司慧玲

（郑州华信学院 河南 郑州 451100）

由于电子技术的飞速发展和印制电路板加工工艺的不断提高，新的大规模和超大规模集成电路芯片不断涌现出来，现代电子线路系统已经变得非常复杂了。同时电子产品又在向小型化的方向发展，要在更小的空间内实现更复杂的线路的电路功能，在这种情况下，对印制电路板设计和制作要求也越来越高了。快速、准确地完成电路版的设计对电子线路工作者而言是一个挑战。于是各种各样的电子线路辅助设计工具（EDA）应运而生，其中影响比较大的有ORCAD、PowerPCB及Protel系列等。Protel设计系统是世界上第一套将EDA环境引入Windows环境的EDA开发工具[1]。Protel在国内知名度最高，应用最广泛。

1 项目及文件管理

在做一个项目前要做好准备工作，新建项目是必须的，后期将会在该项目下建立各类文件，便于整个设计工作的管理。

1.1 新建项目

1）在计算机指定盘，建立一个属于自己的文件夹如E盘。

2）启动Protel DXP。执行菜单命令[File]/[New]/[PCB Project]，系统建立一个项目文件，命文件名为：clock.PrjPcb，并进行保存。

1.2 新建原理图文件

1）执行菜单命令，[File]/[New]/[Schematic]，新建原理图文件。

2）然后执行命令，[File]/[Save]命令，选择路径并输入文件名clock，完成E：clock.PrjPcb电子钟双面板电路原理图文件的建立。

2 原理图设计

2.1 自制元器件

如图1所示执行菜单命令新建一个原理图库文件命名为clock.schlib，注意该文件也在项目中建立。在默认元件库中找不到的元器件都需要自己绘制，电路中的集成块U1、U2、U3都需要自己绘制。

图1 创建原理图库Fig.1 Creat schematic library

引脚编辑时执行[Tools]/[Component properties]，打开元件属性编辑器对话框，点击按钮[Edit pins…]，打开元件引脚编辑器，根据序号对引脚名称进行集中编辑，以此提高了工作效率。

2.2 载入元器件库

protel中一个是常用元器件杂项库（Miscellaneous Devices．IntLib），另一个是常用插接件杂项库（Miscellaneous Connectors.IntLib）[2]，以及自己创建的原理图库clock.schlib，其他库需要时再载入。

2.3 绘制原理图

2.3.1 放置元器件

注意放置元器件后封装修改，U1、U2、U3的封装先用系统默认，等放置后再做修改。

2.3.2 布局连线

数字钟原理图较为复杂，检修起来也比较困难，如果采用网络标记法，则能克服上述缺陷。具有相同的网络标号的导线，不管图上是否连接在一起，都被看作同一条导线[3]，所以将该电路中相连的两个管脚，用相同的网络标号标注，便于绘制、检查、修改。原理图如图2所示。

图2 数字钟原理图Fig.2 Digital clock schematic

3 数字钟PCB板设计

3.1 自制元器件的封装

封装就是实际元器件焊接到电路板时所指示的外观和焊点的位置，原理图中的元器件表示一个实际元器件的电气模型[4]，所以封装制作一定要符合实际元器件尺寸。

Protel 2004引入了集成库的概念，在原理图中选择的元器件就已经有了需要的封装，Protel 2004附带了68，000多个元件的设计库[5]，包括原理图FPGA设计的即调即用及预综合元件集成库，并且这些封装都能完全的符合要求，当然如果不满意也可以修改这个元器件的封装，当然还可以在PCB库编辑器制作所需要的封装。

执行菜单命令 [File]/[New]/[PCB Library]，新建一个PCB库文件，启动了PCB封装编辑器，新建元器件封装库默认文件名为clock.Pcblib.执行菜单命令[File]/[Save]或单击保存按钮，可以选择文件位置并将文件重命名保存。

执行菜单命令[Tools]/[Library Optinons]，系统弹出如图所示对话框可以进行封装编辑器的面板参数设置，如图3所示。

图3 板选项设置Fig.3 Board options

然后放置焊盘，绘制封装外形。

3.2 创建PCB文件

执行菜单命令[File]/[New]/[PCB]，在数字钟项目中新建PCB文件，执行菜单命令[File]/[Save]，保存完毕一个新的PCB文件clock.pcblib就建成了。

3.3 参数设置

执行菜单命令[Design]/[Options]，打开对话框进行参数设置。执行菜单命令[Design]/[Board Layuers… ]打开如图对话框进行板层设置，如图4所示。

图4 板层设置Fig.4 Board layers

3.4 规划电路板

该电路比较复杂，所以采用双层板。初步规划电路板的尺寸为宽度80 mm，高度50 mm。

1）单击Placements工具栏中的原点标识符，或执行菜单命令[Edit]/[Origin]/[Set]，设置PCB左下点为新坐标基准点。

2）绘制物理边界。

将图层转化为物理层Mechanical1，单击Placement工具栏中的/按钮或选择[Place]/[Line]菜单命令，绘制尺寸为 80×50 mm封闭的矩形边框作为物理边界。

3）绘制电气边界。

将图层转化为禁止布线层Keep-Out Layer，单击Placement工具栏中的交互布线按钮或选择[Pace]/[Interacive Routing]菜单命令启动交互布线操作，形成一个距物理边界1 mm的电气边界。

3.5 加载网络表及元器件

执行菜单命令[Design]/[Import Changes From]；点击按钮Validate Changes按钮，进行系统检测；若检测完全正确，点击Execue Changes按钮，将网络表和元器件载入PCB编辑器中。后点击Close按钮，关闭。

加载网络表时引脚会丢失，原因是引脚定义顺序的错误[6]，这种错误在载入网络表时候和设计规则检查时都不会被发现，结果会影响电路的功能实现，以至于烧毁器件。

3.6 元器件布局

执行菜单命令[Tools]/[Auto Placement]/[Auto Placer]，对元器件进行自动布局布局规则选择Cluster Placer；自动布局后，对元器件进行手工调整。

3.7 布线

执行命令[Auto Route]/[All]，启动自动布线操作。自动布线后电路如图5所示。

图5 自动布线Fig.5 Auto route

自动布线结束后，需要对布线进行手工调整。调整重点是地线，其次是电源回路。

3.8 DRC检查

完成布线设计后，可以统一进行设计规则检查。DRC

执行菜单命令[Tools]/[Design Rule Check]命令启动印制电路板规则检查如图6所示。

图6 布线规则检查Fig.6 Rules to check

4 结束语

本设计应用Protel dxp 2004绘图软件完成了数字钟从原理图绘制到双面印制电路板的制作，其中制作了新的元器件电路符号及封装，简化了设计过程。正确把握设计环节，运用一定的设计技巧，再进行反复的调整，才能设计漂亮的电路板。

[1]清源计算机工作室.Protel 99 SE原理图与PCB设计[M].北京：高等教育出版社，2003.

[2]李俊婷.计算机辅助电路设计与Protel DXP[M].北京：高等教育出版社，2006.

[3]王廷才，王崇文，等.电子线路辅助设计[M].北京：高等教育出版社，2006.

[4]孙玉军.Protel DXP电路设计技术[M].北京：冶金工业出版社，2008.

[5]刘光辉.Protel 2004－－－新一代完整的板计设计工具[EB/OL].[2010－06－24].http://www.gongkong.com/webpage/paper/201006/20100624134033 00002.htm.

[6]索世文，马刚.基于Protel的PCB板图设计[J].沈阳航空工业学院学报，2007，24（3）：52－54.SUOShi-wen，MA Gang.PCB board design based on protel[J].Journal of Shenyang Institute of Aeronautical Engineering，2007，24（3）：52－54.