电路板设计CAD.docx

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电路板设计CAD

《电路板设计CAD》课程总结报告

2009年11月11日

第一章电路板设计的基本内容

一般而言，电路板设计的基本内容主要包括三个部分，即电路原理图的设计、印制电路板PCB的生成以及各种报表的生成。

●原理图的设计主要是利用protel99的原理图设计系统（AdvancedSchematic）绘制一张电路原理图。

设计者应充分利用protel99所提供的强大而完善的原理图绘图工具、测试工具、模拟仿真工具和各种编辑功能，来实现其目的，最终获得一张正确、精美的电路原理图，以便为接下来的工作做好准备。

其具体步骤如下：

●启动Protel99SE，建立名为MYPRO的文件夹：

单击桌面上的Protel99SE快捷图标，进入Protel99SE设计环境。

若环境中已经有设计数据库文件，就执行菜单File/CloseDesign将其关闭。

若环境中没有设计数据库文件，就执行菜单File/New，在弹出的窗口中，单击Browse按钮，在弹出的文件名输入窗口中建立MYPRO的文件夹，并在文件夹中建立MYFIRST的设计文件。

●原理图文件的建立：

在上一步的基础上执行File/New菜单，在弹出的窗口中选择SchematicDocument图标。

建立原理图文件，文件名自定义。

●

原理图界面的编辑调整：

双击打开原理图文件，进入sch原理图编辑界面，点击主工具栏中的放大图标（zoomin）,使得栅格大小适中。

执行View/Toolbars菜单中的WiringTools和DrawingTools，编辑界面出现画图工具栏和画电路图工具栏，选择其他菜单亦出现相对应的工具栏。

效果如图1所示：

图1原理图界面

●页面设置和元件库的添加：

在原理图设计环境中，执行菜单Design/Options，在弹出的窗口中选择SheetOptions页面，在页面右上角的StandardStyles下拉框中选择A0。

现在的原理图文件没有可视栅格，图幅为A0。

接着，在设计管理器中选择BrowseSCH页面，在Browse区域中的下拉框中选择Library，然后单击Add/Remove按钮，在弹出的窗口中寻找Protel99SE子目录，在该子目录中选择Library/Sch路径，在元件库列表中选择MiscellaneousDevices.ddb后单击Add按钮，然后再选择TIDatabook库后单击Add按钮。

从而完成对sch文件元件库的添加，添加完成后就可以在原理图中添加元件和连线了。

●

原理图元件、元件库及元件库的使用：

执行菜单命令“View\DesignManager”或点击主工具栏里的设计管理器图标。

点击“BrowseScb”标签，切换元件管理器，如图2所示。

图2切换元件管理器

●元件管理器界面：

元件管理器有两个区域，如图3所示，即对象浏览区域和对象详细属性区域，其中上半部分为对象浏览框，下半部分为对象详细属性框。

元件管理器可以管理元件库和原理图中的图元。

点击对象浏览框右侧的下拉式按钮，会弹出两个选项，即“Libraries”和“Primitives”，如图4所示。

其中“Libraries”是管理元件库；“Primitives”是管理原理图中的图元。

图3元件管理器

图4对象浏览器

●元件管理库：

点击对象浏览框中的“Libraries”选项，元件管理器就可以用来管理元件库，可以通过它来选择已加载的元件库，增加或减少元件库，放置、编辑和查找元件，如图5所示。

点击装入的元件库中的某个元件库，该元件库中的元件名将出现在元件显示区域，如图5所示。

图5元件管理器管理元件库

●元件的布置和连线：

在图5元件管理器管理元件库的Filte栏输入元件名称后在显示区选中该元件点击Place按钮，将鼠标放入编辑区域光标变为十字状，此时按Tap键会出现该元件的属性对话框，可以对相应元件的属性进行设置，如元件名、元件大小、元件摆放角度以及元件封装名等等。

左击鼠标即将选中元件添加成功。

若找不到要布置的原件，可点击Find按钮进入元件搜索菜单搜索元件。

完成元件布置后对元件进行连线，使用画电路图工具栏中的画电路图工具。

如图6所示。

完整的电路图如图7所示。

图6各个图标对应的工具

图7电路原理图

第二章原理图中所涉及主要元件以及其功能

2．1原理图中所涉及主要元件：

输入输出端：

CON2,CON3,HEADER4

电阻：

RES2

光电耦合器:

4N25

TTL施密特触发器：

74LS14

四二输入施密特触发器：

4093

三极管：

2N222

电源，地

2．2主要元件功能及总电路功能

2．2.1主要元件功能：

光电耦合器：

光控开关，常用在自动控制和计数电路中,原理当光线照射到PN结上时，产生自由移动的电子，达到一定量时，PN结导通。

TTL施密特触发器：

能将边沿变化缓慢的电压波形整形为边沿陡峭的矩形脉冲。

四二输入施密特触发器：

波形和脉冲整形，单稳态多频振荡器，高环境噪声系统，非稳态多谐振荡器。

2.2.2总电路功能：

将信号转换为矩形脉冲及正弦波形输出,既光控脉冲输出电路图。

第三章原理图及PCB图具体操作

在电路原理图（图7）的基础上进行如下操作：

3.1印制电路板PCB的生成

●在印制电路板PCB生成之前需要产生网络表，因为网络表是电路原理图设计（sch）与印制电路板设计（PCB）之间的桥梁和纽带，它是印制电路板设计中自动布线的基础和灵魂。

网络表可以由电路原理图生成，也可以从已有的钱制电路板文件中提取。

生成方法为：

Design/CreateNetlist,生成的网络表如图7所示：

图7生成的网络表

●用同步器新建PCB文件。

在电路图Sheet1.sch里执行菜单命令Design设计/UpdatePCB…更新PCB。

出现如图8所示对话框，点击Cancel按钮即生成PCB文件。

图8PCB对话框

●定义相对坐标圆点：

Protel的PCB图作图区图纸非常大，具体尺寸是99999mil×99999mil，相当于公制的2.5米×2.5米左右，这么大的图纸，PCB图放在哪个位置绘制比较好呢？

从方便移动图纸的角度考虑，如果绘制的PCB不大于10英寸×10英寸时，那么，PCB图的左下角应该在绝对坐标（X：

5000mil，Y：

5000mil）时比较合适，Protel的作图区在第一象限，整个作图区的左下角是绝对坐标园点，相对坐标园点定义在绝对坐标（X：

5000mil，Y：

5000mil）处，就相当于绘制的PCB的左下角是相对坐标园点，这样定义，移动图纸方便，计算PCB尺寸也很方便。

用鼠标点主工具栏倒数第四项图标，就是像“井”字的图标，（snapgrid单元格）。

出现如图9所示对话框，

图9移动网格对话框

把其中的栏目值改为1000，如图，注意：

没有必要改为1000mil，这时候是英制，1000，Protel默认为1000mil，也就是1英寸，ProtelPCB图其它方面的设置，也是如此。

用鼠标点放置工具栏第七项图标，鼠标光标上出现一个十字，这就是放置相对坐标园点状态，移动鼠标，观察作图区左边最下面的状态栏的绝对坐标值，移动到（X：

5000mil，Y：

5000mil）处，点一下鼠标左键，定义相对坐标园点就完成了，如图10：

图10坐标寻找

执行鼠标右键/PlaceTrack放置线，如图11所示，鼠标光标上出现一个十字，这就是放置线的状态。

图11放置线

在PCB图里放置线的方法和在原理图里放置线的方法几乎一样，不好找到相对坐标园点，可以执行Ctri+End，鼠标光标就移动到相对坐标园点上了，放置一个3000mil×3000mil的方框，如图12所示：

图123000mil×3000mil方框

用鼠标点主工具栏第七项图标，把定义的PCB放大适合整个作图区。

●设置网格：

网格的作用是元件布局、放置线、移动元件编号等操作的参考，合理使用网格，是绘制出精美的PCB图的重要保证，执行鼠标右键/Options选项/Layers…。

弹出层选项对话框，选中Layers区块System区块的VisibleGrid1（可视网格1），并把VisibleGrid1的值设置为100。

●添加PCB图库文件：

用鼠标点主工具栏第一项图标，打开设计管理器，选中BrowsePCB页面，再用鼠标点Browse区块的下拉箭头，选择第三项Libraries（库），如图13：

图13PCB库文件添加

这些操作，和原理图里添加库文件的操作是一样的，也已经讲到，Protel99SE添加库文件，实际上就是添加数据库文件，一个数据库文件里同时存在原理图、PCB图文件和原理图、PCB图库文件，在原理图里添加数据库文件只会添加原理图库文件，在PCB图里添加数据库文件也只会添加PCB图库文件，绝对不会错位。

●用同步器更新PCB图：

在图8的基础上进行如下操作：

执行鼠标右键/Options选项/Display…显示，如下图弹出参数选择对话框，可设置PCB绘图区页面显示风格，用鼠标选中Colors页面，DefaultColors按钮是默认颜色，如图13所示，ClassicColors按钮是古典颜色，如图8所示。

用鼠标点PreviewChanges按钮，预览变化，也就是预览更新结果，如图14，这个对话框显示的内容是没有错误。

图14预览更新结果

点击图14中的Execute按钮，原理图元件对应的PCB图封装就放置到PCB图里了，用鼠标点作图区上面的文件标签，选中电路图BackupSheet1.pcb，再用鼠标点主工具栏第七项图标，所有的元件和PCB边框适合整个作图区，如图15：

。

图15

可以看到，PCB元件已经放置到PCB图里了，第一次使用同步器更新PCB图时，PCB图元件会被一个正方形的绿网罩住，用鼠标拖动这个网，元件也随之移动，删除这个网，用鼠标单击这个网无元件的任何部位，按键盘上的Delete键，就删除了这个绿网，以后再更新PCB图时就不会出现了。

再把所有的元件和PCB边框适合整个作图区，将元件拖放进去，按照原理图调整布局后如图16所示：

图16调整布局后

3．2布线

●

修改线宽：

【DESIGN】/【RULES】调出修改规则对话框点击WidthConstraint（最后一个），点击propreties，如图17所示,将最大线宽改为100mil，优先线宽改为20mil.

图17线宽修改

●修改布线规则，顶层布线水平，底层布线垂直【DESIGN】/【RULES】调出修改规则对话框点击ROUTINGLAYER,ROUTEATTIBIESE中TOPLAYER与BOTTOMLAYER方式，如图18所示；

图18布线规则修改

●自动连线【AUTOROUTS】/【ALL】,点击ROUTEALL，结果如图19所示：

图19自动布线

最后，在完成根据网络表进行PCB布局布线后就可以生成各种报表了，还能进行ERC电气规则检查等操作。

第四章原理图与PCB图

图4.1电路原理图

图4.2生成的pcb图