电子线路CAD课程总结

武汉大学电子线路CAD课程总结2009.6课程内容第七章PCB元件库的修改与创建。第五章印刷电路板设计初步；第四章电路仿真测试；第二章电原理图编辑；第一章电子线路CAD与Protel99SE概述；第六章双面印刷电路板设计举例；第三章层次电路原理图编辑；简要介绍电子线路CAD的基本概念，Protel99SE的功能、安装以及设计文件管理等方面的基本知识。详细介绍原理图编辑器的功能和原理图绘制方法。详细介绍仿真功能和原理图仿真分析方法。印刷板编辑器的功能、印刷板设计过程和技巧，以及信号完整性分析的原理。简要介绍元件封装图编辑器的功能及元件封装图的编辑第一章电子线路CAD与Protel99SE概述CAD的概念CAD是工程技术人员以计算机为工具,对产品和工程进行设计、绘图、分析和编写技术文档等设计活动的总称。EDAElectronicdesignautomation，电子设计自动化。CAM计算机辅助制造电子线路CAD的概念以计算机硬件和软件系统为平台，利用CAD通用软件和相应软件包来完成电子线路的设计过程，包括原理图的编辑、电路功能的仿真、工作环境的模拟、印刷板设计（布局与布线）与检测（布局、布线规则的检测，信号完整性分析）等。第一章电子线路CAD与Protel99SE概述利用电子线路CAD软件进行电路设计流程编辑原理图；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；PLD设计；生成网络表文件；有问题时返回①，修改原理图；设计、编辑PCB；信号完整性分析，以确认信号在传输过程中是否发生畸变；在PCB中生成网络表文件，并对文件进行检查。第一章电子线路CAD与Protel99SE概述Protel99/99SE的运行环境硬件环境CPU：PentiumⅡ或Celeron以上CPU；RAM：32MB以上；硬盘：1G以上；显卡：1M内存以上；显示器：15英寸以上，分辨率不能低于1024*768（低于时，将不能完整显示窗口的下侧及右侧部分）；软件环境要求Windows95/98或WindowsNT4.0/2000以上版本第一章电子线路CAD与Protel99SE概述Protel99/99SE的特点：将Schematic编辑、PCB编辑、PLD设计、自动布线、电路模拟仿真、信号完整性分析等功能有机结合。支持由上到下或由下到上的层次电路设计。原理图的电路仿真测试。提供ERC（电气规则检查）和DRC（设计规则检查）。库元件的管理、编辑功能完善。全面兼容TANGO及ProtelforDOS.Schematic和PCB之间具有动态连接功能。连续操作功能，快速放置同类型元件、连线等。第一章电子线路CAD与Protel99SE概述Protel99SE文件类型认识CAMoutputconfiguration制造类文件输出SchematicDocument原理图文件SchematicLibraryDocument（SchLib）原理图元件库文件PCBDocument印刷板文件PCBLibraryDocument印刷板图形库文件；SpreadSheetDocument表格文件，类似于电子表格；TextDocument文本文件；WaveformDocument波形文件Documentfolder文件夹第一章电子线路CAD与Protel99SE概述protel99se文件类型及其说明：.abk自动备份文件；.ddb设计数据库文件；.pcb电路板文件；.sch原理图文件；.lib元件库文件；.prj项目文件；.pldPLD描述文件；.txt文本文件；.rep生成的报告文件；第一章电子线路CAD与Protel99SE概述使用Protel99SE进行电子线路设计的流程原理图编辑设计PCB板填写PCB板制作工艺文件第二章电原理图编辑电原理图的概念所谓电原理图，就是使用电子元器件的电气图形符号以及绘制电原理图所需的导线、总线等示意性绘图工具来描述电路系统中各元器件之间的电气连接关系的一种符号化、图形化的语言。第二章电原理图编辑电原理图编辑器SCH的操作步骤设置SCH编辑器的工作参数。选择图纸幅面、标题栏式样、图纸放置方向等。放大绘图区，直到绘图区呈现大小适中的栅格线为止。在工作区内放置元器件。调整元件位置。修改、调整元件的标号、型号及其字体大小、位置等。连线，放置电气节点、网络标号以及I/O端口。放置电源及地线符号。运行电气规则检查ERC，找出原理图可能存在的缺陷。加注释信息。生成网络表文件。打印。第二章电原理图编辑Visible（可视栅格）、Snap（锁定栅格）、Electricalgrid（电气节点自动搜索半径）三者取值规律：①可视栅格大小与锁定栅格大小相同。锁定栅格取10或5均能保证元件引脚和导线端点准确定位在栅格点上。②电气节点自动搜索半径范围要略小于锁定栅格距离的一半。例如锁定栅格大小为10时，电气节点自动搜索半径取4，而当锁定栅格大小为5时，电气节点自动搜索半径取2。第二章电原理图编辑确认元件所在库单击元件库管理器的Find按钮，出现查找元件对话框。FindComponent区域确定按什么方式查找元件，分按元件名称（ByLibraryReference）和按元件描述栏的资料（ByDescription）两种方式。一般按元件名称查找，可以输入通配符*（代表多个任意字符）和？（代表一个任意字符）。第二章电原理图编辑元件属性框元件在电气图形符号库中的名称元器件封装形式元件序号型号或大小电阻电容电感：输入元件大小二极管、三极管、集成电路芯片：输入元件的型号同一封装的第几套电路元件自动处于选中状态显示隐含的元件引脚显示元件仿真参数数值显示元件仿真参数名称第二章电原理图编辑节点的概念节点是区分两条导线在电气上是否相通的标记。如果有节点，表示两条导线在电气上是相互连接的反之，则表示两条导线知电气上是不相通的。总线总线是由数根性质相同的导线组成的。常用总线代替数条平行的导线，以减少连线占用的图纸面积。但总线只是一种示意性连线，通过总线连接的元件引脚电气上并不相连，还需要使用总线分支和网络标号作进一步的说明。第二章电原理图编辑ERC（electricalrulecheck）：电气规则检查。方便查询电路原理图中的错误与缺陷，如没有连接的网络标号、悬空的输入引脚、没有连接的电源及地线、输出引脚短路等；进行ERC检查不仅给出了详细的测试报告，而且还对相应的测试点给出了标记；ERC的结果包含两种错误，其中warning是警告性错误，提醒操作者注意。而“error”是致命性错误。网络表文件网络表文件是文本文件，它记录了原理图中元件类型、序号、封装形式以及各种元器件之间的连接关系等信息。第二章电原理图编辑网络表文件一般由两大部分组成。一部分是元件描述以“[]”格式出现，记录了原理图中元件的序号、封装形式、注释信息（器件型号或大小）等元器件的基本信息。另一部分是网络连接描述以“（）”格式出现，描述了原理图中各元器件的连接关系。“[]”中第一行器件序号，第二行器件封装形式，第三行是元件型号或大小等注释信息。“[]”的对数与原理图中元件的数目相等，每一个元件的序号、封装形式、型号等基本情况均用一对方括号说明。“（）”中第一行是网络名称即节点编号；后面跟的是和这个编号相连的器件管脚。第二章电原理图编辑元件清单表生成元件清单表（.XLS）的目的是为了迅速获得一个设计项目或一张电路图所包含的元件类型、封装形式、数目等，以便采购或进行成本预算。功能进入Reports/BillofMaterial。第二章电原理图编辑需要修改已有电气图形符号或创建新元件的电气图形符号的情况：原有库文件没有收录所需元器件的电气图形符号元件图形符号不符合要求元件电气图形符号库内引脚编号与PCB封装库内元件引脚编号不一致元件电气图形符号尺寸偏大。第三章层次电路原理图编辑层次电路设计所谓层次电路设计就是将一个完整的电路系统按照功能分成若干个子系统，即子功能电路模块，需要的话，把子功能电路模块再分成若干个更小的子电路模块，然后用方块电路的输入输出端将各个子功能电路连接起来，于是就可以在多个较小的图纸上分别编辑、打印各个模块电路的原理图。层次电路的切换方法“Tools“菜单内的“Up/DownHierarchy”命令第三章层次电路原理图编辑采用“自下而上方式”和“自上而下方式”进行层次电路设计的方法；自下而上方式：先绘制各模块电路原理图文件，并创建一个新的空白的原理图文件，然后执行Design菜单下的Createsymbolfromsheet（从原理图生成方块电路）命令，即可将待定模块电路原理图文件中的“I/O端口”转化为“方块电路I/O端口”并放置在自动生成的方块电路内。自上而下方式在design/Createsheetfromsymbol，同样也可以创建模块电路图；（1）建立项目设计文件（.prj）（2）在项目设计文件窗口内，单击Design菜单下的Createsheetfromsymbol命令第四章电路仿真测试电路仿真基本概念电路仿真以电路分析理论为基础，通过建立元器件的数学模型，借助数值计算方法，在计算机上对电路功能、性能指标进行分析计算，然后以文字、表格、图形等方式在屏幕上显示出电路性能指标。第四章电路仿真测试Protel99SE电路仿真特点1、与原理图融为一体，只要原理图中的所有元件的电气图形符号取自Sim.ddb，在完成原理图编辑后即可启动仿真操作。2、提供了数十种仿真激励源、5800多种工业标准仿真元件，可以对模拟电路、数字电路及数字模拟混合电路进行仿真分析；3、Protel99se还允许用户使用数学运算符，创建仿真波形函数，以便能直接观察到更复杂的电路参数；4、提供了工作点分析、瞬态特性分析、交流小信号分析、阻抗分析、直流扫描分析、温度扫描分析、参数扫描分析、噪声分析、蒙特卡洛统计分析等多种仿真分析方法（共11种），可以只执行其中的一种，也可以同时进行多种仿真分析。5、以图形的方式输出仿真结果，直观。仿真波形管理方便，能以多种角度观察分析结果。第四章电路仿真测试电路仿真操作步骤1）编辑逻辑原理图。2）放置仿真激励源(包括直流电压源)3）放置节点网络标号4）选择仿真方式并设置仿真参数5）执行仿真操作6）观察、分析仿真测量数据7）保存或打印仿真波形第四章电路仿真测试仿真信号源及参数直流电压源VSRC(voltagesource)直流电流源ISRC(currentsource)；正弦信号源VSIN(voltagesource)；脉冲激励源VPULS(voltagesource)；分段线性激励源VPWL(voltagesource)与IPWL(currentsource)；调频波激励源VSFFM；第四章电路仿真测试11种仿真方式第四章电路仿真测试11种仿真方式各自的作用和设置方式工作点分析、瞬态特性分析（即时域分析，在瞬态特性分析时，容许启动傅立叶分析，从而获得复杂信号的频谱）、交流小信号分析（即频域分析，包括幅频特性、相频特性、群延迟）、阻抗分析（通过交流小信号分析获得）、直流扫描分析、温度扫描分析、参数扫描分析、噪声分析、蒙特卡洛统计分析第五章印刷电路板设计初步PCB的概念印刷电路板,通过印制板上的印制导线、焊盘、金属化过孔、敷铜区等导电图形实现元件之间的电气连接。印刷板的种类按照导电层数分为：单面板、双面板、多面板；根据敷铜区材料不同：纸质敷铜区板、玻璃布敷铜区板第五章印刷电路板设计初步单面板的结构和优缺点双面板的结构和优缺点多层板的结构和优缺点放置工具栏内的工具第五章印刷电路板设计初步PCB工作层的认识Signallayers：Protel99SEPCB编辑器最多支持32个信号层A.TopLayer（顶层）即元件面，是元器件主要的安装面。不走线（单面板中）或少量走线（双面板或多层板中）。B.BottomLayer（底层）即焊锡面，主要用于布线。C.