电子线路CAD与Protel.ppt

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1、第1章 电子线路CAD与Protel 99概述,1.1 电子线路CAD的概念 1.2 Protel 99概述1.3 Protel 99的安装及启动,1.1 电子线路CAD的概念,CAD是Computer Aided Design（即计算机辅助设计）的简称。早在20世纪70年代，军工部门就利用计算机来完成飞机、火箭等航空、航天器的设计工作。CAD的特点是速度快、准确性高，能极大地减轻工程技术人员的劳动强度，但当时普及率低，主要原因是计算机价格昂贵，CAD软件种类也很少。,电子线路CAD的基本含义是使用计算机来完成电子线路的设计过程，包括电原理图的编辑、电路功能仿真、工作环境模拟、印制板设计（自动

2、布局、自动布线）与检测等。电子线路CAD软件还能迅速形成各种各样的报表文件，如元件清单报表，为元器件的采购及工程预决算等提供了方便。,在计算机上，利用电子线路CAD软件进行电路设计的过程如下：(1)编辑原理图。原理图编辑是电路CAD设计的前提，因此原理图编辑(Schematic Edit)是电路CAD软件必备的功能。(2)必要时利用CAD软件的电路仿真功能，对电路功能、性能指标进行仿真测试（如使用Protel98/99的SIM仿真器）。电路功能、性能主要由原理图决定。(3)如果电路中使用了PLD器件，则必须进行PLD设计，以便获得PLD烧结数据文件。,(4)生成网络表文件（或直接执行Prote

3、l99原理图编辑器中“Design”菜单下的“Update PCB”命令，创建PCB文件并将原理图中元件序号、封装形式以及连接关系装入PCB文 件内）。(5)不正确返回（1），修改原理图。(6)设计、编辑印制板(PCB)（执行“Update PCB”命令，或启动Protel99 PCB编辑器，并装入从原理图文件中提取的网络表文件）。(7)在PCB中生成网络表文件，并与SCH编辑器中生成的网络表文件进行比较，以便确认PCB设计过程中是否改变了原理图内元件的连接关系。,1.2 Protel99概述,1.2.1 引言基于电路和PCB级的电子设计软件是EDA软件的主流，目前比较流行的PC级软件有Pro

4、tel、Orcad、PADS power、Multisim和Zuken等。其中Protel是国内业界最早使用和最为流行的一个软件。随着集成电路向超大规模和高密度方向的发展，EDA软件已经成为人们进行电子设计不可缺少的工具。随着计算机技术的进步，EDA技术也很好地适应并促进着电子技术的发展。,Protel以其卓越的功能和旺盛的生命力紧跟计算机操作系统和EDA技术的发展步伐，其发展历史反映了计算机技术和EDA技术的发展历史。1988年美国ACCEL Technologies公司推出了TANGO电路设计软件包，随后Protel Technologies公司实时推出了Protel for Dos软件包

5、作为TANGO的升级版本，该软件以其方便易学，使用快速的风格在很短的时间内迅速在我国流行起来。随着Windows操作系统的开发成功，Protel公司于1991年推出了基于Windows平台的PCB软件包。次年又推出了相应的原理图设计软件，即Protel for Windows1.0。,此后，Protel一直是PC平台上一个最流行的EDA工具软件之一。1994年Protel公司首创EDA Client/Server体系结构。使各种EDA工具方便地无缝链接，确定了当今桌面EDA系统的发展方向。1996年Protel公司收购了美国NeuroCAD公司，成为世界上拥有无网格布线的几家公司之一。Prot

6、el公司自从1996年底推出EDA/Client的第三代版本Protel3.0之后，1998年推出了EDA Client98，成为第一个包含5个核心模块的真正32位EDA工具，它是将Adanced SCH98（电路原理图）、PCB98（印刷电路板设计）、Route98（无网格布线器）、PLD98（可编程逻辑器件设计）、,SIM98（电路图模拟/仿真）集成于一体的一个无缝链接的设计平台。1998年，Protel公司引进MicroCode Engineering公司的仿真技术和IncaSEs Engineering Gmbh公司的信号完整性分析技术，于1999年正式推出Protel99具有PDM功

7、能的强大EDA综合设计环境。2000年，Protel公司兼并了美国著名EDA公司ACCEL（PCAD）。随后推出了Protel99SE，进一步完善了Protel软件的高端功能。步入了与传统UNIX上大型EDA软件相抗横的局面。,1.2.2 Protel for Windows工作环境和基本功能Protel for Windows软件是第一个基于PC机Windows平台的EDA软件，该软件的问世宣告了DOS版电子设计软件历史使命的完成。从而使得EDA软件走向普及、走向大众。最初的Protel for Windows V1.5包括两个模块，即Protel Adanced schematic和Pro

8、tel Advanced PCB，其中有三个工具：Schematic Capture、Schematic Library Editor和PCB Designed。Protel Adanced schematic是原理图编辑工具，包括原理图编辑软件Schematic Editor和原理图库文件编辑器Schematic Library Editor。Protel Advanced PCB是PCB（Printing Circuit Board）设计工具，用户可根据原理图网络表文件或手动PCB设计。,1.2.3 Protel 98（EDA/Client98）工作环境和基本功能Protel 98是专为W

9、indows95/NT设计的32位EDA系统，比前期的Protel forWindows V3.x版本在功能和形式上有了较大的改进，增加了可编程系统（PLD）设计工具和数模仿真（Simulation）工具，并又一次在同类软件中率先采用了统一的EDA/Client工作环境，将SCH、PCB、PLD、SIM和Route等无缝链接在这个环境下引入了服务器和客户机的概念，改变了前期版本不同模块、不同界面的设计方法，大大方便了操作。,除次之外，Protel98的特点还有：1、直接模拟/数字混合仿真SCH设计的原理电路图2、可利用原理图输入和硬件描述语言实现PLD设计。3、采用“规则驱动”和“在线DRC”

10、的PCB设计体系。4、多项规则设置涉及到布线、高速电路和特定工艺等方面5、采用Shape-BsSEd无网格布线算法，可轻松实现高密度PCB的100%不通率6、原理图、PCB和库之间可动态地一致性修改，并相互检索。,7、支持工作层分割、包络线技术，线性或圆形阵列排列等。8、正向或反向注释标号，公/英制，自动尺寸标注9、利用智能化向导器可完成新建PCB及元件封装形式的参数话设计10、兼容多种文件格式，具有丰富的输入和输出功能11、开放式EDA/Client平台提供配套开发工具，支持标准化图形及多种设计文档的输出。,1.2.4 Protel99组成：原理图设计系统、印刷电路板设计系统、信号模拟仿真系

11、统、可编程逻辑设计系统 Protel99内置编辑器。（1）原理图设计系统是用于原理图设计的Advanced Schematic系统。这部分包括用于设计原理图的原理图编辑器SCH以及用于修改、生成零件的零件库编辑器SchLib。（2）印刷电路板设计系统是用于电路板设计的Advanced PCB。这部分包括用于设计电路板的电路板编辑器PCB以及用于修改、生成零件封装的零件封装编辑器PCBLib。,（3）信号模拟仿真系统是用于原理图上进行信号模拟仿真的SPICE 3f5系统。（4）可编程逻辑设计系统是基于CPLD的集成于原理图设计系统的PLD设计系统。（5）这部分包括用于显示、编辑文本的文本编辑器T

12、ext和用于显示、编辑电子表格的电子表格编辑器Spread。Protel99主要特色 Protel99是基于Win95/Win NT/Win98/Win2000的纯32位电路设计制版系统。Protel99提供了一个集成的设计环境，包括了原理图,设计和PCB布线工具，集成的设计文档管理，支持通过网络进行工作组协同设计功能。Protel99的主要特性如下：(1)Protel99系统针对Windows NT4/9X作了纯32位代码优化，使得Protel99设计系统运行稳定而且高效。(2)SmartTool（智能工具）技术将所有的设计工具集成在单一的设计环境中。(3)SmartDoc（智能文档）技术将

13、所有的设计数据文件储存在单一的设计数据库中，用设计管理器来统一管理。设计数据库以.ddb为后缀方式，在设计管理器中统一管理。,(4)SmartTeam（智能工作组）技术能让多个设计者通过网络安全地对同一设计进行单独设计，再通过工作组管理功能将各个部分集成到设计管理器中。(5)PCB自动布线规则条件的复合选项极大的方便了布线规则的设计。(6)用在线规则检查功能支持集成的规则驱动PCB布线。(7)继承的PCB自动布线系统最新的使用了人工智能技术，如人工神经网络、模糊专家系统、模糊理论和模糊神经网络等技术，即使对于很复杂的电路板其布线结果也能达到专家级的水平。,(8)对印刷电路板设计时的自动布局采用

14、两种不同的布局方式，即Cluster Placer（组群式）和基于统计方式（Statistical Placer）。在以前版本中只提供了基于统计方式的布局。(9)Protel99新增加了自动布局规则设计功能，Placement标签页是在Protel99中新增加的，用来设置自动布局规则。10)增强的交互式布局和布线模式，包括“Push-and-shove”（推挤）。(11)电路板信号完整性规则设计和检查功能可以检测出潜在的阻抗匹配、信号传播延时和信号过载等问题。,Signal Integrity标签页也是在Protel99中新增加的，用来进行信号完整性的有关规则设计。(12)零件封装类生成器的引

15、入改进了零件封装的管理功能。(13)广泛的集成向导功能引导设计人员完成复杂的工作。(14)原理图到印刷电路板的更新功能加强了Sch和PCB之间的联系。(15)完全支持制版输出和电路板数控加工代码文件生成。(16)可以通过Protel Library Development Center升级广泛的器件库。,(17)可以用标准或者用户自定义模板来生成新的原理图文件。(18)集成的原理图设计系统收集了超过60000元器件。1.2.5Protel存在的问题虽然Protel99很出色，但它也存在一些问题，对于普通用户常见的问题如下：(1)在PCB设计中无法放置中文（双字节）文字，这个问题Protel所有

16、版本都存在，到Protel99中还是没有改进。如果要放置中文文字的话可以向第三方获取。,(2)系统资源消耗过大，Protel99由于增加了许多新的功能，所以在运行时将占据大多数系统资源，其系统占用率远远高于以前的版本。(3)原理图和印刷电路板设计系统设计界面的不统一在Protel99中还是没有得到改善。如对齐功能（Align），原理图设计时对齐功能（Align）在Edit菜单下，而在印刷电路板设计时却在Tools菜单下；右键菜单也是如此。(4)Protel99中的新的联机帮助功能没有Protel98的联机功能好用。(5)系统配置要求较高。,1.2.6 对本课程讲述的主要内容及学习的要求1、概论

17、计算机辅助设计简介PROTEL99概述2、电子线路原理图及印制电路板图设计规范电子线路原理图设计规范印制电路板图设计规范3、电气原理设计系统PROTEL99SCHEMATICPROTEL99SCHEMATIC图形设计入门；,元器件库编辑器；层次原理图的设计；设计结果的处理；电气原理图的输出。原理图模板的设计 4.印制电路板图的编辑与输出PROTEL99PCB 图形设计入门；元件封装库编辑器；印制电路板的设计；印制电路板的输出。,5.印制电路板图的自动布线印制电路板图的自动布局；印制电路板图的自动布线；设计结果检查1.2.7 参考书目高鹏等 电路设计与制版 Protel99入门与提高 人民邮电出

18、版社吉雷等 电子电路设计师 Protel99完全手册 四川电子音像出版社吉雷等 Protel99从入门到精通 西安电子科技大学出版社,1.3 Prote l99的安装及启动,1.3.1 Protel 99的安装 1.Protel 99的运行环境 Protel 99对微机硬件要求较高，最低配置为：Pentium II或Celeron以上CPU（CPU主频越高，运行速度越快），内存容量不小于32 MB（最好是64 MB或128 MB），硬盘容量必须大于1GB（最好使用8GB以上硬盘），显示器尺寸在15英寸或以上，分辨率不能低于1024768，最好是12801024，当分辨率为800600或,更低时

19、，将不能完整显示Prote l99窗口的下侧及右侧部分（对于15英寸显示器来说，当显示分辨率为1024768时，字体太小，不便阅读，因此17英寸显示器可能是Protel99的最低要求）。总之，硬件配置档次越高，运行速度越高，效果越好。,2.Protel 99的安装 将Protel 99 CD-ROM盘片插入CD-ROM驱动器内，如果CD-ROM自动播放功能未被禁止的话，Protel 99安装向导将自动启动，并引导用户完成Protel 99的安装过程。安装后，Protel 99所在目录文件结构如图1-1所示（假设采用缺省安装路径）。,图1-1 Protel 99安装后的文件结构,3.安装补丁程序

20、 完成Protel 99安装后，可执行附带光盘中的Protel 99_service_pack1.exe文件，安装补丁程序。4.安装中文菜单 在复制中文菜单前，完成Protel 99安装后，先启动一次Protel 99，退出后将Windows根目录下的Client 99.rcs英文菜单保存起来，然后将附带光盘中的Client99.rcs复制到Windows根目录下，再启动Protel 99时，即可发现所有菜单命令后均带有中文注释信息。,1.3.2 Protel 99的启动 在Protel 99的安装过程中，安装程序setup自动在Windows 95/98桌面上和“开始”菜单内建立“Prote

21、l99”的快捷启动方式图标，同时在“开始程序”快捷菜单内也建立了“Protel 99”的快捷启动方式菜单。因此，启动Protel 99将非常容易，单击桌面、“开始”菜单内的“Protel 99”快捷启动方式或“Protel99”快捷方式菜单内的“Protel99”快捷方式，均可启动Protel99。Protel99启动后的操作界面如图1-2所示。,图1-2 Protel99界面,单击Protel99主画面“File”（文件）菜单下的“New”（新项目）命令，即可创建一个新的设计文件库(.ddb)，如图1-3所示。,图1-3 设计文件库,必要时单击如图1-3所示的“Password”标签，输入访

22、问该设计文件库(.ddb)文件的密码。输入密码后，再编辑、浏览设计文件库文件时要求输入密码，这样可有效阻止他人非法浏览、修改该项目内的设计文件。选择“设计文件库文件”存放路径并输入文件名后，单击“OK”按钮，即可进入Protel99的设计状态，如图1-4所示。,图1-4 创建设计文件库后的界面,在“设计文件列表”窗内，单击设计文件库(test.ddb)前的小方块（或直接双击test.ddb），即可看到设计文件库(.ddb)内文件夹结构，再单击各文件夹前的小方块即可显示或隐藏文件夹内文件目录结构，如图1-5所示。,图1-5 设计文件库（.ddb）的结构,图1-5中，“Design Team”文件

23、夹内存放了设计队伍（存放在Members文件夹内）、文件访问权限（不同人员对设计文件的访问权限存放在Permissions文件夹内）以及会议记录等日常设计管理信息，“Recycle Bin”是设计文件回收站，其作用类似于Windows 95/98桌面上的“回收站”，用于存放删除的设计文件，必要时可以从中恢复。设计文件，如原理图文件、元件清单、模拟仿真波形文件、印制板文件以及各种各样的报表文件等均存放在“Documents”文件夹内。,单击“设计文件管理器”窗口内的“Documents”文件夹或工作窗口内的“Documents”标签，“File”（文件）菜单内即刻出现“New”（创建新文件）命令

24、。执行“File”菜单下的“New”（创建新文件）命令，将弹出如图1-6所示的新文档（New Document）选择窗口。,图1-6 新文档选择窗,选择相应文件类型，如“Schematic Document”（原理图文件），单击“OK”按钮，将生成相应的设计文件，如图1-7所示。此时一般采用缺省文件名作为设计文件名，如缺省的原理图文件为sheet n(n=1,2,3等)，缺省的印制板PCB文件名为PCB n；缺省的PCB元件封装图文件名为PCBLib n；缺省的元件电气图形库文件名为SchLib n。,图1-7 系统创建的原理图文件名,1.3.3 Protel99中的文件管理 在Protel9

25、9中，通过“设计文件管理器”可以方便、快捷地管理设计项目中数目庞大的不同类型设计文件。“设计文件管理器”的使用方法与Windows 中“资源管理器”的使用方法完全相同。,1.打开设计文件 执行“File”菜单下的“Open”命令（或直接单击工具栏内的“打开”按钮），在如图1-8所示的“Open Design Database”窗口内，在“文件类型”下拉列表窗内选择设计文件类型（如.ddb），在文件列表窗内找出并单击待打开的设计文件名（如Design Explorer 99Examples文件夹下的演示文件库Z80 Microprocessor.ddb），单击“OK”按钮（或直接双击文件列表窗内

26、的设计文件），即可打开一个已存在的设计文件库，如图1-9所示。,图1-8 打开设计文件库选择窗,图1-9 设计文件库Z80 Microprocessor.ddb结构,2.列出或隐藏设计文件或文件夹内的目录结构 在“设计文件管理器”窗口内，单击设计文件库前的小方块，即可显示或隐藏设计文件库目录结构；单击设计文件库内文件夹前的小方块即可显示或隐藏文件夹内的文件目录结构。,3.文件切换 在“设计文件管理器”窗口内，直接单击文件夹或文件夹内的文件时，可迅速打开文件夹，或切换到相应设计文件的编辑状态。4.文件删除、改名及复制 为了防止在文件复制、删除、改名等操作练习过程中改变系统提供的演示设计文件，不妨先在D盘上创建一个临时文件夹.,图1-10 设计文件库（.ddb）内文件夹结构,图1-11 回收站,