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Protel99se设计PCB 一般步骤
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PROTEL 多媒体学习光盘
&&&&如果你有想要把自己的电路设计变成商品出售的话，那就必须要学会电路制版，PROTEL软件以它强大的功能、众多的介绍资料，毫无疑问地成为了学习使用的首选。任何人都是从不懂到熟悉、从陌生到精通，如果你能够克服困难，迈过这道学习门槛的勇气的话，无疑今后会有一块更加广阔的发展天空。
&&&&当今社会，一个人的自学能力已经是衡量一个人能力的最主要因素之一，特别是工作以后，其实已经很少会有真正意义上的老师了。
&&& 站长手头收集到一张木马科技出版的一张PROTEL多媒体学习光盘，这张光盘制作精良，采用多媒体图文并茂，并且配有详细的语音解说，整张光盘420M大小，货真价实，实在是自学的有力武器。这张光盘虽然是以PROTEL
FOR WINDOWS 软件为蓝本介绍的，但是更新版本的PROTEL和老版本软件之间一致性很强，熟悉老版本也就基本会用新版本了，当然PROTEL软件的很多技巧是靠实践中掌握的，指望看一遍光盘就能成为制版高手也是不够现实的。
&&&&同时站长把最新的PROTELL
99 SE软件也收录到光盘中。经过改良的这款软件配有详细的安装说明，主要菜单经过汉化，并且可以放置中文汉字，实际使用非常方便。
双击Protel.exe这个文件就能免安装运行多媒体教学软件。
邮局汇款地址：邮编226200
江苏省启东市江海中路511号水晶苑 A1 谢刚 收
电话/传真：<font color="#FF－
小灵通：87 联系人：谢刚
电子信箱：
Protel 99内容简介
&&&&Protel 99采用全新的管理方式，即数据库的管理方式。Protel 99 是在桌面环境下第一个以独特的设计管理和团队合作技术为核心的全方位的印制板设计系统。所有Protel
99设计文件都被存储在唯一的综合设计数据库中，并显示在唯一的综合设计编辑窗口。Protel 99软件沿袭了Protel以前版本方便易学的特点，内部界面与Protel
98大体相同，新增加了一些功能模块。Protel公司引进了德国INCASES公司的先进技术，在Protel99中集成了信号完整性工具，精确的模型和板分析，帮助你在设计周期里利用信号完整性分析可获得一次性成功和消除盲目性。Protel99容易使用的特性就是新的“这是什么”帮助。按下任何对话框右上角的小问号，然后选择你所要的信息。现在可以很快地看到特性的功能，然后用到设计中，按下状态栏末端的按钮，使用自然语言帮助顾问。
第一章　Protel 99的安装
Protel 99 设计平台软硬件配置要求：
１　　　硬件配置
　　　　最低：　　CPU－Pentium II 233MHZ
硬盘－300M
显示器－15〃
　　　　　　　　　显示分辩率－
建议配置：CPU－Pentium II 300 以上
　　　　　　　　　内存－128M
硬盘－6G以上
　　　　　　　　　显示器－17〃以上
　　　　显示分辩率－
2 操作系统
Ｍicrosoft Windows NT 4.0 或以上版本（含中文版）。
Ｍicrosoft Windows 98/95 或以上版本（含中文版）。
　　　　　　　　　　　　　　
PROTEL99 安装方法非常简单，只需双击光盘目录下的Install.exe即可。
第二章 如何进行原理图设计
一、 新建设计数据库文件
&&&&在WINDOWS 95/98或NT界面下双击Protel 99 图标，点击File(文件)中new项，新建设计数据库。
在Browse选项中选取需要存储的文件夹，然后点击OK即可建立自己的设计数据库。
１设计组（Design Team）
&&&&我们可以先在Design Team 中设定设计小组成员，Protel 99可在一个设计组中进行协同设计，所有设计数据库和设计组特性都由设计组控制。定义组成员和设置他们的访问权限都在设计管理器中进行，确定其网络类型和网络专家独立性不需要求助于网络管理员。
&&&&无限制数量的设计组成员能同时访问相同的设计数据库。每个组成员都能看到什么文件当前是打开的以及谁在编辑，并能锁定文件以防止意外重写。
&&&&访问设计数据库可以通过建立设计组成员和指定其权限来控制。设计组成员建立在成员文件夹中。在成员文件夹中单击右键就会弹出浮动菜单，选择新成员。
为保证设计安全，为管理组成员设置一个口令。这样如果没有注册名字和口令就不能打开设计数据库。
提示：成员和成员权限只能由管理员建立。
2 回收站（ Recycle Bin）
相当于Windows 中的回收站，所有在设计数据库中删除的文件，均保存在回收站中，可以找回由于误造作而删除的文件．
３设计管理器（Documents）
所有Protel99设计文件都被储存在唯一的综合设计数据库中，并显示在唯一的综合设计编辑窗口。在Protel99中与设计的接口叫设计管理器。使用设计管理器，可以进行对设计文件的管理编辑、设置设计组的访问权限和监视对设计文件的访问。
组织设计文件
　　过去组织和管理40个或更多的原理图、PCB、Gerber、Drill、BOM和DRC文件，要花费几天的时间，而Protel99把设计文件全部储存在唯一的设计数据库。
在设计数据库内组织按分层结构文件夹建立的文件。显示在右边的个人安全系统设计数据库有一文件夹叫设计文件，这个文件夹中是主设计文件(原理图和PCB)，还有许多的子文件夹，包括了PCB装配文件、报告和仿真分析。这里对在设计数据库中创建文件夹的分层深度没有限制。
设计数据库对存储Protel设计文件没有限制。你能输入任何类型的设计文件进入数据库，如在MS Word书写的报告、在MS Excel准备的费用清单和AutoCAD中制的机械图。
简单双击设计数据库里的文件图标，在适当的编辑器打开文件，被更新的文件自动地保存到设计数据库。MS Word和Excel文件可以在设计管理器中直接编辑。
提示：在文件夹上单击右键会显示浮动菜单，然后选择在设计数据库新建文件。
　　在综合设计数据库中用Protel99的设计管理器管理设计文件是非常轻松的。设计管理器的工作就象MS Windows的文件管理器一样，可用它来导航和组织设计数据库里文件。使用设计管理器在设计数据库创建分层结构的文件夹，使用标准文件操作命令来组织这些文件夹内设计文件。
设计管理器的心脏就是左边的导航面板。面板显示的树状结构是大家熟悉的Protel软件特性。在Protel99中，这个树不仅仅显示的是一个原理图方案各文件间的逻辑关系，它也显示了在设计数据库中文件的物理结构。
在导航树中活跃的文件夹是PCB装配文件夹。如同Windows文件管理器，设计管理器在右边显示这个文件夹的内容。
设计管理器与Windows文件管理器的不同之处是在右边还显示已经打开的文件。打开文件只要在导航树中单击所要编辑的文件名，或者双击右边文件夹中的图标。
在设计数据库中打开的各个文件用卡片分隔显示在同一个设计编辑窗口，使得非常容易知道当前工作到哪里，特别在大的设计中。要一起观察不同的文件可以将设计编辑窗口拆分为多区域。
二、打开和管理设计数据库
Protel 99　包括许多设计例子，我们下面可以举例说明。
选择文件打开菜单＼Design Explorer 99\Example \folder，点击photoplotter.ddb文件，左侧窗口呈现树状结构。
点＂＋＂呈现下一层子目录或文件，点＂－＂将关闭此文件夹．点Photohead.pcb 文件，PCB版图将出现，点Photohead.prj,原理图管理文件将被打开．关闭文件，可以用鼠标右键，选择Close.也可以用CTRL+F4来关闭。
三、观看多个设计文档
打开Photoplotte.ddb设计数据库，点＂＋＂找到Electronics 和Photohead文件夹，打开Photohead Parts list
设计窗口，用同样方法打开Photohead.pcb文件和Photohead.prj文件．在Photohead Parts List窗口下击鼠标右键，选择＂Split
Horizontal”菜单，界面将被水平分割。在Photohead.prj设计窗口下点右键，选Split Vertical 菜单。界面将被垂直分割．可以用鼠标调整分割窗口的大小。要想分割更多的窗口，可重复上述操作。
按Ctrl+Tab可循环切换打开的设计文件，按Shift+Tab可在导航板和设计窗口中有效文件夹的内容间切换。
四、多图纸设计
一个原理图设计有多种组织图纸方案的方法。可以由单一图纸组成或由多张关联的图纸组成，不必考虑图纸号，SCH99将每一个设计当作一个独立的方案。设计可以包括模块化元件，这些模块化元件可以建立在独立的图纸上，然后与主图连接。作为独立的维护模块允许几个工程师同时在同一方案中工作，模块也可被不同的方案重复使用。便于设计者利用小尺寸的打印设备（如激光打印机）。下面举例说明：打开LCD
Controller.ddb设计文件，打开LCD Controller.prj原理图设计窗口。我们看到许多绿色矩形框，叫做原理图模块，每一个原理图模块里包含一张图纸，一个总的原理图可以包含多个子原理图。选择“Design”下的“Create
Sheet From Symbols “由符号生成图纸，如果已经画好原理图，选择“Design”下的“Create Symbol Form Sheet”由图纸生成符号。利用工具条上的↑↓点取输入端口，可以在总的原理图与子原理图之间切换。
　　五、原理图连线设计
确定起始点和终止点，Protel99就会自动地在原理图上连线，从菜单上选择“Place/Wire”后，按空格键切换连线方式，自动连线、任意角度、45°连线、90°连线，使得设计者在设计时更加轻松自如。只要简单地定义AutoWire方式。自动连线可以从原理图的任何一点进行，不一定要从管脚到管脚。
　　六、检查原理图电性能可靠性
　　打开LCD Controller.ddb 设计数据库，点取LCD Controller 文件夹下的LCD Controller.prj原理图设计窗口，Protel99可以帮助我们进行电气规则检查．选择Tools下面的ERC，在“Rule
Matrix”种选择要进行电气检查的项目，设置好各项后，在”Setup Electrical Rlues Check”对话框上选择“OK”即可运行电气规则检查，检查结果将被显示到界面上。
七、同步设计
在Protel99中使得原理图与PCB同步是容易的。Protel99包含一个强大的设计同步工具，使得非常容易地在原理图和PCB之间转移设计信息。
同步设计是更新目标文件的过程，它基于参考文件中上一次的设计信息。当你执行同步时，通过以下选择告诉它要转换的方向：
从原理图到PCB的更新 从PCB到原理图的更新
同步设计执行设计信息的初始化转移，还有正向和反向标注处理、替换创建的网络表―加载网络表顺序、反向标注―在PCB设计中习惯使用的重标注顺序。
同步器是如何工作的
当执行同步设计时，同步器分析原理图和PCB，识别两者之间的差异。设计同步器创建一个宏来解决所发现的每个差异。当需要时，这些宏能被预览。当按执行按钮时原理图和PCB被自动地重新同步。
要确保同步无误，设计同步器赋于原理图和PCB对应元件唯一的匹配标识符。这就意味着可以任意对原理图和PCB分别进行标注。只要简单地从设计菜单运行更新命令，随时都可以协调两边的工作。
当选择从原理图更新，同步器做一个预分析检查，查找如：无封装的元件、重复或未指定的元件以及可使用的PCB库。如果检测出问题，在更新设计对话框中将出现一个问题警告表，注意它，并检查问题。
注意：如果你输入已存在的设计，第一次同步时将出现确认元件对话框。一旦元件已赋于匹配标识符，在以后的同步中将不再出现。
包含PCB设计要求的原理图
同步器也能将原理图中PCB设计要求信息转换到设计规则中。这允许设计工程师在原理图中精确地指定重要网络的布线要求―当PCB设计者开始布线时，这些网络将自动地按照工程师的设计要求执行。要在原理图包含设计信息只要简单给网络附加一个PCB设计指令。
提示：指令的底部必须紧靠着网络。
原理图与PCB的匹配
当你第一次执行同步器时你甚至不需要创建PCB文件。如果同步器不能找到合适的PCB，它会自动地创建一个，整齐地在PCB工作区中间排放所有的元件，作好布局准备。如果在设计数据库同名文件夹有PCB，将被使用。
八、建立材料清单
打开“４Port Serial Interface.ddb “设计数据库，找到”４　Port Serial Interface”文件夹下面的“４　Port
Serial Interface.prj”文件设计窗口，选择“Reports”中的“Bill Of Material”菜单，按照导向器所给选项选择，完成选择，一个“Excel”风格的材料清单将被制成。
　　九、原理图仿真
Protel99的混合信号电路仿真引擎现在与3F5完全兼容，支持所有标准的SPICE模型。电路仿真支持包含模拟和数字元件的设计。SimCode（类C语言）用于描述数字元件的描述。
Protel99提供了大量的仿真用元件，每个都链接到标准的SPICE模型。5800个仿真用元件分别在Sim.Ddb数据库的28个库中。
在Protel99中执行仿真，只要简单地从仿真用元件库中放置所需的元件，连接好原理图，加上激励源，单击仿真。
提示：通用元件、电压和电流源，在Sim.Ddb的仿真模型库中。
打开“Bandpass Filter.ddb”设计数据库，找到“Ｄesign Explorer 99\Examples\Circuit Simulation”文件夹．点击交流信号分析”~”,输入输出波行将显示到界面上。将鼠标放到“OUT”上，击鼠标右键，选择“View
Single Cell”菜单，观看单一的输出波形。激活原理图设计窗口，选择“View”下的“Fit All Objects”选项，使图形全屏显示，找到元件“C1”,并双击此元件，这个元件的类型和属性对话框将出现，将”Part”设置为0.2uF，然后重复上述操作，设置“C2”器件。选择“Simulate”下的“Setup”菜单，在“General”对话框上选择“Keep
Last Setup”,然后运行分析菜单“Run Analyses”,波形将被改变。
十、 在原理图上标注汉字或使用国标标题栏
在原理图上放汉字，可以直接点击“Place”选乡下的“Annotation”放置汉字。
如果想要使用国标图纸做标题栏，选择“Design”下的“Template”里的“Set Template File”,找到国标标题栏所在的目录，打开图纸的标题栏将被切换为国标形式。
十一、 生成网络表
当我们设计好原理图,在进行了ERC电气规则检查正确无误后,就要生成网络表,为PCB布线做准备。网表生成非常容易，只要在“Design”下选取“Create
Netlist”对话框，设置为那种格式的网络表。网表生成后，就可以进行PCB设计了。
第三章　PLD设计
Protel Advanced PLD是融合于Protel集成开发环境的一个高效、通用的可编程逻辑器件设计工具，为逻辑器件设计提供了许多方便快捷的设计手段。
Protel Advanced PLD包含三个专为PLD设计工作定制的EDA/Client服务器：文本专家─ 具有语法认识功能的文本编辑器；PLD─ 用来编译和仿真设计结果；Wave─
用来观察仿真波形。
具体特点如下：
2 方便的文本专家和语法帮助器；
2 支持多种设计描述方法： 布尔方程式、状态机和真值表；
2 支持从原理图输入并直接编译；
2 支持从原理图输入PLD设计，并对原理图直接进行编译，生成标准的JEDEC文件；
2 与器件无关的高级CUPL硬件描述语言；
2 快速强大的编译器；
2 方便直观的仿真波形编辑器；
2 产生JEDEC工业标准的下载文件；
2 广泛的器件支持。
打开“\Design Explorer 99\Examples\pld\LCD Driver.ddb ”设计数据库，找到“LCD.sch”原理图文件并打开，这张原理图显示的是“G22V10”驱动电路。选择“PLD”下的“Configure”菜单，我们看到“G22V10”已经被选中在目标栏中。点”OK”即可。选择“PLD”下的“Compile”,当编译完成后，我们可以选择“View
Files”项检查编译结果，然后点取“Close”关闭编译对话框输出文件。
第四章 PCB设计
一、板框导航
当我们设计了原理图，生成了网表，下一步就要进行PCB设计。首先要画一个边框，我们可以借助板框导航，来画边框。在“File”下选择“New”中的“Wizards”,在选取“Printed
Circuit Board Wizard”,点击“OK”即可，按照显示对话框的每一步提示，完成板框设计。
二、建立PCB文件
要进行PCB设计，必须有原理图，根据原理图才能画出PCB图。按照上述板框导航生成一张“IBM XT bus format”形式的印制板边框。选择PCB设计窗口下的“Design”中的“Add/Remove
Library”，在对话框上选择“4 Port Serial Interface.ddb”,在“\Design Explorer 99\Examples”文件夹中选取，点取“Add”,然后“OK”关闭对话框。在左侧的导航树上，打开“4
Port Serial Interface.prj”原理图文件，选择“Design”下的“Update PCB”,点取“Apply”,“Update Design”对话框被打开，点取“Execute”选项。对话框“Confirm
Component Associations”对话框将被打开，网络连接表列出，选择应用“Apply”更新PCB文件，由于Protel99采用同步设计，因此，不用生成网表也可以直接到PCB设计。这时，一个新的带有网络表的PCB文件将生成。
三、布局设计
Protel 99可以进行自动布局,也可以进行手动布局。如果进行自动布局，运行“Tools”下面的“Auto Place”,用这个命令，你需要有足够的耐心。布线的关键是布局，多数设计者采用手动布局的形式。用鼠标选中一个元件，按住鼠标左键不放，拖住这个元件到达目的地，放开左键，将该元件固定。Protel
99在布局方面新增加了一些技巧。新的交互式布局选项包含自动选择和自动对齐。使用自动选择方式可以很快地收集相似封装的元件，然后旋转、展开和整理成组，就可以移动倒板上所需位置上了。当简易的布局完成后，使用自动对齐方式整齐地展开或缩紧一组封装相似的元件。
提示：在自动选择时，使用Shift+X或Y和Ctrl+X或Y可展开和缩紧选定组件的X、Y方向。
四、布线设计
在布线之前先要设置布线方式和布线规则。Protel 99有三中布线方式：忽略障碍布线（Ignore obstacle）,避免障碍布线（Avoid obstacle）,推挤布线（Push
obstacle）。我们可以根据需要选用不同的布线方式，在“Tools”工具菜单下选择“Preferences”优选项中选择不同的布线方式。也可以使用“SHIFT+R”快捷键在三种方式之间切换。
接着选择布线规则，在“Design”下选择“Rules”对话框，选择不同网络布线的线宽，布线方式，布线的层数，安全间距，过孔大小等。
有了布线规则，就可进行自动布线或手动布线了。如果采用自动布线，选择“Auto Route”菜单，Protel 99支持多种布线方式，可以对全板自动布线，也可以对某个网络、某个元件布线，也可手动布线。手动布线可以直接点击鼠标右键下拉菜单“Place
track”，按鼠标左键一下确定布线的开始点，按“BACKSPACE”取消刚才画的走线，双击鼠标左键确定这条走线，按“ESC”退出布线状态。用“Shift”加空格键可以切换布线形式，“45°”“90°”弧形布线等方式之间切换。Protel99提供了很好的在线检查工具“Online
DRC”随时检查布线错误（在工具菜单的优选项下面）。如果修改一条导线,只需重画一条线。
五、电气规则检查
当一块线路板已经设计好，我们要检查布线是否有错误，Protel99提供了很好的检查工具“DRC” 自动规则检查。只要运行“Tools”下的“Design
Rlue Check”,计算机会自动将检查结果列出来。
六、信号完整性分析
当PCB设计变得更复杂，具有更高的时钟速度、更高的器件开关速度以及高密度，在设计加工前进行信号的完整性分析变得更尤为重要。
Protel99包含一个高级的信号完整性仿真器，它能分析PCB设计和检查设计参数的功能，测试过冲、下冲、阻抗和信号斜率要求。如果PCB板任何一个设计要求(设计规则指定的)有问题，可以从PCB运行一个反射或串扰分析，以确切地查看其情况。
信号完整性仿真使用线路的特性阻抗、通过传输线计算、I/O缓冲器宏模型信息，做为仿真的输入。它是基于快速的反射和串扰模拟器，采用经工业证实的算法，产生非常精确的仿真。
设置信号完整性设计规则
打开“LCD Controller.ddb”设计数据库，在“Design Explorer 99\Examples”目录下，通过左侧的导航树，打开“LCD
Controller.pcb”文件。设置信号完整性设计规则，测试的描述。必须包含层堆栈规则。在“Tools”下选择“Preferences”对话框中的“Signal
Integrity”选项，在这个对话框中，显示了所有元件的标号所代表的元件名称。例如“ R”代表“resistors”,用“Add”增加，在“Component
Type”对话框上，用“R”设置“Designator Prefix”,在“Component Type”中设置为“Resistor”,点击“OK”加入。重复上述操作设置“C-C
CU-C Q-BJT;D-D RP-CU-IC；J-CL-inductor”,当我们设置完成时，点取“OK”退出优选项对话框。
从菜单中选择“Design\Rules”，然后按下设计规则对话框中的信号完整性钮。每个规则包含了该规则测试的描述。
一旦配置了信号完整设计规则，从菜单中选择“Tools”下的“Design Rule Check”，显示设计规则检查对话框。按对话框中央的信号完整性按钮，进行信号完整性设计规则检查。
必须包含一个层堆栈规则才能执行信号完整性分析。
包含电源网络设计规则，指定每个电源网络和电压。从“Rule Classes”中选“Overshoot Falling Edge”点击“Add”,在谈出对话框中选择“Fiter
Kind”设为“Whole Board”,并且改变右侧“Maximum(Volts)”为“0.5”,点取“OK”,存入这条规则。重复刚才的步骤，设置“Undershoot-Falling
Edge”，两个强制信号完整性规则“Layer Stack” “Supply Nets”已经设置。
运行设计规则检查“DRC”,然后在“Report”中运行“Signal Integrity”,找到网络名为“FRAMA1”,选重这个网络，在“Edit”中选“Take
Over”从菜单中加入网络，对它进行分析。在“Simulation”的“Reflection”菜单下可以观看波形。我们选种哪一个器件，那个器件的曲线将被点亮。信号完整性分析菜单中还为我们提供消除干扰的方法。
如果设计不包含电源层分析将仍然执行，但是结果不能认为是准确的。
信号完整性分析器不考虑多边形敷铜。DRC测试是从所有可能输出脚对每个网络最坏情况仿真，最坏结果就是DRC结果。
执行串扰分析至少需要从网表上确定二个网。然后指定其中一个为侵略者，或受害人。侵略者被加入激励脉冲，受害人为接收串扰。当已经指定侵略者或受害人网络时，按Crosstalk按钮执行仿真，结果将显示在Protel波形分析器上。
可以从波形上直接执行许多测量，仅仅击一下波形右边列表上的节点，从分析菜单中选择一个选项。
如果你发现波形与设计规则检查给定的结果不匹配(例如：DRC给1.2伏特的过冲，但是波形有小的振铃)，它被大概因为用于反射分析的输出节点不是DRC报告的最坏节点。
除了执行反射和串扰分析，还可以执行一个信号完整性效果的网络筛选，例如过冲、延迟、阻抗等等。网络筛选产生类似电子表格的结果表，可以快速查出有问题的网络。
执行网络筛选，要指定许多网络(如果需要可选全部)，按Net Screening按钮。当筛选结果出现，使用工具条上按钮控制所要显示的内容(阻抗、电压等等)，按下列名按结果类型显示。
七、建立新的PCB器件封装
由于硬件厂家发展速度非常快，器件的不断更新，我们经常需要从库里增加器件封装，或增加封装库。Protel 99提供了很好的导航器，帮助我们完成器件的添加。打开“LCD
Controller.ddb”设计数据库，选中“LCD Controller.pcb”并打开。在“Design”下选择“Make Libray”,库编辑器被打开，建立一个新库文件“lcd
controller.lib”,在这个新库文件中建立器件封装。点击左侧导航树上的“Browse PCBlib”,可以浏览这个库里现有的元件，创建一个新的元件选择“Tools”下的“New
Component”，弹出一个器件封装模板，按照提示，可以迅速生成一个我们需要的器件封装。
八、 生成GERBER文件
在我们将所有设计完成之后，需要把PCB文件拿到制版厂家去做印制版。如果厂家有Protel 98 或Protel 99 ，可以直接导出 PCB文件给厂家。如果厂家没有这两种版本文件，需生成“GERBER”给厂家。具体操作如下：
首先我们打开一个设计好的PCB文件“Z80 Microprocessor.ddb”设计数据库中的“Z80 Processor board.pcb”文件，选择“File”主菜单下的“Setup
Printer”，点亮第一项“Protel Gerber RS274”
在“Option”弹出菜单中选择建立光圈文件，点击“Aperture
Library”选项，在“Apertures”对话框中选“Creater List From PCB”,自动抽取光圈文件。在“Save to APT File”中存一个文件名。返回“Setup
Printer”菜单，点取“Layers”设置输出光绘文件的层数，在所有用到的层前打对勾“√”，然后选择“OK”返回打印机设置，按下“Print”,就可生成光绘文件。
设置光圈文件。
设置光绘层数。
在Report主菜单下选择“NC Drill”,运行后即可生成钻孔刀具和钻孔数据文件。
光圈文件的后缀为“*.APT”,GERBER文件的后缀为“*.G*”,钻孔文件的后缀为“*.DRR”和“*.TXT”。将所有文件导出到一个指定目录下，压缩后即可交给印制板厂生产。
如果我们想看生成的GERBER文件是否正确，请用导入的方法可以打开每一层文件。
设计者也可以用导入的方法查看其它低版本的文件，例如Protel 2.8格式，98格式，DOS格式等文件。湖北三峡职业技术学院电子线路 CAD 教案授课班级：－02【课题】印制电路板图的设计环境及设置 【教学目的要求】熟悉并掌握印制电路板的设计环境及设置 【教学重点难点】印制电路板；电路板工作层面 【教学内容】 [引入]本次课开始，我们开始学习 Protel 99 se 的另外一个重要功能―--设计印制电路
板图。这是电子电气电路设计人员使用 Protel 99 se 的主要目的。 一、Protel 99 SE 印制电路板概述 印制电路板（PCB，Printed Circuit Board） ，是电子产品中最重要的部件之一。电路原 理图完成以后，还必须再根据原理图设计出对应的印制电路板图，最后才能由制板厂家根据 用户所设计的印制电路板图制作出印制电路板产品。 (1)印制电路板的制作材料与结构 印制电路板的结构是在绝缘板上覆盖着相当于电路连线的铜膜。 通常绝缘 材料的基板采 用酚醛纸基板、环氧树脂板或玻璃布板。发展的趋势是板子的厚度越来越薄，韧性越来越强， 层数越来越多。(2)有关电路板的几个基本概念 1. 层：这是印制板材料本身实实在在的铜箔层。 2. 铜膜导线：导线。是敷铜经腐蚀后形成的，用于连接各个焊盘。印制电路板的设计都 是围绕如何布置导线来完成的。 飞线：预拉线。它是在引入网络表后生成的，而它所连接的焊盘间一旦完成实质性的 电气连接，则飞线自动消失。它并不具备实质性的电气连接关系。在手工布线时它可起引导 作用，从而方便手工布线。 3. 焊盘：放置、连接导线和元件引脚。 过孔：连接不同板层间的导线，实现板层的电气连接。分为穿透式过孔，半盲孔，盲 孔三种。 4. 助焊膜： 涂于焊盘上提高焊接性能的一层膜， 也就是在印制板上比焊盘略大的浅色圆。 阻焊膜：为了使制成的印制电路板适应波峰焊等焊接形式，要求板子上非焊盘处的铜 箔不能粘焊，因此在焊盘以外的各部位都要涂覆一层涂料，用于阻止这些部位上锡。 5.长度单位及换算：100mil=2.54mm(其中 1000mil=1Inches)第1页湖北三峡职业技术学院电子线路 CAD 教案授课班级：－026. 安全间距：是走线、焊盘、过孔等部件之间的最小间距二、PCB 文件管理 通过前面的学习，我们知道 Protel 99 SE 是用一个专题数据库来管理各种设计文件的， PCB 文件同样也采用这种由专题数据库来管理文件的方式。因此，PCB 文件管理的各项操作都 是在专题数据库中进行的，这样就要求在进行 PCB 文件管理之前，首先要建立或打开一个专 题数据库，然后再在专题数据库中进行 PCB 的文件管理。 1、 2、 3、 4、 新建 PCB 文件 保存 PBC 文件 打开已有 PCB 文件 关闭 PCB 文件三、装载元件库 (一)元件封装 元件封装就是原理图中元件的 Footprint。它是指实际元件焊接到电路板时，所指示的 外观和焊盘位置。不同的元件可以共用同一种元件封装。同一种元件也可以有不同的封装形 式。在取用焊接元件时，不仅要知道元件名称，还要知道其封装形式。元件封装可以在设计 电路原理图时指定，也可在引进网络表时指定。 元件封装的主要参数是形状尺寸，因为只有尺寸正确的元件才能安装并焊接在电路板 上。原理图中的元件注重于元件的引脚，引脚号码是重要的电气对象，引脚之间的连接不能 有任何错误。而 PCB 图不仅注重元件引脚之间的连接，更注重元件的外形尺寸，要将引脚与 引脚之间的导线连接转换成焊盘与焊盘之间的铜膜线连接。1. 元件封装的分类针脚式元件封装表面黏着式(SMD)元件封装一般元件的封装图包括元件图形、焊盘和元件属性三部分。第2页湖北三峡职业技术学院电子线路 CAD 教案授课班级：－02元件图形不具备电气性质，由丝网漏印的方法印到电路板的元件层上。 焊盘就是元件的引脚。焊盘上的号码就是元件管脚的号码。原理图元件的引脚号码必须 与封装图中的焊盘号码一致。焊盘的号码、尺寸、位置十分重要，如果错了，PCB 板就不能 用了。 元件属性用于设置元件的位置、层次、序号(designator)和注释(comment)等项目的内 容。 2. 元件封装的编号 元件封装图的名称是它在封装库中的名称，Protel 有三个封装库。它们是连接器库 (connector), 一般封装库(Generic Foot Prints)和 IPC 封装库。 元件封装的编号一般为“元件类型+焊盘距离(焊盘数)+元件外形尺寸” 。可根据元件封 装编号来判别元件封装的规格。 部分元件的封装说明：(单位为英寸) 封装类型 封装名称 说 明 电阻类无源元件 AXIAL0.3~1.0 数字表示焊盘间距 RAD0.1~0.4 数字表示焊盘间距 无极性电容元件 有极性电容 二极管 石英晶体 晶体管 可变电阻 双列直插 单列直插 牛角连接器 RB.2/.4~ RB.5/1.0 DIODE0.4、DIODE0.7 XTAL1 TO-xxx VR1~VR5 DIP-xx SIPx IDCxx 斜杠前的数字表示焊盘间距， 斜杠后的数字 表示电容外直径 数字表示焊盘间距 其中 xxx 为数字，表示不同的晶体管封装 其中 xxx 表示引脚数 其中 x 表示引脚数 其中 xx 表示管脚数(二)加载元件库 方法类似于原理图元件库的加载 四、设置电路板工作层面 印制电路板是由一系列层状结构构成的。不同的电路板具有不同的工作层面。一般的电 路板有单面板、双面板和多层板三种。单面板并不意味着电路板只有一个工作层面，同样双 面板也并不是说电路板只有两个工作层面。 (一)设置电路板工作层面 1．信号层（Signal layers） 2．内部电源/接地层（Internal planes） 3．机械层（Mechanical layers） 4．阻焊层（Solder masks） 5．锡膏防护层（Paste masks） 6．丝印层（Silkscreen） 7．钻孔层（Drill） 8．禁止布线层（Keepout） 9．多层（Multi layer） 10．DRC 错误层（DRC Errors） 11．连接层（Connections）第3页湖北三峡职业技术学院电子线路 CAD 教案授课班级：－02单层板：包括焊接面和元件面的丝网层。特点是价格便宜，但布线困难，经常需要跳线 连接不能布通的铜膜线。 双层板：包括元件面、焊接面和元件面的丝网层。特点是价格适中，布线容易，是常用 的一种板型。 四层板：在双层板的基础上增加电源层和地线层。特点是电源和地线各用一个层面连通， 而不用铜膜线。目前该技术已经成熟。 六层板：在四层板的基础上增加两个信号层面。由于制作复杂，造价高，一般只用在高 级设备中。 PROTEL99se 具有 32 个信号布线层，16 个电源地线层和多个非布线层，可以满足一般需 要。一般电路板的元件面称为顶层(top)，焊接面称为底层(bottom),中间的信号布线层称为 中间层(mid) (二) 设置工作层面 在一块电路板上真正存在的工作层并没有那么多， 一些工作层在物理意义上是相互重叠 的，而有些则是为了方便电路板的设计和制造而设置的。在设计的过程中往往只要析开需要 的工作层面，而将其它的都关闭。 下图为工作层面设置对话框：1. 设置信号层和内部电源/接地层 2. 设置 Mechanical layers五、 规划电路板 在创建好 PCB 文件并启动 PCB 编辑器后，设计人员首先要对电路板进行规划。 所谓规划电路板，就是根据电路的规模以及公司或制造商的要求，具体确定所需制作电 路板的物理外形尺寸和电气边界。 电路板规划的原则是在满足公司或制造商的要求的前提下， 尽量美观且便于后面的布线工作。工作层面设置标签 一般情况下,我们在禁止布线层确定电路板的尺寸和需要打孔的位置。 下图为一个绘制完成的 PCB 图.请注意各组件的颜色与形状.第4页湖北三峡职业技术学院电子线路 CAD 教案授课班级：－02【上机实训】 （因时间原因，本次实训与下次课实训合并一起做。 ） 一、 实训目的：熟悉印制电路板的设计环境及设置 二、 实训内容： 1、 在 E 盘个人文件夹下新建一个数据库，名称为 NEWPCB.DDB 2、 在数据库中新建 PCB 文件，文件名为 NEW.PCB,保存该文件后关闭。 打开第二步新建的 PCB 文件执行以下操作； 3、 装载元件库：装载连接器库(connector), 一般封装库(Generic Foot Prints)和 4、 IPC 封装库。 5、 设置电路板工作层面：设置一个四层板的层面。设置板层显示及颜色(使用 tools/preferences 菜单)； 将丝印层设置为绿色显示,顶层为大红色,底层为蓝色, 禁止布线层为紫色. 6、 工作环境设置：(使用 design/options 菜单) 将划线工具栏放置在屏幕右侧.可视大网络为 1000MIL,可视小网格为 100MIL,捕 捉网格为 20MIL,电气网络为 8MIL 7、 规划电路板：确定电气边界。 规划一个宽 8 厘米,长 10 厘米的印制板的边界, 并设计 4 个定位孔的位置,定位孔的直径为 5 毫米. 【课题】印制电路板设计流程 【教学目的要求】掌握 PCB 印制电路板的设计流程及元件封装的放置方法 【教学重点难点】印制电路板设计流程；元件封装的放置 【授课时数】2 学时 【教学方法】理论讲述及多媒体演示 60 分钟，学生操作 30 分钟 【学生作业】 【教学内容】 【课前】作业讲评及前期上机情况综合点评 【新课】 一、印制电路板设计流程第5页湖北三峡职业技术学院电子线路 CAD 教案授课班级：－02设计印制电路板可以按照如下的七个步骤完成原理图的设计工作。 1、绘制电路原理图：利用 SCH 99 绘制电路原理图生成网络表。 当所设计的电路图非常简单时， 可以不必进行原理图的绘制和网络表的 绘制电路原理图 生成，而直接进行 PCB 的设计，即有时可跳过这一步。 2、规划电路板：在绘制印制电路板之前，用户还要对电路板有一 规划电路板 个初步的规划，比如电路板采用多大的物理尺寸、采用几层电路板（单 面板、双面板还是多层） 、各元件采用何种封装形式及其安装位置等。 这是一项极其重要的工作，它是确定电路板设计的框架。 设置参数 3、设置参数：设置参数主要是指设置元件的布置参数、层数参数、 布线参数等。有些参数用其默认值即可。 4. 装入网络表及元件封装 ： 该步是将已生成的网络表装入， 此时 装入网络表及 元件封装 元件的封装会自动放置在印制电路板图的电气边界之外， 但这些元件封 装是叠放在一起没有布局的。 若没有生成网络表，则可以用手工的方法放置元件。 元件的布局 5、元件的布局 ：可以利用自动布局和手工布局两种方式，将元件 封装放置在电路板边框内的适当位置。 适当位置包含两个意思： 一是元件所放置的位置能使整个电路板看 布线 上去整齐美观，二是元件所放置的位置有利于布线。 6. 布线：完成元件之间的电路连接. 有两种方式： 自动布线和手工布线。 若在 PCB 设计系统中装入了网 文件保存及输出 络表，则在该步中就可以采用自动布线方式。 7、文件保存及输出：保存 PCB 图，然后根据需要利用各种图形输出设备，如打印机、绘 图仪等输出电路板的布线图。 二、元件封装的放置 （一）放置元件封装 当我们载入网络表时，元件就跟着进入工作区，这是最简单的选用元件的方法。根据不 同的场合的需求，可能要增减元件，甚至不通过网络表直接选用元件。选用元件的方法很多， 在不同场合，不同需求下，可以用不同的方法选用元件。 装载与卸载元件库 1． 装载元件库与卸载元件库是设计管理器的一个功能。在使用元件之前，一定要确定其所 属的元件库已被装入，否则无法取得该元件 在 Protel 99 SE 里，元件库并不是以单独的元件库文件形式出现的，而是包含在某个 数据库文件中，在一个数据库文件里，可能只有一个元件库，也可能有很多个元件库。所以， 很难直接从数据库的文件名称上判断哪个数据库文件中有元件库。 2. 由设计管理器选用元件 3. 浏览元件 4. 直接选用元件 （二）元件的选取与取消选取 1. 选取：执行“edit/select”菜单命令下的相应命令 选 取 方 式 功 能 说 明 Inside Area 选取指定区域内的所有图件 Outside Area 选取指定区域外的所有图件 All 选取所有图件第6页湖北三峡职业技术学院 Net Connected Copper Physical Connection All on Layer Free Objects All Locked Off Grid Pads Hole Size Toggle Selection 2、 选取向导 取消选取 3、电子线路 CAD 教案授课班级：－02选取指定的网络 选取信号层上的指定网络 选取指定的物理连接 选取当前工作层面上所有图件 选取除了元件以外的所有图件 选取所有处于锁定状态的图件 选取所有不在格点上的焊盘 选取指定孔径的焊盘或过孔 逐次选取图件（三）元件属性的编辑 1. 单个元件属性编辑 2.多个元件属性的整体编辑 【上机实训】 三、 实训目的：学会放置 PCB 元件，掌握元件属性的修改，了解查找 PCB 元件的方法 四、 实训内容：在 NEWPCB.DDB 数据库中新建一个 PCB 文件，并放置如下元件： 管脚间距为 5 毫米的电阻； 管脚间距为 5 毫米，外径为 1 厘米的电解电容； 二极管，焊盘间距为 7。5 毫米。 三端稳压源。 变压器。 三极管。 无极性电容。 【操作提醒】 【实训综述】 【课题】PCB 绘图工具的使用 【教学目的要求】掌握 PCB 绘图工具的使用 【教学重点难点】绘图工具的使用 【授课时数】2 学时 【教学方法】理论讲述及操作演示 45 分钟，技能训练 45 分钟 【教学内容】 复习:PCB 环境设置及图纸尺寸设置 下面将介绍 PCB 图设计中放置工具栏中各按钮的功能第7页湖北三峡职业技术学院电子线路 CAD 教案授课班级：－021 、绘制导线 操作演示:放置导线并修改线宽,注意在导线的每个转折点处单击确认。 2、放置焊盘及其属性编辑 操作演示： (1)放置一个焊盘,修改焊盘属性为内径 32,外径 80,焊盘形状为方形 (2)放置一个焊盘,修改焊盘属性为内径 28,外径 X 轴 50,Y 轴 70,焊盘形状为圆形网络性质形状内径工作层放置位置锁定 选中 测试点提示：焊盘内孔只能为圆形，但焊盘的形状可以为圆的（椭圆和正圆） ，方形的（正方和 长方） ，八角形的 3、放置过孔及其属性编辑 操作演示:放置一个过孔并修改其属性 4、放置字符串 操作演示:放置字符串 5、放置位置坐标 ：是将光标当前位置的坐标放置在工作平面上以供参考。 操作演示：放置一个当前位置的坐标 6、放置尺寸标注：主要是方便制版过程 操作演示:放置禁止布线层的长度标注 7、设定坐标原点 ：系统本身提供了一套坐标系，其原点称为绝对原点，用户也可以通 过设定坐标原点来定义自己的坐标系，这个原点称为当前原点。 8、四种绘制圆弧的方法： 边缘法：绘制的是 90 度圆弧第8页湖北三峡职业技术学院电子线路 CAD 教案授课班级：－02中心法：可用于绘制任意半径任意弧度的圆弧 绘制任意角度的圆弧 绘制整圆 操作演示:4 种方式绘制圆弧 9、放置填充： 在印制电路板中，为提高系统的抗干扰性，通常需要设置大面积的电源、接地区域。这 个可以利用填充功能来实现。 填充的方式有两种：矩形填充和多边形填充。 这两种方式是有区别的。 前者填充的是整个区域。没有任何遗留的空隙。 后者则是用铜膜线来填充区域，线与线之间是有间隙的。 另外，矩形填充会覆盖区域内所有导线、焊盘和过孔，使其具有电气连接关系，而多边 形填充则会绕开这些具有电气意义的图件，不改变其原有的电气连接关系。 10、其它工具 放置直线 放置元件空间 放置内部电源/接地层 放置图件【上机实训内容】 通过以下两个简单 PCB 图的练习,学习各类工具的使用方法「操作提醒」 1、参数更正：DIP-16 为 DIP16，SIP-4 为 SIP4，SIP-6 为 SIP6 2、安装孔的直径不作规定，但需要考虑不能离板子边缘太近，尺寸不能太大 3、线宽：粗线 20mil,细线 10mil 4、本图为单层板，全部在底层布线（蓝色线段）第9页湖北三峡职业技术学院电子线路 CAD 教案授课班级：－02【课题】手工布局与手工布线 【教学目的要求】熟悉并掌握手工布局及手工布线 【教学重点难点】手工布线 【教学内容】 一、 手工布局 （一） 元件的移动、删除与剪切粘贴 1、 元件移动 单个元件移动：Move、Drag、Componet 走线方法： Re＿Route、Break Track、Drag Track End 多个元件的移动：Move Selection 旋转元件：Rotate Selection 翻转元件：Filp Selection 此外，也可直接用鼠标和键盘快捷方式进行 以上的操作。 2、元件删除 3、元件剪切、粘贴 （二）元件的布置 1、阵列式元件的布置 2、元件的排列与对齐 二、手工布线 （一）导线的布线技巧 1. 手工布线：若在走线中单击空格键，可改变走线方式。若按 SHIFT＋空格键，可以循 环改变走线模式。系统会自动调整角度和走线路径。 2. 板层切换：可使用小键盘上的加号和减号键 （二）导线的操作 1. 导线属性的编辑 2. 导线的移动与调整 3.导线的整体编辑 4. 导线的剪切、复制、粘贴与删除 三、给电路板添加标注 给电路板上添加一定的标注， 主要是为了更进一步的使整个电路板的信息有一个完整的 体现。通常这部分信息放在机械层。 1、标注文字：通常包括元件的编号、层面的作用和设计日期等。 2、标注尺寸：主要是标注电路板的外围尺寸，也可用来说明一些预留孔或其它部件的 位置和大小。 3、放置定位孔：在禁止布线层进行定位孔的放置 四、上机实训内容布置及操作演示 【上机实训】 试设计如下电路的 PCB 图，要求使用单层板（顶层是元件面，底层焊接面） ，要求元件 布局紧凑，科学合理，整齐美观.现人工放置元件封装，人工连接铜膜线，一般布线的宽度为 25mil，电源及地线的宽度为 50mil。为方便绘图，先填好以下的元件表。 说明 元件编号 标称值 封装形式 电阻 RA，RB，RL，R1 1K，1K，10K，2K AXIAL0.3第 10 页湖北三峡职业技术学院 电容 555 时基电路 连接器电子线路 CAD 教案 0.01uF, 0.1Uf 555 CON4授课班级：－02C1，CT U1 J1RAD0.1 DIP-8 SIP-4【操作提醒】1、很多同学看不懂图纸。解决办法：不要求读懂，只要求照着画出来。 2、要脱离绘制原理图的模式。连线要讲究整齐，不能有节点。 3、不能选错了元件封装形式。4、注意布线层面，顶层是红色线，底层是蓝色线，禁止布线层是紫色线 5、导线的宽度只能绘制好再调整。6、注意焊盘间的连接点，导线要真正连接到焊盘上。 7、同一层面上的导线是不能交叉的，否则就短路了。思考：本图还可以布局成什么样式，可以使板子的尺寸更小呢。【实训综述】【课题】用手工布局的方式绘制 PCB 图 【教学目的要求】通过几个样例，基本学会使用 PROTEL 软件手工布局和手工布线绘制简 单的 PCB 图的基本步骤和方法。 【教学重点难点】采用手工布局及手工布线的方法绘制 PCB 图的操作步骤 【授课时数】2 学时 【教学方法】简单讲解一下制作过程 20 分钟，学生上机练习 70 分钟第 11 页湖北三峡职业技术学院电子线路 CAD 教案授课班级：－02【学生作业】上交绘制的 PCB 图的电子文档 【教学内容】 【复习】手工布局及手工布线的基本步骤 1.在设计之前，一般要有一个纸上的大致构思 2.启动 Protel 99 SE，进入 PCB 设计系统。确定电路图环境参数。 3.确定 PCB 板的尺寸及定位孔. 4.将元件从元件库中选择出来放置到图纸中相应位置，并同时进行设置元件的序号及参 数的设置工作。为了美观，还需要对元件进行修改、对齐等操作。 5.根据电路原理图的需要将各个元件通过导线连接起来。 ［上次实训情况点评］ 【上机实训】 一.实训目的： 1.熟悉 PCB 图编辑器的功能及使用方法 2.掌握实体放置与编辑的技巧及方法 二.实训内容:完成以下 PCB 图的绘制。 【操作提醒】 先设置好禁止布线层的尺寸。 走线全是直角。 线宽有设置，细线的宽度为 10mil,粗线宽度为 20mil【课题】自动布局及自动布线第 12 页湖北三峡职业技术学院电子线路 CAD 教案授课班级：－02【教学目的要求】熟悉并掌握自动布局及自动布线的方法 【教学重点难点】由原理图生成印制板图的步骤 【教学内容】 一、自动布局 （一）装入网络表与元件 ：网络表与元件的装入过程，实际上就是将原理图设计的数 据装入印制电路板的设计系统 PCB 的过程。具体操作如下： 首先在 PCB 编辑器执行“Design \Create Netlist…”菜单命令，出现如下对话框：点击“Browse”命令按钮，选择 后缀名为“.NET”的网络表文件。执行装入网络表的命令此栏如有提示， 则表 明在装入过程中有 错误， 需要认真核查执行装入网络 表的命令学习提示： 1、装入网络表时出现错误可检查以下几方面： A、SCH 图中元件属性项中的封装名称为空或与实际的 PCB 库中的封装元件名称不一致， 特别要注意数字是半角字符，连接横线不是下划线。而且还得注意修改过封装的元件是否会 存在两个以上的封装形式； B、在 PCB 编辑界面中是否全部加载所有元件的封装库； C、SCH 图中是否存在序号错误或有重复序号； D、 SCH 图中元件的管脚编号要和 SCH 元件库中的封装元件图的焊盘编号一致， 否则就不 能正常装入该元件。 如：二极管的元件封装图中阳极的焊盘号为 A，阴极的焊盘号为 K，而原理图中，二极 管的元件管脚号为 1 和 2，两者不一致，需要修改。特别提醒，三极管、整流桥和电位器及 变压器等元件在加载的时候均要检查引脚编号。第 13 页湖北三峡职业技术学院电子线路 CAD 教案授课班级：－022、 在导入网络表以后， 有可能在 PCB 图中什么也看不到， 此时可选择菜单中的 “View/Fit Board”命令，就可以把导入的零件全显示出来。 3、元件之间的浅绿色的线段叫预拉线，是用来表示节点之间存在的电气连接关系。这 些线段在布线完成后会消失。可用它来检查是否完成布线。 （二） 元件的手工布局与调整： 元件自动布局的结果并不令人满意， 需要手工进行调整。 在进行布局调整时要考虑： 1）元件布局应便于用户操作使用； 2）尽量按照电路的功能布局，减少元件引脚间的连线长度； 3）数字电路部分与模拟电路部分尽可能分开； 4）特殊元件要根据不同元件的特点进行合理布局。例如，高频元件之间的连线应越短 越好，这样可减小连线的分布参数和相互之间的电磁干扰。易受干扰的元件之间距离不能太 近。发热元件应远离热敏元件； 5）留出电路板的安装孔和支架孔以及其他有特殊安装要求的元件的安装位置。 （三）元件标注的调整 二、自动布线 1、自动布线是指程序根据用户设定的有关布线参数和布线规则，按照一定的算法，依 照网络表所指定的连接关系，自动在各个元件之间进行连线，从而完成印制电路板的布线工 作。它能自动分析当前的 PCB 文件并选择最佳的布线方式。采用自动布线方法进行布线，能 得到高质量的布线效果，节省设计时间。但是，完全由程序完成的自动布线往往不能完全满 足设计者的要求，所以一般采用自动布线与手工布线相结合的办法来进行。 学习提示：自动布线前请对照 SCH 图，对 PCB 图中元件及预拉线进行一次复核。 2、自动布线过程： 1）进行网络分类。便于对不同的网络设置不同的布线设计规则，提高设计效率； 2）设置布线设计规则和参数，设置自动布线的参数包括布线层面、布线优先级别、布 线的宽度、布线的拐角模式、过孔孔径类型、尺寸等，这些参数设定后，自动布线器就会依 据这些参数进行自动布线。因此，自动布线的成败在很大程度上与参数的设置有关； 3）设置布线方案。可对指定元件，指定焊点， 指定区域进行自动布线； 4）运行自动布线。 执行菜单命令： “AutoRoute/ALL” 3、设计规则的检测： 4、电路板的手工修整 利用自动布线的结果不是很令人满意，还需要用手工布线对布线结果进行相应的调整。 手工调整并没有固定的规则，主要是按照用户要求，根据设计人员在实际工作中积累的经验， 通过一定的技巧来完成。主要是用户在安装、抗干扰、小型化等方面的要求，对走线宽度、 走线方式等进行手工调整。还有就是在电路板上加上各种注释、标志等特殊的图案等。如： 调整布线 ；增加信号输入输出接口；加宽电源/接地线等。第 14 页湖北三峡职业技术学院电子线路 CAD 教案授课班级：－02三、自动布线生成 PCB 图的步骤 (1)画原理图。在画原理图时,只要 Protel 99 SE 的能力允许,最好对原理图或部分原理 图进行仿真测试。注意每个元件都必须有封装，而且，封装的焊盘号和原理图引脚号之 间必须有对应关系。 （2）对原理图进行电气规则检查（ERC） 。 （3）生成原理图的网络表。 （4）建立 PCB 文件。一般双层板直接建立，多层板用向导建立。 （5）确定布线范围。布线范围是在禁止布线层确定的，一般也就是电路板的板框尺寸， 若是需要钻螺丝孔，注意在禁止布线层的螺丝孔上不能布线。 （6）在 PCB 编辑器窗口，使用菜单“Design/Load Nets”命令将网络表调入，在调入过 程中，若有错误，应查明原因，并返回原理图编辑器修改原理图。一般遇到的问题是无元件 封装或元件引脚和封装焊盘不对应。常见错误提示： Component not found:元件找不到，原因是元件封装名不正确。 Node not found:节点找不到，原因是焊盘号和引脚号不一致。 （7）执行网络表,将元件和元件之间的连接关系调入 PCB 图中。 （8）布局。将元件人工排列到电路板上。 排列的规则是电路的输入端放在电路板左侧；输出端放在电路板的右侧；元件和元 件间的连线最短；安装元件时元件之间不能互相干扰。 也可使用自动布置元件（自动布局） ，但仍需要人工干预，进行调整。 （9）设置布线层。若为单层板，在菜单“Design/Rule”中设置布线层面，若为双层板， 不用设置，使用默认值即可。 （10）设置铜膜线的走线宽度。走线宽度在菜单“Design/Rule”中设置。一般走线宽度 为 10mil(0.25mm),电源和地线应该宽一些。 当然只要板面积允许， 铜膜线还是宽一些好。 有的公司对于小于 10mil 线宽的电路板不能制作。 （11）自动布线。启动“Auto Route/All”菜单，进行自动布线。当布线完成后，在布 线完成对话框中观察布线的布通率。若为 100%，就说明所有连接铜膜线全部完成。若不能全 部布通，则需要回到预拉线状态重新布置元件，调整线宽后再布线。 （ 12 ） 利 用 三 维 图 观 察 电 路 板 ， 若 对 元 件 布 置 或 布 线 不 满 意 ， 可 以 使 用 “Tool/Un-Route/All”菜单，去掉布线，恢复预拉线，重新安排元件后再布线。 （13）当对布线认可后，根据需要增加填充、泪滴及敷铜等。 （14）对电路板进运行电气规则检查。可以使用“Tool/ Design Rule Check”菜单。 （15）对丝印层上的文字大小及位置进行调整，然后写上电路板图制作的日期等文字。 （16）将所画电路板图存盘，送电路板制造商生产。【上机实训】 用自动布局和自动布线的方法再设计出上次手工布线所画的 PCB 图， 要求元件布局紧凑， 科学合理，整齐美观。 为提高操作速度，本次课发给学生绘制好的电原理图；由学生补充完整原理图中的封装 形式，生成网络表，并检查订正错误；然后在 PCB 编辑器中进行自动布局并手工调整布局； 图中应正确放置元件及标注文字，导线。 自动布线参数设置：单层板，布线宽度为 25mil。 【基本操作及操作提醒】第 15 页湖北三峡职业技术学院 1、 2、 3、 4、 5、 6、 7、 8、 9、 10、 11、 12、 13、 14、 15、电子线路 CAD 教案授课班级：－02555 集成电路这个元件需要在原理图元件库中绘制 原理图绘制完成后一定要检查导线连接和节点是否正确,电源和地线是否设置 录入并完善每个元件的封装形式，注意录入时一定要是英文大写状态； 在 TOOLS 菜单下运行 ERC 命令，进行电气检测； 在 DESIGN 菜单下运行生成网络表的命令； 以上步骤需要在电原理图中进行，以下步骤需要新建或打开 PCB 图后操作。 加载元件库； 在 DESIGN 菜单下运行导入网络表的命令（网络表后缀名为.net） ，检查错误，并 改正原理图中的问题。 重新运行生成网络表再重新导入网络表。此时所有元件全部叠放在一起。 运行 DESIGN/RULE 命令,将元件安全间距调整为 100mil,进行自动布局； 调整自动布局， 注意图中元件若为绿色外框， 可能存在布线或布局错误， 应调整； 元件的焊盘间的深绿色细线即为飞线，表示存在电气连接关系。 确定布线范围； 运行 DESIGN/RULE 命令，设置底层单层布线,铜膜线的走线宽度为 25mil. 启动 AUTO ROUTE/ALL 命令，进行自动布线；检查是否还存在飞线，若存在未布 线的区域，布线没完全成功。需要手工布线。 若对元件布置或布线不满意，可运行 tool/un-route/all，去掉布线，恢复预拉 线，重新安排元件后再布线。 修改地线和电源线的宽度为 50 mil.原理图和参考印制电路图如下页： 【实训情况综述】第 16 页湖北三峡职业技术学院电子线路 CAD 教案授课班级：－02VCCR1 2K RA 1KJ1 4 3 2 1 CON4 3 RL 10K48U1 RESET VCCRB 1K2TRIGDISCHG THOLD GND7 6 5OUTCVOLT555 1C1 0.01u第 17 页湖北三峡职业技术学院电子线路 CAD 教案授课班级：－02【课题】PCB 设计规则 【教学目的要求】熟悉并掌握 PCB 设计规则 【教学重点难点】 PCB 设计规则 【教学内容】 一、概述 PCB 设计规则给 PCB 的布局、布线等过程提供了设计依据，合理地设置设计规则会提高 布线的质量与布通。执行“Design/Rules”菜单命令，进入设计规则设置界面。PCB 共有六 种设计规则，相应有六个设计规则选择标签，分别用来给不同的设计过程设置 PCB 规则。 六 种设计规则的界面基本相同 。在每种设计规则下，又分了多类具体的详细规则，双击选定的具体设计规则或单击 “Add…”按钮，进入详细规则的设置界面。 二、PCB 设计规则 （一）布线规则(Routing)： 布线规则给 PCB 自动布线器提供了布线时的参考依据，PCB 自动布线器根据这些参数进 行布线。共有十类自动布线规则。点击布线规则选择标签，进入布线规则设置界面。默认当 前选中规则为安全间距规则。 1．安全间距规则（Clearance Constraint） ：设定同一工作层面上两种（两个）图元之 间的最小距离，可以对整个电路板设置一个安全间距，也可分别对不同的图元间设置不同的 安全间距。一般 PCB 板的安全间距可设为 8mil～10mil，较稀疏的 PCB 板可以设置 12mil 以 上。目前 4mil 以下的安全间距对生产来说是难以实现的。单击“Add…”按钮或双击该选项， 进入安全间距设置界面。第 18 页湖北三峡职业技术学院电子线路 CAD 教案授课班级：－022．布线宽度规则（Width Constraint） ： 设置布线时导线的最大宽度和最小宽度允许值。 最小值和最大值用于在线电气规则检查 （DRC） 过程。而首选值用于手工布线和自动布线过程。一般电源线的线宽取 20mil～50mil，地线取 20mil～80mil， 而整个板 （优先级最低） 的线宽一般取 8mil～13mil， 最小可以是 4mil～6mil。 3．拐角模式规则（Routing Corners） ： 用于设置布线时导线的拐角形状和拐角尺寸。 有 3 种拐角模式，通过“Style”下拉菜单选择：“90 Degrees”（90°角） 、“45 Degrees” （45°角）和“Rounded”（圆角） 。 4．布线工作层规则（Routing Layers） ： 设置布线的工作层面及走线方向。只能对已 定义的信号层设置规则（界面中用黑色表示） 。通常相邻两层的走线方向要互相垂直，避免由 于走线平行而产生分布电容效应。 多层板的电源层不在这里设置， 而是在层堆栈管理器 （Layer Stack Manager）中进行。 5．布线优先级规则（Routing Priority） ：指对各个网络布线的先后顺序。优先级高的 网络先布线，优先级低的网络后布线。软件提供了 0～100 共 101 个优先级选择，数字 0 代表 最低优先级，100 代表最高优先级。对有特殊要求的信号可以设置较高的优先级。一般将高 速信号时钟线设置为最高的优先级。 6．布线拓扑结构规则（Routing Topology） ：设置布线时网络采用的拓扑结构，即布线 时网络上各个管脚之间（Pin to Pin）的连接顺序关系。 共有 7 种拓扑结构： 最短连线 （Shortest） 水平连线 ， （Horizontal， 垂直连线 （Vertical） ， 单菊花链形（Daisy-Simple） ，放射星形（Starburst）等。 7．过孔类型规则（Routing Via Style） ：设置过孔外径和内径的最小值、最大值及首选 值。一般信号过孔的内外径通常分别为 16mil 和 30mil，电源和地的过孔内外径稍大些，通 常分别为 28mil 和 50mil。过孔的内径最小不能小于 8mil。 布线设计规则“Routing”中，布线工作层面“Routing Layers”是必须设置的，安全间 距“Clearance Constraint”和布线宽度“Width Constraint”必须至少有一项是设置的。 三、设计规则检查 执行“Tool/Design Rule Check”菜单命令，进入设计规则检查界面 。 设计规则选项区域分别对 5 类设计规则的检查项进行选择，选中某项表示要对该项进行 设计规则检查 ，如果在设计规则中没有对相应的项进行设置，则以灰色显示，表示不能对它 进行检查。单击“Run DRC”按钮启动批次设计规则检查功能，并产生检查报告。 执行“Tool/Preference”菜单命令，单击“Option”选项卡，选中“Online DRC”选项 表示在线设计规则检查生效。执行“Design/Option”菜单命令，单击“Layer”选项卡，选 中“System”栏的“DRC Errors”选项，显示当前设计规则检查结果。关闭该项，则 DRC 错 误在 PCB 编辑界面不会显示出来，但已生效的在线设计规则检查仍起作用。第 19 页湖北三峡职业技术学院电子线路 CAD 教案授课班级：－02在 PCB 的设计过程应启动在线设计规则检查功能，以保证设计过程符合要求，在 PCB 设 计结束前应以批次检查方式启动设计规则检查功能，并生成检查报表，以确认电气设计合格， PCB 易于加工，器件易于装配、焊接等。 【上机实训】 一、熟悉各项设计规则的界面。 二、 检查上几次课利用自动方式及手工方式所绘制的 PCB 图在设计规则上是否存在缺陷， 如有缺陷，请予调整并重新进行布线，对比前后两次或多次布线的异同。第 20 页湖北三峡职业技术学院电子线路 CAD 教案授课班级：－02【课题】用自动布局的方式绘制 PCB 图 【上机实训】 设计步进电机驱动电路的 PCB 图。 要求：检查并完善电原理图；生成网络表，检查错误；进行自动布局并手工调整布局； 不限定形状和尺寸，但要求元件布局紧凑，科学合理，整齐美观，图中应放置元件及标注文 字和导线；自动布线参数设置：安全间距为 20 mil,单层板，布线宽度为 20mil；进行自动布 线并进行手工修整。 【基本操作及操作提醒】 1.增加并完善元件的封装形式，注意录入时一定要是英文大写状态； 2.在 TOOLS 菜单下运行 ERC 命令，进行电气检测； 3.在 DESIGN 菜单下运行生成网络表的命令； 以上步骤需要在电原理图中进行，以下步骤需要新建或打开 PCB 图后操作。 4.加载元件库； 5.在 DESIGN 菜单下运行导入网络表的命令（网络表后缀名为.net） ，检查错误，并改正 原理图中的问题。 6.重新运行生成网络表再重新导入网络表，生成自动布局后的 PCB 图； 7.调整自动布局,注意图中元件若为绿色外框，可能存在布线或布局错误，应调整； 8.确定布线范围； 9.运行 DESIGN/RULE 命令，设置铜膜线的走线宽度； 10.启动 AUTO ROUTE/ALL 命令，进行自动布线； 11.若对元件布置或布线不满意，可运行 tool/un-route/all，去掉布线，恢复预拉线， 重新安排元件后再布线。【学生实训情况综述】原理图及参考 PCB 图如后页:第 21 页湖北三峡职业技术学院电子线路 CAD 教案2PIN 1 2 e1 100u -24授课班级：－02U1 ULN 3 4 5 6 7 8 IN1 IN2 IN3 IN4 IN5 IN6 IN7 GND OUT1 OUT2 OUT3 OUT4 OUT5 OUT6 OUT7 COMM 16 15 14 13 12 11 10 9 1 2 3 4 5 6CNC1 6PINR1 U2
15 CLK BNA RST Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 Q8 Q9 CO 3 2 4 7 10 1 5 6 9 11 12 5F1100Ku3 555 Q DIS 3 7 616 8R TRIG CVdcVCC GND2GND 1VCC48 THR参考 PCB 图如下：第 22 页湖北三峡职业技术学院电子线路 CAD 教案授课班级：－02【课题】PCB 图设计的高级技巧 【教学目的要求】熟悉并掌握 PCB 设计的高级技巧 【教学重点难点】 PCB 设计的高级技巧 【教学内容】 更改元件封装和引脚连接关系 1．更改元件封装 可以从原理图中修改元器件封装，重新产生网络表，通过加载网络表来修改 PCB 图封装， 也可以直接从 PCB 中修改。 在 PCB 编辑器中，双击需修改的元件，进入元件属性对话框，在“Footprint”项中直接 输入新的封装即可。 2．修改元件引脚的连接关系 布线 1．手工交互布线 对一些有特殊要求的信号往往要先进行手工布线，如易受干扰的信号导线、一些承载大 电流的电源线和地线、时钟信号线等，并将这些已布通的导线锁定。再对其余的信号进行自 动布线。 手工交互布线常用的方法有对指定网络布线、对指定元件布线和对指定区域布线。 2．自动布线 在自动布线前，应先锁定已经布通的导线。 执行“Auto Route/All”菜单命令，进入自动布线界面，先选中“Pre-routes”栏的 “Lock All Pre-routes”项，再单击“Route All”，可保护预布线，并完成 PCB 的布线。 3．手工调整 在手工调整布线过程中，选中“Tools/Preferences/Options/Automatically Remove Loops”选项，允许自动删除布线回路。 敷铜、包地、 敷铜、包地、补泪滴 1．敷铜 “敷铜”就是在电路板上没有布线的地方铺设铜膜。往往将敷铜与地线或电源线连接起 来，以提高 PCB 的抗干扰能力，改善散热条件。执行“Place/Polygon Plane”菜单命令，进 入放置敷铜界面。 敷铜过程有时会产生没有与任何网络连接的铜膜，称为“死铜”。 双击敷铜，进入设置敷铜属性界面，可以直接修改敷铜的各个属性。 技巧: (1)可设置不同区域采用不同的敷铜方式.另外,敷铜可覆盖不同连线,如覆盖所有的地线 网络,这样可保证地线有足够宽度,便于散热. (2)敷铜的形状可以改变.若敷铜线宽大于或等于敷铜的栅格间距,敷的铜膜将会是没有 间隙的全铜.第 23 页湖北三峡职业技术学院电子线路 CAD 教案授课班级：－022．包地 包线（外围线）命令，可以将导线和焊盘用铜膜线包围起来，起到屏蔽的作用。使用时 常常将包围线接地，所以习惯上称这种做法为“包地”。 执行“Edit/Select/Net”菜单命令，将出现的选择鼠标指针指向需要的网络，单击鼠标 左键选择该网络 。执行“Tools/Outline Selected Objects”菜单命令，完成包线操作如果 要将包线接地，必须选中整个包线，即要选中包线的圆弧部分，进行一次整体修改，使其网 络连接为接地，也要选中包线的直线部分，进行一次整体修改，使其网络连接也为接地。再 用导线将包线连接到地线上。 进行包地操作要注意选取网络时不能使用“Edit/Select/Physical Connection”命令， 否则会产生不正确的结果。 删除包地线时要执行：“Edit/Select/Connected Copper”菜单命令选中包线，再按快 捷键“Ctrl+Delete”删除包线。 3．补泪滴 钻孔时，应力易集中在导线与焊盘的连接处而使 接触处断裂。为了防止这种应力，将过渡区域设计为 泪滴形状，称为补泪滴。补泪滴是为了提高 PCB 板的 抗拉伸强度，提高 PCB 板的可靠性。 执行“Edit/Select/Net”菜单命令。 选择需要补 泪滴的网络，再执行“Tools/Teardrops”菜单命令， 进入补泪滴界面。第 24 页湖北三峡职业技术学院电子线路 CAD 教案授课班级：－02七、 设计规则的应用范围 每项设计规则的界面都有“Rule Scope”区域，用来设置规则的应用范围。每个规则可 以设置多个范围，并且这些范围进行逻辑“与”操作，取满足条件的范围为当前规则的应用 范围。 1．设置多个应用范围 在使用逻辑“与”时要注意“与”后要能获得满足条件的范围。 2．多个范围条件的优先级顺序：当一个设计规则设置了多个范围条件时，它们之间存在 优先级顺序。如在布线宽度规则中，既对电源网络设置了线宽，也对整个 PCB 设置了线宽。 它们之间的优先级顺序依次为：Net&Component&Layer&Whole Board。【上机实训】 对前期完成的所有电路图进行敷铜处理和包地和补泪滴处理。 【上机提醒】 1. 敷铜时可重新选择安全间距(可设置得较大点),而且一张 PCB 图上可有采用不同 规则的多个敷铜区域. 2. 取消敷铜的方法同删除元件的方法,即用 DELETE. 3. 补泪滴后的取消有专门的菜单选项. 【实训综述】第 25 页湖北三峡职业技术学院电子线路 CAD 教案授课班级：－02谢谢观看，期待与您的交流合作第 26 页
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