protel課程設計簡單充電器

1、1目錄目錄摘摘 要要.1引引 言言.21. protel 99 se 簡介簡介 .32.電路原理圖的設計及繪制電路原理圖的設計及繪制.42.1 電路原理圖的繪制 .42.1.1.裝入所需要的元件庫.42.1.2 放置元件.42.1.3 電路圖布線.42.2 電路原理圖的電氣法則檢查 .52.3 電路原理圖的網(wǎng)絡表文件 .52.4 電路原理圖的元件列表 .83.印制電路板（印制電路板（pcb）的設計）的設計.93.1 pcb 的原理圖繪制.93.1.1 規(guī)劃電路板.93.1.2 裝入網(wǎng)絡表及元件的封裝.93.1.3 布置元件.93.1.3.1 元件的自動布局.93.1.3.2 手工調(diào)整元件布局.

2、93.1.4 自動布線與手工調(diào)整.103.1.4.1 設定自動布線參數(shù).103.1.4.2 手工調(diào)整.103.2 電路板設計規(guī)則檢查 .103.3 生成報表文件 .114.電路仿真電路仿真 .134.1 繪制可用于仿真的電路原理圖 .134.1.2 生成仿真原理圖元件清單.154.1.3spice 網(wǎng)表分析.154.2 波形信號分析 .1625.心得體會心得體會 .176.元件清單元件清單 .187.參考文獻參考文獻 .191摘摘 要要 protel99se 主要包含以下兩大部分，一個是電路工程設計部分，包括電路原理設計系統(tǒng),印刷電路板設計系統(tǒng)，自動布線系統(tǒng)；另一個是電路仿真與pld 部分，包

3、括電路模擬仿真系統(tǒng)，可編程邏輯設計系統(tǒng)，高級信號完整性分析系統(tǒng)。本報告通過簡單充電器的電路，介紹了 protel99se 六個系統(tǒng)的功能及基本操作。關鍵詞：protel99se;電路原理設計;印刷電路板設計;仿真abstract protel99se mainly contains the following two parts, one part of the circuit design, including circuit design system, printed circuit board design system, automatic routing system; the o

4、ther is the circuit simulation and pld parts, including circuit simulation systems, programmable logic designsystems, advanced signal integrity analysis system.the present report a simple charger circuit, introduced protel99se six basic operation and function of the system.key words: protel99 se; ci

5、rcuit design; printed circuit board design; simulation2引引 言言rotel 是 portel 公司在 80 年代末推出的 eda 軟件，在電子行業(yè)的 cad 軟件中，它當之無愧地排在眾多 eda 軟件的前面，是電子設計者的首選軟件， 其基于windows 環(huán)境的 99se 版本,不僅提供了功能完備的電路設計工具 ,而且具備強大的電路仿真能力。 protel 應用實踐課程設計旨在讓同學們對 protel 軟件的熟練操作，并對其各項強大功能的了解。本次課程設計是以脈沖寬度調(diào)制信號控制電路為例，敘述原理圖繪制、原理圖庫元件的創(chuàng)建、 pcb 設計

6、等的具體步驟和出現(xiàn)問題及其解決方法。早期的 protel 主要作為印制板自動布線工具使用，運行在dos 環(huán)境，對硬件的要求很低，在無硬盤 286 機的 1m 內(nèi)存下就能運行，但它的功能也較少，只有電原理圖繪制與印制板設計功能，其印制板自動布線的布通率也低，而現(xiàn)今的protel已發(fā)展到 protel99（網(wǎng)絡上可下載到它的測試板），是個龐大的 eda 軟件，完全安裝有 200 多 m，它工作在 windows95 環(huán)境下，是個完整的板級全方位電子設計系統(tǒng)，它包含了電原理圖繪制、模擬電路與數(shù)字電路混合信號仿真、多層印制電路板設計（包含印制電路板自動布線）、可編程邏輯器件設計、圖表生成、電子表格生成

7、、支持宏操作等功能，并具有 client/server （客戶/服務器）體系結(jié)構(gòu)，同時還兼容一些其它設計軟件的文件格式，如 orcad，pspice，excel 等，其多層印制線路板的自動布線可實現(xiàn)高密度 pcb 的 100布通率。 protel99se 是應用于 windows9x/2000/nt 操作系統(tǒng)下的 eda 設計軟件，采用設計庫管理模式，可以進行聯(lián)網(wǎng)設計，具有很強的數(shù)據(jù)交換能力和開放性及3d 模擬功能，是一個 32 位的設計軟件，可以完成電路原理圖設計，印制電路板設計和可編程邏輯器件設計等工作，可以設計32 個信號層， 16 個電源-地層和 16 個機加工層。圖 1 protel

8、99se 桌面圖標31. protel 99 se 簡介簡介按照系統(tǒng)功能來劃 分，protel99se 主要包含以下倆大部分和 6 個功能模塊。1、電路工程設計部分(1)電路原理設計部分（ advanced schematic 99）：電路原理圖設計部分包括電路圖編輯器（簡稱 sch 編輯器）、電路圖零件庫編輯器（簡稱schlib 編輯器）和各種文本編輯器。本系統(tǒng)的主要功能是：繪制、修改和編輯電路原理圖；更新和修改電路圖零件庫；查看和編輯有關電路圖和零件庫的各種報表。（2）印刷電路板設計系統(tǒng)（ advanced pcb 99）：印刷電路板設計系統(tǒng)包括印刷電路板編輯器（簡稱 pcb 編輯器）、零

9、件封裝編輯器（簡稱pcblib 編輯器）和電路板組件管理器。本系統(tǒng)的主要功能是：繪制、修改和編輯電路板；更新和修改零件封裝；管理電路板組件。（3）自動布線系統(tǒng)（ advanced route 99）：本系統(tǒng)包含一個基于形狀（ shape-based）的無柵格自動布線器，用于印刷電路板的自動布線，以實現(xiàn)pcb 設計的自動化。2、電路仿真與 pld 部分（1）電路模擬仿真系統(tǒng)（ advanced sim 99）：電路模擬仿真系統(tǒng)包含一個數(shù)字/模擬信號仿真器，可提供連續(xù)的數(shù)字信號和模擬信號，以便對電路原理圖進行信號模擬仿真，從而驗證其正確性和可行性。（2）可編程邏輯設計系統(tǒng)（ advanced pl

10、d 99）：可編程邏輯設計系統(tǒng)包含一個有語法功能的文本編輯器和一個波形編輯器（ waveform）。本系統(tǒng)的主要功能是；對邏輯電路進行分析、綜合；觀察信號的波形。利用pld 系統(tǒng)可以最大限度的精簡邏輯部件，使數(shù)字電路設計達到最簡化。（3）高級信號完整性分析系統(tǒng)（ advanced integrity 99）：信號完整性分析系統(tǒng)提供了一個精確的信號完整性模擬器，可用來分析pcb 設計、檢查電路設計參數(shù)、實驗超調(diào)量、阻抗和信號諧波要求等。42.電路原理圖的設計及繪制電路原理圖的設計及繪制 2.1 電路原理圖的繪制電路原理圖的繪制 2.1.1.裝入所需要的元件庫裝入所需要的元件庫 將包含有所需軟件庫

11、裝入設計系統(tǒng)中，以便用戶從中查找和選定所需的元件 2.1.2 放置元件放置元件 將選定的元件放置到以建立好的工作平面上，并對元件在工作平面上的位置進行調(diào)整，對元件的序號、封裝型號、顯示狀態(tài)等進行定義和設置 2.1.3 電路圖布線電路圖布線 利用 protel 99 所提供的各種工具、命令進行畫圖工作，將事先放置好的元件用具有電器意義的導線、網(wǎng)絡標號等連接起來，使各元件之間具有用戶所設計的電氣連接關系。布線結(jié)束后，一張完整的電路原理圖才算是基本完成。電路總原理圖如下圖所示:5 圖 2-1 電路總原理圖2.2 電路原理圖的電氣法則檢查電路原理圖的電氣法則檢查 可仿真部分電路圖的電氣法則檢查結(jié)果如下

12、圖所示t圖 2-3 電氣法則檢查2.3 電路原理圖的網(wǎng)絡表文件電路原理圖的網(wǎng)絡表文件 網(wǎng)絡表的原理圖與印制電路板之間的一座橋梁，是印制電路板制動布線的靈魂。它可以在原理圖編輯器中直接由原理圖文件生成，也可以再文本文件編輯器中手動編輯。反之，也可以在 pcb 編輯器中，由已經(jīng)布線的 pcb 圖中導出相應的網(wǎng)絡表?？傊?，網(wǎng)絡表把原理圖與 pcb 緊密的聯(lián)系起來。利用原理圖生成網(wǎng)絡表，一方面可以用來進行印制電路板的自動布線及電路模擬，另一方面也可以用來與從最后布好線的印制電路板中到處網(wǎng)絡表進行比較、校對。678 圖 2-3 網(wǎng)絡表2.4 電路原理圖的元件列表電路原理圖的元件列表元件列表主要用于整理出

13、一個電路或一個項目中的所有元器件。元件列表主要包括元件的名稱、序號、封裝形式等信息，以便對設計中所涉及的所有元件進行檢查、核對。從列表中我們可以非常方便地查找項目文件中各元件的標號、名稱以及元件所屬的圖形文件名。元件列表如下圖所示：9 圖 2-3 元件列表 圖 2-3 元件列表3.印制電路板（印制電路板（pcb）的設計）的設計3.1 pcb 的原理圖繪制的原理圖繪制 3.1.1 規(guī)劃電路板規(guī)劃電路板 在創(chuàng)建好 pcb 文件并啟動 pcb 編輯器后，首先要對帶你魯班進行規(guī)劃。所謂規(guī)劃電路板就是根據(jù)電路的規(guī)模以及制造商的要求，具體確定所要制作電路板的物理外型尺寸和電器邊界。電路板規(guī)劃的原則是在滿足

14、制造商要求的前提下，盡量美觀且便于后面的布線工作。 3.1.2 裝入網(wǎng)絡表及元件的封裝裝入網(wǎng)絡表及元件的封裝 規(guī)劃好電路板后，接著就要裝入網(wǎng)絡表和元件。網(wǎng)絡表和元件時同時裝入的。在裝入網(wǎng)絡表和元件之前，必須先將所用到的 pcb 元件庫裝入 pcb 編輯器。如果沒有裝入或者10裝入的元件庫中沒有所需的 pcb 元件，系統(tǒng)會在網(wǎng)絡表和元件的裝入過程中提示用戶裝入過程失敗。硬注意的是，原理圖元件和 pcb 元件是兩個不同的概念，后者對應的是前者的封裝形式。原理圖元件庫和 pcb 元件庫是不能通用的。 3.1.3 布置元件布置元件 3.1.3.1 元件的自動布局元件的自動布局 protel 99 提供

15、了強大的元件自動布局功能，一顆通過程序算法自動將原件分開，放置在規(guī)劃好的電路板電氣邊界內(nèi)。 3.1.3.2 手工調(diào)整元件布局手工調(diào)整元件布局 程序?qū)υ淖詣咏o布局并不是十全十美，用戶不能完全依賴程序的自動布局，往往還要對元件布局進行手工調(diào)整。對元件布局進行手工調(diào)整主要是對元件進行移動、旋轉(zhuǎn)等操作。 3.1.4 自動布線與手工調(diào)整自動布線與手工調(diào)整 完成元件布局工作后，用戶就可以開始自動布線了。所謂自動布線就是程序根據(jù)用戶設定的有關布線參數(shù)和布線規(guī)則，依照一定得程序算法，按照事先生成的網(wǎng)絡宏自動在各個元件之間進行連線從而完成印制電路的布線工作。 3.1.4.1 設定自動布線參數(shù)設定自動布線參數(shù)

16、 在進行自動布線之前，一項非常重要的工作就是根據(jù)設計要求設定自動布線參數(shù) 3.1.4.2 手工調(diào)整手工調(diào)整印制電路板的元件布局和布線工作都可以利用程序自動完成，但是起結(jié)果往往有很多不令人滿意的地方，需要進行手工調(diào)整。由于程序算法的限制，用戶只能預先設置一些基本的規(guī)則，因此元件自動布局和自動布線不可能十全十美，更不可能完全滿足游湖的全部設計要求。 有時候，印制電路板的設計與其說是一項工作，不如說是一種藝術創(chuàng)作。在藝術創(chuàng)11作的過程中，認識各種奇妙構(gòu)思和靈感的源泉，這是任何機器或程序無法做到的。手工調(diào)整就是一個充分發(fā)揮設計人員才能的過程，他需要設計人員的技術和經(jīng)驗積累，并不是簡單的修修補補。對于用

17、戶在安裝、抗干擾、小型化等方面的要求，程序往往無法做到，必須由設計人員對元件位置、線寬、走線方式等各種注標志、標志甚至特殊的團等。手工調(diào)整沒有什么固定的規(guī)則，主要是按照自己的要求，根據(jù)自己在實際工作中積累的經(jīng)驗，通過一定得技巧來完成。手工調(diào)整的水平絕非程序自動布線所能比的，但這也絕非一朝一夕搜能打到的，需要設計人員的長期實踐經(jīng)驗積累。在介紹了 protel 99-pcb 的防治工具欄和編輯功能后，用戶就可以開始對自動布線后的 pcb 圖進行手工調(diào)整了。3.2 電路板設計規(guī)則檢查電路板設計規(guī)則檢查protel 99 在生成網(wǎng)絡表之前，通常先執(zhí)行電氣規(guī)則檢查工作。電氣規(guī)則檢查的工作就是利用軟件檢查

18、用戶設計的電路，以便能都找出認為的疏忽，執(zhí)行檢查后，還會獲得各種錯誤報告，并且會在電路原理圖中有錯誤之處的做標記。電氣規(guī)則檢查結(jié)果如下：圖 3-1 電氣規(guī)則檢查123.3 生成報表文件生成報表文件 生成的交叉參考遠見列表如下圖所示： 圖 3-2 交叉參考遠見列表生成的 pcb 如圖所示13 圖 3-3 pcb 圖4.電路仿真電路仿真 protel 99 se 提供了更加強大的電路仿真功能。它可以對當前所畫的電路原理圖進行仿真，因此在電路的整個設計周期都可以仿真查看和分析電路的性能指標，以便及時發(fā)現(xiàn)設計中所存在的問題并加以改正，從而更好地完成電路設計。同時它還不需要讀者去編寫網(wǎng)標文件，因而使用十

19、分方便。 它還可以提供模擬和數(shù)字信號混合仿真。其仿真引擎使用的是伯克利分校的spice/xspice。它可以讓我們精確地仿真由各種器件構(gòu)成的電路。 因為復雜的數(shù)字器件通常是不能用標準的非事件驅(qū)動的 spice 庫，因此 protel 99 se使用了一種特殊的描述性語言，通過它建立相應的數(shù)字器件模型，以供 protel 99 se 仿真使用。 從原理上來說，protel 99 se 中的仿真器只受計算機內(nèi)存的限制，而不受其他因素的14影響。 protel 99 se 中支持的電路仿真類型有：交流小信號分析，瞬態(tài)分析，噪聲分析，直流分析，參數(shù)掃描分析，溫度掃描分析，傅里葉分析和蒙特卡羅分析。4.

20、1 繪制可用于仿真的電路原理圖繪制可用于仿真的電路原理圖 4.1.1 選取可用于仿真的元件庫選取可用于仿真的元件庫為了建立可仿真原理圖，必須選用相應的庫文件。為方便用戶。protel 99 se 包含了大約 5800 個模擬和數(shù)字器件。他們都有與其相對應的模型。因此，最簡單的辦法就是選用現(xiàn)在的庫。當然選用現(xiàn)成的庫也有一定的問題，即在真正工作的時候，可能所用的期間不能在庫中找到，那么只好自己建立模型了。protel 99 所提供的仿真元件庫存在：design explorer 99 selibraryschsim.ddb。把此元件庫掛上，然后就可以選用其中的元件了。剩下的工作就是畫原理圖。原理圖

21、如下圖所示：15 圖 4-1 仿真原理圖4.1.2 生成仿真原理圖元件清單生成仿真原理圖元件清單 生成的元件清單如下圖所示：164.1.3spice 網(wǎng)表分析網(wǎng)表分析 在仿真之前要生成網(wǎng)表文件，然后傳遞給 spice 去仿真。生成的網(wǎng)表文件如圖所示： 圖 4-2 網(wǎng)表文件174.2 波形信號分析波形信號分析 圖 4-3 仿真波型185.心得體會心得體會 通過這次 protel 課程設計了，大體上了解了怎樣畫原理圖、做 pcb、仿真及其步驟。原理圖的設計步驟：原理圖的設計步驟包括放置電路圖紙，放置元件，布線，編輯調(diào)整等。設計原理圖時一般按上述步驟進行。設置電路圖紙：設置電路圖紙就是要根據(jù)實際情況

22、設置其各種參數(shù)和相關信息，如圖紙的尺寸、方向、標題欄、邊框底色、文件信息等。設置電路圖紙的目的是事先準備好一個合適的工作平面，以便在上面得心應手地開展自己的設計工作。裝入元件庫：在放置元器件之前，必須知道各個元器件所在的元件庫，并把相應的元件庫裝入到原理圖管理瀏覽器中，以便從中找到所要放置的元件。放置元件：電路原理圖中有兩大元素，一個是元件，另一個是路線。繪制一張原理圖首先是要把有關的元器件放置到工作平面上。生成網(wǎng)絡表文件：網(wǎng)絡表文件是原理圖與印制電路板之間的一條聯(lián)系紐帶，它將直接影響到后面設計印制板中自動布線的成敗。添加文字：文字作為圖形的重要補充時必不可少的。為了將來讀圖方便，原理圖中除了個電器元件的名稱外，優(yōu)勢還應添加特殊的文字說明，添加文字說明的方法有添加文字標注和添加文本框兩種。創(chuàng)建原理圖項目元件庫：將一個項目文件或單個原理圖文件中使用的所偶元件以及各種代替元件保存在用戶所創(chuàng)建的元件庫中，以便文件的保留和交換。印制電路板的布線流程：規(guī)劃電路板，設置參數(shù)，裝入網(wǎng)絡表及元件的封裝，布置元件，自動布線，手工調(diào)整等幾個步驟。仿真是本次設計中出現(xiàn)問題最多，最難做的一部分，剛開始做仿真總是出現(xiàn)大量的錯誤，先后是庫文件選擇錯誤，然后是網(wǎng)絡標號等等。經(jīng)過查找資料，同學討論最后終于成功做出了仿真。