用工具画原理图课件

第第2章章 用工具画原理图用工具画原理图2.1 原理图画图工具原理图画图工具 在图纸上放置电路部件时，一般有三种途径：在图纸上放置电路部件时，一般有三种途径：菜单命令；工具按钮；快捷键菜单命令；工具按钮；快捷键 1、放置零件（、放置零件（Place/Part）（1）利用菜单命令：）利用菜单命令：Place/Part （2）使用快捷键：）使用快捷键：P,P （3）利用工具栏上的）利用工具栏上的 按钮按钮 （4）利用零件管理器（最常用）利用零件管理器（最常用）（5）利用数字对象工具栏）利用数字对象工具栏 零件的电气零件的电气属性属性设置：设置：2、连线（、连线（Place/Wire）改变导线的走线模式：改变导线的走线模式：在放置导线时，每按下空格键一次，就改变在放置导线时，每按下空格键一次，就改变一种走线模式。（共六种模式）一种走线模式。（共六种模式）（1）Any Angle:任意角度走线任意角度走线（2）45 Degree Start:45度起始度起始（3）45 Degree End:45度终止度终止（4）90 Degree Start:90度起始度起始（5）90 Degree End:90度终止度终止（6）Auto Wire:自动走线自动走线在自动走线模式下，只要指定起点和终点，系统在自动走线模式下，只要指定起点和终点，系统将会按照最佳方法走线。将会按照最佳方法走线。3、放置连接点（、放置连接点（Place/junction）4、画总线、画总线 总线由总线入口、总线和网络标号三部分总线由总线入口、总线和网络标号三部分组成。组成。总线入口（总线入口（Place/Bus Entry）总线与元件管脚连接的部分。总线与元件管脚连接的部分。总线入口与管脚之间须用连线连接，便于放置网络标号。总线入口与管脚之间须用连线连接，便于放置网络标号。总线（总线（Place/Bus）总线只是示意性电气连接，真正表示连接的是网络标号。总线只是示意性电气连接，真正表示连接的是网络标号。网络标号（网络标号（Place/Net Label）网络标号用途：网络标号用途：1、使总线或其他网络易于识别；、使总线或其他网络易于识别；2、表示电气连接。、表示电气连接。对一张原理图来说，只要网络标号相对一张原理图来说，只要网络标号相同的网络就表示它们都是连接在一起的。同的网络就表示它们都是连接在一起的。注：网络标号的左下脚为基准点，放在要注：网络标号的左下脚为基准点，放在要标记的网络上。标记的网络上。5、电源和地线（、电源和地线（Place/Power Port）电源和地线在原理图上电源和地线在原理图上是一个符号是一个符号，其实，其实可以把它看成是可以把它看成是网络标号网络标号，图中所有的电源或，图中所有的电源或地线都是连接在一起的地线都是连接在一起的。6、输入输出端口（、输入输出端口（Place/Port）当电路很复杂，由很多张电路图构成。电当电路很复杂，由很多张电路图构成。电路图之间的连接就由输入输出端口来完成。路图之间的连接就由输入输出端口来完成。按按TAB键设置端口属性。键设置端口属性。7、图纸符号（、图纸符号（Place/Sheet Symbol)总图总图 分图分图 在总图上，各个分电路图用图纸符号表示。在总图上，各个分电路图用图纸符号表示。8、图纸符号端口、图纸符号端口（Place/Add Sheet Entry)自顶向下设计：自顶向下设计：从符号生成图纸（从符号生成图纸（Design/Create sheet from symbol）9、忽略电气检查的符号、忽略电气检查的符号 （Place/Directives/No ERC）进行电气检查时，将不对该点进行检进行电气检查时，将不对该点进行检查。查。10、PCB设计规则符号设计规则符号 用于向用于向PCB板提供一些信息，例如线板提供一些信息，例如线宽、过孔直径、布线优先权等。宽、过孔直径、布线优先权等。2.2 原理图绘图工具原理图绘图工具 原理图绘图工具是用来修饰、说明原理图的工具。特别按钮：阵列粘贴2.3原理图的编辑原理图的编辑1、复制、粘贴、阵列粘贴、复制、粘贴、阵列粘贴2、选择（、选择（Edit/Select）3、撤销选择（、撤销选择（Edit/DeSelect）4、排列与对齐（、排列与对齐（Edit/Align）5、跳转（、跳转（Edit/Jump）6、对象统计列表（、对象统计列表（Edit/Export to Spread）7、材料清单（、材料清单（Report/Bill of Material）其他操作其他操作模板和网络表模板和网络表电气规则检查（电气规则检查（ERC）标注（标注（Annotate）区域放大显示区域放大显示主工具条上常用按钮主工具条上常用按钮第第 3 章章 画元件图画元件图一、启动电路图零件库编辑器一、启动电路图零件库编辑器1、从电路图编辑器切换到零件库管理器、从电路图编辑器切换到零件库管理器2、创建一个零件库文档、创建一个零件库文档File/New Document 然后在对话框中双击然后在对话框中双击 Schematic Library Document图标。图标。二、界面1、主菜单栏2、主工具栏3、零件库管理器4、零件设计窗口5、零件绘图工具栏6、IEEE绘图工具栏三、电路图零件库的管理 1、库零件的选择和显示2、库零件的分组功能3、库零件引脚的显示4、库零件模式的选择四、SCH零件的设计制作1、添加新元件 Tools/New Component2、绘制元件体3、放置元件管脚Place/Pins4、调整元件符号大小和管脚位置5、设置元件的标注信息绘制集成电路元件绘制分立电路元件设置编辑环境五、元件库文件报表1、元件报表文件 Reports/Component2、元件库报表 Reports/Library3、元件检查表 Reports/Component Rule Check第4章 原理图画图练习4.1 画图前奏 4.1.1 准备画图 1、启动Protel 99SE 2、菜单File/New Design 3、菜单File/New，在打开的窗口选择Schematic Document图标，创建新的原理图文件。4、设置画图环境一、使用菜单Design/Option设置图纸尺寸、栅格等内容。二、使用菜单Tool/Preference设置图纸移动方式、速度，以及光标形状等内容。4.1.2 设置元件库必须有元件库才能画图！必须有元件库才能画图！进入元件库管理器，单击Add/Remove按钮，然后在出现的窗口选择 DesignExporer 99SELibrarySch路径，选择你需要的元件库。常用元件库1、一般元件：miscellaneous Device.ddb库2、TTL和CMOS数字集成电路：TI Databooks库或NSC Databooks库3、运放和稳压电源：NSC analog.ddb库4.1.3 画图步骤1、将所有元件从库中取出元件从库中取出，放置在图纸上，并调整好位置。2、使用连线工具连线工具将元件连接起来。3、设置元件属性属性。4、用Tool/Annotate 对元件编号编号。5、电气检查（电气检查（ERC）。6、用Reports/Bill of Material 建立材料清单材料清单。7、用Design/Create Netlist 建立网络表网络表，为画PCB图做准备。4.2 画图示例 例4-1：试画出如下图所示的两级放大器。要求进行ERC检查、元件表和网络表。解：（1）放置元件，究竟哪个元件在哪个库中，需要多画图积累经验，对于初学者应该适当记住一些元件名称（Lib Ref）和封装(Foot Print)。该练习中元件列表见表4-1。在该表中有元件值、元件封装和元件所在元件库。放置元件时需要使用如下快捷键：空格键：每单击一次空格键使元件逆时针旋转90度。TAB键：当元件浮动时（跟着鼠标移动）单击Tab键可以显示属性编辑窗口。X键：元件水平镜像（翻转）Y键：元件垂直镜像（翻转）（2）连接导线 使用画线工具连接导线。连线时一定要等鼠标被电气栅格捕捉到时，再单击鼠标放线。当元件被电气栅格捕捉时，会出现一个黑点。会出现一个黑点。（3）放置电源、地线和网络标记 放置网络标号时，一定要等标号左下角的黑点出现黑点出现在连线上再单击鼠标将网络标号放下。（4）自动元件编号 使用菜单Tool/Annotate对元件自动编号。（5）编辑元件属性 双击各个元件，在弹出的属性窗口输入元件的属性，注意一定要输入元件封装。注：虽然我们现在只画的是原理图，还没有用到元件封装（元件封装（Footprint），但是每一个元件都应该给定封装，目的是对不同元件的不同封装有所认识，为以后的PCB板图做好准备。（6）ERC检查 （7）原理图元件列表（8）网络表第5章 电路板设计环境5.1 设计电路板基础5.1.1 如何设计电路板 1、自动布线法 2、人工布线法5.1.2 电路板中设计对象Foot Print:元件封装Pad:焊盘Via:过孔Interactive Route（Track）:铜膜线（导线）5.1.3 电路板结构绝缘板（环氧树脂）绝缘板（环氧树脂）铜膜铜膜1、单层板、单层板：一面敷铜，成本低，布线困难：一面敷铜，成本低，布线困难2、双层板、双层板：包括顶层（：包括顶层（Top Layer）和底层）和底层（Bottom Layer）。两面敷铜，较理想。）。两面敷铜，较理想。3、多层板、多层板：包含多个工作层，除顶层和地层：包含多个工作层，除顶层和地层以外，还包括中间层、内部电源层、接地层以外，还包括中间层、内部电源层、接地层等。工艺复杂，价格高。如四层板，六层板。等。工艺复杂，价格高。如四层板，六层板。P95 图图5.3元件（1）原理图元件原理图元件与与PCB封装封装之间的关系之间的关系 电阻电阻 AXIAL-0.3 电容电容 RAD0.1 电解电容电解电容 RB.2/.4 三极管三极管 TO-3 电位器电位器 VR5 二极管二极管 DIODE0.4 集成块集成块 DIP-16 或或SIP-8PCB常用封装库1、路径：Design explorer 99 SELibraryPcb一般封装库：Generic Footprints连接器封装库：ConnectorIPC封装库：IPC Footprints2、常用封装库：常用封装库：Generic Footprints Miscellaneous.ddb Advpcb.ddb General IC.ddb Transistors.ddb （2）插针元件：）插针元件：我们平常接触的大多都是插针元件。电路板上必须有焊盘和钻孔。（3）表贴式元件：）表贴式元件：基于表面贴装技术的一种元件。该技术直接把元件粘贴在电路板表面，元件体积小，电路板不需要钻孔。（4）封装图结构：）封装图结构：包含元件图形、焊盘和元件属性三部分。注：焊盘上的号码就是管脚号，必须注：焊盘上的号码就是管脚号，必须与原理图中元件引脚号码一致。与原理图中元件引脚号码一致。3、焊盘电路板与元件的联系就是焊盘 插针式焊盘:表贴式焊盘:4、铜膜线（Track）也称：铜膜走线，导线铜膜走线，导线 用于连接各个焊点，是PCB板最重要的部分。PCB设计就是围绕如何布置导线进行的。一般走线在不同的层面取不同的走向不同的层面取不同的走向，如底层走水平线，顶层走垂直线。与导线有关的另一种线，常称“飞线”，即预拉线。5、过孔（Via）连接两个层面上的铜膜线的孔叫过孔。又称：导孔、贯孔、沉铜孔和金属化孔。参数：过孔直径（Via Diameter）钻孔直径（Hole Size）分类：穿透式（Through）半隐藏式（Blind）隐藏式（Buried）见P99图5.96、网络表 网络表是连线的基础，它给出各个焊盘之间的连接关系。当网络表调入到电路板后首先产生预拉线。7、阻焊层（、阻焊层（Solder Mask）为非布线层，用于制成丝网漏印版，将不需要焊接的地方涂上阻焊剂。顶层阻焊层（顶层阻焊层（Top Solder Mask）底层阻焊层（底层阻焊层（Bottom Solder Mask）8、丝网漏印层（、丝网漏印层（Top Overlay 和和 Bottom Overlay）:用于书写文字、说明。9、内层（、内层（Internal Plane）：）：用于电源或地线网络的布线。10、禁止布线层（、禁止布线层（Keep Out Layer）:用于设计电路板的外形和尺寸。11、安全间距 铜膜线与铜膜线（铜膜线与铜膜线（Track to Track）铜膜线与焊盘（铜膜线与焊盘（Track to Pad）焊盘与焊盘（焊盘与焊盘（Pad to Pad）焊盘与过孔（焊盘与过孔（Pad to Via）之间的最小间距（Clearance）P100 图5.12设计PCB的流程1、准备原理图和网络表2、规划电路板3、设置参数4、装入网络表5、布局元件6、自动布线7、手工调整8、保存及输出文件5.2 进入PCB设计环境1、进入PCB设计环境（1）File/New ,双击PCB Document（2）File/New 进入PCB设计向导（3）在原理图设计窗口 Design/Update PCB2、文件管理（1）File/Import 输入其他格式文件（2）File/Export输出其他格式文件5.3 电路板管理器1、网络管理功能 Nets 2、元件管理功能 Components 3、封装库管理功能 Libraries 4、网络分类管理功能Net Classes 5、元件分类管理功能Components Classes6、错误检查功能 Violations 7、规则符合查询功能 Rule 5.4 电路板设计环境5.4.1 电路板板层和栅格设置菜单菜单Design/Options 1、Layers 页面 2、Options 页面5.4.2 电路板画图环境设置 菜单菜单 Tool/Preferences 1、Options 页面 2、Display 页面第6章 人工画电路板6.1 定义电路板 6.1.1 直接定义电路板 File/New Design/Layer Stack Manager 6.1.2 使用向导 File/New Wizards Printed Circuit Board Wizard6.2 放置设计对象1、元件封装2、铜膜线3、圆弧4、尺寸线5、坐标6、文字7、焊盘8、过孔9、填充10、铺铜11、轮廓线12、焊盘泪滴处理13、放置元件屋14、放置禁止层轮廓线的对象6.3 编辑电路板1、剪切/复制2、粘贴/阵列粘贴3、选择/撤消选择4、查询管理器、查询管理器 Edit/query manager5、移动对象移动对象6、坐标原点、坐标原点7、跳转、跳转8、排列元件 View/Toolbars/Component Placement9、重新编号 Tool/Re-Annotate10、测量距离 Reports/Measure Distance Reports/Measure Primitive6.4 窗口显示与配置 View/Zoom Last View/Board in 3D6.5 报表与统计 1、建立管脚文件 Reports/Selected Pins 2、电路板信息 3、CAM管理器 File/CAM Manager 4、统计列表 Edit/Export to Spread6.6 电路板图的输出打印第7章 画元件封装图7.1 元件封装编辑环境7.2 元件封装向导7.3直接画元件封装第 8 章 自动布线画电路板8.1 从原理土编辑窗口将网络表直接调入电路板从原理土编辑窗口将网络表直接调入电路板 设计环境设计环境 P1798.2 自动布置元件自动布置元件 8.2.1 准备工作 Design/Rule Placement页面页面 Component Clearance Onstraint 安全距离安全距离 Component Orientation Rule 放置方向放置方向 Nets to Ignore 不需布线的网络不需布线的网络 Permitted Layers Rule 放置元件层放置元件层8.2.2 自动布置元件auto placer1、Cluster Placer 选项：集群布置方式选项：集群布置方式 将元件分组放置将元件分组放置2、Statistical Placer 选项：统计布置方式 使元件之间的连线最短 Group Components：元件分组排列 Rotate Components：元件可以旋转 Power Nets：输入电源网络 Ground Nets：输入地线网络 Grid Size：输入栅格间距 自动布置完后，需要人工修改。自动布置完后，需要人工修改。8.2.4 人工推开元件1、Tool/Auto Placement/Shove：使重叠的或距离很近的元件之间拉开距离。使重叠的或距离很近的元件之间拉开距离。2、Tool/Auto Placement/Set Shove Depth：设置拉开元件的拉开深度：一般置：设置拉开元件的拉开深度：一般置 5。8.3 自动布线与清除布线8.3.1 自动布线 1、设置 Auto Route/Setup Router Passes区域 P183 Manufacturing Passes 区域 P184 Pre-Routes 区域 2、整板自动布线。Auto Route/All 3、交互式网络布线。Auto Route/Net4、交互式连接布线。Auto Route/Connection5、交互式元件布线。Auto Route/Component6、交互式区域布线。Auto Route/Area7、停止布线。Auto Route/Stop8、暂停布线。Auto Route/Pause9、重新开始布线。Auto Route/Restart8.3.2 清除布线自动布线的逆操作自动布线的逆操作回到预拉线状态回到预拉线状态1、清除所有布线。、清除所有布线。Tool/Un-Route/All2、交互清除网络布线。、交互清除网络布线。Tool/Un-Route/Net3、交互式清除连接。、交互式清除连接。Tool/Un-Route/Connection4、交互式清除元件相连的布线。、交互式清除元件相连的布线。Tool/Un-Route/Component8.6 交差参考菜单菜单 Tool/Cross Probe用于用于SCH图图与与PCB图图相互对照和检查相互对照和检查使用时适当结合窗口拆分功能使用时适当结合窗口拆分功能第 9 章 设计规则与信号分析9.1 设计规则设计规则 Design/Rule包括六个页面，每个页面都有使用范围（Rule Scope）见P2049.1.1 走线规则走线规则（Routing 页面）页面）1、安全间距（Clearance Constraint）2、走线转角方式（Routing Corners）3、走线层次和走线方向（Routing Layer）4、走线优先次序（Routing Priority）5、走线模式（Routing Topology）见P2086、走线过孔形式（Routing Via Style）7、SMD元件焊盘宽度与走线宽度比值设置（SMD Neck-Down Constraint）8、SMD焊盘与走线拐角之间的距离限制 （SMD to Corner Constraint）9、SMD与平面之间的限制 （SMD to Plane Constraint）10、走线宽度（、走线宽度（Width Constraint）9.1.2 制造规则（Manufacturing）1、走线与走线的最小夹角（Acute Angle Constraint）最小夹角应大于90度，否则会导致过度腐蚀。2、最大最小孔尺寸（Hole size Constraint）3、最小环宽（Minimum Annular Ring）4、锡膏层延伸（Paste Mask Expansion）5、铺铜的连接方式（Polygon Connect Style）6、电源层安全间距（Power Plane Clearance）电源层该挖多大的一个孔才能使过孔和焊盘的导孔安全通过。7、连接到电源层的方式（Power Plane Connect Style）：设定过孔或焊盘与电源层的连接方式。P2168、阻焊层延伸量（Solder Mask Expansion）设定阻焊层中的焊盘孔比焊盘大多少。9、确定测试点形式（test Point Style）10、确定试验点连接的网络（Test Point Usage）11、检查钻孔层层对规则（Layer Pairs）9.1.3 高速电路设计规则1、菊花链走线时支线的长度 （daisy Chain Stub Length）2、网络长度（Length Constraint）3、网络等长走线（Matched Net Length）P2194、最大过孔数限制 （Maximum Via Count Constraint）5、并行线段长度限制 （Parallel Segment constaint）6、SMD焊盘中放置过孔（Via Under SMD Constaint）9.1.4 元件布置规则（Placement）1、元件之间的最小间距 （Component Clearance Constraint）2、元件放置的方向 （Component Orientation Rule）3、可忽略的网络（Net to Ignore）4、允许放置元件的板层 （Permitted Layer Rule）9.1.5 信号完整性规则 （Signal Integrity）1、信号下降沿延迟时间 8、高电平信号最小电压2、信号上升沿延迟时间 9、下降沿斜率3、阻抗限制 10、上升沿斜率4、信号下降沿超调 11、电源网络电压5、信号上升沿超调 12、信号下降沿欠调6、信号电压基值 13、信号上升沿欠调7、激励信号9.1.6 其他规则1、短路允许2、删除没有连线的引脚3、显示未完成布线9.2 设计规则检查电路板Tool/Design Rule Check1、Report页面 P231 Routing Rules 区域 Manufacturing Rules 区域 High Speed Rules 区域 Options 区域2、On-line 页面 画电路板的过程中随时都进行规则检查画电路板的过程中随时都进行规则检查9.3 信号完整性分析Tool/Signal Integrity研究信号传输过程中的变形问题研究信号传输过程中的变形问题如图9.35 P232 1、设置电路地线（Rule菜单里）2、设置电路电源3、设置元件编号的第一个字符 （Tool/Preference/Signal integrity）4、启动分析菜单 Tool/Signal Integrity5、选择欲分析的网络6、设置输入输出端的形式7、开始分析 Simulation/Reflection8、修改建议 Simulation/Termination Advisor