1、 電路板設(shè)計(jì)CAD課程總結(jié)報(bào)告2009年11月11日第一章 電路板設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容一般而言，電路板設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容主要包括三個(gè)部分，即電路原理圖的設(shè)計(jì)、印制電路板PCB的生成以及各種報(bào)表的生成。 原理圖的設(shè)計(jì)主要是利用protel 99的原理圖設(shè)計(jì)系統(tǒng)（Advanced Schematic）繪制一張電路原理圖。設(shè)計(jì)者應(yīng)充分利用protel 99所提供的強(qiáng)大而完善的原理圖繪圖工具、測(cè)試工具、模擬仿真工具和各種編輯功能，來實(shí)現(xiàn)其目的，最終獲得一張正確、精美的電路原理圖，以便為接下來的工作做好準(zhǔn)備。其具體步驟如下： 啟動(dòng)Protel99SE，建立名為MYPRO的文件夾：?jiǎn)螕糇烂嫔系腜rotel99SE快

2、捷圖標(biāo)，進(jìn)入Protel99SE設(shè)計(jì)環(huán)境。若環(huán)境中已經(jīng)有設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)文件，就執(zhí)行菜單File/Close Design將其關(guān)閉。若環(huán)境中沒有設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)文件，就執(zhí)行菜單File/New，在彈出的窗口中，單擊Browse按鈕，在彈出的文件名輸入窗口中建立MYPRO的文件夾，并在文件夾中建立MYFIRST的設(shè)計(jì)文件。 原理圖文件的建立：在上一步的基礎(chǔ)上執(zhí)行File/New菜單，在彈出的窗口中選擇Schematic Document圖標(biāo)。建立原理圖文件，文件名自定義。畫電路圖工具欄設(shè)計(jì)管理器畫圖工具欄主工具欄 原理圖界面的編輯調(diào)整：雙擊打開原理圖文件，進(jìn)入sch原理圖編輯界面，點(diǎn)擊主工具欄中的放大圖標(biāo)（

3、zoom in）,使得柵格大小適中。執(zhí)行View/Toolbars菜單中的WiringTools 和DrawingTools，編輯界面出現(xiàn)畫圖工具欄和畫電路圖工具欄，選擇其他菜單亦出現(xiàn)相對(duì)應(yīng)的工具欄。效果如圖1所示：狀態(tài)欄圖1原理圖界面 頁面設(shè)置和元件庫(kù)的添加：在原理圖設(shè)計(jì)環(huán)境中，執(zhí)行菜單Design/Options，在彈出的窗口中選擇Sheet Options頁面，在頁面右上角的Standard Styles下拉框中選擇A0?，F(xiàn)在的原理圖文件沒有可視柵格，圖幅為A0。接著，在設(shè)計(jì)管理器中選擇Browse SCH頁面，在Browse區(qū)域中的下拉框中選擇Library，然后單擊Add/Remov

4、e按鈕，在彈出的窗口中尋找Protel99SE子目錄，在該子目錄中選擇Library/Sch路徑，在元件庫(kù)列表中選擇Miscellaneous Devices.ddb后單擊Add按鈕，然后再選擇TI Databook庫(kù)后單擊Add按鈕。從而完成對(duì)sch文件元件庫(kù)的添加，添加完成后就可以在原理圖中添加元件和連線了。 原理圖元件、元件庫(kù)及元件庫(kù)的使用：執(zhí)行菜單命令“ViewDesign Manager”或點(diǎn)擊主工具欄里的設(shè)計(jì)管理器圖標(biāo)。點(diǎn)擊“Browse Scb”標(biāo)簽，切換元件管理器，如圖2所示。圖2切換元件管理器 元件管理器界面：元件管理器有兩個(gè)區(qū)域，如圖3所示，即對(duì)象瀏覽區(qū)域和對(duì)象詳細(xì)屬性區(qū)域

5、，其中上半部分為對(duì)象瀏覽框，下半部分為對(duì)象詳細(xì)屬性框。元件管理器可以管理元件庫(kù)和原理圖中的圖元。點(diǎn)擊對(duì)象瀏覽框右側(cè)的下拉式按鈕，會(huì)彈出兩個(gè)選項(xiàng)，即“Libraries”和“Primitives”，如圖4所示。其中“Libraries”是管理元件庫(kù)；“Primitives”是管理原理圖中的圖元。對(duì)象瀏覽框 對(duì)象詳細(xì)屬性 圖3元件管理器 圖4 對(duì)象瀏覽器 元件管理庫(kù)：點(diǎn)擊對(duì)象瀏覽框中的“Libraries”選項(xiàng)，元件管理器就可以用來管理元件庫(kù)，可以通過它來選擇已加載的元件庫(kù)，增加或減少元件庫(kù)，放置、編輯和查找元件，如圖5所示。點(diǎn)擊裝入的元件庫(kù)中的某個(gè)元件庫(kù)，該元件庫(kù)中的元件名將出現(xiàn)在元件顯示區(qū)域，

6、如圖5所示。裝入的元件庫(kù) 元件顯示區(qū)域 圖5元件管理器管理元件庫(kù) 元件的布置和連線：在圖5元件管理器管理元件庫(kù)的Filte欄輸入元件名稱后在顯示區(qū)選中該元件點(diǎn)擊Place按鈕，將鼠標(biāo)放入編輯區(qū)域光標(biāo)變?yōu)槭譅?，此時(shí)按Tap鍵會(huì)出現(xiàn)該元件的屬性對(duì)話框，可以對(duì)相應(yīng)元件的屬性進(jìn)行設(shè)置，如元件名、元件大小、元件擺放角度以及元件封裝名等等。左擊鼠標(biāo)即將選中元件添加成功。若找不到要布置的原件，可點(diǎn)擊Find按鈕進(jìn)入元件搜索菜單搜索元件。完成元件布置后對(duì)元件進(jìn)行連線，使用畫電路圖工具欄中的畫電路圖工具。如圖6所示。完整的電路圖如圖7所示。圖6 各個(gè)圖標(biāo)對(duì)應(yīng)的工具 圖7 電路原理圖第二章原理圖中所涉及主要元件

7、以及其功能21 原理圖中所涉及主要元件：輸入輸出端：CON2,CON3,HEADER4電阻：RES2光電耦合器:4N25TTL施密特觸發(fā)器： 74LS14四二輸入施密特觸發(fā)器： 4093三極管：2N222電源，地2 2 主要元件功能及總電路功能2 2.1 主要元件功能：光電耦合器：光控開關(guān)，常用在自動(dòng)控制和計(jì)數(shù)電路中, 原理當(dāng)光線照射到PN結(jié)上時(shí)，產(chǎn)生自由移動(dòng)的電子，達(dá)到一定量時(shí)，PN結(jié)導(dǎo)通。TTL施密特觸發(fā)器：能將邊沿變化緩慢的電壓波形整形為邊沿陡峭的矩形脈沖。四二輸入施密特觸發(fā)器：波形和脈沖整形，單穩(wěn)態(tài)多頻振蕩器，高環(huán)境噪聲系統(tǒng) ，非穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器。2.2.2 總電路功能：將信號(hào)轉(zhuǎn)換為矩形

8、脈沖及正弦波形輸出,既光控脈沖輸出電路圖。第三章原理圖及PCB圖具體操作在電路原理圖（圖7）的基礎(chǔ)上進(jìn)行如下操作：3.1 印制電路板PCB的生成 在印制電路板PCB生成之前需要產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)表，因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)表是電路原理圖設(shè)計(jì)（sch）與印制電路板設(shè)計(jì)（PCB）之間的橋梁和紐帶，它是印制電路板設(shè)計(jì)中自動(dòng)布線的基礎(chǔ)和靈魂。網(wǎng)絡(luò)表可以由電路原理圖生成，也可以從已有的錢制電路板文件中提取。生成方法為：Design/Create Netlist,生成的網(wǎng)絡(luò)表如圖7所示：圖7 生成的網(wǎng)絡(luò)表用同步器新建 PCB 文件。在電路圖Sheet1.sch里執(zhí)行菜單命令Design設(shè)計(jì)/Update PCB更新 PCB。出現(xiàn)如

9、圖8所示對(duì)話框，點(diǎn)擊Cancel按鈕即生成PCB文件。 圖8 PCB對(duì)話框 定義相對(duì)坐標(biāo)圓點(diǎn)：Protel的PCB圖作圖區(qū)圖紙非常大， 具體尺寸是99999mil×99999mil，相當(dāng)于公制的 2.5 米×2.5 米左右，這么大的圖紙，PCB 圖放在哪個(gè)位置繪制比較好呢？從方便移動(dòng)圖紙的角度考慮，如果繪制的PCB不大于10 英寸×10 英寸時(shí)，那么，PCB 圖的左下角應(yīng)該在絕對(duì)坐標(biāo)（X：5000mil，Y：5000mil）時(shí)比較合適，Protel的作圖區(qū)在第一象限，整個(gè)作圖區(qū)的左下角是絕對(duì)坐標(biāo)園點(diǎn)，相對(duì)坐標(biāo)園點(diǎn)定義在絕對(duì)坐標(biāo)（X：5000mil，Y：5000mi

10、l）處，就相當(dāng)于繪制的 PCB的左下角是相對(duì)坐標(biāo)園點(diǎn)，這樣定義，移動(dòng)圖紙方便，計(jì)算PCB 尺寸也很方便。用鼠標(biāo)點(diǎn)主工具欄倒數(shù)第四項(xiàng)圖標(biāo)，就是像“井”字的圖標(biāo)，（snap grid 單元格）。出現(xiàn)如圖9所示對(duì)話框，圖9 移動(dòng)網(wǎng)格對(duì)話框把其中的欄目值改為1000，如圖，注意：沒有必要改為1000mil，這時(shí)候是英制，1000，Protel 默認(rèn)為 1000mil，也就是 1 英寸，ProtelPCB 圖其它方面的設(shè)置，也是如此。 用鼠標(biāo)點(diǎn)放置工具欄第七項(xiàng)圖標(biāo)，鼠標(biāo)光標(biāo)上出現(xiàn)一個(gè)十字，這就是放置相對(duì)坐標(biāo)園點(diǎn)狀態(tài)，移動(dòng)鼠標(biāo)，觀察作圖區(qū)左邊最下面的狀態(tài)欄的絕對(duì)坐標(biāo)值，移動(dòng)到（X：5000mil，Y：50

11、00mil）處，點(diǎn)一下鼠標(biāo)左鍵，定義相對(duì)坐標(biāo)園點(diǎn)就完成了，如圖10： 圖10 坐標(biāo)尋找執(zhí)行鼠標(biāo)右鍵/Place Track 放置線，如圖11所示，鼠標(biāo)光標(biāo)上出現(xiàn)一個(gè)十字，這就是放置線的狀態(tài)。圖11放置線在 PCB 圖里放置線的方法和在原理圖里放置線的方法幾乎一樣，不好找到相對(duì)坐標(biāo)園點(diǎn)，可以執(zhí)行Ctri+End，鼠標(biāo)光標(biāo)就移動(dòng)到相對(duì)坐標(biāo)園點(diǎn)上了，放置一個(gè)3000mil×3000mil的方框，如圖12所示：圖12 3000mil×3000mil方框用鼠標(biāo)點(diǎn)主工具欄第七項(xiàng)圖標(biāo)， 把定義的PCB 放大適合整個(gè)作圖區(qū)。 設(shè)置網(wǎng)格：網(wǎng)格的作用是元件布局、放置線、移動(dòng)元件編號(hào)等操作的參考

12、， 合理使用網(wǎng)格， 是繪制出精美的 PCB圖的重要保證，執(zhí)行鼠標(biāo)右鍵/Options選項(xiàng)/Layers。彈出層選項(xiàng)對(duì)話框，選中 Layers 區(qū)塊 System 區(qū)塊的 Visible Grid1（可視網(wǎng)格 1） ，并把 Visible Grid1 的值設(shè)置為100 。 添加 PCB 圖庫(kù)文件：用鼠標(biāo)點(diǎn)主工具欄第一項(xiàng)圖標(biāo)，打開設(shè)計(jì)管理器，選中Browse PCB 頁面，再用鼠標(biāo)點(diǎn) Browse區(qū)塊的下拉箭頭，選擇第三項(xiàng) Libraries（庫(kù)），如圖13 ： 圖13 PCB 庫(kù)文件添加這些操作，和原理圖里添加庫(kù)文件的操作是一樣的，也已經(jīng)講到，Protel99SE 添加庫(kù)文件，實(shí)際上就是添加數(shù)據(jù)

13、庫(kù)文件，一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)文件里同時(shí)存在原理圖、PCB 圖文件和原理圖、PCB圖庫(kù)文件，在原理圖里添加數(shù)據(jù)庫(kù)文件只會(huì)添加原理圖庫(kù)文件， 在 PCB 圖里添加數(shù)據(jù)庫(kù)文件也只會(huì)添加 PCB 圖庫(kù)文件，絕對(duì)不會(huì)錯(cuò)位。 用同步器更新 PCB 圖：在圖8的基礎(chǔ)上進(jìn)行如下操作：執(zhí)行鼠標(biāo)右鍵/Options選項(xiàng)/Display顯示，如下圖彈出參數(shù)選擇對(duì)話框，可設(shè)置 PCB 繪圖區(qū)頁面顯示風(fēng)格，用鼠標(biāo)選中 Colors 頁面，Default Colors按鈕是默認(rèn)顏色，如圖13所示，Classic Colors按鈕是古典顏色，如圖8所示。用鼠標(biāo)點(diǎn) Preview Changes 按鈕，預(yù)覽變化，也就是預(yù)覽更新結(jié)果，如

14、圖14，這個(gè)對(duì)話框顯示的內(nèi)容是沒有錯(cuò)誤。圖14 預(yù)覽更新結(jié)果點(diǎn)擊圖14中的Execute按鈕，原理圖元件對(duì)應(yīng)的 PCB 圖封裝就放置到 PCB 圖里了，用鼠標(biāo)點(diǎn)作圖區(qū)上面的文件標(biāo)簽，選中電路圖BackupSheet1.pcb，再用鼠標(biāo)點(diǎn)主工具欄第七項(xiàng)圖標(biāo)，所有的元件和 PCB 邊框適合整個(gè)作圖區(qū)，如圖15：。圖15可以看到，PCB 元件已經(jīng)放置到 PCB 圖里了，第一次使用同步器更新 PCB 圖時(shí)，PCB 圖元件會(huì)被一個(gè)正方形的綠網(wǎng)罩住，用鼠標(biāo)拖動(dòng)這個(gè)網(wǎng)，元件也隨之移動(dòng)，刪除這個(gè)網(wǎng)，用鼠標(biāo)單擊這個(gè)網(wǎng)無元件的任何部位， 按鍵盤上的Delete鍵，就刪除了這個(gè)綠網(wǎng)，以后再更新PCB圖時(shí)就不會(huì)出現(xiàn)了。再把所有的元件和 PCB 邊框適合整個(gè)作圖區(qū)，將元件拖放進(jìn)去，按照原理圖調(diào)整布局后如圖16所示： 圖16調(diào)整布局后32布線 修改線寬：【DESIGN】/【RULES】調(diào)出修改規(guī)則對(duì)話框點(diǎn)擊Width Constraint(最后一個(gè))，點(diǎn)擊propreties，如圖17所示,將最大線寬改為100mil，優(yōu)先線寬改為20mil.圖17 線寬修改修改布線規(guī)則，頂層布線水平，底層布線垂直【DESIG