资源描述
《电子电路CAD技术》,项目3 绘制流水彩灯原理图和设计PCB单面板,【项目导读】,项目2 体会了SCH和PCB的设计过程。本项目继续巩固已学技能，并学习绘图常遇到的一些问题。,知识目标,了解SCH和PCB工作环境的设置。
熟悉Protel软件中各集成电路厂家的元器件库。
了解捕获栅格、网络标号、电气规则检查和网络表等概念。,会建立项目工程文件、SCH文件和PCB文件，并以工程方式打开。
能添加/移除元器件库；能查找元器件。
能正确快速完成电路连线，会使用网络标号建立电气连接。
能对电路图进行编译检查，并会简单排错。
会生成并阅读网络表，会输出原理图元件清单。
会排除错误，梳理将原理图元器件封装和网络关系装入到PCB文件。
能对PCB元器件进行手动布局。
会设置布线宽度、间距、布线层；会手动连接PCB元器件。,技能目标,电路图如图3-1所示流水彩灯电路原理图。图中555时基振荡电路产生脉冲，作为CD4017计数输入信号，CD4017依次输出高电平，使10盏彩灯按排列顺序发光。,,【项目引入】,图3-1 彩灯流水电路原理图,任务目标,1 . 绘制图3-1所示电路原理图，保证电气连线正确。,图3-1 流水彩灯原理图,任务目标,2. 初步设计完成PCB单面板布线，如图3-2所示。
要求：一般导线宽30mil，安全间距15mil，手动布线PCB元器件，允许两三条飞线，在电路板中用其他线标注出来，便于实际制板时用软跳线连接。,图3-2 流水彩灯PCB单面板,【任务分析与具体实施过程】,正确绘制完成原理图，将原理图装入到PCB中，常会出现各种错误，常见错误的排除，请看技能链接。,具体任务实施,任务3.1 创建项目文件，并在项目中创建原理图文件
任务3.2 绘制原理图文件
任务3.3 编译检查原理图
任务3.4 生成元件清单报表
任务3.5 SCH网络表的产生及阅读
任务3.6 手动完成PCB单面布线,这些任务就是实际的ＰＣＢ图的设计过程。一个任务的完成，再做另一个任务。
主要由教师带领下一边讲解操作，学生一边跟随实践操作，采用小步骤教学。,任务的教学方式,任务3.1 创建项目文件，并在项目中创建原理图文件,1.创建项目工程文件
1）启动Protel DXP 2004。
2）执行【文件】→【创建】→【项目】→【PCB项目】，可以完成PCB项目文件的创建。
3)执行【文件】→【保存项目】将项目文件保存为“流水彩灯.PrjPCB”.,2.在项目中创建原理图文件
1)执行【文件】→【创建】→【原理图】，在“流水彩灯.PrjPCB”项目下完成原理图文件的创建。
2）在项目所在的目录中保存文件为“流水彩灯.SCHDOC”,初涉电路原理图的绘制，最棘手的事不知道元器件在哪里。本项目用到的元器件如表3-1所示。,任务3.2 绘制电路原理图,知识链接,任务3.2.1 加载元器件库,图3-12 加载Miscellaneous Devices.Intlib和Miscellaneous Connectors.Intlib常用库,(1)元件库的加载 电路原理图主要包括元器件与线路两大元素。,任务3.2.1 加载元器件库,图2-12 加载Miscellaneous Devices.Intlib和Miscellaneous Connectors.Intlib常用库(续),(2)删除元件库 载入过多的元件库，会占用一定的系统资源，降低软件的运行速度，在绘制原理图时还需要把一些不再使用的元件库卸载。,图3-13 卸载多余的元件库,任务3.2.1 加载元器件库,任务3.2.2 Search法查找元器件,对于不知道元器件所在的元器件库名称，可利用元器件的Search法进行查找。,图3-10 查找法放置元器件的操作方法,图3-11 查找法放置三端稳压电源MC78L05CP的操作方法(续),任务3.2.2 Search法查找元器件,任务3.2.3 取消元器件引脚方向上的箭头,,元器件的引脚方向，用以表明电信号的方向，器件555、CD4017放置好后，引脚标有方向箭头，但不需要显示的，执行命令【工具】/【原理图优先设定】，在弹出的对话框【原理图】选项中，去掉【引脚方向】前面的复选框。,3.2.4多个同类元器件的放置与属性修改,在Miscellaneous Devices.Intlib库中找到发光二极管，双击该元件，发光二极管的轮廓粘附在光标上，此时
按“空格”键元件逆时针选择90度。
按“X”键元件水平翻转。
按“Y”键元件垂直翻转。
按“Tab”键打开“元件属性”对话框，可根据原理图的需要修改元器件的编号及其他属性。如图3-14,单击鼠标左键放置元件LED1，之后连续放置的LED属性不变，编号会自动加“1”.如图3-15.,以发光二极管LED为例讲解多个同类元器件的放置：,3.2.4多个同类元器件的放置与属性修改,,图3-14 电容器的元件属性对话框,3.2.4多个同类元器件的放置与属性修改,按信号流向和电路功能布局元器件。,图3-15 元器件整体放置及大致布局,任务3.2.5 电气连接流水彩灯电路原理图,完成电气连接的流水彩灯电路原理图如图3-16所示，如何完成元器件间的电气连接呢？,图3-16 已完成电气连接的流水灯电路原理图,任务3.2.5 电气连接流水彩灯电路原理图,1.导线连接
实体导线连接方法，同项目2任务2.3.4,任务3.2.5 电气连接流水彩灯电路原理图,2.电源、接地符号的放置与连接
实体导线连接方法，同项目2任务2.3.3,3.网络标号的放置,定义:网络标号一般由字母或者数字组成，具有相同网络标号的导线，其电气上是相连的。
作用：原理图中，有时需要连接的元器件距离较远，或被其他导线隔着，不便直接连接导线，此处可使用网络标号（Net Label）建立电气连接，便于读者阅读电路图。,3.网络标号的放置,图3-17 放置网络标号,特别提示：
1、网络标号必须添加在导线或总线上，不能直接放在元件引脚上，因为网络标号与引脚很难关联，必须在引脚上先绘制一段导线再放置网络标号。
2、将网络标号放置在导线上时，出现了红色“×”号(如右上图)，说明网络标号与导线已经关联，再单击放置。
3、当网络标号名称最后一位是数字，且连续放置时，则会自动递增。,1、设置电气检查规则 在对原理图进行编译之前可以设置编译参数，指定各种电气错误的违规等级。,图3-18 设置编译参数的操作方法,任务3.3 编译检查原理图,2.编译原理图 执行【项目管理】→【Compile Document】，可以编译当前原理图。,3-19 a 错误信息报告面板【Messages】,图3-19b 编译错误面板【Compile Errors】,任务3.3 编译检查原理图,图3-20 查看编译结果,任务3.3 编译检查原理图,图3-21a 生成元器件报表清单的操作方法,图3-21b 稳压电源元器件清单表图标,3.4 生成元器件清单报表,对于比较复杂的原理图，单凭人工统计元器件很容易出错。为了方便购买元器件，可利用Protel DXP 2004提供的报表功能生成元件报表清单，操作如右图所示。,1.生成网络表
在Protel的前期版本中，网络表是联系电路原理图和PCB之间的桥梁。,图3-22 执行【设计】→【文档的网络表】→【Protel】，生成网络表,生成的流水彩灯网络表文件,任务3.5 SCH网络表的产生及阅读,生成的流水彩灯网络表文件,2.网络表的阅读,图3-23 双击流水彩灯网络表名称，打开、浏览流水网络表,任务3.5 SCH网络表的产生及阅读,1.双击流水彩灯网络表名称,2.滚动滚轮上下浏览网络表,任务3.5 SCH网络表的产生及阅读,2.网络表的阅读
网络表的内容由许多方括号[ ]和圆括号（ ）组成。
方括号[ ]的内容表示元器件列表。
圆括号（ ）的内容表示网络列表，即元件引脚的连接关系。
1）元件列表。以R1为例,任务3.5 SCH网络表的产生及阅读,2.网络表的阅读
2）网络列表。,任务3.5 SCH网络表的产生及阅读,流水彩灯网络表,任务3.6 手动完成PCB单面板布线,,任务3.6.1 在项目中新建PCB文件并保存,,图3-23 创建的流水彩灯印制板文件,任务3.6.2 将原理图内容更新到PCB图,方法一：原理图中执行：设计/ Update PCB Document 项目3 流水彩灯.pcbdoc。
方法二：PCB图中执行：设计/ Import Changes From 项目3 流水彩灯.PRJPCB。,图3-24 执行命令后的工程变化对话框,用以上任一种方法，系统都会弹出图3-24所示的对话框。,1.单击该按钮，检查元器件的封装和网络关系更改是否正确有效，若有错则返回原理图修改，没错则做第2步。,2.单击该按钮，系统执行所有更改操作，若“完成”出现错误，返回原理图修改，否则点“关闭”按钮,检查结果,3.单击“关闭”,任务3.6.2 将原理图内容更新到PCB图,单击“关闭”按钮，系统自动切换到PCB工作区，此时可看到载入的元器件封装和飞线。如图3-25。,图3-25 原理图元器件封装和网络关系装入到PCB文件,任务3.6.2 将原理图内容更新到PCB图,执行【查看】/【整个PCB板】，当当前对象移人PCB图纸中心，如图3-26所示。,图3-26 原理图元器件封装和网络关系移到PCB图纸中心,任务3.6.3 手工布局元件，规划印制电路板,1.元件手动布局
用鼠标将PCB移到适当的位置，并适当调整元器件的方向。如图3-27所示。,,图3－27 手工调整元件的PCB布局,任务3.6.3 手工布局元件，规划印制电路板,2.规划定义印制电路板
1）重定义PCB板的形状
执行：设计/ PCB板形状/重定义PCB板形状，光标变为十字形，PCB板变为墨绿色，在起点及转弯处单击鼠标会，绘制矩形方框，完成后单击右键。
2）绘制电气边界
选择Keep Out Layer选项卡，执行：放置/直线 ，绘制电气边界（紫色），如图3-27所示。,,任务3.6.4 按指定要求单面手动布线,1.设置单面布线、导线粗细、安全间距
要求：单面布线，导线宽30mil，安全间距15mil
操作：执行菜单【设计】/【规则】，打开“PCB规则和约束编辑器”对话框。
1)设置Routing Layers(布线层)规则。,图3-28 设置布线层,任务3.6.4 按指定要求单面手动布线,2)设置Width(布线宽度)规则。如图3-29.,任务3.6.4 按指定要求单面手动布线,3)设置Clearance(安全间距)规则。,图3-30 设置安全间距,任务3.6.4 按指定要求单面手动布线,2.手动连线
1）手动布线
（1)切换Bottom Layer为当前工作层。
（2）调用命令：
方法一、单击工具栏中的 按钮
方法二、执行右图所示的菜单命令
（3）移动十字光标到手动布线的焊盘上，单击鼠标左键
（4）单击鼠标右键或“ESC”键，结束本次手动布线。完成后的PCB板效果如图3-32,任务3.6.4 按指定要求单面手动布线,,图3-32 手动连接PCB单面板,任务3.6.4 按指定要求单面手动布线,2.手动连线
2）跳线
U2第6引脚和LED8第1引脚间的飞线如图3-32所示，由于同层面导线不能交叉，采用跳线连接。连接方法：
放置焊盘（pad），并设置所在层别为Multi-layer，且焊盘网络为NetLED8_1，连续放置两个，完成后的如图3-33所示。,任务3.6.4 按指定要求单面手动布线,2.手动连线
2）跳线,图3-33 单面板飞线处理,PCB参数设置在“PCB板选择项”对话框完成，主要包括测量单位设置、网格设置和图纸位置设置等。执行菜单命令：设计/PCB板选择项。弹出如图3-34所示的对话框。（和原理图环境参数设置相似）,知识链接 PCB编辑环境,图3-34 “PCB板选择项”对话框,将SCH载入PCB时常见错误及其修改,技能链接,1.找不到元器件封装,图3-35 “工程变化订单(ECO)”出错警告,解决的方法：切换到原理图编辑环境，双击元件U1，在属性对话框中，按【追加】按钮，添加封装为“DIP-8”，重新装载网络表，执行“工程变化订单(ECO)”时就不会再出现错误警告标志。,将SCH载入PCB时常见错误及其修改,技能链接,2.元器件封装少引脚,图3-36 “工程变化订单(ECO)”出错警告,解决的方法：切换到原理图编辑环境，双击元件U1，在属性对话框中，编辑封装为“DIP-8”，重新装载网络表，执行“工程变化订单(ECO)”。,将SCH载入PCB时常见错误及其修改,技能链接,基本完成PCB设计后，怎样处理不合适的封装与网络,PCB图设计完后，还得进一步检查，如元件封装是否合适，导线间距是否太小（易引起短路），焊盘是否合理，元件位置是否合适等。
分析图3-33的问题：
1、R3的封装不符合实际需要，图形轮廓太大，浪费制板面积；改为VR5.
2、C1、C2封装应改为CAPPR2-5*6.8封装。
2—焊盘间距为2mm；5—外壳直径为5mm。
3、发光二极管的图形太大，是卧式的，且实践有正负极，为便于安装，可套用CAPPR2-5*6.8封装。,,归纳提高,注意：不同元件可用同一种封装，只要焊盘间距和图形轮廓与实践元器件相符。,基本完成PCB设计后，怎样处理不合适的封装与网络,改元件封装有两种方法：
方法一、在原理图中更换封装，再次同步更新到对应的PCB图，此时PCB图中的焊盘变成绿色（警告或错误），删除ROOM框，并修改绿色的连续，直至没有绿色。
方法二、直接在PCB图中更改封装。具体操作如下（以C2为例）
1）双击C2封装图形，打开属性对话框，如图3-39。
2）进入浏览元件库对话框，如图3-40，浏览元件封装选择CAPPR2-5*6.8。
调整后的流水彩灯PCB板如图3-41,,归纳提高,,单击,图3-39 封装属性对话框,基本完成PCB设计后，怎样处理不合适的封装与网络,归纳提高,3-40 更改封装,基本完成PCB设计后，怎样处理不合适的封装与网络,归纳提高,图3-41 后期检查修改后的PCB图,基本完成PCB设计后，怎样处理不合适的封装与网络,归纳提高,小 结,继续强调在项目中新建原理图和PCB文件。重在掌握加载元器件库和查找元器件，会用网络标号正确连接原理图，会编译原理图，生成元件清单，产生并会阅读网络报表。
在PCB设计中，排除错误并顺利将SCH载入PCB，会手动布局元件，会根据要求设置布线规则，根据原理图单面手动连接PCB元件焊盘网络名称，掌握手动连线的方法。在印制电路板面积允许的情况下，为便于工艺生产，尽可能加粗导线、加宽导线间距。导线宽度和导线间距关系到PCB板的可靠性和布线难度。,
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