第三章应用ProtelSE设计电路板图.ppt
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1、第三章 应用Protel99 SE设计电路板图,3.1 概述,3.2 知识基础,3.3 电路板设计步骤(基础篇),3.4 电路板设计步骤(高级篇),【教学内容】,【教学目的】,以电路板图设计的基础知识为主,按照单面板和双面板的设计等内容并结合实例介绍Protel99 SE软件绘制电路板图的各种功能菜单、工具的用途,达到对Protel99 SE软件绘制电路板图有个全面的了解并达到熟练掌握的目的。,3.1 概述,利用Protel 99SE来设计从原理图到PCB图主要有两种方法:自动布线法与人工布线法。1、自动布线法(1)用SCH 99SE绘制电路原理图,进行电气规则检查(ERC),无错误后创建网络
2、表(Netlist)。(2)进入PCB编辑器,进行PCB环境设置。(3)调用网络表,修正有错的宏命令。执行宏命令,将元件和)件之间的连接关系调入电路板中。(4)元件自动布局与手工调整。(5)设置自动布线规则,自动布线。(6)后图处理,存盘打印输出。2、人工布线法(1)手动设置电路板层数与板尺寸。(2)手动放置元件封装形式。(3)元件手工布局。(4)设置自动布线规则,手动布线。(5)后图处理,存盘打印输出。,3.2 知识基础,3.2.1 进入Protel99 SE电路板设计环境,在设计数据库中,新建PCB文档,单击菜单“File”下的“New”,在弹出的对话框中双击“PCB Document”图
3、标,一个“PCB1.PCB”文档就建立起并处于打开状态。如图3.1所示。该界面结构与SCH主界面结构相似,但功能上有很大不同,其主要区别有:1、主工具栏PCB主工具栏与原理图中相似,不相同的工具按钮如下:。:3D显示,当PCB绘制完毕后,鼠标左键单击此按钮可将PCB图以三维立体图方式呈现出来。以加强实际效果。:打开元器件封装库管理(添加或移去,等效于电路板浏览 器Library 下dd/Remove按钮)。:浏览一个元器件封装库中的元器件。:设置捕捉栅格。,3.2 知识基础,3.2.1 进入Protel99 SE电路板设计环境,图3.1印制电路板编辑窗口,1、菜单栏菜单栏功能有很大不同,在后面
4、陆续将接触到。2、工具箱工具箱有放置工具箱、元件布局工具箱、元件查找与选取三个工具箱,它们分别通过执行菜单“View”“Toolbars”下的“Placement”、“Component Placement”与“Find Selection”三个选项来打开或关闭,如图3.2所示。图3.2放置工具箱工具箱、元件布局工具箱及查找选取工具箱,3.2 知识基础,3.2.1 进入Protel99 SE电路板设计环境,3.2 知识基础,3.2.1 进入Protel99 SE电路板设计环境,4、环境参数PCB环境参数非常多,而且也较复杂,后面介绍。5、利用向导新建PCB文档除了上面介绍的新建PCB文档外还可
5、利用向导新建PCB文档。其操作是在设计数据库中执行菜单“File”下的“New”,在弹出的对话框中选中“Wizards”标签,并在以后的页面中分别选择和设置电路板的有关参数直到完成。(注:请用Protel 99SE演示用向导新建电路板的过程),3.2 知识基础,3.2.2电路板设计管理器,与原理图中设计管理器类似,PCB设计管理器包含文档管理器(Explorer)和电路板浏览器(Browse PCB)。1、文档管理器文档管理器与原理图中文档管理器完全一致,在此不再重复。2、电路板浏览器鼠标左键单击Browse旁边图标 即可弹出Nets、components、Library、Net Classe
6、s、Component Classes、Violations、Ruls。如图3.3所示。由此电路板浏览器主要用于管理电路板中的这些项目。,图3.3电路板浏览器,3.2 知识基础,3.2.2电路板设计管理器,(1)Nets网络管理用于选择网络,“Edit”按钮用于编辑选择的名称(Net Name)、颜色(Color)及是否隐藏。ZOOM按钮用于将选择的网络按一定的比例显示。“Select”按钮用于将选择的网络反相显示。Nodes:节点选择区用于选择该网络上的焊盘,该区中的“Edit”按钮,用于编辑焊盘的属性。“Jump”按钮用于放大比例已显示的焊盘。“Select”按钮将选择的节点反相显示。管理
7、器下部的导航框内显示选择的网络和焊盘在电路板图上的位置。其中“Mangnifier”按钮在导航框内移动时用于放大被选网络和焊盘周围的情况;在电路板编辑窗口移动时可以移动整个电路板图。“Configure”按钮用于设置放大比例;Current Layer区域用于显示、更换当前的电路板层面。如图3.4(a)所示。,3.2 知识基础,3.2.2电路板设计管理器,(2)Components 元件管理 元件管理中:“Browse”“Edit”“Jump”“Select”按钮的功能与网络管理类似,分别用于选择元件、编辑元件封装、设置放大比例、将选择的元件反相显示。如图3.4(b)所示。(3)Librari
8、es 元件封装库管理“Browse”按钮:选择已加入管理器的元件封装。“Add/Remove”:向管理器中添加或移去元件封装库。“Edit”:进入元件封装编辑器编辑元件的封装图形。“Place”:将选择的元件封装放置到电路板图中。其它与前面类似,如图3.4(c)所示。,3.2 知识基础,3.2.2电路板设计管理器,(a)(b)(c)图3.4电路板管理器中的(a)网络管理窗口;(b)元件管理窗口;(c)元件封装管理,3.2 知识基础,3.2.2电路板设计管理器,(4)Net Classes网络分类管理(5)Components Classes元件分类管理网络分类管理与元件分类管理基本上与网络管理
9、功能相似。如图3.5(a)、(b)。(6)Violation错误检查管理该管理按规则检查连线中的错误。(7)Rule 规则符合查询管理查询,即选择符合某种设计规则的网络、过孔、焊盘、线径等各种图形。,(a)(b)图3.5电路板管理器的(a)网络分类管理窗口;(b)元件分类管理窗口,3.2 知识基础,3.2.3电路板设计环境设置,1、系统环境设置执行菜单“Tools”“Preference”或单鼠标右键,从快捷菜单中选择“Option”“Preference”将弹出如图3.6所示系统参数设置对话框,它主要用于设置系统参数,如板层颜色、光标类型、默认设置等。图3.6中有6个标签,(1)Option
10、s标签页面 Editing Options区域On Line DRC:在线电气规则检查。Snap To Center:选择对象时,使光标自动移到所选对象参考位置。Extend Selection:选择对象时不撤消已选的对象。Remove Duplicates:自动删除重叠对象。Confirm Global Edit:全局编辑时,出现确认对话框。,3.2 知识基础,3.2.3电路板设计环境设置,图3.6菜单“Tool”“Preference”中的“Options”标签页面,3.2 知识基础,3.2.3电路板设计环境设置,图3.7菜单“Tool”“Preference”中的“Display”标签页
11、面,3.2 知识基础,3.2.3电路板设计环境设置,图3.8菜单“Tool”“Preference”中的“Colors”标签页面,3.2 知识基础,3.2.3电路板设计环境设置,图3.9菜单“Tool”“Preference”中的“Show/Hide”标签页面,3.2 知识基础,3.2.3电路板设计环境设置,图3.10菜单“Tool”“Preference”中的“Defaults”标签页面,2.PCB文档板层设置,3.2 知识基础,3.2.3电路板设计环境设置,图3.11电路板层设置对话框Layer标签页面,3.2 知识基础,3.2.3电路板设计环境设置,图3.12电路板层设置对话框Optio
12、nsr标签页面,3.3 电路板设计步骤(基础篇),PCB的设计可以通过Protel 99SE的同步设计器实现,也可以采用人工画电路板完成(后面将介绍)。但我们用得较多的还是通过原理图中的网络表来实现(简单)。在此用该方法。利用网络表设计PCB的步骤如下:1、新建设计数据库并完成原理图的设计。2、以向导方式新建PCB文档。3、规划电路板。4、加载元件库和调用网络表。5、自动布局,手工调整。6、自动布线,手工调整。7、按设计规则检查及产生报表。8、后图处理。,3.3 电路板设计步骤(基础篇),3.3.1网络表的调入与编辑,1、执行菜单“Design“Netlist”,弹现如图3.13所示对话框,图
13、3.13加载网络表对话框,3.3 电路板设计步骤(基础篇),3.3.1网络表的调入与编辑,2、单击“Browse”按钮将出现选择网络表文件窗口如图3.14,它是将当前所设计数据库下的文件列于此,选定(*.NET),也可单击“Add”按钮另选其它设计数据库中的网络表文件。正确生成所有的网络宏都显示在对话框中,如图3.15所示。,图3.14选择网络对话框 3.15加载网络表后的对话框,3.3 电路板设计步骤(基础篇),3.3.1网络表的调入与编辑,3、若网络宏有错时,应进行对错误的网络宏进编辑修改,常见的错误和警告有:“Error:Footprint xxx not found in Librar
14、y”:错误:封装xxx没有在库中找到,其原因是系统在加载的元件封装库中没有发现元件的封装形式,而且也没有发现此元件可选的其他封装形式。此时应单击“Cancel”按钮,回到原理图中重新指定元件封装形式。“Warning:Alternative footprint xxx”:警告:封装xxx管脚悬空。若原理图没用到该管脚,即空着的,就不必理会此警告;若该管脚用到了,则应即出回到原理图中检查并修改该管脚上的连线,并重新生成网络表,重复加载网络表操作。,“Error:Component not found”:错误:没有发现元件封装,可能是没有加载元件封装库文件,也可能是在原理图设计时没有指定该元件的封
15、装形式。同样退出回到原理图中修改,重新生成网络表,重复加载网络表操作。4、直 到加载网络表没有出现错误信息,才表示成功地加载了网络。这时单击“Execute”按钮,系统将网络表列出的所有元件放置到布局范围中。如图3.16所示。,3.3 电路板设计步骤(基础篇),3.3.1网络表的调入与编辑,3.3 电路板设计步骤(基础篇),3.3.1网络表的调入与编辑,图3.16载入件元后的PCB图,3.3 电路板设计步骤(基础篇),3.3.2设计规则,1、执行菜单DesignRule将弹出设计规则设置对话框,图3.17设计规则设置对话框,3.3 电路板设计步骤(基础篇),3.3.2设计规则,2、各标签页面设
16、置内容(1)安全间距(Clearance Constraint),设定安全间距就是设置Track、Via及Pad本身之间或两两之间的最小间距。窗口共四栏,其中:Scope1和Scope2栏:规则适用范围,黙认范围(Board)。Connectivity栏:连接属性,黙认范围:不同网络(Different Net Only)Gap栏:安全间距,黙认安全间距20mil。.Delete按钮:删除所选规则。Add按钮:新增规则Properties按钮:编辑所选规则属性。见图3.18所示。,(2)设置走线转角方式(Ruoting Corners),3.3 电路板设计步骤(基础篇),3.3.2设计规则,图
17、3.18转角规则设置对话框,(3)Routing Layer 设置走线层次和走线方向,3.3 电路板设计步骤(基础篇),3.3.2设计规则,图3.19布线层设置对话框,3.3 电路板设计步骤(基础篇),3.3.3元件的自动布局,1、执行菜单“Tools”“Auto Place”将弹出如图3.20选择自动布局方式对话框,图3.20选择自动布局方式,3.3 电路板设计步骤(基础篇),3.3.3元件的自动布局,2、选择布局方式,Cluter Placer:基于集群方式布局。该方式将元件分组,并连接成元件串,最后在布局区域内根据几何方法放置元件串。这种方式布局还有一个参数选项Quick Compone
18、nt Place:快速布局元件。该方式一般适合元件数目较少的情况。Statistical Place:基于统计方式布局。它按连线长度最短来布局元件,该方式适合元件数目较多的情况,另两个选项:Group Component:将元件分组。Rotate Component:将元件旋转。Powern Net:电源网络名称。Ground Net:电源地网络名称。,3.3 电路板设计步骤(基础篇),3.3.3元件的自动布局,3、设置完成后,单击“OK1、”按钮,系统开始自动布局,若想在自动布局过程中终止布局,可执行菜单“Tools”“Stop Auto Place”,或是按键盘ESC键。自动布局完成后如图
19、3.40所示。图中元件焊盘之间多了一些连线,这些连线是由网络表中表示具有电气连接意义的网络而得,称为“飞线”或“预拉线”,后面的自动布线正是根据这些预拉线来布线的。4、手工调整布局,若对自动布局不满意,可不存盘退出再进行一次自动布局,因为即使是同一电路,系统每一次自动布局的结果是不同的,于是可通过此方法选择比较满意的结果。也可进行手工调整,即用拖动和旋转的方式将元件或元件标注放置到合适的位置。手工调整后的元件布局如图3.41,3.3 电路板设计步骤(基础篇),3.3.3元件的自动布局,图3.21重新调整后的元件布局,手工调整后的元件布局,3.3 电路板设计步骤(基础篇),3.3.4自动布线与清
20、除布线,1、自动布线设置,执行菜单“Auto Route”“Setup”将弹出如图3.22,图3.22自动布线设置对话框,3.3 电路板设计步骤(基础篇),3.3.4自动布线与清除布线,2、自动布线,自动布线有5种方式,位于菜单“Auto Route”下,它们分别是“All”、“Net”、“Connection”、“Component”和“Area”,现分别介绍如下:(1)All:对整个电路板进行自动布线。(2)Net:对指定网络进行自动布线。(3)Cpmmection:对指定飞线所连的两个焊盘之间的自动布线。(4)Component:对指定元件的所有焊盘连接的飞线进行自动布线(5)Area:
21、对指定区域自动布线。在以上后4种自动布线方式的操作中,只需用鼠标左键单击菜单“Auto Route”下的相应的方式,光标变为十字形,再用鼠标左键单击电路板中相应的对象即可。而对整板自动布线时,单击菜单“Auto Route”“All”并在弹出的对话框中单击“RouteAll”按钮,系统即开始自动布线。,3.3 电路板设计步骤(基础篇),3.3.4自动布线与清除布线,3、清除布线,当设计者对自动布线结果不满意时,可利用工具清除电路板上的全部或部分铜膜线而变成飞线,对此PCB99SE提供有撤消操作(菜单EditUndo)和拆线操作(菜单ToolsUn-Route)两种方式。(1)消操作:与其它软件
22、中的撤消操作相同,但只针对当前操作或还未存盘时的操作有效。(2)拆线操作:用于清除布线,回到飞线状态,它是自动布线的逆操作。执行菜单“ToolsUn-Route”下有四个子菜单选项:All:清除电路板上所有布线。Net:清除电路板上指定网络布线。Connection:清除电路上指定连线(铜膜线)的布线。Component:清除电路板指定元件的所有相关布线。操作方法:先选取命令,再用鼠标左键单击相应的对象。,3.4电路板设计步骤(高级篇),3.4.1电路板设计的一般原则,1、电路板选择(1)总体性能。(2)板材。(3)板厚度。2、电路板尺寸确定3、电路板上元件布局(1)按照电路功能模块布局。((
23、2)所有元器件布到离边缘3mm以内。(3)按先固定元件,再大元件和特殊元件,最后小元件布局。(4)特殊元件应作专门布局。4、电路板布线原则 电路板布线总的按如下原则进行,3.4 电路板设计步骤(高级篇),3.4.1电路板设计的一般原则,(1)印制线尽可能短,且在转弯处以圆角或斜角为宜。(2)印制线宽以满足电气性能要求和便于生产为准,一般不得小于0.2mm(3)印制线间距在满足电气安全下尽可能大。(4)公共地线尽可能位于电路板边缘,在电路板上时应多保留铜箔线做地线,且地线以环路或网格状为好。5、电路板焊盘尺寸选定 常用焊盘尺寸:,单位(mm),3.4 电路板设计步骤(高级篇),3.4.1电路板设
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