电子CAD技术电路实例.pptx
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1、(1) 启动印制电路板设计服务器。(2) 规划电路板。(3) 设置参数。(4) 装入元件封装库。(5) 装入网络表。(6) 元器件布局。(7) 自动布线。(8) 手工调整。5.1 电路设计操作步骤印制电路板设计的步骤第第5章章 电路设计实例电路设计实例第1页/共45页下面以振荡器和积分器的设计来说明下面以振荡器和积分器的设计来说明Protel 99 SE在电路设计中的应用。在电路设计中的应用。电路原理图设计电路原理图设计 根据以上所述的电路原理图设计步骤，振荡器和积分器电路原理图设计过程如下。1) 启动原理图设计服务器启动原理图设计服务器 进入Protel 99 SE，创建一个以学号和名字为名
2、称的数据库(例：38赵诗杰. Ddb)，执行菜单命令FileNew，从打开的“新建文件”对话框中选择原理图服务器(Schematic Document)图标，双击该图标，建立原理图设计文档名称为“振荡器和积分器”。双击文档图标，进入原理图设计服务器界面。2) 设置原理图设计环境设置原理图设计环境 执行菜单命令DesignOptions和ToolsPreferences，设置图纸大小、捕捉栅格、电气栅格等。3) 装入所需的元件库装入所需的元件库 在设计文件管理器中选择Browse Sch浏览管理器界面，在Browse选项区域中的下拉列表框中选择Library，然后单击Add/Remove按钮，在
3、弹出的Change Library File List对话框中寻找Protel 99 SE子目录，在该目录中选择LibrarySch路径，在元件库列表中选择所需的元件库。5.2 电路设计实例振荡器电路原理图设计第第5章章 电路设计实例电路设计实例第2页/共45页4) 放置元件放置元件 根据实际电路的需要，到元件库中找出所需的元件，然后单击元件管理器中的Place按钮将元件放置在工作平面上，并按Tab键，设置好属性，再根据元件之间的走线把元件调整好。5) 原理图布线原理图布线 利用Protel 99 SE提供的各种工具、指令进行布线，将工作平面上的器件用具有电气意义的导线、符号连接起来，构成一个
4、完整的电路原理图。6) 编辑和调整编辑和调整 利用Protel 99 SE 所提供的各种强大的功能对原理图进一步做调整和修改，以保证原理图的美观和正确。同时对元件的编号、封装进行定义和设定等。7) 检查原理图检查原理图 使用Protel 99 SE的电气规则，即执行菜单命令ToolsERC对画好的电路原理图进行电气规则检查。若有错误，根据错误情况进行改正。电路原理图设计第第5章章 电路设计实例电路设计实例5.2 电路设计实例振荡器第3页/共45页8) 生成网络表网络表是电路原理图设计和印制电路板设计之间的桥梁，执行菜单命令DesignCreate Netlist.，可以生成具有元件名、元件封装
5、、参数及元件之间连接关系的网络表。经过以上步骤，完成振荡器和积分器的原理图设计。振荡器和积分器的原理如图5. 2. 1所示。电路原理图设计第第5章章 电路设计实例电路设计实例5.2 电路设计实例振荡器图振荡器和积分器原理图 第4页/共45页应用Protel 99 SE设计印制电路板的过程如下。1) 启动印制电路板设计服务器启动印制电路板设计服务器 执行菜单命令FileNew，从打开的“新建文件”对话框中选择PCB设计服务器(PCB Document)图标，双击该图标，建立PCB设计文档。双击文档图标，进入PCB设计服务器界面。2) 规划电路板规划电路板 根据要设计的电路确定电路板的尺寸。在电路
6、板设计工作区，选取Keep Out Layer为当前板层，执行菜单命令PlaceKeepoutTrack，绘制电路板的边框。执行菜单命令DesignOptions，在“电路板图属性”对话框的Signal Layer中选择Bottom Layer，把电路板定义为单面板。也可在设计规则中定义。印刷电路板的设计第第5章章 电路设计实例电路设计实例5.2 电路设计实例振荡器第5页/共45页3) 设置参数设置参数 设计规则设置是电路板设计中非常重要的步骤，执行菜单命令DesignRules，在“电路板设计规则设置”对话框中单击Routing标签，根据设计要求，在规则类(Rule Classes)中设置参
7、数。选择Routing Layers，对布线工作层进行设置：单击Properties按钮，在“布线工作层面设置”对话框的Rule Attributes选项中设置Top Layer为Not Used、设置Bottom Layer为Any。选择Width Constraint，对地线线宽进行设置：单击Add按钮，打开“线宽规则设置”对话框，首先在Rule Scope选项区域的Filter kind下拉列表框中选择Net，然后在Net下拉列表框中选择GND，再在Rule Attributes区域将Minimum width、Maximum width和Preferred三个数值框的线宽设置为1. 2
8、7mm。电源线宽的设置：在Net下拉框中选择VCC，其他与地线线宽设置相同。整板线宽设置：在Filter kind下拉列表框中选择Whole Board，然后将Minimum width、Maximum width和Preferred三个数值框的线宽设置为0. 635mm。4) 装入元件封装库装入元件封装库 执行菜单命令DesignAddRemove Library，在打开的“添加/删除元件库” 对话框中选取所有元件所对应的元件封装库，例如：PCB Footprint、Transistor、General IC、International Rectifiers等。第第5章章 电路设计实例电路设
9、计实例5.2 电路设计实例振荡器印刷电路板的设计第6页/共45页5) 装入网络表装入网络表 执行菜单命令DesignLoad Nets，然后在打开的管理器中单击Browse按钮，再在弹出的“调入网络表”对话框中选择电路原理图设计时生成的网络表文件(扩展名为Net)，如果没有错误，单击Execute按钮。若出现错误提示，必须更改错误。6) 元器件布局Protel 99 SE既可以进行自动布局也可以进行手工布局，执行菜单命令ToolsAuto PlacementAuto Placer，可以自动布局。7) 自动布线Protel 99 SE采用世界最先进的无网格、基于形状的对角线自动布线技术。执行菜单
10、命令Auto RoutingAll，并在打开的“自动布线设置”对话框中单击Route All按钮，程序即对印制电路板进行自动布线。只要设置好有关参数，元件布局合理，自动布线的成功率几乎是100%。第第5章章 电路设计实例电路设计实例5.2 电路设计实例振荡器印刷电路板的设计第7页/共45页8) 手工调整手工调整 自动布线结束后，可能存在一些令人不满意的地方，可以手工调整，把电路板设计得尽善尽美。设计好的振荡器和积分器的印制电路板如图5. 2. 2所示。第第5章章 电路设计实例电路设计实例5.2 电路设计实例振荡器印刷电路板的设计图振荡器和积分器PCB图第8页/共45页 下面以有源功放电路的设计
11、来说明Protel 99 SE在电路设计中的应用。在电路设计前应有一个设计目标，要设计如图5. 3. 1所示的电路板，一种方法是手工在电路板环境中，先加载所需元件，排列元件，再根据样本画出其走线。该方法对单面板和不太复杂的电路设计可以试试。而在正常情况下一般先画出原理图，建立网络表，最后设计出电路板，其设计过程如下。第第5章章 电路设计实例电路设计实例5.3 电路设计实例有源功放电路原理图设计图有源功放电路实物图第9页/共45页关于以上所述有源功放电路的参考原理图如图5. 3. 2所示，其设计步骤或电路原理图设计过程如下。第第5章章 电路设计实例电路设计实例5.3 电路设计实例有源功放电路原理
12、图设计R110KR820KR210KR1020KC1332C32.2uFC2332C42.2uFC747nC847nC927pFC1027pF12345678IC14558CR310KR410K-15V+15VC52.2uFC62.2uF1234D14007C162200uFC172200uF+15V-15V12J3CON2123J1CON3R1310kR54.7KR64.7KR1147KR1247KR153.3kC11224C12224R163.3kU2TDA2030U3TDA2030C13224C14224R171R181-15V+15VW1A10kW1B10kW2A50kW2B50kR1
13、9220kR20220kR710k1234J2AC12VR92k .图功放原理图 第10页/共45页1) 启动原理图设计服务器启动原理图设计服务器 进入Protel 99 SE，创建一个数据库(例：功放电路 06.Ddb)，如图5. 3. 3所示，再执行菜单命令FileNew，从打开的“新建文件”对话框中选择原理图文件(Schematic Document)图标，双击该图标，建立原理图设计文档名称为“Sheet1”。双击文档图标，进入原理图设计服务工作界面。第第5章章 电路设计实例电路设计实例5.3 电路设计实例有源功放电路原理图设计图创建一个数据库第11页/共45页2) 设置原理图设计环境设
14、置原理图设计环境 执行菜单命令DesignOptions和ToolsPreferences，设置图纸大小为A4、捕捉栅格、电气栅格等。3) 装入所需的元件库装入所需的元件库 在设计文件管理器中单击Browse Sch标签，在Browse选项区域中的下拉列表框中选择Library，然后单击Add/Remove按钮，在弹出的Change Library File List对话框中寻找Protel 99 SE子目录，在该目录中选择LibrarySch路径，在元件库列表中选择所需的元件库。加载常用元件和自制元件库，如图5. 3. 4所示。图加载常用原理图元件库5.3 电路设计实例有源功放电路原理图设计
15、第第5章章 电路设计实例电路设计实例第12页/共45页4) 放置元件放置元件 根据实际电路的需要，在元件库中找出所需的元件，如果对元件不满意，也可以单击Edit按钮打开元件编辑器，把元件复制到自制元件库中，这时能重新编辑并命名元件，如图5. 3. 5所示的电位器编辑。 图原理图元件(电位器)编辑 5.3 电路设计实例有源功放电路原理图设计第第5章章 电路设计实例电路设计实例第13页/共45页 又如在电路中电阻的引脚太长，如图5. 3. 6所示，可在引脚属性中把引脚长度改为10，然后单击元件管理器的Place按钮将元件放置在原理图工作平面上，在放置之前按键盘上的Tab键打开元件“属性”对话框，确
16、定各元件封装、序号和参数，如图5. 3. 7所示。可以一次放置所有电阻，每次放置前应修改参数，依次放置电容、插件和其他元件，再根据元件之间的走线关系把元件调整好。 图在引脚“属性”对话框中把引脚长度改为10 图元件“属性”对话框 5.3 电路设计实例有源功放电路原理图设计第第5章章 电路设计实例电路设计实例第14页/共45页 在放置元件过程中如果发现有些元件在元件库中找不到，这时就要自己制作元件，如音量电位器是两个电位器联调结构，W1分为W1A和W1B，在如图5. 3. 5所示的环境中编辑电位器，样本可借用软件中的电阻或电位器，如RES3，注意引脚是最重要的参数，必须单击放引脚按钮放置，还要注
17、意引脚的方向，并且可以按Tab键打开“属性”对话框编辑它，引脚名称、序号、长短、方向等参数，其他项目可采用默认值，元件外形用工具栏中的画线条工具画出，只要符合原理图符号的常识就行。本电路图中的U1/4558C和U2/2030A都可自己画出原理图符号，电位器和U2/2030A的封装也要自己画出。全部元件或多数元件放好后如图5. 3. 8所示。 图放好元件的原理图 5.3 电路设计实例有源功放电路原理图设计第第5章章 电路设计实例电路设计实例第15页/共45页5) 原理图布线原理图布线 利用Protel 99 SE提供的画导线工具进行原理图画导线，将工作平面上的器件用具有电气意义的导线、网络标号连
18、接起来，构成一个完整的电路原理图。6) 编辑和调整编辑和调整 利用Protel 99 SE 所提供的各种强大的功能对原理图进一步做调整和修改，以保证原理图的美观和正确，同时在元件属性对话框中对元件的编号、封装进行定义或设定，见表5. 3. 1和图5. 3. 7所示的元件“属性”对话框。7) 检查原理图检查原理图 使用Protel 99 SE 的电气规则，即执行菜单命令ToolsERC，对画好的电路原理图进行电气规则检查。若有错误，根据错误情况进行改正。8) 生成网络表生成网络表 在原理图界面执行菜单命令DesignCreate Netlist.，可以生成具有元件名、元件封装、参数及元件之间连接
19、关系的网络表。经过以上的步骤，初步完成了有源功放电路的原理图的设计工作。表元件封装表 5.3 电路设计实例有源功放电路原理图设计第第5章章 电路设计实例电路设计实例第16页/共45页应用应用Protel 99 SE设计印制电路板的过程如下。设计印制电路板的过程如下。1) 启动印制电路板设计服务器启动印制电路板设计服务器 执行菜单命令FileNew，从打开的“新建文件”对话框中选择PCB设计服务器(PCB Document)图标，双击该图标，建立PCB设计文档。双击文档图标，进入PCB设计服务器界面。如果想先确定电路板参数可采用板框向导设计电路板。向读者推荐使用板框向导设计，这样很多参数可采用默
20、认设置，还可以制作标准电路板。 本印制电路板采用单面板布线，在Protel软件设计规则中定义单面板，并经过多次实际制作调整，着重解决电路本身杂音，电路的输入端和输出端分别从电路板两边进出，元件的位置和大小都要经过认真考虑，特别是走线设计，应充分考虑元件特点，提高电路输入和输出质量。板框设计时定义电路板长3600mil，宽2600mil。2) 规划电路板 根据要设计的电路确定电路板的尺寸。在电路板设计工作区选取Keep Out Layer为当前板层，执行菜单命令PlaceInteractive Routing，绘制电路板的边框(如是向导板该步省略)。执行菜单命令DesignOptions，在“电
21、路板图属性”对话框的Signal Layer中选择Bottom Layer，把电路板定义为单面板。或用设计规则设置。印制电路板设计5.3 电路设计实例有源功放第第5章章 电路设计实例电路设计实例第17页/共45页3) 设置参数设置参数 参数设置是电路板设计的非常重要的步骤，执行菜单命令DesignRules，在“电路板设计规则设置”对话框中单击布线设计规则Routing标签，根据设计要求，在规则类(Rule Classes)中设置参数。在设计规则中选择Routing Layers，对布线层进行设置：单击Add按钮或单击Properties按钮，在“布线工作层面设置”对话框的Rule Attri
22、butes选项中设置Top Layer为Not Used、设置Bottom Layer为Any。设置电路板采用单面底层布线，如图5. 3. 9所示。印制电路板设计5.3 电路设计实例有源功放第第5章章 电路设计实例电路设计实例图设置单面板布线规则 第18页/共45页 选择Width Constraint，对地线线宽进行设置：单击Add按钮，打开“线宽规则设置”对话框，首先在Rule Scope选项区域的Filter kind下拉列表框中选择Net，然后在Net下拉列表框中选择GND，再在Rule Attributes区域将Minimum width、Maximum width和Preferre
23、d三个文本框的线宽设置为26mil。4) 装入元件封装库装入元件封装库 执行菜单命令Design|Add|Remove Library，在打开的“添加/删除元件库” 对话框中选取所有元件所对应的元件封装库，常用元件封装库有：PCB Footprint，Transistor，General IC，International Rectifiers等。元件封装库中没有的元件封装还要自己设计，如图5. 3. 10所示是正在用元件封装编辑器编辑双联电位器的封装。如果没有加载电位器的封装，直接加载网络表，结果如图5. 3. 11所示，在图中将找不到电位器的封装。印制电路板设计5.3 电路设计实例有源功放第
24、第5章章 电路设计实例电路设计实例图编辑制作电位器封装 图加载网络表后清点元件没有电位器第19页/共45页5) 装入网络表装入网络表 执行菜单命令DesignLoad Nets(Protel 99的是Netlist.)，然后在打开的管理器中单击Browse按钮，再在弹出的“调入网络”对话框中选择电路原理图设计时生成的网络表文件(扩展名为Net)，从表中可以查看错误，如果没有错误，单击Execute按钮。板框中将出现元件封装和预拉线，如图5. 3. 11所示，若出现错误提示，必须更改错误。如有些元件没有预拉线或没有元件封装，又如该电路中缺少了电位器等。发现问题应及时处理，应如图5. 3. 10所
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