工作 3、手工布线的技巧 实施方法:多媒体教学、通过实际操作进行演示 详细内容: 8.5 元件布线 8.5.1 印制板布线原则 布线和布局是密切相关的两项工作,布局的好坏直接影响着布线的布通率。布线受布局、板层、电路结构、电性能要求等多种因素影响,布线结果又直接影响电路板性能。 ⒈基本布线方法 ⑴直接布线。传统的印制板布线方法起源于最早的单面印制线路板。其过程为:先把最关键的一根或几根导线从始点到终点直接布设好,然后把其它次要的导线绕过这些导线布下,通用的技巧是利用元件跨越导线来提高布线效率,布不通的线可以通过顶层短路线(飞线)解决,如图8-30所示。 ⑵X-Y坐标布线。X-Y坐标布线指布设在印制板一面的所有导线都与印制线路板边沿平行,而布设在另一面的所有导线都与前一面的导线正交,两面导线的连接通过过孔(金属化孔)实现,如图8-31所示。 ⒉印制板布线的一般原则 ⑴布线板层选择 印制板布线可以采用单面、双面或多层,一般应首先选用单面,其次是双面,在仍不能满足设计要求时才选用多层板。 ⑵印制导线宽度原则 ①印制导线的最小宽度主要由导线与绝缘基板间的粘附强度和流过它们的电流值决定。 一般选用导线宽度在1.5mm左右完全可以满足要求,对于集成电路,尤其数字电路通常选0.2~0.3mm就足够。当然只要密度允许,还是尽可能用宽线,尤其是电源和地线。 ②印制导线的线宽一般要小于与之相连焊盘的直径。 ⑶印制导线的间距原则 导线的最小间距主要由最坏情况下的线间绝缘电阻和击穿电压决定。导线越短、间距越大,绝缘电阻就越大。一般选用间距1~1.5mm完全可以满足要求。对集成电路,尤其数字电路,只要工艺允许可使间距很小。 ⑷信号线走线原则 ①输入、输出端的导线尽量避免相邻平行,平行信号线之间要尽量留有较大间隔,最好加线间地线,起到屏蔽的作用。 ②印制板两面的导线应互相垂直、斜交或弯曲走线,避免平行,减少寄生耦合。 ③信号线高、低电平悬殊时,要加大导线的间距;在布线密度比较低时,可加粗导线,信号线的间距也可适当加大。 ⑸地线布设原则 ①一般将公共地线布置在印制板的边缘,便于印制板安装在机架上,也便于与机架地相连接。印制地线与印制板的边缘应留有一定的距离(不小于板厚),这不仅便于安装导轨和进行机械加工,而且还提高了绝缘性能。 ②在印制电路板上应尽可能多地保留铜箔做地线,这样传输特性和屏蔽作用将得到改善,并且起到减少分布电容的作用。地线(公共线)不能设计成闭合回路,在高频电路中,应采用大面积接地方式。 ③印制板上若装有大电流器件,如继电器、扬声器等,它们的地线最好要分开独立走,以减少地线上的噪声。 ④模拟电路与数字电路的电源、地线应分开排布,这样可以减小模拟电路与数字电路之间的相互干扰。 ⑤为避免各级电流通过地线时产生相互间的干扰,特别是末级电流通过地线对第一级的反馈干扰,以及数字电路部分电流通过地线对模拟电路产生干扰,通常各级的地是割裂的,不直接相连,然后再分别接到公共的一点地上。 ⑹模拟电路布线 模拟电路的布线要特别注意弱信号放大电路部分的布线,特别是电子管的栅极、半导体管的基极和高频回路,这是最易受干扰的地方。布线要尽量缩短线条的长度,所布的线要紧挨元器件,尽量不要与弱信号输入线平行布线。 ⑺数字电路布线原则 数字电路布线中,工作频率较低的只要将线连好即可,一般不会出现太大的问题。工作频率较高,特别是高到几百兆赫时,布线时要考虑分布参数的影响。 ⑻高频电路布线原则 ①高频电路中,集成块应就近安装高频退耦电容,一方面保证电源线不受其它信号干扰,另一方面可将本地产生的干扰就地滤除,防止了干扰通过各种途径(空间或电源线)传播。 ②高频电路布线的引线最好采用直线,如果需要转折,采用45度折线或圆弧转折,可以减少高频信号对外辐射和相互间的耦合。管脚间的引线越短越好,引线层间的过孔越少越好。 ⑼信号屏蔽原则 ①印制板上的元件若要加屏蔽时,可以在元件外面套上一个屏蔽罩,在底板的另一面对应于元件的位置再罩上一个扁形屏蔽罩(或屏蔽金属板),将这两个屏蔽罩在电气上连接起来并接地,这样就构成了一个近似于完整的屏蔽盒。 ②印制导线如果需要进行屏蔽,要求不高时,可采用印制导线屏蔽。对于多层板,一般通过电源层和地线层,既解决电源的布线问题,又可以对信号线进行屏蔽,如图8-32所示。 ⑽大面积铜箔的使用原则 印制导线在不影响电气性能的基础上,应尽量避免采用大面积铜箔。如果必须使用大面积铜箔时,应局部开窗口,以防止长时间受热时,导致铜箔与基板间的粘合剂产生的挥发性气体无法排除,热量不易散发,以致产生铜箔膨胀和脱落现象,如图8-33所示,大面积铜箔上的焊盘连接如图8-34所示。 8.5.2 手工布线 1.布线前的准备工作 ⑴设置工作层 执行菜单Design→Option,打开文档选项菜单,选中Layers选项卡,在要设置为打开状态的工作层中的复选框内点击打勾,选中该层。 本例中采用单面布线,所以须选中Bottom Layer(底层)。 ⑵选择线条宽度 在PCB99SE中,执行Place→ Line或单击放置工具栏上的 按钮,放置线宽固定为10mil的连线,若在放置连线的初始状态时,单击键盘上的键可以修改连线宽度,如图8-36所示,在其中可以修改线宽和线的所在层。 执行Place→Interactive Routing或单击放置工具栏的按钮 ,可放置自定义线宽的连线,下面介绍自定义线宽的方法。 执行菜单Design→Rules,屏幕弹出布线规则设置对话框,如图8-37所示,选中Routing选项卡,在Rules Classes栏下移动滚动条至最下方,选中Width Constraint(线宽限制),其对话框下方显示当前的线条宽度。 单击图中的【Properties】按钮,屏幕弹出线宽设置对话框,如图8-38所示,可修改线条的最大、最小和合适的线条宽度。 ⑶选择连线的工作层 本例中在工作区的下方单击Bottom Layer标签,选中工作层Bottom Layer。 2.为手工布线设置栅格 在进行手工布线时,如果栅格的设置不合理,布线可能出现锐角,或者印制导线无法连接到焊盘上,因此必须合理地设置捕获栅格尺寸。 设置捕获栅格尺寸可以在电路工作区中单击鼠标右键,在弹出的菜单中选择Snap Grid,屏幕弹出图8-39所示的对话框,从中选择捕获栅格尺寸。 3.放置印制导线 导线可放置在任何工作层上,当放置在信号层上时,就具有电气特性,称为印制导线;当放置在其它层时,代表无电气特性的绘图标志线。 本例中设计的是单面板,故布线层为Bottom Layer(底层)。 单击小键盘上的<*>键,将工作层切换到Bottom Layer;在布线规则设置中将布线的线宽设置为1mm。 执行菜单Place→Interactive Routing或单击放置工具栏上的 按钮,进入放置印制导线状态,放置印制导线。 在放置印制导线过程中,同时按下+空格键,可以切换印制导线转折方式,共有六种,分别是45度转折、弧线转折、90度转折、圆弧角转折、任意角度转折和1/4圆弧转折。 图8-40所示为连线示意图。 4.不同板层上的布线 多层板中,在不同板层上的布线应采用垂直布线法,即一层采用水平布线,则相邻的另一层应采用垂直布线。在绘制电路板时,不同层之间铜膜线的连接依靠过孔(金属化孔)实现。 对于双面板或多层板的连线,如果线条在走线时被同一层的另一个线条所阻挡,如图8-43所示,在被阻挡前可通过过孔连接,其孔壁的金属转到另一层来继续走线,如图8-44所示。 采用的教学方法: 讲授为主,充分发挥学生自主学习的积极性,进行有效的课堂讨论。增强学生学习课程的兴趣。 所谓布线,就是使用实际的印制导线连接元件。布线的方法有自动布线和手工布线两种,本节介绍手工布线。 教学内容:放置元件、焊盘和过孔 教学手段和方法 授课教师:李媛华 授课对象:05电子1/2班;05计控1/2班 授课时间:2007上学期 教学目的:1、介绍绘制元件封装的准备工作   2、掌握PCB元件设计界面操作 3、介绍元器件布局的技巧及原则 授课提纲: 1、放置元件方法、技巧 2、焊盘、过孔放置技巧 3、PCB元件布局的原则 实施方法:多媒体教学、通过相应操作进行演示 详细内容: 8.6 PCB元件设计 设计印制电路板需要用到元件的封装,虽然Protel99SE中提供了几十个元件封装库,但随着电子技术的迅速发展,新型元器件层出不穷,不可能由元件库全部包容,这就需要用户自己设计元件的封装。 PCB封装实际上就是由元件外观和元件引脚组成的图形,他们大致都是由两部分组成:外形轮廓和元件引脚。外形轮廓在PCB上是以印刷油漆的形式体现,;元件引脚在PCB上是以焊盘的形式体现。因此,各引脚的间距就决定了该元件相应焊盘的间距,这是与原理图元件图形的引脚是不同的。 例如:一个1/4W的电阻与一个2W的电阻在原理图中的元件图形是没有区别的,而其在PCB中元件却有外形轮廓的大小和焊盘间距的大小之分。 8.6.1 绘制元件封装的准备工作 在绘制封装之前,首先收集元器件的封装信息。封装信息主要来源于元器件生产厂家提供的用户手册。如果没有所需元器件的用户手册,可以上网查找元器件信息,一般通过访问该元器件的厂商或供应商网站可以获得相应信息。在查找中也可以通过搜索引擎进行,如www.google.com或www.21ic.com等。 。 元件封装设计时还必须注意元器件的轮廓设计,元器件的外形轮廓一般放在PCB的丝印层上,要求要与实际元器件的轮廓大小一致。如果元件的外形轮廓画得太大,浪费了PCB的空间;如果画得太小,元件可能无法安装。 8.6.2 PCB元件设计基础 在PCB99SE中,执行菜单File→New,在出现的对话框中单击 图标 ,进入PCB元件库编辑器,并自动新建一个元件库PCBLIB1.LIB。如图8-47所示。 1.新建元件库 进入PCB元件库编辑器后,系统自动新建一个元件库,该元件库的缺省文件名为PCBLIB1,库文件名可以修改。同时,在元件库中,程序已经自动新建了一个名为PCBCOMPONENT_1的元件,可以用菜单Tools→Rename Component来更名。 2.元件库管理器 PCB元件库编辑器中的元件库管理器与原理图库元件管理器类似,在设计管理器中选中Browse PCBLib可以打开元件库管理器,在元件库管理器中可以对元件进行编辑操作,元件管理器如图8-48所示。 8.6.3 采用设计向导方式设计元件封装 Protel99SE中提供了封装设计向导,常见的标准封装都可以通过这个工具来实现封装设计。 1.常用的元件标准封装 Protel99SE的封装设计向导可以设计常见的标准封装,主要有以下几类。 ⑴Resistors(电阻) 电阻只有两个管脚,有插针式和贴片式两种封装。随着电阻功率的不同,电阻的体积大小不同,对应的封装尺寸也不同。插针式电阻的命名一般以 “AXIAL”开头;贴片式电阻的命名可自由定义。图8-49所示为两种类型的电阻封装。 ⑵Diodes(二极管) 二极管的封装与电阻类似,不同之处在于二极管有正负极的分别。图8-50所示为二极管的封装。 ⑶Capacitors(电容) 电容一般只有两个管脚,通常分为电解电容和无极性电容两种,封装形式也有插针式封装和贴片式封装两种。一般而言,电容的体积与耐压值和容量成正比。图8-51所示为电容封装。 ⑷DIP(双列直插封装) DIP为目前最常见的集成块封装形式,制作时应注意管脚数、同一列管脚的间距及两排管脚间的间距等,如图8-52所示。 ⑸SOP(双列小贴片封装) SOP是一种贴片的双列封装形式,几乎每一种DIP封装的芯片均有对应的SOP封装,与DIP封装相比,SOP封装的芯片体积大大减少。图8-53所示为SOP封装图。 ⑹PGA(引脚栅格阵列封装) PGA是一种传统的封装形式,其引脚从芯片底部垂直引出,且整齐地分布在芯片四周,早期的80X86CPU均是这种封装形式。图8-54所示为PGA封装图。 ⑺SPGA(错列引脚栅格阵列封装) SPGA与PGA封装相似,区别在于其引脚排列方式为错开排列,利于引脚出线,如图8-55所示。 ⑻LCC(无引出脚芯片封装) LCC是一种贴片式封装,这种封装的芯片的引脚在芯片的底部向内弯曲,紧贴于芯片体,从芯片顶部看下去,几乎看不到引脚,如图8-56所示。 这种封装方式节省了制板空间,但焊接困难,需要采用回流焊工艺,要使用专用设备。 ⑼QUAD(方形贴片封装) QUAD为方形贴片封装,与LCC封装类似,但其引脚没有向内弯曲,而是向外伸展,焊接比较方便。QUAD封装包括QFG系列,如图8-57所示。 ⑽BGA(球形栅格阵列封装) BGA为球形栅格阵列封装,与PGA类似,主要区别在于这种封装中的引脚只是一个焊锡球状,焊接时熔化在焊盘上,无需打孔,如图8-58所示。 ⑾SBGA(错列球形栅格阵列封装) SBGA与BGA封装相似,区别在于其引脚排列方式为错开排列,利于引脚出线,如图8-59所示。 ⑿Edge Connectors(边沿连接) Edge Connectors为边沿连接封装,是接插件的一种,常用于两块板之间的连接,便于一体化设计,如计算机中的PCI接口板。其封装如图8-60所示。 2.使用设计向导绘制元件封装 采用设计向导绘制元件一般针对符合通用的标准元件。下面以双列直插式16脚IC的封装DIP16为例介绍设计方法。 ⑴进入PCB元件库编辑器后,执行菜单Tools→New Component新建元件,屏幕弹出元件设计向导,如图8-61所示,选择【Next】按钮进入设计向导(若选择【Cancel】按钮则进入手工设计状态)。 ⑵单击【Next】按钮,进入元件设计向导,屏幕弹出图8-62所示的对话框,共有12种基本封装供选择,包括电阻、电容、二极管、连接器及集成电路等常用封装,图中选中的为双列直插式元件DIP,对话框下方的下拉列表框用于设置单位制。 ⑶选中元件的基本封装后,单击【Next】按钮,屏幕弹出图8-63所示的对话框,用于设定焊盘的直径和孔径,可直接修改图中的尺寸。 ⑷定义好焊盘的尺寸后,单击【Next】按钮,屏幕弹出图8-64所示的对话框,用于设置相邻焊盘的间距和两排焊盘之间的距离,图中分别设置为100mil和600mil。 ⑸定义好焊盘间距后,单击【Next】按钮,屏幕弹出图8-65所示的对话框,用于设置元件边框的线宽,图中设置为10mil。 ⑹定义好线宽后,单击【Next】按钮,屏幕弹出图8-66所示的对话框,用于设置元件的管脚数,图中设置为16。 ⑺定义管脚数后,单击【Next】按钮,屏幕弹出图8-67所示的对话框,设置元件封装名,图中设置为DIP16。名称设置完毕,单击【Next】按钮,屏幕弹出设计结束对话框,单击【Finish】按钮结束元件设计,屏幕显示刚设计好的元件,如图8-68所示。 采用设计向导可以快速绘制元件的封装,绘制时一般要先了解元件的外形尺寸,并合理选用基本封装。对于集成块应特别注意元件的管脚间距和相邻两排管脚的间距,并根据管脚大小设置好焊盘尺寸及孔径。 8.6.4 手工绘制元件封装 手工绘制方式一般用于不规则的或不通用的元件设计。 下面以图8-69所示的贴片式14脚集成块的封装SO-14为例介绍元件封装手工设计的具体步骤。   ⑴创建新元件 若新建一个PCBLIB元件库,系统将自动创建一个缺省名为PCBCOMPONENT_1的PCB元件。 若在一个已经存在的元件库再次创建 一个新元件,执行菜单Tools→New Component,屏幕弹出图8-61所示的元件设计向导,选择【Cancel】按钮进入手工设计状态,系统自动创建一个名为PCBCOMPONENT_1的新元件。 ⑵根据实际元件确定元件焊盘之间的间距、两排焊盘间的间距及焊盘的直径。 SO-14是标准的贴片式元件封装,焊盘设置为:80mil×25mil,形状为Round;焊盘之间的间距50mil;两排焊盘间的间距220mil;焊盘所在层为Top layer(顶层)。 ⑶执行菜单Tools→Library Options设置文档参数,将可视栅格1设置为5mil,可视栅格2设置为20mil,捕获栅格设置为5mil。 ⑷执行Edit→Jump→Reference将光标跳回原点(0,0)。 ⑸执行菜单Place→Pad放置焊盘,按下〈Tab〉键,弹出焊盘的属性对话框,设置参数如下。 X-Size:80mil;Y-Size:25mil;Shape:Round;Designator:1;Layer:Top Layer;其它默认。退出对话框后,将光标移动到原点,单击鼠标左键,将焊盘1放下。 ⑹依次以50mil为间距放置焊盘2~7。 ⑺对称放置另一排焊盘8~14,两排焊盘间的间距为220mil。 ⑻双击焊盘1,在弹出的对话框中的Shape下拉列表框中选择Rectangle,定义焊盘1的形状为矩形,设置好的焊盘如图8-70所示。 ⑼绘制SO-14的外框。将工作层切换到Top Overlay,执行菜单Place→Track放置连线,执行菜单Place→Arc放置圆弧,线 宽均设置为10mil,圆弧半径设置为25mil,外框绘制完毕的元件如图8-69所示。 ⑽执行菜单Edit→Set Reference→Pin1,将元件参考点设置在管脚1。 ⑾执行Tools→Rename Component,将元件名修改为SO-14。 ⑿执行菜单File→Save保存当前元件。 8.6.5 编辑元件封装 1.修改元件封装库中的元件 进入元件库编辑器,选择File→Open打开要编辑的元件库,在元件浏览器中选中元件,窗口显示出此元件的封装图,若要修改元件封装的焊盘,用鼠标左键双击要修改的焊盘,出现焊盘的属性对话框,在对话框中修改引脚焊盘的编号、形状、直径、钻孔直径等参数;若要修改元件外形,可以用鼠标点取某一条轮廓线,再次单击它的非控点部分,移动鼠标,即可改变其轮廓线,或者删除原来的轮廓线,重新绘制新的轮廓线。元件修改后,执行菜单File→Save,将结果保存。 需要注意的是,修改元件封装库的结果不会反映在以前绘制的电路板图中。如果按下PCB元件库编辑器上的【Update PCB】按钮,系统就会用修改后的元件更新电路板图中的同名元件。 在绘制PCB时,若发现所采用的某一个元件封装不符合要求,需要加以修改,可以直接PCB编辑器中进行修改。方法是:在元件浏览器中选中该元件,单击【Edit】按钮,系统自动进入元件编辑状态,其后的操作与上面相同。 2.直接在PCB图中修改元件封装的管脚 在PCB设计中如果某些元件的原理图中的管脚号和印制板中的焊盘编号不同(如二极管、三极管等),在自动布局时,这些元件的网络飞线会丢失或出错,此时可以通过直接编辑焊盘属性的方式,修改焊盘的编号来达到管脚匹配的目的。 编辑元件封装的焊盘可以直接双击元件焊盘,在弹出的焊盘属性对话框中修改焊盘编号。 8.6.6 元件封装常见问题 在元件封装设计中,通常会出现一些错误,这对PCB的设计将产生不良影响。 1.机械错误 机械错误在元件规则检查中是无法出来的,因此设计时需要特别小心。 ⑴焊盘大小选择不合适。 ⑵焊盘间的间距以及分布与实际元件不符。 ⑶带安装定位孔的元件未在封装中设计定位孔。 ⑷封装的外形轮廓小于实际元件。 ⑸接插件的出线方向与实际元件的出线方向不一致。 ⑹丝印层的内容放在焊盘所在层上。 8.7 手工布线实例 本节采用图8-72所示的BCD-7段译码电路为例,介绍手工绘制单面PCB的方法。 ⑴新建PCB文件,重新命名为New-design,并打开该文件。 ⑵装入封装元件库Advpcb.ddb。 ⑶将工作层转换到Keepout Layer,单击放置工具栏上的 按钮画线,设置电路板为2240mil×1260mil的矩形框。 ⑷放置元件。执行菜单Place→Component放置元件:U1为DIP16、U2为DIP16、J1为SIP2、J2为SIP10、JP1为POWER4,R1~R7为AXIAL0.3。 ⑸通过移动和旋转元件进行手工布局调整。 ⑹通过移动和旋转字符,进行字符调整,调整后的电路如图8-73所示。 ⑺手工布线 ①将工作层切换到Bottom Layer,即单面板底层布线。 ②根据图8-72所示的原理图进行布线,其中电源和地线的线宽设置为20mil,其他线的线宽为10mil,手工布线后的电路如图8-74所示。 采用的教学方法: 讲授为主,充分发挥学生自主学习的积极性,进行有效的课堂讨论。增强学生学习课程的兴趣。 如果有些元件找不到相关资料,则只能依靠实际测量,一般要配备游标卡尺,测量时要准确,特别是集成块的管脚间距 教学内容: PCB自动布线从原理图到印制板 教学手段和方法 授课教师:李媛华 授课对象:05电子1/2班;05计控1/2班 授课时间:2007上学期 教学目的: 1、熟练常握PCB自动布线流程   2、掌握通过网络表文件装载元件方法 3、能对装载网络表文件出错的部分修改 授课提纲: 1、 Protel 99se的PCB自动布线流程 2、通过网络表文件装载元件方法 3、装载网络表文件出错的部分修改方法 实施方法:多媒体教学、绘制相应电路进行演示 详细内容: 第9章 PCB自动布线 PCB自动布线流程 PCB自动布线就是通过计算机自动将原理图中元件间的逻辑连接转换为PCB铜箔连接,PCB的自动化设计实际上是一种半自动化的设计过程,还需要人工的干预才能设计出合格的PCB。 PCB自动布线的流程如下。 ⑴绘制电路原理图,生成网络表。 ⑵在PCB99SE中,规划印制板。 ⑶装载原理图的网络表。 ⑷自动布局及手工布局调整。 ⑸自动布线参数设置。 ⑹自动布线。 ⑺手工布线调整及标注文字调整。 ⑻输出PCB图。采用打印机或绘图仪输出电路板图。 9.1 从原理图到印制板 以下采用图8-1所示的单管放大电路原理图为例进行说明PCB的自动设计,图中的元件封装设置为:电阻为AXIAL0.3、电容为RB.2/.4、三极管为TO-92A。进行PCB自动布线前,应在原理图编辑器中产生该电路的网络表。 9.1.1 通过网络表文件装载元件 在Keepout Layer规划好印制板后,执行菜单Design→Load Nets载入在原理图设计中生成的网络表文件,屏幕弹出一个对话框,单击【Browse】按钮选择网络表文件(*.net),载入网络表,如图9-1示,单击【Execute】按钮,将网络表文件中的元件调到当前印制板中,如图9-2所示。 图9-2中,载入的元件都散开排列在禁止布线边框之外(在Protel99SE SP6之前的版本中,元件堆积在光标处),布线前还必须进行自动布局。 9.1.2 装载网络表文件出错的修改 要保证装载的网络表正确,牵涉到的因素很多,最主要的是元件封装是否存在、网络表是否正确及原理图的元件与PCB中的元件封装的管脚之间是否匹配。 下面以图9-3所示的二极管检波电路为例来说明在载入网络表时出错的修改方法。 图示电路中,二极管的封装设置为DIODE0.4,电阻的封装设置为AXIAL0.3,电容的封装设置为RB.1/.2。 在SCH编辑器中,绘制好电路图,并进行ERC检验,检验正确后,执行菜单Design→Create Netlist生成网络表文件。 进入PCB99SE,规划印制板后,执行菜单Design→Load Nets,屏幕弹出装载网络表对话框,选中刚生成的网络表文件,出现图9-3所示的装载信息。 由图中可知,装入网络表后共发现5个错误,由于在电路图中已经进行过ERC检验,因此错误不是电气连接上的问题,而是在于原理图元件与PCB封装的不匹配所引起,这种错误称为网络宏错误,分为警告和错误两类。 本例中,在原理图中将电容封装改为RB.2/.4,重新生成网络表,解决电容封装的错误;在PCB编辑器中将二极管焊盘编号A、K改为1、2,并重新装载网络表文件,此时所有错误消失。 9.1.3 通过“更新PCB”方式由原理图产生PCB文件 Protel99 SE中可以通过“更新PCB”方式由原理图直接产生PCB文件,本节介绍具体的操作方法。 1.在原理图中放置PCB布线指示标记 在原理图绘制中,通过放置PCB布线指示的方式,针对某些连线预先设置印制导线宽度、过孔直径、优先级设置等布线规则内容,这些参数设置可以包含在Protel2格式的网络表中,在PCB设计时自动生效。 在SCH99SE中,执行Place→Directive→PCB Layout,或单击图标 ,系统进入放置PCB布线指示状态,光标上带着一个红色的布线指示标记 ,将光标移动到要放置标记的线路上,单击鼠标左键放置PCB布线指示,如图9-4所示。 一般在布线中对电源线和地线都要加粗一些,所以图中针对电源线和地线增加了布线指示标记,预先进行布线规则设置。 2.设置PCB布线指示属性 双击PCB布线指示标记,屏幕弹出图9-5所示的布线指示属性对话框,用于设置印制导线宽度、过孔直径、优先级、布线层设置等布线规则内容,对话框主要参数如下。 Track Width:用于设置布线的线宽,默认为10mil。 Via Width:设置过孔尺寸,默认为50mil。 Topology:设置PCB上当前导线的走线方式,默认为Shortest(最短连线方式)。 Priority:设置PCB上当前导线的布线优先权,默认为Medium(中级)。 Layer:设置PCB上布线的板层,默认为Undefined(未定义板层),板层可以在信号层、电源层和多层中进行选择,图中选择Bottom Layer。 以上参数设置好后,单击【OK】按钮确认。 至此,原理图中的设置完毕,可以通过“更新PCB”方式由原理图直接产生PCB文件。 3.通过“更新PCB”方式调用元件 在原理图编辑器中执行菜单Design→Update PCB,系统将产生一个新PCB文件,如果当前项目文件中已经存在PCB文件,系统弹出图9-6所示的对话框,要求选择需要更新的PCB文件。单击【Apply】按钮,系统将更新选中的文件;单击【Create a new document】按钮,系统将自动产生一个新PCB文件。 选择Create a new document,新建一个PCB文件,屏幕弹更新PCB文件对话框,设置好参数后,单击【Execute】按钮实现PCB同步装入。 采用的教学方法: 讲授为主,充分发挥学生自主学习的积极性,进行有效的课堂讨论。增强学生学习课程的兴趣。 PCB自动布线就是通过计算机自动将原理图中元件间的逻辑连接转换为PCB铜箔连接,PCB的自动化设计实际上是一种半自动化的设计过程,还需要人工的干预才能设计出合格的PCB。 教学内容: PCB元件自动布局 教学手段和方法 授课教师:李媛华 授课对象:05电子1/2班;05计控1/2班 授课时间:2007上学期 教学目的:1、熟练常握元件自动布局方法与技巧   2、能对自动布局后的电路进行手工调整 授课提纲: 1、 Protel 99se 元件自动布局方法与技巧 2、元件自动布局前的处理 3、自动布局后的手工调整方法 实施方法:多媒体教学、演示单管放大电路自动布局 详细内容: 9.2 元件自动布局 从图9-2中可以看出,载入元件后,元件排列在禁止布线框外,且为同类元件一字排开,显然这种布局是不符合实际要求的,此时需要将元件分开,放置到合适的位置上,进行元件布局,PCB99SE中提供有自动布局功能。 9.2.1 元件自动布局前的处理 1.布局栅格设置 执行菜单Design→Options,在弹出的对话框中选择Options选项卡,设置捕获栅格和元件栅格X、Y方向的间距大小。 2.字符串显示设置 在PCB设计中,缩小显示电路时,字符串经常会变为一个矩形轮廓,这样不利于元件的识别,此时需要减小字符串的阀值参数,以保证字符串以文本形式显示。 执行Tools→Preferences,在弹出的对话框中选择Display选项卡,在Draft thresholds选项区域中,减小Strings中的字符串阀值,可以完整显示字符串内容。 3.元件自动布局参数设置 执行Design→Rules,在弹 出的对话框中选中Placement选项卡,屏幕出现图9-9所示的元件布局参数设置对话框。主要设置元件间的最小间距、元件放置的方向、分组形式进行自动布局时应忽略的网络、放置元件的层面、限定或排斥某些特定对象的矩形区域的范围等参数。 由于Protel99SE的布局效果较差,一般只能将元件散开排列,大部分需要手工布局调整,故无需详细设置布线参数,一般选择默认即可。 9.2.2 元件自动布局 自动布局前,必须在Keep out Layer上先规划电路板的电气边界,然后才能载入网络表文件,否则屏幕会提示出错。 执行菜单Tools→Auto Placement→Auto Placer,屏幕弹出自动布局对话框,如图9-10所示,共有3个选项。 Cluster Placer:组布局方式。该方式根据连接关系将元件分组,然后按照几何关系放置元件组,该方式一般在元件较少的电路中使用。 Statistical Placer:统计布局方式。该方式根据统计算法放置元件,以使元件之间的连线长度最短,该方式一般在元件较多的电路中使用。 Quick Component Placer:快速布局。该选项只有在选中组布局方式时有效。 通常采用统计布局方式(Statistical Placer)。选中后,屏幕弹出图9-11所示的对话框,可以设置元件组、元件旋转、电源网络、地线网络和布局栅格等。 Group Component:选中此项,将当前网络中联系密切的元件归于一组。 Rotate Component:选中此项,在元件布局时,允许旋转元件。 Power Nets:指定电源网络名称,该项必须指定,若有多个电源,可用空格隔开,如:VCC +12 +5。 Ground Nets:指定地线网络名称,该项必须指定,如GND。 Grid Size:设置元件自动布局时的栅格间距。 设置完毕,单击【OK】,系统开始自动布局,完成后,弹出一个对话框,提示自动布局完成,如图9-12所示。单击【OK】,屏幕弹出一个对话框,提示是否更新电路板,单击【Yes】,程序更新电路板,退出布局状态,PCB如图9-13所示。 此时各元件之间存在连线,称为网络飞线,体现了节点间的连接关系,但它不是实际连线,布线时要用印制导线来代替。 显然图9-13中的元件布局不理想,元件标号、标称值的方向也不合理,需要手工调整,在保证电气性能的前提下,尽量减少网络飞线的交叉,以利于提高自动布线的布通率。 9.2.3 自动布局后的手工调整 手工布局调整主要目的是通过移动元件、旋转元件等方法合理调整元件的位置,减少网络飞线的交叉。 1.修改不符合规范的PCB元件焊盘编号 本例中由于三极管的封装中的焊盘编号与原理图中的定义不符,应重新定义焊盘编号。双击要修改编号的焊盘,屏幕弹出焊盘属性对话框,在Designator栏中重新设定编号。 修改编号后,应重新装载网络表,以保证网络飞线的正确。 图9-14所示为三极管的原理图元件管脚和PCB元件焊盘编号的对照图。 2.锁定状态元件的移动 移动锁定状态的元件,屏幕弹出图9-15所示的对话框,提示是否确定移动锁定元件,单击【Yes】确定移动元件。 3.元件标注的调整 元件布局调整后,一般要相应地调整元件标注,移动和旋转元件标注的方法与调整元件的方法相同。 双击元件标注,屏幕弹出一个对话框,可以编辑元件标注,主要有Text(文字内容)、Height(高度)、Width(宽度)、Font(字体)、Layer(所在工作层面)、Rotation(旋转角度)、Hide(隐藏)、Mirror(镜像)等。 元件的标注一般要保持一致的大小和方向,且元件标注不能压在元件符号和焊盘上。 采用的教学方法: 讲授为主,充分发挥学生自主学习的积极性,进行有效的课堂讨论。增强学生学习课程的兴趣 教学内容: 布线规则设置与自动布线 教学手段和方法 授课教师:李媛华 授课对象:05电子1/2班;05计控1/2班 授课时间:2007上学期 教学目的:1、了解常用自动布线规则设置   2、掌握自动布线前预处理方法 3、能熟练的进行电路的自动布线 授课提纲: 1、常用自动布线规则设置介绍 2、自动布线前预处理方法 3、电路的自动布线方法 实施方法:多媒体教学、绘制单管放大电路进行演示 详细内容: 9.3 布线规则设置与自动布线 在电路庞大的情况下,如果使用手工布线,不仅效率很低,难度也很大,这时可以充分利用Protel99SE强大的自动布线功能,快速有效地完成布线工作。 9.3.1 常用自动布线规则设置 自动布线前,首先要设置布线规则,设计规则制定后,程序自动监视PCB,检查PCB中的图件是否符合设计规则,若违反了设计规则,将以高亮显示错误内容。 执行Design→Rules,屏幕弹出图9-18所示的对话框,此对话框共有六个选项卡,分别设定与布线、制造、高速线路、元件自动布置、信号分析及其它方面有关的设计规则。图中选中的是有关布线的设计规则(Routing),在此选项卡中,Rule Classes栏中列出了有关布线的10个设计规则,右上方区域是所选取的设计规则的说明,下方是所选取的设计规则的具体内容。 1.Clearance Constraint(间距限制规则) 在图9-18中选中Clearance Constraint,进入间距限制规则设置。该规则限制具有导电特性的图件之间的最小间距。 ⑴【Add】按钮。该按钮用于新建设计规则,单击后出现图9-19所示的对话框。左边一栏用于设置规则适用范围,共有两个Filter Kind下拉列表框,分别用于选择需限制间距的A、B两个图件;右边一栏是设置设计规则的参数,其中Minimum Clearance栏中设置最小安全间 距,Connective下拉列表框中共有三个选项:Different Nets Only(适用于不同网络之间)、Same Net(适用于同一网络内部)和Any Net(适用于任何网络)。 Filter Kind下拉列表框用于选择需要约束的焊盘、连线、连线类型、网络、网络类型、元件、元件类型、各种图件、信号层及全板。 设置完毕,单击【OK】完成间距设计规则的设定,设定好的内容将出现在设计规则对话框下方的具体内容一栏中。 ⑵【Delete】按钮。在图9-18的设计规则对话框下方设计内容中,用左键选取要删除的规则,单击【Delete】删除规则。 ⑶【Properties】按钮。在图9-18的设计规则对话框下方设计内容一栏中,用鼠标左键选取一项规则,再按该按钮,出现图9-17所示的对话框,在对话框中修改参数后,单击【OK】按钮,修改后的内容会出现在具体内容栏中。 设定两个图件间的最小间距(即安全间距)一般依赖于布线经验,在板的密度不高的情况下,最小间距可设大一些。最小间距的设置会影响到印制导线走向,用户应根据实际情况调节。 2.Routing Corners(拐弯方式规则) 此规则主要是在自动布线时,规定印制导线拐弯的方式。单击【Add】按钮,屏幕出现图9-20所示的拐弯方式设置对话框,用于设置规则适用范围和参数。 Filter Kind下拉列表框内容与间距限制规则的相似,但多一个Region选项,选取此项后,在Filter Kind下方会出现一个选择框用于定义一个矩形区域,按下【Define】按钮,回到工作窗口,用鼠标拉出一个方框即可定义矩形区域。 对话框右边一栏是设置拐弯方式,在Style下拉列表框中选择所需的拐弯方式,印制导线的拐弯方式有三种:45°拐弯、90°拐弯和圆弧拐弯。其中,对于45°拐弯和圆弧拐弯,有拐弯大小的参数,带箭头的线段长度参数在Setback栏中设置。 3.Routing Layers(布线层规则) 此规则主要用于设定自动布线时所使用的工作层及布线时各层上印制导线的走向。 单击【Add】按钮,屏幕出现图9-21所示的布线层规则对话框,可以设置布线层、规则适用范围和布线方式。 图中左边一栏为Filter Kind下拉列表框,用于选择规则适用范围。 右边一栏设置自动布线时所用的信号层以及每一层上布线走向,每层都有一个下拉列表框,用于设置工作层的状态,下拉列表框中内容如下。 Not Used:不使用本层 Horizontal:本层水平布线 Vertical:本层垂直布线 Any:本层任意方向布线 1~5 O″Clock:1~5点钟方向布线 45 Up:向上45°方向布线 45 Down:向下45°方向布线 Fan Out:散开方式布线 布线时应根据实际要求设置工作层。如采用单面布线,设置Bottom Layer为Any(底层任意方向布线)、其它层Not Used(不使用);采用双面布线时,设置Top Layer为Horizontal(顶层水平布线),Bottom Layer层为Vertical(底层垂直布线),其它层Not Used(不使用)。 4.Routing Via Style(过孔类型规则) 此规则用于设置自动布线时所采用的过孔类型,单面布线时无需设置该规则。 单击【Add】按钮,屏幕出现图9-22所示的过孔类型规则对话框,设置规则适用范围和过孔尺寸。 对话框的左边一栏用于设置规则适用范围;右边用于设置过孔尺寸,其中Via Diameter一栏中设置过孔的直径范围;Via Hole Size一栏中设置过孔的钻孔直径范围。 过孔在设计双面以上的板中使用,设计单面板时无需设置过孔类型规则。 图9-23所示为过孔类型规则设置的范例。从图中可以看出,不同类型的过孔,其尺寸设置不同,一般电源和接地的过孔尺寸比较大且为固定尺寸,而其它信号线的过孔尺寸则稍小。 5.SMD Neck-Down Constraint(SMD焊盘与导线比例规则) 此规则用于设置SMD焊盘在连接导线处的焊盘宽度与导线宽度的比例,可定义一个百分比,如图9-24所示。 单击【Add】,出现图9-25所示的对话框,用于设置SMD焊盘与导线的比例。Filter Kind下拉列表框用于设置规则的适用范围;Neck-Down栏用于设置SMD焊盘与导线的比例,如果导线的宽度太大,超过设置的比例值,视为冲突,不予布线。 6.SMD To Corner Constraint(SMD与拐角最小间距限制) 此规则用于设置SMD焊盘与导线拐角的间距大小,如图9-26所示。 单击【Add】按钮,出现图9-27所示的SMD焊盘与导线拐角的间距设置对话框,对话框左边的Filter Kind下拉列表框用于设置规则的适用范围;右边的Distance栏用于设置SMD焊盘到导线拐角的距离。 7.SMD To Plane Constraint(SMD焊盘与电源层过孔间的最小长度规则) 此规则用于设置SMD焊盘与电源层中过孔间的最短布线长度。单击【Add】按钮,出现图9-28所示的设置对话框,对话框左边的Filter Kind下拉列表框用于设置规则的适用范围;右边的Distance栏用于设置最短布线长度。 8.Width Constraint(印制导线宽度限制规则) 此规则用于设置自动布线时印制导线的宽度范围,可定义一个最小值和一个最大值。单击【Add】按钮,出现图9-29所示的对话框,此对话框用于设置适用范围和线宽限制。 ⑴设置规则适用范围 对话框的左边一栏用于设置规则的适用范围,其中Filter Kind下拉列表框,用于设置线宽设置的适用范围。 ⑵设置布线线宽 对话框的右边一栏用于设置规则参数,其中Minimum Width设置印制导线的最小宽度; Maximum Width设置印制 导线的最大宽度;Preferred Width设置印制导线的首选布线宽度。自动布线时,布线的线宽限制在这个范围内。 在实际使用中,如果要加粗地线的线宽,可以再设置一个专门针对地线网络的线宽设置,如图9-30所示,图中地线的线宽设置为20mil,规则适用范围为网络GND。 一个电路中可以针对不同的网络设定不同的线宽限制规则,对于电源和地设置的线宽一般较粗。 图9-31为Z80单片机布线线宽限制规则的范例。从图中可以看出共有5个线宽限制规则,其中VCC和GND的线宽最粗,为20mil;+12和-12的线宽居中,为15mil;其它信号线的线宽最小,为10mil。 9.3.2 自动布线前预处理 1.预布线 在实际工作中,自动布线之前常常需要对某些重要的网络进行预布线,然后才运行自动布线完成剩下的布线工作。 预布线可以通过执行Auto Route下的菜单命令自动实现,也可以通过选择菜单Place→Line进行手工布线。 ⑴Auto Route→Net(指定网络自动布线) 选中该菜单,将光标移到需要布线的网络上,单击左键,该网络立即被自动布线。 ⑵Auto Route→Connection(指定飞线自动布线) 选中该菜单,将光标移到需要布线的某条飞线上,单击左键,则该飞线所连接焊盘就被自动布线。 ⑶Auto Route→Component(指定元件自动布线) 选中该菜单,将光标移到需要布线的元件上,单击左键,则与该元件的焊盘相连的所有飞线就被自动布线。 ⑷Auto Route→Area(指定区域自动布线) 选中该菜单,用鼠标拉出一个区域,程序自动完成指定区域内的自动布线,凡是全部或部分在指定区域内的飞线都完成自动布线。 2.锁定某条预布线 由于自动布线中,同一个网络上的布线往往是由几条线组成,因此锁定某条预布线时不能简单地将该线设置为锁定状态(Locked),必须采用全局修改功能将该网络的所有线锁定。 双击要锁定的某条预布线,屏幕弹出Track(导线)属性对话框,单击【Global>>】按钮,屏幕弹出图9-32所示导线全局编辑对话框。 在Attributes To Match by栏将Net下拉列表框设置为Same;在Copy Attributes栏选中Locked复选框;在Change Scope下拉列表框设置为All FREE primitives,单击【OK】按钮,屏幕弹 出属性修改确认对话框,单击【Yes】按钮确认修改,该预布线即被锁定,此后自动布线时,该线不会被重新布线。 若要锁定几条预布线,可以用鼠标拉框选中要锁定的线,然后双击其中的某条线,弹出导线属性对话框,选中Locked复选框和Selection复选框,单击【OK】按钮,锁定预布线。 3.锁定所有预布线 在布线中,如果已经针对某些网络进行了预布线,若要在自动布线时保留这些预布线,可以在自动布线器选项中设置锁定所有预布线功能。 执行Auto Route→Setup,屏幕弹出图9-33所示的自动布线器设置对话框,选中Lock All Pre-routes复选框,实现锁定预布线功能。 4.制作螺丝孔 在印制板制作中,经常要用到螺丝固定来印制板或散热片等,必须在PCB上设置螺丝孔或者打定位孔,它们与焊盘或过孔不同,一般不需要有导电部分,在Protel99SE中,可以利用放置过孔或焊盘的方法来制作螺丝孔。 ⑴采用焊盘的方法 利用焊盘制作螺丝孔的具体步骤如下。 ①执行菜单Place→Pad,进入放置焊盘状态,按〈Tab〉键,出现焊盘的属性对话框,在对话框的Properties栏中,选择圆形焊盘,并设置X-Size、Y-Size和Hole Size栏中的数据均相同,目的是不要表层铜箔。 ②在焊盘属性对话框的Advanced选项卡中,取消选取Plated复选框,目的是取消孔壁上的铜。 ③单击【OK】按钮,退出对话框,这时放置的就是一个螺丝孔。 ⑵采用过孔的方法 利用放置过孔的方法来制作螺丝孔,具体步骤与利用焊盘方法相似,只要在过孔的属性对话框中,设置Diameter和Hole Size栏中的数值相同即可。 9.3.3 自动布线 1.自动布线器参数设置 设置布线规则后,进入PCB自动布线过程。在PCB设计界面中,执行Auto Route→Setup,屏幕弹出图9-33所示的对话框,进行自动布线的策略、参数和测试点等设置,图中主要参数含义如下。 ⑴Router Passes区,用于设置自动布线的策略。 Memory:选取此项,适用于存储器元件的布线。 Fan Out Used SMD Pins:选取此项,适用于SMD焊盘的布线。 Pattern:选取此项,将智能性决定采用何种算法用于布线,以确保布线成功率。 Shape Router-Push And Shove:选取此项,采用推挤布线方式。 Shape Router-Rip Up:选取此项,能撤消发生间距冲突的走线,并重新布线以消除间距冲突,提高布线成功率。 在实际自动布线时,为确保布线成功率,以上策略都选取。 ⑵Manufacturing Passes区,此区域用于设置与制作电路板有关的自动布线策略。 Clean During Routing:选取此项,布线过程中将自动清除不必要的连线。 Clean After Routing:选取此项,布线后将自动清除不必要的连线。 Evenly Space Track:选取此项,程序将在焊盘间均匀布线。 Add Testpoints:选取此项,程序将在自动布线过程中自动添加指定形状的测试点。 ⑶Pre-routes区,用于处理预布线,如果选中则锁定预布线。一般自动布线之前有进行预布线的电路,必须选中该项。 ⑷Routing Grid区,此区域用于设置布线栅格大小。 自动布线器能分析PCB设计,并自动按最优化的方式设置自动布线器参数,所以推荐使用自动布线器的默认参数。 2.运行自动布线 布线规则和自动布线器各种参数设置完毕,单击【Route All】按钮对整个电路板进行自动布线。 在自动布线过程中,单击主菜单中的Auto Route,在弹出的菜单中执行以下命令,可以控制自动布线进程。 Pause:暂停自动布线。 Restart:继续已暂停的自动布线。 Reset:重新设置布线器。 Stop:停止布线。执行该命令后,中断自动布线,弹出布线信息框,提示目前布线状况,同时保留已经完成的布线,如图9-34所示。 9.3.4 手工布线调整 Protel99SE自动布线的布通率很高,但由于自动布线采用拓扑法则,有些地方不可避免会出现一些较机械的布线方式,影响了电路板的性能和美观。 1.拆除不合理的连线 调整布线常常需要拆除以前的布线,PCB99SE中提供有自动拆线功能,当设计者对自动布线的结果不满意时,可以用该工具拆除电路板图上的铜膜线而剩下网络飞线,这样便于用户进行调整,它是自动布线的逆过程。 自动拆线的菜单命令在Tools→Un-Route的子菜单中,其中: All:拆除电路板图上所有的铜膜线。 Net:拆除指定网络的铜膜线。 Connection:拆除指定的两个焊盘之间的铜膜线。 Component:拆除指定元件所有焊盘所连接的铜膜线。 2.撤消前次操作 PCB99SE中提供有撤消功能,撤消的次数可以设置。单击主工具栏图标 ,可以撤消本次操作。撤消操作的次数可以执行菜单Tools→Preferences,在Options选项卡的Other区的Undo/Redo栏中设置。 通过撤消操作,用户可以根据布线的实际情况考虑是否保留当前内容,若要恢复前次操作,可以单击主工具栏图标 。 3.拉线技术 在自动布线结束后,常有部分连线不够理想,若连线较长,全部删除后重新布线比较麻烦,此时可以采用Protel99SE提供的拉线功能,对线路进行局部调整。 拉线功能可以通过以下三个菜单命令实现。 ⑴Edit→Move→Break Track(截断连线)。执行该命令可将连线截成两段,以便删除某段线或进行某段连线的拖动操作, 2.撤消前次操作 PCB99SE中提供有撤消功能,撤消的次数可以设置。单击主工具栏图标 ,可以撤消本次操作。撤消操作的次数可以执行菜单Tools→Preferences,在Options选项卡的Other区的Undo/Redo栏中设置。 通过撤消操作,用户可以根据布线的实际情况考虑是否保留当前内容,若要恢复前次操作,可以单击主工具栏图标 。 3.拉线技术 在自动布线结束后,常有部分连线不够理想,若连线较长,全部删除后重新布线比较麻烦,此时可以采用Protel99SE提供的拉线功能,对线路进行局部调整。 拉线功能可以通过以下三个菜单命令实现。 ⑴Edit→Move→Break Track(截断连线)。执行该命令可将连线截成两段,以便删除某段线或进行某段连线的拖动操作, 4.加宽电源线和接地线 在PCB设计中,增加电源线和地线的宽度可以提高电路的抗干扰能力。电源线和地线的加宽原则:一般在允许的情况下,地线越宽越好;而电源线和其它的信号线,如果通过的电流较大,也需要加宽。 加宽电源线和接地线可以通过修改印制导线的线宽实现,也可以通过放置填充区的方法来替代地线。图9-38所示为自动布线后的电路,其地线是采用固定线宽的印制导线来设计的,图9-39所示为采用填充区布设地线,具体操作步骤如下。 ⑴将工作层切换到Bottom Layer。 ⑵删除PCB中的地线。 ⑶执行菜单Place→Fill,在原地线的位置放置填充区。 ⑷双击填充区,在弹出的对话框中设置填充区网络为GND。 5.添加焊盘 在PCB设计中,一般要给信号的输入、输出和电源端添加焊盘,以保证电路的连接和完整性。 图9-39中还需要给电源端和接地端添加焊盘,具体步骤如下: ⑴将工作层设置为Bottom Layer。 ⑵执行Place→Pad,在合适位置放置焊盘,如图9-40所示。 ⑶双击刚放置的焊盘,屏幕弹出图9-41所示的焊盘属性对话框,选择Advanced选项卡,单击Net下拉列表框的下拉按钮,从中选择所需的网络(如VCC),单击【OK】按钮,将焊盘的网络属性设置为VCC,此时该焊盘上出现网络飞线,连接到VCC网络。此时执行Place→Line连接该线,为保证不出现违规现象,必须将连线的网络也设置为VCC。 如果焊盘直接放置到已布设的铜膜线中,焊盘的网络将自动设置为该网络。 6.文字标注的调整 文字标注调整的目的是让文字排列整齐,字体一致,使加工出的PCB板美观,并且利于元件安装。 文字标注的调整方法主要是将文字移动到合适的位置,并通过旋转操作,将文字排列整齐,双击文字标注,在弹出的对话框中根据要求重新设置文字大小和字体。 采用的教学方法: 讲授为主,充分发挥学生自主学习的积极性,进行有效的课堂讨论。增强学生学习课程的兴趣 教学内容: PCB的设计技巧 教学手段和方法 授课教师:李媛华 授课对象:05电子1/2班;05计控1/2班 授课时间:2007上学期 教学目的:1、了解设计规则检查设置要求   2、掌握元件重新编号及原理图更新方法 3、掌握并学会应用PCB的设计技巧 授课提纲: 1、设计规则检查设置要求介绍 2、元件重新编号及原理图更新方法 3、 PCB的设计技巧 实施方法:多媒体教学、软件操作进行演示 详细内容: 9.3.5 设计规则检查 自动布线结束后,用户可以使用设计规则检查功能对已布线的电路板进行检查,确定布线是否正确、是否符合设计规则要求。 PCB99SE中,设计规则检查有报表输出(Report)和在线检测(On-line)两种方式。 执行菜单Tools→Design Rule Check,屏幕弹出图9-42所示的对话框,有两个选项卡,分别用于报表输出方式(Report)和在线检测方式(Online)。 1.报表输出方式(Report) Report选项卡如图9-42所示,可以设置检查项目。其中Routing Rules、Manufacturing Rules和High Speed Rules三栏分别列出了与布线、制作及高速电路有关的规则,若需要利用某个规则作检查,则选取相应的复选框。 在进行DRC检查前,必须在Design→Rules中设置好要检查的设计规则,这样在DRC检查时才能被选中。 2.在线检测方式(On-line) 执行Tools→Preferences,在弹出的对话框中的Editing options区,选中Online DRC复选框,实现在线检测。 图9-42中的On-line选项卡用于设置在线检测的项目。设置实时检查后,在放置和移动图件时,程序自动根据规则进行检查,一旦发现违规,将高亮度显示违规内容。 3.PCB中违规错误的浏览 DRC检查后,系统给出检查报告,违规图件将高亮显示,此时可以方便地找到发生违规的位置及违规的具体内容。 在设计管理器的Browse下拉列表框中,选择Violations,设置浏览器为违规浏览器,违规浏览器有三栏,上面一栏列出了发生违规的种类,在此栏中选取某一项,则在中间一栏列出了违规类型的具体内容,在此栏中选取了某一项具体内容,在下方的监视器中就会显示出违规的图件和具体位置。 单击【Details】按钮,屏幕弹出对话框,详细说明了违规的具体内容,包括违反的规则,违规的图件名和图件位置,单击【Highlight】按钮可以高亮显示违规处,单击【Jump】按钮可以将光标跳到违规处,图9-43所示为PCB中违规错误的浏览。 从图中可以看出虽然设计规则是符合要求的,而且布线合理,但仍然出现违规信息,主要原因在于Protel99SE软件的单位制是以英制为主,本例中采用的单位制为公制,虽然定义的布线线宽是1.5mm,但由于mm和inch之间无法整数转换,所以实际布出的线宽不是1.5mm,而是1.4986mm,因此出现违规信息,一般此类违规可以忽略。 9.3.6 元件重新编号及原理图更新 1.元件重新编号 在自动布局和手工调整中,元件标号经常会变得杂乱无章。Protel99SE提供有PCB元件重新编号功能,对元件重新编号。 执行菜单Tools→Re-Annotate,屏幕弹出图9-44所示的对话框,选择元件重新编号的方式,单击【OK】按钮,系统自动进行重新编号,同时产生一个*.WAS文件,显示编号的变化情况,左边一列为原编号,右边一列为新编号,如图9-45所示。 2.原理图更新 在PCB设计过程中对元件进行重新编号后,还须更新原理图的元件标注,以保证电路的一致性。更新原理图的方法有两种,具体如下。 ⑴返回原理图编辑器进行更新 进入SCH99SE,打开原理图文件,执行菜单Tools→Back Annotate,屏幕弹 出一个对话框,选择前面生成的*.WAS文件后,单击【OK】按钮,系统自动更新原理图的元件标注,并产生一个报告文件*.REP,显示元件标注的调整情况。 ⑵直接在PCB编辑器中更新 在当前PCB文件状态下,执行菜单Design→Update Schematic更新原理图,屏幕弹出图9-46所示的选择原理图文件对话框,选中文件后单击【Apply】按钮, 9.4 PCB设计技巧 1.多窗口的使用 在PCB设计时经常要同时打开多个DDB文件,如果在Explorer中反复切换界面,操作起来很麻烦。 Protel99SE提供有多窗口显示功能,解决了上面的问题。执行菜单Windows→Tile,所有打开的DDB文件将平铺排列,这样便于读识图,如图9-48所示。 2.监视窗口的使用 PCB99SE提供有一个监视器,使用监视器中的拖动框可以方便地查看局部电路,通过【Magnifier】按钮,可以放大显示工作区中选中点的内容,如图9-49所示。 3.利用铺铜进行屏蔽 在高频电路中,为了增强电路抗干扰能力,通常需要大面积的铺铜区与地线相连。 在放大电路的PCB中,如果工作在高频状态,可以通过设置铺铜来提高印制板抗干扰能力,具体步骤如下。 ⑴执行菜单Place→Polygon Plane放置铺铜,屏幕弹出图9-50所示的铺铜设置对话框,在其中设置铺铜的参数,图中参数设置为:铺铜网络为GND;铺铜栅格大小为0.5mm;铺铜线宽为0.2mm;90°连接方式;圆弧形包围方式。 ⑵参数设置完毕,单击【OK】按钮,工作区中出现十字光标,拖动鼠标单击右键定义铺铜区的四个顶点,完成铺铜定义。 ⑶定义完铺铜范围后,单击鼠标左键,屏幕自动形成设置好的铺铜图形,如图9-51所示。 4.泪珠滴的使用 所谓泪珠滴,就是在印制导线与焊盘或过孔相连时,为了增强连接的牢固性,在连接处加大印制导线宽度。 采用泪珠滴后,印制导线在接近焊盘或过孔时,线宽逐渐放大,形状就象一个泪珠,添加泪珠滴时要求焊盘要比线宽大。 设置泪珠滴的步骤如下。 ⑴选取要设置泪珠滴的焊盘或过孔,或选择网络或铜膜导线,图9-52中选中网络GND。 ⑵执行菜单Tools→Teardrops,屏幕弹出泪珠滴设置对话框,如图9-53所示。 图中选择添加线型泪珠滴( Track ) ,只添加选中网络的所有焊盘和过孔( All Pads、All Vias) ,并生成报告文件。 设置完毕,单击OK按钮,系统自动在VCC网络上添加泪珠滴,如图9-54所示。 5.查看PCB网络飞线情况 在PCB自动布线中,经常要查看某个网络的飞线排列是否合理,而在工作区中的飞线一般比较乱,难以区别不同网络上的飞线。 在实际设计中,可以通过选中网络,并将其飞线设置为其他颜色的方法来突出需要检查的网络飞线,具体操作如下。 ⑴将PCB浏览器设置为网络浏览器,如图9-55所示。 ⑵在网络浏览器中,双击要查看的网络名(如图中的NetC1_1),屏幕弹出图9-56所示的网络属性设置对话框,在图中的Color栏中设置网络颜色。 9.5 印制板输出 印制板绘制好后,就可以输出电路板图,输出可以采用Gerber文件、绘图仪或一般打印机,采用前两种方法输出,精密度很高,但需要有价格昂贵的设备;采用打印机输出,精密度较差,但价格低廉,打印方便。下面介绍采用打印机输出的方法。 9.5.1 打印预览 在PCB99SE中打印前必须先进行打印预览。执行菜单File→Printer/Preview,屏幕产生一个预览文件,在设计管理器中的PCB打印浏览器中显示该预览PCB文件中的工作层名称,如图9-57所示。 图中PCB预览窗口显示输出的PCB图,PCB打印预览器中显示当前输出的工作面,输出的工作面可以自行设置。 9.5.2 打印设置 进入打印预览后,执行File→ Setup Printer进行打印设置,屏幕弹出图9-58所示的打印设置对话框。 图中Printer下拉列表框,可选择打印机;PCB Filename框中显示打印的文件名;Orientation选择框中设置打印方向,包括纵向和横向;Print What下拉列表框中可以选择打印的对象,包括Standard Print(标准打印)、Whole Board On Page(全板打印在一张纸上)和PCB Screen Region(打印电路板屏幕显示区域);在Margins区设置页边距;在Print Scale栏中设置打印比例。 9.5.3 打印输出 设置好打印机后就可以输出电路图,其中输出的工作层面可以根据需要设置。 1.打印输出层面设置 在输出电路过程中,往往要选择输出某些层面,以便进行设计检查,在PCB99SE中可以自行定义输出的工作层面。 在PCB打印浏览器中单击鼠标右键,屏幕弹出图9-59所示的打印层面设置菜单。 选择Insert Printout,屏幕弹出图9-60所示的输出文件设置对话框,其中Printout Name用于设置输出文件名;Components用于设置输出的元件面;Layers用于设置输出的工作层面,单击【Add】按钮,屏幕弹出图9-61所示对话框,可以设置输出层面。 在输出层面设置中可以添加打印输出的层面和各种图件的打印效果,设置完毕单击【OK】按图9-62按钮,返回图9-60所示的界面,单击【Close】按钮结束设置,在PCB打印浏览器中产生新的打印预览文件,如图9-62所示。 从图中可以看出新设定的输出层面为Top layer和Top Overlay。 选中图9-62中的工作层,单击鼠标右键,在弹出的对话框中选择Insert Print Layer,可直接进入图9-61所示的添加输出层面设置对话框,进行输出层面设置。 选中图9-62中的工作层,单击鼠标右键,在弹出的对话框中选择Delete,可以删除当前输出层面。 选中图9-62中的工作层,单击鼠标右键,在弹出的对话框中选择Properties,可修改当前输出层面的设置。 采用的教学方法: 讲授为主,充分发挥学生自主学习的积极性,进行有效的课堂讨论。增强学生学习课程的兴趣

    Top_arrow
    回到顶部
    EEWORLD下载中心所有资源均来自网友分享,如有侵权,请发送举报邮件到客服邮箱bbs_service@eeworld.com.cn 或通过站内短信息或QQ:273568022联系管理员 高进,我们会尽快处理。