大學(xué)畢業(yè)設(shè)計電子線路CAD課程設(shè)計

1、東 北 石 油 大 學(xué) 課 程 報 告課 程 電子線路CAD 院 系 電氣信息工程學(xué)院測控系 專業(yè)班級 測控技術(shù)與儀器專業(yè)二09-2班 學(xué)生姓名 XXX 學(xué)生學(xué)號 090601220213 指導(dǎo)教師 劉均 劉霞 2010年 7 月 25日電子線路CAD課程任務(wù)書一、學(xué)習(xí)目的1、熟練掌握使用Protel 99se設(shè)計印刷電路板的全過程。 2、掌握具體的參數(shù)設(shè)置和操作。二、設(shè)計要求 1、要求獨立完成電路原理圖及電路板的設(shè)計。 2、電氣檢驗要保證沒有錯誤。 3、生成的印刷電路板要美觀大方。三、設(shè)計步驟 1、啟動Protel 99se軟件，建立一個設(shè)計數(shù)據(jù)庫文件。 2、啟動電路原理圖編輯器，繪制電路原

2、理圖。 3、進行電氣規(guī)則檢查，無誤后，生成網(wǎng)絡(luò)表。 4、啟動印刷電路板圖編輯器，新建一個印刷電路板圖。 5、規(guī)劃電路板和電氣定義（雙面板）。 6、裝入網(wǎng)絡(luò)表。 7、生成印刷電路板圖。 8、自動布局，手工調(diào)整。 9、自動布線，手工調(diào)整。 10、保存并打印輸出。 完成期限0至2010.7.25指導(dǎo)教師劉均劉霞專業(yè)負責(zé)人曹廣華2010年 7 月 10日目錄第1章 Protel 99se設(shè)計環(huán)境認識21.1 Protel 99se電路板設(shè)計軟件的介紹21.2設(shè)計環(huán)境設(shè)置3第2章 Protel 99se電路原理圖的繪制42.1電路原理圖的設(shè)計步驟52.2電氣檢查與網(wǎng)絡(luò)報表的生成5第3章 印刷電

3、路板的繪制63.1印刷電路板的設(shè)計過程73.2人工布線畫電路板的方法7第4章 電路板的抗干擾設(shè)計84.1一般性原則94.2抗干擾設(shè)計9總結(jié)與個人心得10附錄1 電路原理圖12附錄2 網(wǎng)絡(luò)表與元件封裝表13附錄3 印刷電路板效果圖19附錄4 3D印刷板效果圖20第1章 Protel的簡要介紹1.1 Protel的發(fā)展歷程初期Protel Windows版本：八十年代末期推出了Windows版本下的Protel For Windows 1.0、Protel For Windows1.5等版本。 中期 Protel Windows版本：開發(fā)了與Windows95對應(yīng)的3.X版本。 近期版本：98年推

4、出的Proel98，開始基本滿足了大多數(shù)使用者的需求，特別是出色的自動布線功能得到了用戶的支持。 99年推出的Proel99及后來的Proel99SE讓Protel用戶耳目一新，因為在其中新增了很多全新的功能。 2002年下半年推出了最新版本Protel DXP，該版本耗時2年多，無論在功能、規(guī)模上都比Protel99SE,有極大的飛躍，主要在仿真與布線方面有了較大的提高。 2004年最新產(chǎn)品Protel 2004. 1.2 Protel99SE簡介Protel99SE是PROTEL公司在80年代末推出的EDA軟件,應(yīng)用廣泛功能強大,是個完整的板級全方位電子設(shè)計系統(tǒng)。它包含了電原理圖繪制、模擬

5、電路與數(shù)字電路混合信號仿真、多層印制電路板設(shè)計（包含印制電路板自動布線）、可編程邏輯器件設(shè)計、圖表生成、電子表格生成、支持宏操作等功能?？梢奝rotel99SE不僅在繪制原理圖、PCB版布局布線等方面功能更加完善，而且為用戶提供功能強大、使用方便的仿真器，它可以對當(dāng)前所畫的電路原理圖進行即時仿真，因此在電路的整個設(shè)計周期都可以仿真查看和分析其性能指標，以便及時發(fā)現(xiàn)設(shè)計中存在的問題并加以改正，從而更好的完成電路設(shè)計。下面我們將對Protel99SE做個簡介。    Protel99se軟件中提供了SIM99se數(shù)?；旌戏抡嫫骷绍浖梢詫υS多電子線路進行模擬設(shè)計，模

6、擬運行，反復(fù)修改。提供了接近6000各仿真元件和大量的數(shù)學(xué)模型期間，可以對電工電路，低頻電子線路、高頻電子線路和脈沖數(shù)字電路在一定范圍內(nèi)進行仿真分析。 仿真結(jié)果以多種圖形方式輸出，直觀明了，可以單圖精細分析，也可以多圖綜合比較分析、并可通過不同的角度進行分析，以獲得對電路設(shè)計的準確判斷。Protel99se仿真方面其具有的特點有：    1 強大的分析功能    用戶可以根據(jù)Protel99SE電路仿真器所提供的功能，分析設(shè)計電路的各方面性能，如電路的交直流特性、溫度漂移、噪聲、失真、容差、最壞情況等特性。 2 豐富的信號源 其中包括

7、基本信號源：直流源、正弦源、脈沖源、指數(shù)源、單頻調(diào)頻源、分段線性源，同時還提供了齊全的線性和非線性受控源。    3 充分的仿真模型庫    Protel99SE提供了20多個模擬和數(shù)字仿真元件庫，共包含6000多個常用元器件。這些組件庫包括了常用二極管、三極管、單結(jié)晶體管、變壓器，晶閘管、雙向晶閘管等分立組件，還有大量的數(shù)字器件和其它集成電路器件。同時Protel99SE提供了一個開放的庫維護環(huán)境，允許設(shè)計者改變原有器件模型，也可創(chuàng)建新器件模型。    4 友好的操作界面  

8、0; (1)無需手工編寫電路網(wǎng)表文件。系統(tǒng)將根據(jù)所畫電路原理圖自動生成網(wǎng)表文件并進行仿真。(2)通過對話框完成電路分析各參數(shù)設(shè)置。(3)方便地觀察波形信號。可同時顯示多個波形，也可單獨顯示某個波形；可對波形進行多次局部放大，也可將兩個波形放置于同一單元格內(nèi)進行顯示并分析比較兩者的差別。(4)強大的波形信號后處理，可利用各種數(shù)學(xué)函數(shù)對波形進行各種分析運算并創(chuàng)建一個新的波形。(5)方便地測量輸出波形。Protel99SE提供了兩個測量光標，打開它們可測量波形數(shù)據(jù)。第2章 Protel 99se電路原理圖的繪制2.1 電路原理圖的設(shè)計步驟1. 準備畫圖啟動Protel 99SE，從windows操作

9、系統(tǒng)的開始菜單或桌面快捷圖標進入Protel 99SE環(huán)境，使用菜單File/New或 File/New Design建立新設(shè)計數(shù)據(jù)庫文件，使用菜單File/New,在打開的窗口選擇Schematic Document 圖標，建立新原理圖文件，并將原理圖文件打開。2設(shè)置畫圖環(huán)境使用菜單Design/Options和Tool/Preferences，設(shè)置圖紙大小、捕捉柵格、電氣柵格等。 裝入所需的元件庫   在設(shè)計管理器中選擇Browse SCH頁面，在Browse區(qū)域中的下拉框中選擇Library，然后單擊ADD/Remove按鈕，在彈出的窗口中尋找Pr

10、otel 99 SE子目錄，在該目錄中選擇LibrarySCH路徑，在元件庫列表中選擇所需的元件庫，比如Miscellaneous devicesddb，TI Databook庫等，單擊ADD按鈕，即可把元件庫增加到元件庫管理器中。 3放置元件   根據(jù)實際電路的需要，到元件庫中找出所需的元件，然后用元件管理器的Place按鈕將元件放置在工作平面上，再根據(jù)元件之間的走線把元件調(diào)整好。例如原理圖布線   利用Protel 99 SE提供的各種工具、指令進行布線，將工作平面上的器件用具有電氣意義的導(dǎo)線、符號連接起來，構(gòu)成一個完整

11、的電路原理圖。 編輯和調(diào)整   利用Protel 99 SE所提供的各種強大的功能對原理圖進一步調(diào)整和修改，以保證原理圖的美觀和正確。同時對元件的編號、封裝進行定義和設(shè)定等。2.2 電氣檢查與網(wǎng)絡(luò)報表的生成檢查原理圖   使用Protel 99 SE 的電氣規(guī)則，即執(zhí)行菜單命令Tool/REC對畫好的電路原理圖進行電氣規(guī)則檢查。若有錯誤，根據(jù)錯誤情況進行改正。生成網(wǎng)絡(luò)表   網(wǎng)絡(luò)表是電路原理圖設(shè)計和印刷電路板設(shè)計之間的橋梁，執(zhí)行菜單命令Design/Create Netlist可以生成具有元件名

12、、元件封裝、參數(shù)及元件之間連接關(guān)系的網(wǎng)絡(luò)表。第3章 印刷電路板的繪制3.1 印刷電路板的設(shè)計過程印刷電路板設(shè)計的基本過程    由于電路板的生產(chǎn)代價、調(diào)試成本、產(chǎn)品可靠性等與設(shè)計有著密切的關(guān)系，所以設(shè)計印刷電路板時，需要了解一些印刷電路板設(shè)計的基本知識。    印刷電路板設(shè)計是一個辛苦、繁重、耗費精力而又細致的工作，要經(jīng)過幾個過程才能最后完成。在實際的設(shè)計過程中，要經(jīng)常修改電路原理圖，重復(fù)前面已做過的工作，才能得到較理想的結(jié)果。以筆者設(shè)計電路板的經(jīng)驗，電路板的設(shè)計過程大致可以劃分為下列幾個步驟。    1

13、設(shè)計電路原理圖        設(shè)計電路原理圖，是設(shè)計印刷電路板的第一步。只有依據(jù)正確的電路原理圖，才能設(shè)計出正確的PCB圖。用電路設(shè)計軟件進行電路原理圖設(shè)計的最大優(yōu)點是修改方便。現(xiàn)在，電路板設(shè)計軟件很多，均可拿來使用。當(dāng)然，用配套的軟件進行電路原理圖設(shè)計和PCB設(shè)計，往往會有許多方便之處。電路原理圖設(shè)計要經(jīng)過反復(fù)核對、修改，才能確保設(shè)計出的電路原理圖正確無誤。用計算機制圖是非常重要的，這是充分利用計算機進行PCB設(shè)計的第一步。   2生成網(wǎng)絡(luò)表    網(wǎng)絡(luò)表中包含有元件描述和電連接關(guān)系

14、的描述，是PCB設(shè)計軟件與原理圖設(shè)計軟件的接口。網(wǎng)絡(luò)表文件可以由CAD軟件根據(jù)電路原理圖自動生成，也可以用文字編輯軟件編輯。當(dāng)然，由于一般的電路原理圖比網(wǎng)絡(luò)表文件直觀、易讀且修改方便，因而在實際工作時，絕大多數(shù)的網(wǎng)絡(luò)表是用CAD軟件自動生成的。        電路原理圖和PCB設(shè)計均在Prntel 99SE環(huán)境下進行時，可以不需要進行網(wǎng)絡(luò)表生成的過程，直接就可以從電路原理圖設(shè)計進入到PCB設(shè)計。并且可以用同步設(shè)計的法，使得電路原理圖設(shè)計與PCB設(shè)計具有相同的電連接關(guān)系。    3啟動并設(shè)置PCB設(shè)計軟件&

15、#160;   對于第一次進入PCB設(shè)計軟件(環(huán)境)，了解并設(shè)置其工作環(huán)境是很重要的。通過設(shè)置工作環(huán)境，可以將元件布局參數(shù)、布線參數(shù)、板層參數(shù)、界面等設(shè)置成個人習(xí)慣(喜愛)和需要的方式。以后再啟動PCB設(shè)計軟件時，只作必要的參數(shù)修改即可。    Protel 99SE PCB設(shè)計軟件可以設(shè)置成“保存環(huán)境參數(shù)作為默認參數(shù)”的方式。樣，修改后的環(huán)境設(shè)置參數(shù)在下次啟動時依然有效。    4布局    布局就是將組件放在合適的位置，以后在布局結(jié)果上進行布線。布局是印刷電路扳設(shè)計的一個非常重要的

16、環(huán)節(jié)。布局的好壞，不僅影響布通率，甚至可能會影響電路板的性能。    布局可以由手工進行，也可以由計算機自動進行。    布局，首先應(yīng)該有一個大致的規(guī)劃。比如：電路板做多少層，板子大致多大，板子的大致形狀、接插件的位置等。這些都在一定程度上影響著布局。    手工布局時，要想高效率地布好局，首先要根據(jù)自己對電路板尺寸、形狀、接插件位置、電路原理以及布板的某些特殊要求等已經(jīng)知道的約束條件，在紙上作一個草略的布局，以指導(dǎo)在計算機上進行布局。    利用網(wǎng)絡(luò)表，由CAD軟件自動地裝

17、入元器件封裝圖形之后，用CAD軟件也可以進行自動布局。自動布局結(jié)束后，可以用手工再對布局作一些調(diào)整。    復(fù)雜電路的布局往往需要反復(fù)修改，甚至有可能在布線快結(jié)束時由于某些問題，還要回過頭來修改布局。布局是電路板設(shè)計中很費精力的事情，要認真、耐心地對待。    5布線    布線就是在PCB設(shè)計圖上通過放置線條來實現(xiàn)元器件引腳間的電連接以完成電路設(shè)計所預(yù)定的功能。這是PCB設(shè)計的另一項重要任務(wù)。布線的好壞，有時也會對電路性能產(chǎn)生明顯的影響。    放置線條的工作由手工完成的，

18、稱為手工布線，由計算機完成的，稱為自動布線。手工布線效率低，但所布線條的形狀、走向等完全受控。    Protel99SE PCB設(shè)計工具中的自動布線工具引入了包括神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在內(nèi)的先進技術(shù)，善于利用，將會收到事半功倍的效果。  6設(shè)計規(guī)則校驗  設(shè)計規(guī)則校驗(Design Rule Check，即DRC)是由計算機按照網(wǎng)絡(luò)表及設(shè)計參數(shù)對PCB板進行的自動校驗檢查。通過了DRC校驗的PCB設(shè)計圖。原則上就可以送去制作電路板了。沒有通過DRC校驗的PCB設(shè)計，要通過分析校驗結(jié)果來決定是修改電路板設(shè)計還是可以去制板。由計算機進行的DRC校驗，代替了人工

19、檢查PCB設(shè)計，為PCB設(shè)計把了一個關(guān)，一定要善于使用。在Protel99SE PCB設(shè)計軟件中進行的I)RC校驗不僅可以生成校驗報告，而且可以在PCB設(shè)計圖上將校驗未通過的地方標示出來，使修改更直觀、方便。    7輸出調(diào)整(字符)    在PCB布局時，隨組件放置在PCB設(shè)計圖上的元件描述字符往往交叉疊套在一起c如果不經(jīng)調(diào)整就去制作電路板，制作出的電路板上的字符就有可能分辨不清，喪失了字符層的意義。要發(fā)揮字符層的意義，就要在PCB設(shè)計的大部分工作結(jié)束后，通過移動字符串的操作，將字符串移到合適的位置，以合適的方向放置，并且將字符的大

20、小調(diào)整到合適的尺寸。當(dāng)然，如果不需要字符層，也可以省略這一步。    8存儲與輸出PCI3固    無論在何時退出PCB編輯軟件，均應(yīng)將有價值的編輯結(jié)果保存起來!    通過了DRC校驗的PCD設(shè)計，就可以輸出制板了。輸出的方式有3種：打印機、繪圖儀和光學(xué)繪圖機。在輸出的方式選擇上，要結(jié)合電路板生產(chǎn)廠家的設(shè)備和工藝情況。一般情況下，打印機、繪圖儀輸出的黑白圖，廠家要用工業(yè)照相機翻拍成膠片之后才能用來制作線路板，因而要輸出4zl或221的圖紙。光學(xué)繪圖機則接受磁盤文件，可以直接將PCB設(shè)計輸出在透明底片上。

21、    制板時，有時要根據(jù)生產(chǎn)廠家制板的工藝設(shè)置自己的一些要求，比如阻焊擴大值。一般地，光因阻焊膜較為精確，阻焊擴大值可以小些；熱固阻焊膜由于采用絲網(wǎng)印刷方式，邊緣不夠光滑，擴大值可以適當(dāng)?shù)卮笮?。雖然這些事情一般是由廠家依據(jù)工藝而定，但對于布線密集度較高的PCB板，還是應(yīng)該要求阻焊擴大值小些，這樣，可以減少焊接時的粘連故障。    一個需要注意的問題是鉆孔尺寸。對于有數(shù)控鉆床的廠家，只要將核對過的鉆孔尺寸生成鉆孔文件交給廠家即可。對于沒有數(shù)控鉆床的電路板生產(chǎn)廠家，則要輸出一張鉆孔圖紙，分類或逐一地將子L徑標注出來。目前，廠家接收的孔徑

22、尺寸一般是指成孔尺寸，即金屬化后的最終直徑尺寸，因此鉆孔尺寸(末金屬化的尺寸)一般比成孔尺寸(孔化后的尺寸)要大一些，以便于在電路板上插入元器件。3.2 人工布線畫電路板的方法第4章 電路板的抗干擾設(shè)計4.1 一般性原則一 電源線布置1、根據(jù)電流大小，盡量調(diào)寬導(dǎo)線布線。2、電源線、地線的走向應(yīng)與資料的傳遞方向一致。3、在印制板的電源輸入端應(yīng)接上10100F的去耦電容。二 地線布置1、數(shù)字地與模擬地分開。2、接地線應(yīng)盡量加粗，致少能通過3倍于印制板上的允許電流，一般應(yīng)達23mm。3、接地線應(yīng)盡量構(gòu)成死循環(huán)回路，這樣可以減少地線電位差。三 去耦電容配置1、印制板電源輸入端跨接10100F的電解電容

23、，若能大于100F則更好。2、每個集成芯片的Vcc和GND之間跨接一個0.010.1F的陶瓷電容。如空間不允許，可為每410個芯片配置一個110F的鉭電容。3、對抗噪能力弱，關(guān)斷電流變化大的器件，以及ROM、RAM，應(yīng)在Vcc和GND間接去耦電容。4、在單片機復(fù)位端“RESET”上配以0.01F的去耦電容。5、去耦電容的引線不能太長，尤其是高頻旁路電容不能帶引線。四 器件配置1、時鐘發(fā)生器、晶振和CPU的時鐘輸入端應(yīng)盡量靠近且遠離其它低頻器件。2、小電流電路和大電流電路盡量遠離邏輯電路。3、印制板在機箱中的位置和方向，應(yīng)保證發(fā)熱量大的器件處在上方。五 功率線、交流線和信號線分開走線功率線、交流

24、線盡量布置在和信號線不同的板上，否則應(yīng)和信號線分開走線。六 其它原則1、總線加10K左右的上拉電阻，有利于抗干擾。2、布線時各條地址線盡量一樣長短，且盡量短。3、PCB板兩面的線盡量垂直布置，防相互干擾。4、去耦電容的大小一般取C=1/F，F(xiàn)為數(shù)據(jù)傳送頻率。5、不用的管腳通過上拉電阻（10K左右）接Vcc，或與使用的管腳并接。6、發(fā)熱的元器件（如大功率電阻等）應(yīng)避開易受溫度影響的器件（如電解電容等）。7、采用全譯碼比線譯碼具有較強的抗干擾性。4.2 抗干擾設(shè)計總結(jié)與個人心得通過這次課程設(shè)計，我還意識到了想要做好一件事，要有耐心，細心，要腳踏實地，而不應(yīng)該毛躁。特別是生成PCB板之后元件的布局以

25、及修改布線都是考驗我們耐心的時候。 當(dāng)然，知識上的收獲重要，精神上的豐收更加可喜，讓我知道了學(xué)無止境的道理。我們每一個人永遠不能滿足于現(xiàn)有的成就，人生就像在爬山，一座山峰的后面還有更高的山峰在等著你。挫折是一份財富，經(jīng)歷是一份擁有。這次課程設(shè)計必將成為我人生旅途上一個非常美好的回憶！附錄1 電路原理圖附錄2網(wǎng)絡(luò)表與元件封裝表1、原理圖的網(wǎng)絡(luò)表如下：C1RAD0.220pFC2RAD0.220pFC3RAD0.220uPD1DIODE0.4LEDD2DIODE0.4LEDD3DIODE0.4LEDD4DIODE0.4LEDD5DIODE0.4LEDD6DIODE0.4LEDD7DIODE0.4LEDD8DIODE0.4LEDR1AXIAL0.3200R2AXIAL0.3200R3AXIAL0.3200R4AXIAL0.3200R5AXIAL0.3200R6AXIAL0.3200R7AXIAL0.310KR8AXIAL0.3200R9AXIAL0.3200U1DIP408051Y1XTAL1110.0592MHz(GNDC1-1C2-1R7-2U1-20)(Net