Protel DXP 基础与应用

Protel DXP基础与应用

EDA简介 • EDA是电子设计自动化（Electronic Design Automation）的缩写。EDA技术就是以计算机为工具，设计者在EDA软件平台上，完成设计文件，然后由计算机自动地完成逻辑编译、化简、分割、综合、优化、布局、布线和仿真，直至对于特定目标芯片的适配编译等工作。EDA技术的出现，极大地提高了电路设计的效率和可靠性。

利用EDA工具，电子设计师可以从概念、算法、协议等开始设计电子系统，大量工作可以通过计算机完成，并可以将电子产品从电路设计、性能分析到设计出PCB版图的整个过程的计算机上自动处理完成。现在对EDA的概念范畴用得很宽。包括在机械、电子、通信、航空航天、化工、矿产、生物、医学、军事等各个领域，都有EDA的应用。目前EDA技术已在各大公司、企事业单位和科研教学部门广泛使用。例如在飞机制造过程中，从设计、性能测试及特性分析直到飞行模拟，都可能涉及到EDA技术。本书所指的EDA技术，主要针对电子电路设计、PCB设计。

Protel DXP介绍 • Protel DXP是Altium公司开发的一款功能强大的EDA软件，它几乎具备了当今所有先进的电路辅助设计软件的优点。本书详细介绍了使用Protel DXP集成开发环境进行电路原理图绘制、PCB印制电路板设计的典型方法和技巧，以及电路仿真的方法和信号完整性分析工具的应用。

Protel DXP的应用领域 • 应用领域 • Protel DXP主要应用于电子电路设计与仿真、印刷电路板（PCB）设计及大规模可编程逻辑器件的设计，它是第一个将所有设计工具集成于一身，完成电路原理图到最终印刷电路板设计全过程的应用型软件。

Altium公司 • 在2002年，Altium公司重新设计了Design Explorer（DXP）平台，随着Protel DXP的上市，出现了第一个在新DXP平台上使用的产品。Protel DXP是EDA行业内第一个可以在单个应用程序中完成所有板设计处理的工具。 • Altium公司总部位于澳大利亚悉尼的Frenchs Forest。研发活动在悉尼和欧洲进行。公司在澳大利亚、美国、日本和欧洲设有多个销售和支持办公室，在其他许多主要市场，包括中国、印度、英国等地维持有代理销售网络。Altium公司的客户包括IBM、NASA、Motorola、Hewlett-Packard、Canon、Fujitsu、Bosch、Siemens、Delphi、NEC、Sony、BMW、Alcatel、Daimler-Benz、Philips、CSIRO、Nokia以及Telstra等公司。Altium公司的行业合作伙伴包括Mitsubishi、Infineon、Intel, STMicroElectronics、Atmel、Analog Devices和Philips等。

NASA (National Aeronautics and Space Administration) 美国国家航空航天局

电子产品开发流程中Protel DXP的地位 • 高速PCB设计电子产品开发流程如下图所示：

由流程图看出生产流程主要有三个阶段： • 1 、 PCB设计前的仿真分析阶段设计人员在原理设计的过程中，对PCB设计作出总体规划和详细设计，制定相关的设计规则、规范用于指导后续整个产品的开发设计。

2、PCB设计后的仿真分析阶段 在PCB的布局、布线过程中，PCB设计人员需要对产品的信号完整性、电源完整性、电磁兼容性、产品散热情况作出评估（即软件仿真测试）。若评估的结果不能满足产品的性能要求，则需要修改PCB图、甚至原理设计，这样可以降低因设计不当而导致产品失败的风险，在PCB制作前解决一切可能发生的设计问题，尽可能达到一次设计成功的目的。该流程的引入，使得产品设计一次成功成为了现实

3、测试验证阶段 设计人员在测试验证阶段，一方面验证产品的功能、性能的指标是否满足产品的设计要求。另外一个方面，可以验证在PCB设计前的仿真分析阶段和PCB设计后的仿真分析阶段所做的所有的仿真工作、分析工作是否是准确、可靠，为下一个产品开发奠定很好的理论和实际相结合的基础。

结论 • 从上面的流程我们可以很明显的看出，DXP软件在PCB设计的流程中属于最后两个环节，其基础性和重要性可见一斑。 • 信号完整性 (SI) • 电磁干扰(EMI) • 电磁兼容性(EMC)

Protel DXP界面简介 • Protel DXP界面

学习目的 目录 • 第一篇电子工艺基础 • 第二篇 Protel DXP电路设计与应用 • 掌握电子工艺基础 • 掌握焊接技巧 • 掌握设计SCH和PCB的设计

第一篇电子工艺基础 第1章电子元器件 1.1 电阻器 1.2 电容器 1.3 电感器 1.4 变压器 1.5 半导体分立元件 1.6 集成电路 1.7 表面粘贴器件 1.8 其他器件 1.9 印刷电路板基础 1.10 印刷电路板设计原则

一．电子元器件 1.1 电阻器 1.1.1 电阻器的分类：碳膜电阻器、金属膜电阻器、合成膜电阻器、线绕电阻器、保险电阻器、NTC、PTC热敏电阻器等。 1.1.2 电阻器的主要参数：标称电阻值和允许偏差（误差）、额定功率、温度系数、最高工作电压、稳定性、噪声电动势、高频特性等电阻器的标称方法 1. 直标法 2. 文字符号法 3. 色标法

表1-2 色环电阻的颜色-数码对照表 注意：读色环的顺序是以靠近电阻器引线的色环是第一环，若两端色环与两端引线等距离时，可借助于电阻的标称值系列以及色环符号的规定中有效数字与偏差的特点来判断。 1.2 电容器 1.2.1 电容器的分类按结构可分为固定电容器、可变电容器和微调电容器；按绝缘介质可分为空气介质电容器、云母电容器、瓷介电容器、涤沦电容器、聚苯烯电容器、金属化纸电容器、电解电容器、玻璃釉电容器、独石电容器等

1.2.2 电容器的参数 1. 标称容量和允许偏差 2. 额定电压 3. 绝缘电阻 1.2.3 电容器的标称方法直接标注主要技术指标的方法 1. 直标法用阿拉伯数字和字母符号有规律地组合来表示标称容量的方法 2. 文字符号法 3. 色标法

1.3 电感器 1.3.1 电感器的分类按电感的形式可分为固定电感和可变电感线圈；按导磁性质可分为空芯线圈和磁芯线圈；按工作性质可分为天线线圈、振荡线圈、 1.3.2 电感器的主要参数 3. 分布电容 1. 电感量 2. 品质因数 4. 额定电流 5. 稳定性 1.3.3 电感器的测试及代换用万用表检测。若测得线圈的电阻值远大于标称值或趋于无穷大，说明电感器断路；若测的线圈的电阻远小于标称阻值，说明线圈内部有短路故障。

1.4 变压器 变压器按使用的工作频率可以分为高频、中频、低频、脉冲变压器。 1.4.1 变压器的主要特征参数 1. 额定功率 2. 变压比 3. 效率 1.5 半导体元件 1.5.1 二极管 1.5.2 三极管 1.5.3 场效应晶体管

1.6 集成电路 集成电路是利用半导体工艺或厚薄膜工艺（或者这些工艺的结合）将电路的有源元件（三极管、场效应管等）、无源元件（电阻器、电容器等）及其连线制作在半导体基片上或绝缘基片上，形成具有特定功能的电路，并封装在管壳之中。集成电路与分立元件电路相比，具有体积小、重量轻、功耗低、成本低、可靠性高、性能稳定等优点，广泛应用于电子产品中。 1.6.1 集成电路的分类及命名 1.6.2 集成电路的封装形式及识别 1.7 表面粘贴器件 SMC(Surface Mounted Component) 表面贴装技术SMT（ Surface Mounting Technology）指的是将元件贴装，然后焊到PCB（Printed Circuit Board印制电路板）上的一种新型电子装联技术。

二. 印刷电路板设计的基本知识 • 1.印刷电路板的组成 • 印刷电路板主要由焊盘、过孔、安装孔、导线、元器件、接插件、填充等组成，如图所示。

2.印刷电路板的板层结构 • 印刷电路板常见的板层结构包括单层板（Single Layer PCB）、双层板（Double Layer PCB）和多层板（Multi Layer PCB）三种，见下图。

PCB（Printed Circuit Board），中文名称为印刷线路板，简称印制板 • 1、单面板：是一种一面敷铜，另一面没有敷铜的电路板，只可在它敷铜的一面布线和焊接元件。 • 2、双面板：是一种包括顶层(Top Layer)和底层(Bottom Layer)的电路板，双面都有敷铜，都可以布线，顶层一般为元件面，底层一般为焊接面。 • 3、多层板：就是包含多个工作层面的电路板，除了有顶层和底层外还有中间层，顶层和低层与双面板一样，中间层一般是由整片铜膜构成的电源层或接地层、信号层。

整个电路板将包括顶层(Top)、底层(Bottom)、内层和中间层。层与层之间是绝缘层，绝缘层用于隔离电源层和布线层，绝缘层的材料要求绝缘性能、可挠性、耐热性等良好。整个电路板将包括顶层(Top)、底层(Bottom)、内层和中间层。层与层之间是绝缘层，绝缘层用于隔离电源层和布线层，绝缘层的材料要求绝缘性能、可挠性、耐热性等良好。 • 通常在印刷电路板上布上铜膜导线后，还要在上面印上一层防焊层(Solder Mask)，防焊层留出焊点的位置，而将铜膜导线覆盖住。防焊层不粘焊锡，甚至可以排开焊锡，这样在焊接时，可以防止焊锡溢出造成短路。另外，防焊层有顶层防焊层(Top Solder Mask)和底层防焊层(Bottom Solder Mask)之分。 • 有时还要在印刷电路板的正面或反面印上一些必要的文字，如元件标号、公司名称等，能印这些文字的一层为丝印层(Silkscreen Overlay)，该层又分为顶层丝印层(Top Overlay)和底层丝印层(Bottom Overlay)。

3.印刷电路板的工作层类型 印刷电路板包括许多类型的工作层面，如信号层、防护层、丝印层、内部层等，下面就各层的作用进行简要介绍。信号层：主要用来放置元器件或布线。

印刷电路板的工作层类型 防护层：主要用来确保电路板上不需要镀锡的地方不被镀锡，从而保证电路板运行的可靠性。

印刷电路板的工作层类型 丝印层：主要用来在印刷电路板上印上元器件的流水号、生产编号、公司名称等。

元器件封装的基本知识 所谓元器件封装，是指元器件焊接到电路板上时，在电路板上所显示的外形和焊点位置的关系。常用的封装类型有直插式封装和表贴式封装。直插式封装：是指将元器件的引脚插过焊盘导孔，然后再进行焊接，如图所示。

元器件封装的基本知识 表贴式封装：是指元器件的引脚与电路板的连接仅限于电路板表层的焊盘，如图所示。

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