PROTEL教案.docx

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PROTEL教案

计算机辅助电路设计教案

教材：

电路原理图与电路板设计教程Protel99SE

教师：

徐火希

授课对象：

电科、电信、电子2008级

课程概述：

掌握利用计算机绘制电路图的方法技巧。

电路绘图主流软件有Cadence、Mentor、PowerPCB等，这些软件专业性很强，主要表现在自动布线、电路仿真、集成电路设计等方面。

相比之下，Protel电路绘图软件就显得有些不够专业，有人把Cadence比喻为专业相机，把Protel比喻为傻瓜相机。

并不是所有的电路图都需要用Cadence来绘制，元件数量不上千、没有特殊要求的电路，可以用Protel绘制；而专业软件主要用于绘制电脑主板、集成电路设计、高频电路等专业性很强的电子线路。

另一方面，Protel的学习和操作比较简单，在此基础上再学习专业软件比较方便。

Protel软件的发展史：

Protel软件的前身是美国ACCELTechnologiesInc.公司推出的TANGO软件包，解决用计算机设计电子线路的问题。

随着电子工业和操作系统的发展，ProtelTechnology公司推出了不同的升级版本：

1．protelforDOS,适用于DOS操作系统；

2．Protelforwindows1.0，使Protel从DOS版本过渡到windows；

3．Protel98的网络布线具有自动删除原来的布线功能，加快了手工布线的速度；

4．Protel99增加了同步器，大大简化了网络布线的操作；

5．Protel99SE改进了Protel99的一些错误；

6．ProtelDXP则以WinXP界面为主。

Protel99SE是目前最为合适的，第一：

Protel99SE是Protel99的改进版本，Protel99SE继承了以前版本的所有精华；第二：

Protel99SE对系统要求不是很高，Win98的操作系统下运行比较稳定，Protel99DXP必须在Win2000、WinXP的操作系统下才能运行；第三：

Protel99SE的操作相对要容易些，Protel99DXP的操作非常烦琐，不适合入门和提高。

Prote99SE的组成和特点

Protel99SE主要由两大部分组成，每一部分各有三个模块。

（1）第一部分是电路设计部分，主要有：

●用于原理图设计的AdvancedSchematic99。

这个模块主要包括设计原理图的原理图编辑器，用于修改、生成零件的零件库编辑器以及各种报表的生成器。

●用于电路板设计的AdvancedPCB99。

这个模块主要包括用于设计电路板的电路板编辑器，用于修改、生成零件封装的零件封装编辑器以及电路板组件管理器。

●用于PCB自动布线的AdvancedRoute99。

（2）第二部分是电路仿真与PLD设计部分，主要有：

●用于可编程逻辑器件设计的AdvancedPLD99。

这个模块主要包括具有语法意识的文本编辑器，用于编译和仿真设计结果的PLD以及用来观察仿真波形的wave。

●用于电路仿真的AdvancedSIM99。

这个模块主要包括一个功能强大的数／模混合信号电路仿真器，能提供连续的模拟信号和离散的数字信号仿真。

●用于高级信号完整性分析的AdvancedIntegrity99。

这个模块主要包括一个高级信号完整性仿真器，能分析PCB设计和检查设计参数，测试过冲、下冲、阻抗和信号斜率。

Protel99SE的特点：

Protel99SE是桌面环境下第一个以独特的设计管理和协作技术（PDM）为核心的全方位印制电路板设计系统。

它是基于wlndows95／98／2000NT的完全32位EDA设计系统。

Protel99SE采用了三大技术；SmDtDoc、S刚e皿、Sm6To01。

这些技术把产品开发的三个方面有机的结合到了一起——人、由人建立的文件和建立文件的工具。

SmartDoc技术——所有文件都存储在一个综合设计数据库中。

从原理图、PcB、输出文件到材料清单等，还有其他设计文件如：

手册、费用表、机械图等都存储在一个综合设计数据库中，以便对它们进行有效管理。

SmrtTool技术——把所有设计工具（原理图设计、电路仿真、PLD设计、PCB设计、自动布线、信号完整性分析以及文件管理器都集中到一个独立、直观的设计管理器界面上。

SmartTeam技术——设计组的所有成员可同时访问同一个设计数据库的综合信息,更改通告以及文件锁定保护，确保整个设计组的工作协调配合。

第一讲：

文件管理

教学目的：

1、了解PROTEL99运行环境及安装方法

2、掌握建立层次文件目录及管理方法

3、建立各种文件的方法

4、文件操作的方法

教学重点：

建立层次文件目录及建立原理图文件PCB文件的方法

教学难点：

层次目录的概念的建立

教学内容：

一、PROTEL99运行环境及安装方法

配制要求

1、硬件配制PⅡ233MHZ以上

内存32M以上

硬盘240M以上

显示器彩卡SVGA15，分辨率1024*768

2、操作系统WINDOWSNT4.0（WINDOWS2000）

WINDOWS98/ME

安装运行PROTEL99光盘上的setup.exe,根据提示安装，系列号：

Y7ZP-5QQG-ZWSF-K858

二、启动PROTEL99SE

桌面快捷方式或开始菜单\程序\Protel99\Protel99

三、数据库文件的层次结构

四、新建数据库文件

1、在D盘建立“我的设计”文件夹，

2、启动Protel99SE，

3、执行菜单命令：

File/New

4、在Location（位置）页面的DatabaseFileName栏输入“我的电路设计.ddb”

5、Location（位置）页面的Browse跟更改路径为“D\我的电路设计“。

五、在一个数据库里新建各种文件

1、打开D：

\我的电路设计\我的电路设计.ddb\Document

2、执行菜单命令：

File/New（新建文件），就出现了新建（各种）文件的对话框。

六、新建原理图文件和PCB文件以及原理图库文件和PCB库文件

1、在D：

\我的电路设计\我的电路设计.ddb，新建文件夹，改名为“电路1“；

2、双击“电路1”图标；

3、执行菜单命令：

File/New，新建原理图文件，改名为“电路图1.Sch“；双击电路图1.Sch图标，就打开了电路图1.Sch；双击标题栏最大化电路图1.Sch；用鼠标指向电路图1.Sch的图标，点鼠标右键，选择第一项，就关闭了电路图1.Sch；

4、用上面介绍的相同方法在电路图1文件夹下面新建一个名为“电路图1.pcb“的PCB文件；

5、用鼠标点我的电路设计.ddb图标，用相同的方法在我的电路设计.ddb下面新建两个文件夹，名称分别为“原理图库文件”和“PCB库文件”。

七、文件的导入和导出

1、文件的导出，用鼠标光标指向任何一个文件图标，点鼠标右键，选择导出命令；

2、文件导出，下执行菜单命令File/Import…。

八、其他操作

1、打开设计数据库文件FILE/OPEN

2、关闭当前设计文件FILE/CLOSE

3、关闭设计文件FILE/CLOSEDESIGN

4、保存当前设计文件FILE/SAVE

5、文件的改名保存FILE/SAVECOPYAS

6、保存全部文件FILE/ALL

7、文件的删除：

在WINDOWS操作系统下删除

8、view操作：

设计管理器、状态及命令行的隐与现

9、窗口管理，在同时有多个窗口打开时，可在标题上右击键，用tile、merger、split、close拆分、合并、关闭窗口

作业：

P26T1、2

第二讲：

画原理图

教学目的：

1、掌握画原理图基本步骤及操作

2、掌握画原理图工具基本操作

3、掌握电气检测和网络表生成方法

4、掌握各种报表生成及原理图打印的方法

教学重点：

设计环境设置，画原理图工具，电气检测和网络表生成

教学难点：

电源与地线，网络标号，设计对象的属性设置，连线

教学内容：

一、原理图设计步骤：

二、原理图设计环境设置：

1.显示状态栏

Protel99SE默认的绘图环境状态栏应该是存在的，如果没有，执行菜单命令：

View视图/StatusBar状态栏。

2.自定义图纸大小

Protel99SE新建默认的图纸大小是B2,单击鼠标右键或用鼠标双击作图区图纸以外的白色部分，选DomcumentOptions…命令；

用鼠标点SheetOptions页面StandardStyle区块StandardStyles的下拉菜单，选择系统提供的标准图纸；

用鼠标选中SheetOptions页面Customstyle区块的UseCustomstyle栏目，可以自定义图纸。

注：

图纸可以在画图过程中根据实际图纸大小随时自定义。

当电路图绘制结束之后，把所有元件移动到图纸的左下角，移动鼠标光标至所有元件的右上角，然后看状态栏的坐标位置，X就是图纸宽度，Y就是图纸高度。

3.取消图纸标题栏

标题栏里有图纸规格、文件目录、绘图日期、电路名称、绘图人姓名等信息。

这个标题栏用处不大，影响绘图，不如取消。

但，有的正规公司，要求绘制的图纸里的标题栏内容非常详细，什么绘图人、审核人、校对人、工程师签字、领导批示等等，可自己绘制，放置线、字符就可以绘制出标题栏，想怎么画就怎么画。

取消图纸标题栏，用鼠标取消文档选项对话框SheetOptions页面Options区块的TitleBlock栏目。

4.滚屏速度

执行鼠标右键/Preferences…，用鼠标点GraphicalEditing页面，AutoPanOptions区块的Speed栏目就是滚屏速度的指示标尺，用鼠标拖动指示标尺，左边是慢，右边是快；AutoPanOptions区块的Style栏目是滚屏类型，点下拉箭头共有三个选择，自上向下分别为：

自动滚屏关、连续滚屏和只滚一屏。

5.设置自动电气连接

执行鼠标右键/Preferences…，Schematic页面Options区块的Auto-Junction栏目有“√”就有此功能，出现黑点。

三、放置及编辑元件

1.添加移去原理图库文件

在设计管理器中，用鼠标点BrowseSch页面，就出现原理图库。

设计管理器里已经有了一个系统默认的MiscellaneousDevices的库文件，这个库文件包含有最常用的原理图元件。

如果需要添加Protel99SE自带的库文件，可以点设计管理器BrowseSch页面Browse区块的Add/Remove…按钮。

2.放置元件

用鼠标双击Filter栏目里的元件名称，元件就“粘”在鼠标光标上，在原理图作图区找一个位置，点鼠标左键。

元件名称（类型，parttype），元件编号（partdesignator），管脚名称，管脚编号

3.对元件的编辑

对元件的属性编辑：

元件放置之前，“粘在”鼠标上时，按“TAB”键；或，放置之后，鼠标指向元件区双击。

添加PCB库封装：

Attributes页面的Footprnt栏目就是原理图元件对应的PCB库封装

设置管脚编号和名称的位置：

管脚编号位置太靠外，管脚名称太靠里。

执行鼠标右键/Preferences…，在Schematic页面PinOptions区块的PinNameMargin是引脚名称到矩形框的距离，PinNumberMargin是引脚编号到矩形框的距离，把这两个值分别改为5。

移动元件编号和元件类型（名称）：

用鼠标光标指向任何一个元件序号或元件类型的中心部位，按住鼠标左键不放，移动鼠标至合适位置，松开鼠标左键。

如果想把元件序号和元件类型移动放置得更美观，就需要调整Snap（移动网格）的值，执行鼠标右键/DomcumentOptions…文档选项，把SheetOptions页面Grids区块的Snapon的值改为1，按OK按钮确认，就可以精确移动元件序号和元件类型了，所有的元件序号和元件类型移动结束后，再把Snap的值改为10。

编辑元件类型：

电阻、电容之类的元件类型可以用阻值、容量表示，三极管、集成电路之类的元件可以用元件名称表示。

鼠标指向元件名称中心双击，编辑名称。

编辑元件编号：

双击元件编号，在对话框中更改编号；在放置元件时，在元件属性对话框中设定元件编号，以后每放置一个同类型元件，编号自动加一；执行菜单命令Tools工具/Annotate…，自动编号。

元件编号如R1,R2,C1,C2,Q1,Q1,IC1,IC2.

4.对元件的操作

选取：

选取是用鼠标框选某个或某组对象；

点取:

点取是指用鼠标单击点取某个对象；

删除：

Edit/Delete命令，十字光标指向被删除对象；或，点取，按delete键；

复制：

选取复制对象，Edit/copy,Edit/paste,Edit/cut

拖动:

用鼠标光标指向元件中心部位，按住鼠标左键不放，移动鼠标至合适位置，松开鼠标左键；

旋转：

拖动时，按“space”键。

四、放置线

菜单命令Place放置/Wire线，是具有电气连接意义的线。

原理图里两个工具栏的第一项都是放置线，一个有电气连接意义，一个没有电气连接意义。

五、放置电源端口

执行菜单命令Place放置/PowerPort电源端口，按空格键旋转电源端口；

更改电源属性，双击电源端口，弹出电源属性对话框，Net栏目就是电源端口连接的网络名称，这里改为+5V，接地的NET设为GND；

更改电源端口类型，电源端口类型实际指的是电源种类，用鼠标点Style栏目的下拉箭头。

六、放置网络标号

网络标号的作用和电源端口的作用是相同的，电源端口可以理解成一种图形化的网络标号，上面已经介绍过电源端口的作用：

如果一个原理图里有多个相同网络名称的电源端口，那么，这些相同网络名称的电源端口在电气连接意义上是相连的。

同样道理，如果一个原理图里有多个相同的网络标号，那么，这些相同的网络标号在电气连接意义上也是是相连的。

用PlaceWire延长引脚，执行菜单命令Place放置/NetLabel网络标号。

如：

七、放总线/分支线

1.用PlaceWire延长引脚，PlaceBusEntry放置总线分支，黑点在引线一端；

2.PlaceBus放置总线，每个分支线会出现黑点，点击一下；

3.在延长线上放置网络标号，总线只表示示意性连接，网络标号才表示真正的电气连接。

八、层次原理图

1.PlaceSheetSymbol放图纸符号，并命名代表的电路图；

2.PlaceAddSheetEntry放置图纸符号端口，确定名称、输入输出和形状；

3.自顶向下：

design/creatsheetfromsymbol建立子图；

4.子图用PlacePort作为输入输出端口，确定名称、输入输出和形状；

5.子图和总图同名的输入输出端口、图纸符号端口表示连接在一起；

6.tool/up/downhierarchy，点击分电路图与总电路图的端口，可实现分电路图与总电路图的切换。

7.自分电路图向总电路图：

先建立子图，然后design/creatsymbolfromsheet形成总图。

九、电气检测和网络表生成方法

电气检测tool/erc与错误报表

建立网络表文件design/creatnetlist

十、报表

元件引脚表report/selectedpins

元件表report/billofmaterial

十一、打印原理图

file/setprinter设置打印参数

作业：

P26T3、4、5、6P57T1、23、4、7、8、11

第三讲：

画原理图举例

教学目的：

1、进一步巩固画原理图基本步骤及操作

2、进一步巩固画原理图工具的使用方法

教学重点：

设计环境设置，画原理图工具，电气检测和网络表生成

教学难点：

电源与地线，网络标号，设计对象的属性设置，连线

教学内容：

例4-1：

画如图所示两极放大电路，要求作ERC检查、生成元件列表和网络表。

例4-2（练习13）：

画出如图所示优先编码器。

作业：

T2,5,11

第四讲：

电路板设计基础

教学目的：

1、掌握电路板设计流程

2、熟悉电路板设计的相关概念

3、熟悉电路板设计器的操作

教学重点：

电路板设计对象及属性概念，电路板结构，元件封装，电路板管理器BrowsePCB操作

教学难点：

电路板结构、元件封装

教学内容：

一、电路板设计流程：

1、自动布线：

画原理图、ERC检查、生成网络表——设置电路板参数（层数、尺寸）——调入元件封装库、网络表——布置元件——设置布线规则、自动布线——修改、存盘、打印

2、人工布线：

设置电路板参数（层数、尺寸）——调入元件封装库——布置元件——设置布线规则、人工布线——修改、存盘、打印

二、电路板设计的相关概念

1、电路板设计对象及属性

电路板设计对象

电路板设计对象属性（properties）:

designator、comment

2、电路板结构：

绝缘板上覆盖着相当于电路连线的铜模

单层板：

铜模＋环氧树脂板

双层板：

铜模＋环氧树脂板＋铜模

多层板：

铜模＋环氧树脂板＋铜模＋环氧树脂板＋铜模＋……

如何制作单层板、双层板、多层板？

（确定元件和布线分别位于板的那一面，元件的位置，焊盘、过孔及钻孔的位置）

3、元件

原理图元件和封装之间的关系

插针元件和表面贴装式元件（SMD）

元件封装（footprint）：

原理图元件在PCB板中的几何形状，主要参数为元件图形、焊盘（pad）、属性（properties）

常用元件的封装名称和意义：

P96

封装库：

连接器库connector、一般封装库genericfootprints、IPC封装库

4、焊盘pad：

电路板与元件的联系，有插针式焊盘（钻孔）、表面贴装式焊盘两种

5、过孔Via：

两个层面上的铜膜线连接时要经过孔

6、铜膜线track，不同层铜膜线走向不一样

7、网络表

8、电路层的概念

signallayers：

信号层32包括：

topsignallayer放置元件，bottomsignallayer焊接，midlsignallayer走线

internalplane：

16内层平面用于电源和地线

mechanicallayers：

机械层16，放置各种指示和文字，如电路板机械尺寸

top/bottomsoldermasks：

阻焊层，防止焊锡流动短路，将不需要焊接的地方涂上阻焊剂

top/bottompaste：

锡膏层，用于把表面贴装元件（SMD）粘贴到电路板

top/bottomsilkscreen：

印刷元件的名称、参数、形状

keepoutlayer：

禁止布线层，设置布线范围和电路板电气尺寸

multilayer：

穿透层，放置穿透式焊盘和过孔

drilllayers：

钻孔层，标示钻孔位置和尺寸

Top/Bottomoverlay：

丝印层，印刷元件的名称、参数及形状

三、进入电路板设计环境

1、File\New\PCBDocument

2、File\NewWizard

3、原理图编辑器中使用同步器Design\UpdatePCB

四、电路板管理器

五、电路板板层设定Design/layerstackmanager

作业：

P116T4、5、6

第五讲：

人工画PCB电路板

教学目的：

1、掌握人工电路板设计流程及操作

2、掌握使用PLACEMENTTOOLS放置设计对象与对象属性编辑的方法

3、掌握电路板编辑工具的使用

教学重点：

电路板参数定义方法，PLACEMENTTOOLS放置设计对象与对象属性编辑的方法，编辑电路板工具

教学难点：

PLACEMENTTOOLS放置设计对象与对象属性编辑的方法

教学内容：

一、电路板设计环境

1、定义电路板

①设置电路板：

design/options/layers选择电路板构成（design/layerstackmanager增减板层数目）；设置电路板尺寸：

电气外形尺寸—Keepoutlayer,机械外形尺寸—mechanicallayer（用Edit/Origin或PlacementTools工具上的设原点工具，在左下脚设相对坐标原点）

②使用向导定义电路板：

file/new/wizards

2、栅格和测量单位设置：

design/optoins

3、电路板画图环境设置：

tool/preferences（tool/preferences/color/background改变背景颜色）

二、元件封装的放置与属性设置：

装入元件封装库、放置元件（X，Y翻转）、属性编辑（TAB）

三、放置设计对象（PLACEMENTTOOLS）与对象属性编辑

铜膜线放置与属性设置：

走线、变换线型（空格、shift+空格）、换层（+、—）

圆弧、尺寸、坐标、文字、原点、焊盘、过孔、填充、铺铜放置与属性设置

轮廓线包围对象tool/outlineobjects,焊盘泪滴处理tool/teardrops

四、编辑电路板

用编辑工具：

剪切、拷贝、粘贴、阵列粘贴、删除

查询管理器edit/querymanager

选择对象、取消选择

操作对象：

删除、编辑对象属性、移动对象、对象的排列与对齐、跳转、旋转（空格）

重新排列元件编号：

tool/re_annotate

五、报表文件

管脚文件report/selectedpins

电路板信息report/boardinformation

建立网络表状态report/netliststatus

在CAM中建立元件表、钻孔统计文件、元件插置文件file/CAMmanager

统计报表edit/exporttospread

六、存盘、打印

打印管理

打印设置

插入打印输出文件

七、例1（第12章练习1）

八、例2（第12章练习8）

作业：

P157T1、3、5、11、12

第六讲：

人工布线PCB电路板设计练习

[练习]计数译码电路如图所示，试设计该电路的电路板。

设计要求：

（1）使用双层电路板。

（2）电源地线的铜膜线宽度为25mil。

（3）一般布线的宽度为10mil。

（4）人工放置元件封装，并排列元件封装。

（5）人工连接铜膜线。

（6）布线时考虑顶层和底层都走线，顶层走水平线，底层走垂直线。

（7）尽量不用过孔

在画电路板图中更改线宽属性前需要更改最大线宽值：

首先选择Dsign/Rules菜单，然后在弹出的窗口中选择Routing页面，再在RuleClasses下拉框中，选择WidthConstraint规则，按下该规则窗口中的Properties按钮，屏幕弹出设置窗口，将该窗口中将MaximumWidth设置为100mil。

如果不设置该规则，就不能将线的宽度改宽。

第七讲：

自动布线PCB电路板设计

教学目的：

1.掌握自动布线画PCB板的步骤

2.掌握自动布线画电路板的操作

教学重点：

元件布局，布线规则设定，编辑调整

教学难点：

元件布局，布线规则设定，编辑调整

教学内容：

一.画原理图，进行ERC检查,建立网络表

注:

输入元件封装,注意焊盘号码与引脚编号是否一致

二.建立电路板文件

1.File\New\PCBDocument

2.File\New