采用protel实现AD转换器电路板的设计电子信息科学与技术专业毕业设计毕业论文

Design

a

A/D

converter

Circuit

Board

Using

Protel

Student

majoring

in

Science

and

Technology

of

Electronic

Information

Tang

Chunchun

Tutor

Liu

Qiuxia

Abstract：Taking

the

A/D

converter

for

example,this

article

expounds

fully

the

whole

process

of

designing

circuits

using

protel99se.

Firstly,selections

and

adjustments

of

components

are

introduced,secondly,designs

of

layouts,connections

of

components

and

connections

of

components

are

shown,finally,the

method

of

designing

circuits

is

given,attentions

of

using

protel99se

are

proposed.

Key

words:

protel99se；Schematic;

pcb

circuit

board

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显示对应的拉丁字符的拼音

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引言

potel99SE是Protel公司近10年来致力于Windows平台开发的最新结晶,能实现从电学概念设计到输出物理生产数据,以及这之间的所有分析、验证和设计数据管理。因而今天的Protel最新产品已不是单纯的PCB（印制电路板）设计工具,而是一个系统工具,覆盖了以PCB为核心的整个物理设计。

最新版本的Protel软件可以毫无障碍地读Orcad、Pads、Accel(PCAD)等知名EDA公司设计文件,以便用户顺利过渡到新的EDA平台。Protel99

SE共分5个模块,分别是原理图设计、PCB设计（包含信号完整性分析）、自动布线器、原理图混合信号仿真、PLD设计。现如今电路板制作与设计软件经历了从Protel

for

DOS到Protel

99SE的发展经历，最新还推出了Protel

DXP

、Protel

2004和AltiumDesigner6.0等版本。在Protel系列产品中，Protel99SE以其强大的功能、方便快捷的操作模式和人性化的设计环境，赢得了众多电路板设计员的青睐，成为当前电路板设计的主流产品，是目前影响最大、用户最多的电子线路CAD软件包之一。Protel99SE最主要的特点就是将电路原理图编辑、电路功能仿真测试、测试PLD设计及印制电路板设计等功能融为一体，从而实现了电子设计的自动化。

1

原理图制作

1.1

软件的启动

通常打开Protel99SE的方法有三种：

方法一：一般安装完成Protel99SE软件时，系统会默认在桌面建立快捷方式即“Protel99SE的桌面快捷方式”。

方法二：从开始菜单的程序中找到Protel99SE的启动图标，即可启动软件。

方法三：进入软件所存放的硬盘，从Program

Files文件夹中找到所需的启动图标运行软件。

通过创建一个新的设计数据文件、原理图设计文件、原理图库设计文件、

原理图库设计文件、PCB电路板设计文件和元器件封装库文件来启动相应的编辑器[5]。

（1）创建一个设计数据库文件

①启动Protel

99SE,打开设计浏览器。

②选取菜单命令【File】/【New】，打开【New

Design

Database】（新建设计数据库文件）对话框。

③在【Database

File

Name】（设计数据库文件名称）文本框中输入设计文件的名称，文件命名为“MyDesign.ddb”。

④单击按钮，打开【Save

As】（存储文件）对话框，然后将存储位置定位到指定的硬盘空间上。

⑤单击按钮，回到新建设计数据库文件对话框，确认各项设置无误后单击按钮，即可创建一个新的设计数据库文件。

（2）启动原理图编辑器

新建一个原理图设计文件或者打开已有的原理图设计文件，就能启动原理图编辑器。

①双击图标，打开该文件夹，将新建的原理图设计文件放置在该文件夹下。

②选取菜单命令【File】/【New…】，打开【New

Document】（新建设计文件）对话框。③在新建设计文件对话框中单击图标，选中新建原理图设计文件选项，然后单击按钮，新建一个原理图设计文件.

④将原理图设计文件命名为“MyfirstSch.Sch”。

⑤选取菜单命令【File】/【Save

All】存储该设计文件，并将该文件放置在当前的设计数据库文件中。

（3）启动PCB电路板编辑器

①选取菜单命令【File】/【New…】，打开【New

Document】对话框。

②在新建设计文件对话框中单击图标，选中新建PCB设计文件选项，然后单击按钮，系统将会新建一个PCB设计文件.

③将PCB设计文件命名为“MyfirstPCB.PCB”。

④选取菜单命令【File】/【Save

All】存储该设计文件。

（4）启动原理图库编辑器

①选取菜单命令【File】/【New…】，打开新建设计文件对话框。

②在新建设计文件对话框中单击图标，选中新建原理图库设计文件选项，然后单击按钮，系统将会新建一个原理图库设计文件.

③将原理图库设计文件命名为“MyfirstSchLib.Lib”。

④选取菜单命令【File】/【Save

All】存储该原理图库设计文件。

（5）启动元器件封装库编辑器

①选取菜单命令【File】/【New…】，打开新建设计文件对话框。

②在新建设计文件对话框中单击图标，选中新建原理图库设计文件选项，然后单击按钮，系统将会新建一个元器件封装库设计文件。

③将原理图库设计文件命名为“MyfirstPCBLib.LIB”。

④选取菜单命令【File】/【Save

All】存储该设计文件。

1.2

添加库文件

选取菜单命令File/Open，在Protel

99SE的安装目录下找到并选中“Design

Exporer

99SE/Examples/LCD

Controller。Ddb”，如图1所示。

图1.

添加库文件对话框

单击“打开”按钮，即可将“LCD

Controller.Dbd”设计数据库文件打开。

1.3

放置/编辑元件

图2.

放置/编辑元器件对话框

打开Protel

99SE，新建文件和选择文件存储路径以及密码等各项设置。“”添加Sim.ddb、Miscellaneous

Devices.ddb、Protel

DOS

Schematiclibeary.ddb。如图2所示。

点击原理图设计电路界面，先从Miscellaneous

Devices.ddb库中选中电阻RES2，按下Tab键编辑参数和封装好[6]，如图3所示。

图3.

元器件参数编辑对话框

1.4

布局连线

1、利用自身艺术性的设计，是电路的整体布局得以最佳美观。其次要让元器件相互靠近且不影响后面布线[7]。避免之后的线路交叉和元器件的移动，影响整块版面的美观效果。在元器件放置过程中，用鼠标点住元器件按下旋转快捷键（如：空格键为逆时针旋转，X为左右翻转，Y为上下翻转，也可以用Tab见编辑参数。

2、在完成每个元器件的引脚封装后，将元器件进行布局，如图4所示。

图4.

放置元器件图

3、元件布局完成后，点击工作栏中的画线图标，根据设计好的电路对各个元件进行连接（根据电路图进行连接）电路连好时在对电路进行检查看看有没有元器件漏连[8]，如图5所示，检查完毕后对该电路进行生成网络表格。

图5.

元器件连线图

1.5

生成电路图各项报表

1.5.1创建网络表格文件

在Protel

99SE中，网络表格文件是连接原理图设计和PCB设计的桥梁和纽带，是PCB自动布线的根据，在PCB编辑器中，当同步载入元件出错时，利用网络表格文件可以快速进行查错[9]。

打开生成网络表格文件的原理图设计文件。

(1)选用菜单命令Design/Create

Netlist…

(2)执行网络表格文件生成命令之后，系统会弹出生成网络表格文件选项设置对话框。

(3)设置好个选项之后单击OK按钮，系统将自动生成网络表格文件，并打开网络4、(4)表格文本编辑器。

1.5.2生成元器件自动编号报表文件

当原理图设计好之后，由于设计的原因需要对原理图进行修改，结果会将电路中的某些多余功能删除，同时相应的元件也会被删除，从而导致电路图中元器件的编号不连续，并有可能影响到后面的电路板的装配合调试工作[10]。这种情况在原理图设计的初期经常发生，当出现这种情况时，通常需要对原理图设计进行重新编号。

利用系统提供的元器件自动编号功能对整个原理图上设计的元器件进行重新编号，既省时又省力，尤其适用于元器件数目众多的电路设计。在对原理图设计文件进行自动编号的同时，系统将会生成元器件自动编号报表文件。

2

PCB

板

制

作

2.1

创建设计文件和装载网络表

原理图设计完成之后，就要进入电路板设计的第二个阶段了，即PCB电路板设计[11]。PCB电路板设计是在PCB编辑器中完成的，因此在进行PCB电路板设计之前。需要创建一个空白的PCB设计文件。

然后进入PCB的工作界面如图6所示。

图6.

PCB工作界面

（1）在PCB编辑器中选取菜单命令Design/Lode

Nets…

（2）在载入网络表对话框中单击Browse…按钮，打开选择网络表文件对话框[12]，如图7、图8所示。

图7.

打开网络表文件对话框

图8.

生成网络表对话框

2.2

布局

元器件布局分为两种[13]：自动布局和手动布局。

在PCB编辑器中选中TOOLS/Auto

Placement/Auto

Placer…，生成如图9所示的元器件布局图。

图9.

自动布局图

2.3

布线

自动布线通过自动布线器参数设置后，便可以自动布线了，根据实际需要，既可以对整体进行布线，也可以对指定的区域、网络、元器件进行布线[14]，通过自动布线即可得到如图10所示。

图10.

自动布线图

3

注意事项

3.1

地线设计

（1）单点接地与多点接地的选择。在低频电路中，信号的工作频率小于1MHz时，它的布线和元器件的电感影响较小，而接地电路形成的环流对干扰影响较大，因而屏蔽线采用一点接地。当信号工作频率大于10MHz，导线阻抗变得很大，此时应尽量降低地线阻抗，需采用就近多点接地法。

（2）数字、模拟电路分开。若电路板上既有高速逻辑电路，又有线性电路，应使他们尽量分开，而两者的地线不能相混，应分别与电源端地线相连，要尽可能地加大线性电路的接地面积。对A/D、D/A类器件，数字部分与模拟部分宁可绕过也不要交叉。

（3）接地线尽量加粗。若接地线很细，接地电位则随电路的变化而变化，导致它的信号电平不稳定，抗噪声性能变差。因此，应将地线条加粗，使它能通过3倍于印刷电路板的允许电流。如有可能，接地线宽以在2mm以上为好[15]。

3.2

去耦电容布置

在印刷电路板的各个关键部位配置去耦电容应视为印刷电路板设计的一项最有效的抗干扰措施，对提高整机系统的可靠性、整体性能指标都有十分明显的效果。应引起电路印刷板设计者的足够重视。

（1）原则上每个集成电路芯片的电源进线端都应安置一个0.01μF的陶瓷电容器，如果印刷电路板空隙小装不下时，可在每4～8个芯片的电源进线端安置1个1～10μF的低噪声钽电容器。因为钽电容器高频阻抗特别小，在500千赫范围内阻抗小于1Ω，而且漏电流很小（0.5μA以下）。

（2）对于抗噪声能力弱，关断时电位变化大的器件和ROM、RAM存储器件，应在芯片的电源线（VCC）和地线（Gnd）间直接接入去耦电容。

（3）电容引线不能太长，特别是高频旁路电容不能带引线。

（4）按钮、继电器、接触器等部件在操作时可能会产生火花，必须用ＲＣ电路加以吸收。

（5）许多数据处理器件都有两个内部不相连的地线，即模拟地和数字地，但这两个地又必须在一点相连。由于电流流过地线上的回路电阻及干扰的影响，在系统的接地点和器件的地之间可能会有几百毫伏的电压。由于电源电流和逻辑门电流未按统一路径进入回路，因此将使模拟信号的转换出现测量误差。为了克服这类由于地线及回路引起的测量误差，故在大容量的电容（10μF以上）并联一个0.1μF的小电容是非常有效的。电容并联在逻辑电源和数字地（DGND）之间及正负模拟电源与模拟地（AGND）之间。

3.3

布线应注意的问题

（1）连线时不要画成一段一段的，一条直线最好一直画通。

（2）不用的地方都用地填充，做成网格状。

（3）地线多走横向，电源线多走纵向。

（4）地的走线方向与集成电路的方向垂直，以减小短路的可能。

（5）时钟发生器尽量靠近该时钟器件。石英晶体振荡器的外壳要接地，石英晶体的下面以及对噪声敏感的器件下面不要走线。用地线将时钟区圈起来，时钟线尽量要短

（6）印刷板尽量使用弧形线，而不用90°折线，以减少高频信号对外的发射与耦合。

（7）时钟、总线、电选信号要远离Ｉ／Ｏ线和接插件。

（8）模拟电压输入线、参考电压端要尽量远离数字电路信号线，特别是时钟。

（9）闲置不用的运放正输入端接地，负输入端接输出端。

（10）对噪声敏感的线不要与大电流、高速开关线平行。

（11）任何信号都不要形成环路，如果不可避免，应让环路尽量小。

（12）高速线要短和直。

3.4对集成电路不用引脚的处理

在设计印刷板电路图时，对于有些集成电路不用的引出端的处理也很重要。悬空的输入端易受干扰。一般对于门电路可用集中处理方法。

（1）将未使用的引出端通过一个2kΩ左右的电阻接＋5V的电源，使其处于高电平。

（2）将未使用的引入端和使用的输入端并接起来。

（3）若同块集成电路有未使用的与非门，可将其接地，其输出接至别的与非门的未使用的输入端[16]。要是与门则应接高电平，输出高电平再接至别的门的未使用的输入端。

对于触发器，当置位端和复位端不用时，均应接高电平（如＋5V），CP端不用时应接低电平。

当用长线从外电路引入信号时，应用施密特电路进行整形，或印板中前一级有RC积分电路时，后级也要用施密特电路进行整形。

3.5

电源线布置

布电源线时，除了要根据电流的大小，加粗导线宽度外，还要使电源线、地线的走向与数据传递的方向一致，以增强其抗噪声的功能。

4

结论

通过对Protel的应用和应用注意事项的介绍，从而更清楚地了解到其在电路设计中给使用者带来了很大的方便。熟练掌握Protel

软件,将极大提高电子线路的设计质量和效率，节省了大量的人力物力。

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99

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致谢

毕业论文暂告收尾，这也意味着我在菏泽学院的两年的学习生活既将结束。回首既往，自己一生最宝贵的时光能于这样的校园之中，能在众多学富五车、才华横溢的老师们的熏陶下度过，实是荣幸之极。在这两年的时间里，我在学习上和思想上都受益非浅。这除了自身努力外，与各位老师、同学和朋友的关心、支持和鼓励是分不开的。

在此，我们特别要感谢刘秋霞老师。从论文的选题、文献的采集、框架的设计、结构的布局到最终的论文定稿，从内容到格式，从标题到标点，她都费尽心血。没有刘老师的辛勤栽培、孜孜教诲，就没有我论文的顺利完成。您在这两年教会我的不仅仅是书本上的知识，更重要的还有做人原则和道理！

最后我还要感谢物理系各任课老师和各位同学，与他们的交流使我受益颇多。

本篇论文由

一人完成！由于时间的仓促及自身专业水平的不足，整篇论文肯定存在尚未发现的缺点和错误。恳请批阅此篇论文的老师、同学，多予指正，不胜感激！

10