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电工电工EDA任务任务任务任务1 1 初识初识初识初识 Protel Protel 99 SE99 SE1.了解了解Protel 99 SE的发展历史及特点。的发展历史及特点。2.掌握掌握Protel 99 SE的启动方法。的启动方法。3.熟悉熟悉Protel 99 SE的主窗口设计环境。的主窗口设计环境。4.掌握设计数据库的创建方法。掌握设计数据库的创建方法。5.掌握设计文件的创建方法及常规编辑操作。掌握设计文件的创建方法及常规编辑操作。本任务内容包括：启动Protel 99 SE；进行Protel 99 SE环境设置；新建一个设计数据库和设计文件。一、一、Protel 99 SE的发展的发展从20世纪80年代末至今，虽然已推出十余年，Protel 99 SE以其性能稳定、界面友好、操作方便、入门简单且对计算机配置要求较低的优异特性，至今一直是大多数设计人员的首选。二、二、Protel 99 SE的主要特性的主要特性1Protel 99 SE的主要功能模块的主要功能模块（1）Schematic模块（2）PCB设计模块（3）PLD模块（4）Simulate模块2Protel 99 SE的主要特点的主要特点（1）支持层次化设计 （2）强大的编辑功能（3）强大的设计自动化功能 （4）强大的元件及元件库组织功能（5）丰富的PCB设计法则（6）高智能的自动布线功能（7）高质量的输出三、菜单选项含义说明三、菜单选项含义说明1.Protel 99 SE主窗口主窗口2.菜单栏菜单栏（1）File菜单File菜单主要用于文件的管理，包括文件的新建、打开及退出等。（2）View菜单View菜单主要用于设计管理器、状态栏、命令栏的打开和关闭。（3）Help菜单Help菜单主要用于打开帮助文件。3主工具栏主工具栏主工具栏（用图标表示）是一部分菜单栏功能的体现，具体如下：用于打开或关闭设计管理器。：打开一个已经存在的设计数据库文件。：用于打开帮助文件。4状态栏和命令栏状态栏和命令栏状态栏和命令栏主要用于显示当前的工作状态和正在执行的命令。5设计管理器设计管理器6设计浏览器菜单设计浏览器菜单7.Preferences对话框对话框8.Auto Save对话框对话框9.设计数据库窗口设计数据库窗口New Document对话框1创建文件名为“姓名.ddb”的设计数据库文件，存盘路径为“F：/Protel练习”，设置访问密码为“日期”。2在设计数据库文件的Documents文件夹中创建原理图文件，文件名为“我的第一张原理图.Sch”，并将该文件导出数据库，保存到“F：/Protel练习”。3在设计数据库文件中创建“My PCB”文件夹，并在文件夹中创建文件名为“PCB1.pcb”的印制电路板文件，并重命名为“印制板1.pcb”。任务任务任务任务2 2 绘制绘制绘制绘制直流稳压电源电路原理图直流稳压电源电路原理图直流稳压电源电路原理图直流稳压电源电路原理图1了解电路设计及原理图设计的一般流程。了解电路设计及原理图设计的一般流程。2掌掌握握原原理理图图文文件件的的创创建建方方法法，熟熟悉悉原原理理图图编编辑辑器的界面。器的界面。3掌握原理图常规属性的设置方法。掌握原理图常规属性的设置方法。4掌握绘制原理图的基本操作。掌握绘制原理图的基本操作。5掌握原理图中各对象的编辑及属性设置方法。掌握原理图中各对象的编辑及属性设置方法。绘制如图所示串联型直流稳压电源电路原理图。1如何生成图纸？如何设置图纸的大小、方向？2图中的元件从哪里调取？如何编辑它们的属性？3如何启动连线工具？如何设置线的属性？4常见的图中对象的编辑方法（如移动、复制、粘贴、旋转、删除）有哪些？5如何放置文字标注？6如何打印？一、电路设计的一般步骤一、电路设计的一般步骤1原理图的设计2生成网络表3印制电路板的设计4生成PCB报表并打印PCB图二、原理图设计的一般步骤二、原理图设计的一般步骤三、原理图的构成三、原理图的构成所谓原理图就是各种元件的电气连接图。原理图上主要内容包括：元件、导线、电气节点、端口，这些均是原理图表述的重点。除此之外，实际电路原理图中还含有信号的走向、各功能模块集中表述、说明字符等信息，这些信息可为电路的分析、检查提供方便。1元件（元件（Component）各种元件图例2.导线（导线（Wire）导线是连接元件引脚的直线，用于建立电气连接，并随网络表将连接关系传递到PCB文件。导线创建元件之间的电气连接3电气节点（电气节点（Junction）电气节点在两根或多根导线相交情况下起电气连接作用。在绘制原理图时，不可避免地要遇到导线相交的情况，而相交的导线有相连和不相连两种情况，因此就需要用电气节点来加以区分。导线的相连和不相连4端口（端口（Port）这里的端口主要是指电源端口，它用于标识电源网络。常见的电源端口类型四、原理图的设计规则四、原理图的设计规则在绘制原理图时，应遵循以下规则：u按照信号的流向放置元器件。u电源线布在元件上部，地线布在元件下部。u相同功能的元件尽量放在一起。u接插件集中标识引脚属性。五、菜单选项含义说明五、菜单选项含义说明1.图纸属性设置对话框图纸属性设置对话框必须注意，在原理图编辑器中系统的计量单位为英制。其中，英制单位有in（英寸）、mil（微英寸），且1 in1 000 mil。米制单位有mm（毫米）、cm（厘米）和m（米）三种，且1 in25.4 mm，1 mil0.0254 mm。Custom Style各项设置数据单位均是mil，应注意数据的转换。2图纸方向的设置图纸方向的设置在Sheet Options选项卡中，Options区域中的Orientation选项为图纸方向设置项。单击右侧下拉按钮，在弹出的下拉列表中可以选择图纸的方向，其中：Landscape：横向。Portrait：纵向。图纸方向的设置3图纸标题栏的设置图纸标题栏的设置在Sheet Options选项卡中，Options区域中的Title Block选项为标题栏设置项。首先，必须选中Title Block复选框，以激活标题栏设置功能。标题栏设置单击右侧下拉按钮，在弹出的下拉列表中可以选择两种标题栏形式，其中：Standard：标准型标准型的标题栏ANSI：美国国家标准协会形式。ANSI形式的标题栏4图纸边框及颜色的设置图纸边框及颜色的设置在Sheet Options选项卡的Options区域中，还可进行图纸的边框、参考坐标及颜色的设置。Show Reference Zones复选框：设置是否显示参考坐标，一般应选择显示。Show Border复选框：设置是否显示图纸边框。Show Template Graphics复选框：设置是否显示模板图形。Border Color：设置边框线的颜色。5.文档信息设定选项卡文档信息设定选项卡6.设置电气网格设置电气网格Enable复选框：设置是否使用电气网格。Grid Range项：设置电气网格的范围，单位是10mil。设置电气网格7.Attributes选项卡设置元件属性选项卡设置元件属性8.Graphical Attrs选项卡设置元件属性选项卡设置元件属性9.元件序号属性设置对话框元件序号属性设置对话框10.编辑导线属性编辑导线属性Wire Width：设置导线的宽度，有Smallest、Small、Medium、Large四种线宽可以选择。Color：设置导线的颜色。编辑导线属性11.电源网络端口属性设置对话框电源网络端口属性设置对话框主要设置项含义如下：Net：设置网络标号。Style：设置电源网络端口的样式。Orientation：设置符号的旋转角度。Color：设置符号颜色。12.打印页面设置对话框打印页面设置对话框1画出题图所示的共发射极放大电路原理图。2画出题图所示的话筒放大器电路原理图。3画出题图所示的毫伏计放大电路原理图。4画出题图所示的视频增强器放大电路原理图。5画出题图所示的稳压电源电路原理图。任务任务任务任务3 3 绘制绘制绘制绘制Y-Y-降压启动电路原理图降压启动电路原理图降压启动电路原理图降压启动电路原理图1了了解解电电力力拖拖动动设设备备电电气气原原理理图图的的结结构构及及绘绘制制规则。规则。2掌掌握握创创建建原原理理图图元元件件库库及及制制作作低低压压电电器器元元件件的方法。的方法。3掌握电力驱动设备电气原理图的绘制方法。掌握电力驱动设备电气原理图的绘制方法。4进一步掌握原理图绘制的基本操作。进一步掌握原理图绘制的基本操作。本任务要求绘制如图所示三相异步电动机Y-降压启动电路原理图。本任务的学习目标为绘制电力拖动设备电气原理图，根据之前的学习可知，元件图形是图纸的基本元素，而Protel 99 SE自带元件库中没有低压电器元件图，这就要求设计者自制原理图元件库及低压电器元件以供绘制原理图时调用。一、电力拖动设备电气线路原理图的结构一、电力拖动设备电气线路原理图的结构1电源电路电源电路电源电路是从电源进线到电源开关输出部分的电路。2主电路主电路主电路是指从电源到电动机绕组大电流通过的路径。3辅助电路辅助电路辅助电路一般包括控制电路、信号电路及局部照明电路等。4辅助说明信息辅助说明信息电力拖动设备电气原理图中除了表达电路工作原理的电路外，还有对电路进行说明的文字及符号信息。二、电力拖动设备电气原理图的绘制规则二、电力拖动设备电气原理图的绘制规则1电路布局需规范。2在辅助电路中，耗能元件（如线圈、电磁阀、指示灯、照明灯等）应和下方的控制电源线直接相连，电器的触头应画在耗能元件和上方的控制电源线之间。3在各部分电路中，电器元件的位置一般应按照从左至右，从上到下的识读原则进行排列。4原理图中，各电器元件不画实际的外形图，而是采用国家统一的标准图形符号和文字符号。5原理图中，所有电器的触点都按没有通电或没有外力作用时的常态画出。6原理图中，有直接电气联系的交叉导线的连接点要用黑圆点表示。三、电力拖动设备电气原理图的绘制步骤三、电力拖动设备电气原理图的绘制步骤四、菜单选项含义说明四、菜单选项含义说明1.引脚属性设置对话框引脚属性设置对话框2.矩形属性设置对话框矩形属性设置对话框3.椭圆属性对话框椭圆属性对话框4.Annotation对话框对话框5.圆弧属性对话框圆弧属性对话框6.全局修改编辑栏目全局修改编辑栏目1自制原理图元件库，并画出题图所示的车床电气原理图。2自制原理图元件库，并画出题图所示的平面磨床电气原理图。3自制原理图元件库，并画出题图所示的铣床电气原理图。4自制原理图元件库，并画出题图所示的镗床电气原理图。任务任务任务任务4 4 绘制绘制绘制绘制A89C51A89C51电路原理图电路原理图电路原理图电路原理图1了解复杂电子线路原理图的绘制流程。了解复杂电子线路原理图的绘制流程。2掌握元件的查找和实时修改方法。掌握元件的查找和实时修改方法。3掌握集成块元件的创建方法。掌握集成块元件的创建方法。4掌握总线、总线分支、电源及接地符号的放置方法。掌握总线、总线分支、电源及接地符号的放置方法。5掌握原理图电气规则检查方法。掌握原理图电气规则检查方法。6掌握生成原理图网络表及元件清单的方法。掌握生成原理图网络表及元件清单的方法。绘制如图所示的单片机电路原理图。整个电路可分为以下电路模块：u电源部分电路。u发光二极管部分电路。u串口部分电路。u红外接口部分电路。u晶振部分电路。u声光部分电路。u继电器部分电路。一、原理图中的其他实体一、原理图中的其他实体1总线（总线（Bus）和总线端口（）和总线端口（Bus Entry）在原理图中，总线代表一组并行的导线，用比较粗的线表示，总线通过总线端口和其他电路进行连接。总线常用在数字电路的数据总线和地址总线中。需要注意的是，总线本身并没有任何电气意义，它只是用来更清晰地表示电路的连接关系，因为用总线连接的电路，定义电路连接关系的是网络标号。2网络标号（网络标号（Net Lable）在原理图中，当两个或多个元件的引脚具有电气连接关系时，这些引脚之间就建立了一个网络。除了导线，网络标号也具有实际的电气连接意义。具有相同网络标号的元件引脚或导线，不管图上是否连接在一起，都被视为同一导线。在设计中，可以人为添加网络标号。二、电气规则检查二、电气规则检查原理图中的连线、元件的引脚都具有实际的电气意义，在使用时必须遵守一定的规则，这个规则就是电气规则。在原理图绘制结束后，必须对原理图进行电气规则检查（ERC）。电气规则检查可以按照用户定义的物理/逻辑特性进行，可以输出相关的报告。三、网络表三、网络表网络表包括了每个元件的序号、参数、封装形式，也包括了每个电气网络的网络名称、连接点。它将原理图中的导线和元件与印制电路板中的每根导线和元件的封装形状建立了一一对应的关系。通过网络表可以检查元件重复命名、缺少封装代号等问题，也可以查看原理图中的电气连接对应关系。它是印制板自动布线的灵魂。四、菜单选项含义说明四、菜单选项含义说明1.元件查找对话框元件查找对话框2.阵列粘贴设置阵列粘贴设置3.Annotate Options项设置项设置All Parts：选择全部元件重新标注。？Parts：对元件序号是“？”的元件进行标注。本例中选择该项。Reset Designator：将所有元件的序号还原成“？”状态。Update Sheets Number Only：更新电路图图号。4.ERC检查设置对话框检查设置对话框5.Rule Matrix对话框对话框绿色：No Report，表示不做该测试项。红色：Error，表示发生这种情况时，以“Error”为检查报告表的前导字符串。黄色：Warning，表示发生这种情况时，以“Warning”为检查报告表的前导字符串。若要恢复系统缺省设置，单击 按钮即可。6.网络表设置对话框网络表设置对话框1查找或自制元件，绘制题图所示的振荡分频电路电气原理图，并将U1与J2的连线用总线方式进行代替，网络标号A0-A12。2查找或自制元件，绘制题图所示优先编码器电气原理图，图中性质相同的成束导线改用总线方式连接，网络标号自行设置。3绘制题图所示并口A/D转换电路电气原理图，进行电气规则检查，并生成网络表和元件清单。4绘制题图所示单片机电路电气原理图，进行电气规则检查，并生成网络表和元件清单。任务任务任务任务5 5 绘制绘制绘制绘制Z80Z80单片机电路层次原理图单片机电路层次原理图单片机电路层次原理图单片机电路层次原理图1了解层次原理图的相关概念。了解层次原理图的相关概念。2掌握层次原理图的设计方法。掌握层次原理图的设计方法。3掌握电路输入输出端口的绘制及设置方法。掌握电路输入输出端口的绘制及设置方法。4掌握层次原理图间的切换方法。掌握层次原理图间的切换方法。本任务为绘制Z80单片机电路层次原理图。未知元件一、层次原理图的相关概念一、层次原理图的相关概念1层次原理图的概念层次原理图的概念所谓层次原理图设计实际上是一种化整为零、聚零为整的模块化设计方法。2相关概念相关概念（1）子图在层次原理图中，最底层的子图为描述特定电气功能的普通原理图，在子图中设有电路输入输出端口来和其他的子图进行连接，它隶属于母图。（2）母图在层次原理图中，母图的主要作用是表达各子图之间的连接关系。二、层次原理图的设计方法二、层次原理图的设计方法1自上而下的设计方法自上而下的设计方法2自下而上的设计方法自下而上的设计方法自下而上的设计方法和自上而下的设计方法相反，先绘制好层次原理图的各子图，再由子图生成母图中的方块电路。这样由下而上，层层集中，直到最后完成母图的绘制。三、菜单选项含义说明三、菜单选项含义说明方块电路端口属性编辑对话框方块电路端口属性编辑对话框1用自上而下的设计方法绘制题图所示的层次原理图。2用自下而上的设计方法画出题图所示的层次原理图。任务任务任务任务1 1 初初初初识识识识PCBPCB编辑器编辑器编辑器编辑器1了解印制电路板的结构。了解印制电路板的结构。2理解元件封装、焊盘、飞线、铜膜导线和过孔等理解元件封装、焊盘、飞线、铜膜导线和过孔等PCB板设计制作术语。板设计制作术语。3熟悉熟悉Protel 99 SE中中PCB设计的菜单栏、工具栏。设计的菜单栏、工具栏。4熟悉熟悉PCB板层和栅格设置，以及电路板画图环境板层和栅格设置，以及电路板画图环境设置。设置。1创建新PCB文件，打开及保存PCB文件。2进行PCB板层和栅格设置，以及电路板画图环境设置。通过创建PCB文件，以及对PCB板层和栅格、电路板画图环境设置，熟悉Protel 99 SE中PCB设计的菜单栏、工具栏；理解PCB板设计制作术语。一、电路板的结构一、电路板的结构1单面板单面板2双面板双面板3多层板多层板二、二、PCB板的设计制作术语板的设计制作术语设计好的单层电路板1元件封装（元件封装（Footprint）将元件焊接到制好的电路板上，必须依靠元件封装来保证取用元件的引脚和印制电路板上的焊点一致。元件封装就是元件的外形和引脚分布图。（1）元件封装的分类元件的封装形式可以分两大类，即针脚式元件封装和STM（表面粘着式）元件封装。1）针脚式元件封装针脚式元件封装焊盘的板层设置部分针脚式元件封装外形2）STM（表面粘着式）元件封装STM元件封装焊盘的板层设置STM元件封装焊盘的板层设置（2）元件封装的名称元件封装的名称一般为“元件类型+焊盘间距（焊点数）+元件外形尺寸”。可以根据元件封装编号来判别元件封装的规格。如AXIAL0.4表示两焊点间的距离为0.4英寸，即400 mil(约等于10 mm)。2.焊盘（焊盘（Pad）电路板与元件之间是通过焊盘连接起来的。Protel 99 SE在封装库中给出了一系列不同大小和形状的焊盘，如圆形（Round）、方形（Rectangle）、八角形(Octagonal)焊盘等。3飞线与铜膜导线（飞线与铜膜导线（Interactive Route）飞线示意图铜膜导线示意图4过孔（过孔（Via）三、菜单选项含义说明三、菜单选项含义说明1.PCB编辑环境下菜单栏编辑环境下菜单栏Design：设计菜单。主要包括布线的预处理设置和操作。Tools：工具菜单。主要包括设计完PCB图后的一些后处理操作。Auto Route：自动布线菜单。主要包括自动布线设置和各种自动布线操作。2.布线工具栏布线工具栏3.图层堆栈管理器对话框图层堆栈管理器对话框4.Document Options 对话框中的对话框中的Layers选项卡选项卡在Layers选项卡中可以对正在使用的板层进行设置。板层的增减可以在Layer Stack Manager对话框中操作。Signal Layers：信号层。信号层用于放置元件和布线。信号层Internal Planes：内层。内层平面主要用于电源和地线。Mechanical Layers：机械层。在设计时，最多允许有16个机械层。机械层主要用于放置电路板的边框和标注尺寸。Masks：掩膜层。Top/Bottom Solder：阻焊层。内层机械层掩膜层Top/Bottom Paste：锡膏层。锡膏层有两层，用于把表面贴装元件（SMD）粘贴到电路板上。Silkscreen：丝印层。丝印层有两层（Top/Bottom Overlay）。主要用于绘制元器件的外形轮廓、字符串标注等文字说明和图形说明。Other：其他工作层面。丝印层其他工作层面Keepout：禁止布线层。该层用于定义电路板框，即有效放置元件和布线的区域。Multi layer：穿透层或多层。该层代表所有的信号层，在它上面放置的元件会自动地放到所有的信号层上，所以可以通过Multi layer，将焊盘或穿透式过孔快速地放置到所有的信号层上。Drill guide/drawing：钻孔层。钻孔层用于标识钻孔的位置和尺寸类型。System：系统设置。DRC Errors：利用设计规则检查错误，并把错误位置高亮度显示。Connection：显示网络拉线。Pad Holes：设置是否显示焊盘钻孔。Via Holes：设置是否显示过孔的钻孔。Visible Grid1：设置是否显示第一组可视栅格。Visible Grid2：设置是否显示第二组可视栅格。5.Document Options对话框中的对话框中的Options选项卡选项卡Grids设置区：捕获栅格尺寸设置。Snap X：指光标在X方向移动的最小间隔。Snap Y：指光标在Y方向移动的最小间隔。Component X：元件放置捕获栅格。指放置元件时，元件在X方向移动的最小间隔。Component Y：元件放置捕获栅格。指放置元件时，元件在Y方向移动的最小间隔。Electrical Grid设置区：电气栅格设置。电气栅格的作用是在移动或放置元器件时，当元件与周围电气实体的距离在电气栅格的设置范围内时，元件和电气实体会互相吸住。Range：设置吸引距离。Visible Kind：可视栅格。在该选项里可以选择栅格的样式（Lines/Dots）Measurement Unit：设定度量单位。度量单位选择6.Preferences对话框中的对话框中的Options选项卡选项卡（1）Editing options区域Online DRC：在线电气规则检查。Snap To Center：选择对象时，使光标自动滑到所选对象的参考位置。Extend Selection：选择对象时不撤销已选择的对象。Remove Duplicates：自动删除重叠对象。Confirm Global Edit：全局编辑时，出现需要确认的对话框。Protect Locked Objects：保护被锁定对象。（2）Autopan options区域Disable：不采用自动移动方式。Re-Center：当光标触到边缘时，以光标位置为中心显示。Fixed Size Jump：以Step Size设定的固定距离移动。Shift Accelerate：按Shift Step Size设定的距离加速移动。Shift Decelerate：按Shift Step Size设定的距离减速移动。Ballistic：跳跃式移动。Adaptive：自适应。Speed输入栏用于设置移动速度；Mils/Sec（英里/秒）和Pixels/Sec（点/秒）为速度单位选项。（3）Polygon Repour 区域本区域用于设置交互布线中的避免障碍和推挤布线方式。Never：从不提示。Threshold：当原形对象超出一定范围时提示。Always：总是提示。Threshold栏可进行原形数量设置。Repour 下拉框（4）Other 区域Rotation Step：设置旋转角度。Undo/Redo：设置撤销或恢复操作的次数，注意次数越多，占用内存越多。Cursor Type：设置光标类型。（5）Interactive routing 区域本区域用于设置交互布线模式。Ignore Obstacle：忽略障碍物走线。Avoid Obstacle：躲避障碍物走线。Push Obstacle：推开障碍物走线。Mode下拉框7.Preferences对话框中的对话框中的Display选项卡选项卡（1）Display options区域Convert Special String：显示特殊文字代表的内容。Highlight in Full：将选取的对象高亮显示。Use Net Color For Highlight：高亮显示选取的网络。Redraw Layer：切换板层时，最后画当前板层，使当前层盖住其他板层。Single Layer Mode：只显示当前层。Transparent Layer：所有层都透明显示。（2）Show 区域Pad Nets：焊盘所在的网络。Pad Numbers：焊盘号。Via Nets：过孔所在的网络。Test Points：实验点。Origin Marker：原点标记。Status Info：状态信息。（3）Draft thresholds区域该区域用于设置草图显示的阈值。Tracks：设置铜膜线的显示阈值。Strings：设置字符串的显示阈值。（4）Layer Drawing Order 按钮层面绘制顺序对话框8.Preferences对话框中的对话框中的Colors选项卡选项卡单击Default Colors按钮，可以将系统颜色设置为系统默认的颜色。单击Classic Colors按钮，可以将系统颜色设置为经典的颜色。单击工作层面后面的颜色框，即可弹出工作层面颜色设置对话框。工作层面颜色设置对话框9.显示模式设置选项卡显示模式设置选项卡10.属性默认值设置选项卡属性默认值设置选项卡11.信号完整性分析设置选项卡信号完整性分析设置选项卡Add按钮：该按钮用于增加元件类型。选择元件类型（Component Type）,共有七种类型可供选择：BJT（双极性晶体管）、Capactitor(电容)、Connector(连接器)、Diode(二极管)、IC（集成电路）、Inductor(电感)和Resistor(电阻)。然后输入元件编号前缀（Designator Prefix），单击OK按钮即可。元件类型选择对话框Remove 按钮：用于删除选择元件的前缀字符。Edit按钮：编辑元件编号的前缀字符。Protel 99 SE的特色是具有漂亮的界面和丰富多彩的工作环境，但是要掌握这些环境的设置是需要下一番功夫的，建议读者改变一下各种设置，看看设置结果如何，以增强设计环境设置的能力。1.简述印制电路板的基本结构以及各个层面的作用。2.建立设计数据库文件，并建立电路板文件，设置第一显示栅格为10 mil,第二显示栅格为500 mil；设置捕捉栅格X方向为5 mil，Y方向为5 mil；设置电气栅格的范围为4 mil。3.如何利用菜单命令设置PCB的工作参数？4.试举例说明常见的元件封装类型。5.试举例说明电路板中的设计对象。6.单击Default Colors按钮或单击Classic Colors按钮，观察系统颜色的变化。任务任务任务任务2 2 单单单单级放大电路的级放大电路的级放大电路的级放大电路的PCBPCB设计设计设计设计1.掌握直接定义电路板的方法。掌握直接定义电路板的方法。2.熟练掌握手工放置元件封装。熟练掌握手工放置元件封装。3.熟练掌握手工调整元件布局。熟练掌握手工调整元件布局。4.熟练掌握手工布线的方法。熟练掌握手工布线的方法。5.掌握掌握PCB文件的保存。文件的保存。设计要求：1手工放置元件封装。2使用单层电路板。3电源、地线的铜膜线宽度为20 mil。4一般布线的宽度为10 mil。5手工连接铜膜线。传统的手工布线制作印制电路板的方法既耗时又费力。但它作为制作印制电路板的基础技能，也是必须掌握的。本节通过制作单级放大电路的电路板，学习手工设计电路板必需的各种设计对象的放置、编辑和各种菜单命令的使用。印制电路板的设计流程图一、印制电路板的设计流程一、印制电路板的设计流程1.准备电路原理图和网络表2.规划印制电路板 3.设置参数4.加载网络表和元件封装5.元件布局 6.自动布线7.手工调整 8.DRC检查9.保存及打印输出二、菜单选项含义说明二、菜单选项含义说明1.Browse Libraries对话框对话框2.特殊粘贴对话框特殊粘贴对话框Paste on current layer：粘贴在当前层。Keep net name：保留网络标号。Duplicate designator：复制元件序号。Add to component class：加入到元件类。3.阵列粘贴参数设置阵列粘贴参数设置4.元件属性对话框的元件属性对话框的Properties选项卡选项卡5.元件属性对话框的元件属性对话框的Designator选项卡选项卡6.元件属性对话框的元件属性对话框的Comment选项卡选项卡7.Protel 99 SE为用户提供的选择图件方式的菜单栏为用户提供的选择图件方式的菜单栏8.对齐方式指定窗口对齐方式指定窗口9.铜膜导线的属性对话框铜膜导线的属性对话框1建立电路板文件，并在其中定义一块长200 mm，宽100 mm的单层电路板，要求在禁止布线层和机械层画出电路板板框，在机械层标注尺寸。2调入Miscellaneous.lib封装库，并从中选择电阻封装（AXIAL-0.3）、二极管封装（Diode-0.4）、连接器封装（Power-4和Sip-4）、电容封装（RAD-0.1和RB2/.4）、可变电阻封装（VR-1）和石英晶体封装（XTAL-1），把这些封装放置到电路板图上。3 调入PCB Footprint.lib封装库，并从中选择三极管封装（TO-46、TO-92和TO-220），并把它们放置到电路板图上。4练习阵列粘贴，将8个电阻封装按照圆形排列粘贴到电路板图上。5试设计题图所示的电路的电路板。设计要求：（1）使用单层电路板。（2）电源地线铜膜线的宽度为50 mil。（3）一般布线的宽度为25 mil。（4）手工放置元件封装。（5）手工连接铜膜线。（6）布线时考虑只能单层走线。任务任务任务任务3 3 自自自自激多谐振荡器电路的激多谐振荡器电路的激多谐振荡器电路的激多谐振荡器电路的PCBPCB设计设计设计设计1.掌握利用同步器装入网络表和元件封装的方法。掌握利用同步器装入网络表和元件封装的方法。2.掌握双面板的手工布线方法。掌握双面板的手工布线方法。3.熟悉熟悉PCB板图文件的打印。板图文件的打印。设计如图所示的自激多谐振荡器电路的电路板。设计要求：1使用双层电路板。2自动装入元件封装。3电源、地线的铜膜线宽度为25 mil。4一般布线的宽度为12 mil。5手工连接铜膜线。对于较复杂的电路，采用单层板布线很困难而且布通率不高，因此通常采用双层板。本任务通过自激多谐振荡器电路板的设计，介绍双层板手工布线的一些操作方法。菜单选项含义说明菜单选项含义说明1.Update Design对话框对话框2.尺寸标注属性编辑对话框尺寸标注属性编辑对话框3.PCB打印属性设置对话框打印属性设置对话框4.打印输出特性打印输出特性1振荡分频电路如题图所示，试设计该电路的电路板。设计要求如下：（1）使用双层电路板。（2）电源地线的铜膜线宽度为25 mil。（3）一般布线的宽度为20 mil。（4）手工连接铜膜线。2晶闸管电路如题图所示，试设计该电路的电路板。设计要求如下：（1）使用双层电路板。（2）电源地线的铜膜线宽度为25 mil。（3）一般布线的宽度为20 mil。（4）手工连接铜膜线。3计数译码电路如题图所示，试设计该电路的电路板。设计要求如下：（1）使用双层电路板。（2）电源地线的铜膜线宽度为25 mil。（3）一般布线的宽度为10 mil。（4）手工连接铜膜线。任务任务任务任务4 4 稳压电源稳压电源稳压电源稳压电源电路的电路的电路的电路的PCBPCB设计设计设计设计1.掌握使用向导定义电路板的方法。掌握使用向导定义电路板的方法。2.掌握元件的手工预布局。掌握元件的手工预布局。3.掌握元件的自动布局。掌握元件的自动布局。4.熟练掌握布线规则的设置方法。熟练掌握布线规则的设置方法。5.掌握设计规则检查。掌握设计规则检查。6.掌握补泪滴、包地和敷铜的方法。掌握补泪滴、包地和敷铜的方法。设计如图所示稳压电源电路的电路板。设计要求如下：1使用双层电路板。2自动装入元件封装。3电源、地线的铜膜线宽度为20 mil。4一般布线的宽度为10 mil。5自动布线。本任务通过稳压电源电路的电路板设计，介绍相关元件的自动布局，自动布线规则的设定，以及自动布线的实现等。菜单选项含义说明菜单选项含义说明1.电路板基本信息窗口电路板基本信息窗口2.信号层设定对话框信号层设定对话框3.走线及过孔尺寸设置对话框走线及过孔尺寸设置对话框4.网络表编辑器窗口网络表编辑器窗口5.成组布局方式下的元件自动布局对话框成组布局方式下的元件自动布局对话框6.统计布局方式下的元件自动布局对话框统计布局方式下的元件自动布局对话框7.设计规则设置对话框设计规则设置对话框8.新增安全间距规则对话框新增安全间距规则对话框9.设置布线的拐角模式设置布线的拐角模式10.布线转角模式设置对话框布线转角模式设置对话框11.设置布线工作层面设置布线工作层面12.布线层设置对话框布线层设置对话框13.设置布线优先级设置布线优先级14.布线优先级设置对话框布线优先级设置对话框15.设置布线拓扑结构设置布线拓扑结构16.设置布线拓扑结构对话框设置布线拓扑结构对话框17.设置过孔形式设置过孔形式18.过孔设置对话框过孔设置对话框19.SMD元件焊盘瓶颈设置对话框元件焊盘瓶颈设置对话框Scope栏：显示规则的适用范围。默认范围是整版（Board）。Neck栏：显示最小间距。20.设置布线宽度设置布线宽度21.设置走线线宽对话框设置走线线宽对话框22.自动布线器参数设置对话框自动布线器参数设置对话框23.设计规则检查对话框设计规则检查对话框24.Teardrop Options对话框对话框（1）General区域All Pads：对所有焊盘进行补泪滴。All Vias：对所有过孔进行补泪滴。Selected Objects Only：对所有选中的对象补泪滴。（2）Action区域Add：添加泪滴。Remove：删除泪滴。（3）Teardrop Style区域Arc：添加圆弧形泪滴。Track：添加直线形的泪滴。圆弧形泪滴直线形泪滴25.敷铜设置对话框敷铜设置对话框（1）Net Options区域Connect to Net：设置连接的网络。单击右边的下拉式按钮，可以选择电路板上的所有网络名称，一般将敷铜连接到接地的网络上。如果不选，则下面的两个选项不起作用。Pour Over Same Net：选中本项，表示在敷铜的时候，如果敷铜遇到的导线就在敷铜连接的网络上时，敷铜直接将导线掩盖过去。Remove Dead Copper：选中本项，去死铜。去死铜是指如果某一块铜膜无法连接到指定的网络，则删除它。（2）Hatching Style区域90-Degree Hatch：采用90线敷铜。45-Degree Hatch：采用45线敷铜。Vertical Hatch：采用垂直线敷铜。Horizontal Hatch：采用水平线敷铜。No Hatch：采用中空敷铜，即对每条导线和焊点包上屏蔽线。（3）Plane Settings区域Grid Size：设定敷铜线的格点间距。Track Width：设定敷铜线的线宽。Layer：设定敷铜所在的层面。LockPrimitives项：锁定敷铜。如果不设定此项，那么敷铜线将被看作导线来处理，除非有特殊需要，否则均应选中该项。（4）Surround Pads With区域Octagons：采用八角形围绕方式。Arcs：采用圆弧围绕方式。（5）Minimum Primitive Size区域本区域的功能是敷铜线的最短限制。Length：用于设置敷铜线的最短限制。试设计如题图所示原理图的电路板。任务任务任务任务5 5 CPLD1016ECPLD1016E实验板的设计实验板的设计实验板的设计实验板的设计1.了解元件封装的分类。了解元件封装的分类。2.掌握元件封装库编辑器的使用方法。掌握元件封装库编辑器的使用方法。3.熟练掌握制作元件封装的基本操作方法和常用技巧。熟练掌握制作元件封装的基本操作方法和常用技巧。4.掌握具有自建元件封装的电路板的设计。掌握具有自建元件封装的电路板的设计。设计如图所示的 CPLD1016E实验板。设计要求如下：（1）使用双面板。（2）采用插针式元件。（3）一般铜膜线走线宽度10 mil，电源地线的铜膜线宽度为20 mil。（4）自动布线。要想把实际元件焊接到印制电路板上，就必须保证元件引脚和印制电路板上的焊盘一一对应，并且焊盘间的距离也要和元件引脚之间的距离一致。因此在设计印制电路板时，不仅要知道元件的名称、型号，还要知道元件的封装形式。本任务电路需要自己制作开关、按钮和可编程逻辑器件1016E的封装。一、元件封装的分类一、元件封装的分类1分立元件封装分立元件封装分立元件封装出现得较早，种类也