电子设计与仿真课件

1电子设计与仿真2课程的性质和任务：是我们专业的一门专业技能课，是EDA学习的一部分。通过这门课程的学习，使学生熟练掌握电路原理图绘制和印刷电路板设计的方法及基本操作，为学生将来进行电子设计，打下一定的基础。主要学习内容：Protel99SE的基本知识学习；电路原理图编辑器的功能和原理图绘制方法学习。掌握印刷电路板编辑器的功能、单面和双面印刷电路板设计过程和操作的基本知识。3PROTEL是什么?这是一款用于进行电路设计的软件，它主要能实现的功能有以下几条：功能一：画出相对比较工整漂亮的原理图，45功能二：可以生成用于工厂生产的PCB制板文件。6789功能三：其它功能比如：生成元件清单，生成数控钻床用的钻孔定位文件，生成阻焊层文件，生成印刷字符层文件，等等。另外，它内部还整合了硬件仿真的功能。10PROTEL发展历史回顾80年代中期——推出了第一个电子线路设计软件包TANGO它开创了电子设计自动化（EDA）的先河，给电子线路设计带来了设计方法和方式的革命。随着电子工业的发展，PORTEL公司又推出ProtelForDos，对TANGO进行了升级80年代末，Windows系统开始流行，PORTEL公司相继推出了ProtelForWindows1.0、1.5版本这些版本的可视化设计为电子线路设计带来了很大的方便，设计者再也不用记繁琐的命令。1998年，PORTEL公司推出了个人全新感觉的Protel98Protel98增加了自动布线功能，受到了业内人士的好评。1999年初，Protel公司推出了Protel99最大的改变是引入了设计数据库文件和设计团队的概念，使用户可以更直观地对项目的文件进行管理和操作。之后，又推出了Proel99SE，因为在其中新增了很多全新的功能,让Protel用户耳目一新。11Protel2002是个完整的全方位电路设计系统，它包含了电路原理图绘制、模拟电路与数字电路混合信号仿真、多层印刷电路板设计（包含印刷电路板自动布线）、可编程逻辑器件设计、图表生成、电路表格生成等。ProtelDXP2002年下半年推出了最新版本ProtelDXP，该版本耗时2年多，主要在仿真与布线方面有了较大的提高。12最新版本2005年12份上市的AltiumDesigner6.13电路原理图SCH设计PCB印刷电路板设计信号完整性分析混合信号的仿真Protel99SE的主要功能14电路设计的基本步骤：1、设计电路原理图电路原理图的设计主要是用Protel99SE的原理图设计系统来绘制电路原理图。2、生成网络表要想将设计好的原理图转变成可以制作成电路板的PCB图，就必须通过网络表这一桥梁。在设计完原理图之后，通过原理图内给出的元件电气连接关系，可以生成一个网络表文件。用户在PCB设计系统下引用该网络表，就可以此为依据绘制电路板。3、设计印刷电路板在设计印刷电路板之前，需要先从网络表中获得电气连接以及封装形式，并通过这些封装形式及网络表内记载的元件电气连接特性，使用手动或自动布线，完成PCB板的制作。一般而言，设计电路板最基本的过程可以分为以下3大步骤。第一讲电路原理图SCH设计15电路原理图设计过程调整设计图纸大小设置Protel99SE电路原理图编辑器的设计环境放置元件：将元件从元件库里取出放置到图纸上，并对放置元件的序号、元件封装进行定义和设定等工作原理图布线：将图纸上的元件用具有电气意义的导线、符号连接起来调整线路：使得原理图更加美观报表输出：网络表，元器件表等文件保存及打印输出16菜单栏工具条设计窗文件标签管理面板了解Protel99SE的开发界面171启动Protel99SE软件双击电路原理图的设计18进入原理图编辑器SCH启动Protel99SE新建一个设计库File-New输入设计库名称及所在文件夹（目录）如有需要，设置密码点击OK19设计存储类型新建数据库的文件名更改保存位置20表示新建的文档以Access数据库文件的方式保存，同一设计项目中的所有文件被压缩在一个数据库文件里。21表示采用Windows的文件系统保存设计文档22这是新建设计文档界面2324启动原理图编辑器双击【Document】图标，执行菜单命令【File】/【New】，出现选择文档类型菜单。25单击【SchematicDocument】图标，选中原理图编辑器图标，单击【OK】按钮或双击该图标就可以完成新的原理图文件的创建。26默认的文件名为“sheet1.sch”，文件名可以修改。272829303132设置电路原理图环境当构思好原理图后，最好能先根据构思的整体布局设置好原理图的环境。在主菜单Design下，点击Option，或在设计窗口中，单击鼠标右键选择浮动菜单下的文档选项【DocumentOption…33用于设置原理图的图纸放置方向用于设置原理图的图纸的右下角是否显示标题栏。用于设置是否显示参考区域。用于设置是否显示图纸边框。用于设置是否显示模版中的图形。用于设置原理图的图纸边框线的颜色，默认为黑色。用于设置原理图的图纸的背景的颜色，默认为浅黄色。用于设置原理图的图纸上栅格显示和栅格捕捉功能选中该选项表示开启栅格捕捉功能，元件只能放在栅格线条上输入栅格的大小选中该选项表示开启栅格显示功能，元件只能放在栅格线条上用于设置电气栅格。电气栅格支持原理图编辑器的引导连线特性。用于设置电气捕捉的距离范围单击该按钮，可以改变系统文字的字体、字形和大小。提供了各种标准类型的图纸尺寸。用于设置自定义图纸大小34添加/删除元件库原理图常用库文件：MiscellaneousDevices.ddbDallasMicroprocessor.ddbIntelDatabooks.ddbProtelDOSSchematicLibraries.ddb35元件库的命名ProtelDosSchematic4000Cmos.Lib（40.系列CMOS管集成块元件库）ProtelDosSchematicAnalogDigital.Lib（模拟数字式集成块元件库）ProtelDosSchematicComparator.Lib（比较放大器元件库）ProtelDosShcematicIntel.Lib（INTEL公司生产的80系列CPU集成块元件库）ProtelDosSchematicLinear.lib（线性元件库）ProtelDosSchematticMemoryDevices.Lib（内存存储器元件库）ProtelDosSchematicSYnertek.Lib（SY系列集成块元件库）ProtesDosSchematicMotorlla.Lib（摩托罗拉公司生产的元件库）ProtesDosSchematicNEC.lib（NEC公司生产的集成块元件库）ProtesDosSchematicOperationelAmplifers.lib（运算放大器元件库）ProtesDosSchematicTTL.Lib（晶体管集成块元件库74系列）ProtelDosSchematicVoltageRegulator.lib（电压调整集成块元件库）ProtesDosSchematicZilog.Lib（齐格格公司生产的Z80系列CPU集成块元件库）36添加/移除元件库将设计管理面板切换到浏览器视图在左上方点击add/removelibraryProtel99SE的库为数据库格式（.ddb文件）37首先，打开原理图管理浏览器。在工作窗口为原理图编辑器窗口的状态下，单击设计管理器顶部的【BrowseSch】标签即可打开原理图管理浏览器窗口单击【Add/Remove】按钮，出现添加/删除元件库对话框。装入元件库38PROTEL本身也带有非常丰富的元件库，现在我们来看看如何来自动搜索出这些零件3940放置元件利用浏览器放置元件在【Browse】选项的下拉式选框中，选中【Libraries】项。然后单击列表框中的滚动条，找出元件所在的元件库文件名，单击鼠标左键选中所需的元件库；再在该文件库中选中所需的元件。利用菜单命令放置元件具体的实现方法有下面4种。直接点击电路绘制工具栏上的按扭。执行菜单命令【Place】/【Part】。直接单击鼠标右键，在浮动菜单上选择“PlacePart”。使用快捷键【P】/【P】。执行以上任何一种操作，都会打开放置元件的对话框。输入所需元件的名称，然后单击【OK】按钮或按【Enter】键确认，即可出现相应的元件跟随光标的移动而移动的情形。41放置电源及接地符号电源元件及接地元件有别于一般的电气元件，它们必须通过菜单【Place】/【PowerPort】或电路图绘制工具栏上的按钮来调用，这时，工作区中会出现随着十字光标移动的电源符号，按【Tab】键，会出现属性对话框。4243元件的删除可以执行菜单命令【Edit】/【Delete】，当光标变为十字形状后，将光标移到想要删除的元件上，单击鼠标左键，即可将该元件从工作平面上删除。选中所要删除的多个元件，然后执行菜单命令【Edit】/【Clear】。调整元件的位置1.直接用鼠标拖动。2.执行菜单【Edit】/【Move】/【Move】命令，再用鼠标移动。3.用鼠标单击选中再移动。4.用鼠标拖动选择多个元件，再移动。5.用【Edit】/【Move】/【MoveSelection】命令移动。44元件方向的调整【Space】键（空格键）：每按一次，被选中的元件逆时针旋转90°。【X】键：使元件左右对调。【Y】键：使元件上下对调。改变元件属性【Attributes】选项卡中的内容较为常用，它包括以下选项。LibRef：在元件库中定义的元件名称，不会显示在绘图页中。Footprint：封装形式，应该输入该元件在PCB库里的名称。Designator：流水号PartType：显示在绘图页中的元件名称，默认值与元件库中名称“LibRef”一致。SheetPath：成为绘图页元件时，定义下层绘图页的路径。Part：定义子元件序号，如与门电路的第一个逻辑门为1，第二个为2等。Selection：切换选取状态。HiddenPins：是否显示元件的隐藏引脚。HiddenFields：是否显示“PartFields1-8”、“PartFields9-16”选项卡中的元件数据栏FieldName：是否显示元件的数据栏名称。45在元件的某一属性上双击鼠标左键，则会打开一个针对该属性的对话框。如在文字“U？”上双击，由于这Designator流水序号属性，随后出现对应的PartDesignator对话框，46画导线执行画导线命令的方法可以有以下几种。单击画原理图工具栏中的画导线按钮。执行菜单命令【Place】/【Wire】，按快捷键【P】/【W】。原理图布线47利用网络标号实现电气连接在电路图中，有些本该连接的元件之间是悬空的，取而带之的是有标号的引出线段，这实际上是一种利用网络标号实现电气连接的方法。网络标号实际意义就是一个电气节点，具有相同网络标号的元件引脚、导线、电源及接地符号等具有电气意义的图件，在电气关系上是连接在一起的。48放置电路节点放置的方法有以下几种。单击画原理图工具栏上的。执行菜单命令【Place】/【Junction】按快捷键【P】/【J】。49画总线为了简化原理图，可以用一条导线来代表数条并行的导线，这条线就是总线。从另一角度来看，总线是由数条性质相同的导线所组成的线束。在图上，总线比导线要粗。但是总线与导线有根本性的不同：总线本身并不具备电气意义，而需要由总线接出的各单一导线上的网络名称来完成电气意义上的连接。在总线本身不一定需要放置网络的名称，但由总线接出的各单一导线必须放置网络名称。放置总线的方法，可以单击画原理图工具栏上的按钮或执行菜单命令【Place】/【Bus】。50绘制总线分支线单击画原理图工具栏的按钮。执行菜单命令【Place】/【BusEntry】。511单击原理图工具栏中的按钮。2执行菜单命令【Place】/【