ProtelDxp2004(文本)教程

第四章项目2——99秒递进计时器电路板设计

●考试试题作业流程是什么？

●元件属性对话框的意义是什么？

●如何快捷放置相同和不同种类的元器件？

●导线的移动、拉伸有哪些注意事项和技巧？

●网络标识的意义是什么？，放置、更改网络标识需要注意什么？

●如何设置和移动PCB板设计区域？

●在设计PCB板时如何布局元件？移动元件要注意什么？

● PCB板布线完成后为什么进行覆铜操作？覆铜操作需要哪些设置？

●制作原理图元件有哪几种方法？它们的优缺点是什么？

4.1 电路原理图设计

4.1.1考证试题作业流程

由第三章模拟试题，读者已经知道做考证试题的一般步骤、作业流程，概括如图4.1.1。

图4.1.1 考证试题作业流程

图4.1.1基本包括了ProtelDxp2004中级考证所涉及的各个环节，计算机辅助设计绘图员中级考证试题分单、双题号，它们的设计流程完全一样。因此从本试题开始，简化或省略一般的流程式步骤，有针对性地讲述某些环节、步骤的难点和技巧，作图过程中出现意外如何处理等。

当然，图4.1.1 新建原理图库和新建PCB库的先后顺序可以对调，或者两个库文件都建立以后再分别对其进行编辑。

4.1.2 放置元器件

这张图纸是某省职业技能鉴定2009年夏季单号试题，图中的元器件种类有点多。读者在做这份试题时可能会遇到各种困难或问题，只有解决了它们才能顺利把试题完成，否则，无头绪、干着急。

观察试题图纸，发现电信号流向“从左到右”，元器件分布比较规则。

（1）、放置电阻电容元件

为什么要首先放置电阻电容元件？答：因为它们最常见、最常用，存在于系统自动加载的元件库中。

ProtelDxp2004系统启动时自动加载Miscellaneous Devices.IntLib和Miscellaneous Connectors.IntLib两个元件库。单击图2.1.6工作区右边【元件库】，弹出元件库窗口，切换到Miscellaneous Devices.IntLib。单击元件列表中任意元件，用键盘输入【R】，以R开头的第一个器件就出现“元件符号”区，配合电脑键盘的↓翻查，就可以找到Res2电阻类型，如图4.1.2。

图4.1.2 Res2电阻及封装

如图4.1.2显示Res2电阻除了有原理图符号以外，还自带封装——这是ProteDxpl2004

的一大进步，它的较早版本Prote99SE，原理图符号和封装类型是相分隔的，因此调进原理图的每个元件都要对FOOTPRINT（封装）进行选择标注，否则就会丢失元件。

虽然考题要求对FOOTPRINT进行选择标注，但是对 ProteDxpl2004系统而言，由于绝大部分元件自带封装，所以，这个步骤基本由电脑内部自动完成。

有两种方式能把电阻Res2放到编辑区：一种方式是按

浮动窗口自动隐藏。这时，不要急于把电阻Res2放下。按【Tab】弹出元器件编辑对话框，如图4.1.3。细心的读者可能注意到这个窗口的部分曾在哪里见过，是的！它就是图2.1.12。

图4.1.3 元件属性对话框

本窗口信息量相当大，含盖的内容庞杂，这里只讲常用选项，高级选项在以后涉及到的操做，到时候结合实例再讲述。

●标识符

系统默认的标识是元件类型“分类+问号”的形式，如集成电路为“U？”，电阻为“R？”，电容“C？”等。实际作图时需要更改为R1、R2、R3……需要说明的是，一旦更改、连续放置同类元件时，后缀数值会自动增加，因此，通常把标识符也称“元件序号”。

建议：尽量一次性把所有的电阻（电容）放置完毕，并注意修改标识符和注释。

●注释

元件注释一般采用和元件类型一样的名字，比如这里的“Res2”，它和元件类型（库参考）的名字一样。实际作图时需要更改为具体的参数，比如330、1K、10K……需要说明的是，一旦更改，连续放置同类元件时，后缀数值保持不变。

标识符和注释文本框后都有一个显示复选项，勾选该项时对应的文本内容在原理图中显示，否则将不显示。

●库参考

4.1.4。在这里读者可以选择其元

仍然可以更改元件类型。比如说电阻你可以选“Res1”、“Res2”或“Res3”，它们的大小和形状

是不一样的。

图4.1.4 浏览元件对话框

●库

太简单了，它就是元件所在的库。

●描述

对器件的特性、类型加以类，比如“电阻”是Resistor，“电容”是Capacitor……

●唯一ID

对做图没啥作用，忽略之！

●类型

下拉文本框后面的箭头，展开如图4.1.5。

图4.1.5 元件属性类型对话框

元件属性类型有六种，默认第一种Standard即可。

如果不小心已经把元件放到编辑区，双击元件即可出现如图4.1.3对话框。当然，分别双击R?和Res2，系统会弹出相应的【参数属性】两个窗口，你也可以先后独立编辑！

●图形

①、位置指电阻在图纸中的坐标，该参数随器件移动而改变。

②、方向指电阻在图纸中的方位，该参数随器件移动而改变。

③、模式特别设置，高级用户的选项，对做图没啥作用，忽略之！

● Parameters for R?-Res2

元件参数设置，比如“最近版本日期”、“最近版本标识”、“发布人”等……随便双击任意项都会弹出编辑对话框。该选项对初级用户作图没啥作用，忽略之！

● Models for R?-Res2

①、仿真电路虚拟仿真选项。该选项对初级用户作图没啥作用，忽略之！

②、信号完整性初级用户很少使用，忽略之！。

③、封装设置重要选项，最常见、最常用，比如3.2.5节更改封装类型。

（2）、放置集成电路

由于目前两个元件库中没有集成电路，因此放置这类器件应采取搜寻的方法，具体请参考<3.1.7>章节内容。

本例试题中任何一个集成电路都可以在搜寻窗口空白区输入元器件全名找到。比如输入“P89C52X2BN”，单击搜索窗口下边沿的【查找(S)】，计算机将顺次扫描系统中所有库文件，搜寻到的元器件出现元件列表中，满足搜索条件元器件可能不止一个。当然，如果在搜寻过程中，你已经发现目标元件出现，这时，你可以按元件库上边沿的【STOP】停止搜寻，转而把目标元件调进编辑区。、

当把目标元件调进编辑区时，系统将自动弹出对话框，如图4.1.6。

图4.1.6 询问是否加载该元件所在的库

它询问操作者是否加载该元件所在的库？如果你仅仅是为了得到一张电路原理图，没有必要加载该元件所在的库；若是考证，不但要抄画电路原理图，而且要生成网络表、再由网络表生成PCB图，所以元件所在的库一定要加载！否则，原理图中有该元件、却没有对应的封装，后续在PCB图加载网络表将出现错误提示，生成的PCB图中没有该元件！

另外，图4.1.6还有一个辅助选项“不再提问[D]”，意思是连续放置其它元件时系统作同样处理，只要不是重新搜索新器件，该对话框就不会再弹出。

（3）、放置晶体

由于晶体的注释是具体数字12MHz，因此，用搜寻12MHz的办法不可行。根据经验晶体一

般打头字一般为“X”，因此，用键盘输入【X】，晶体就出现元件符号区，它正好是Miscellaneous Devices.IntLib库中最后一个器件。把注释“XTAL”更改为“12MHz”放置到编辑区。

（4）、放置插座

放置插座的方法同电阻、电容一样，但要切换Miscellaneous Connectors.IntLib为当前操作库。用键盘输入【H】，以H开头的第一个器件就出现“元件符号”区，它正好就是要找的插

座类型。

（5）、放置数码管

切换Miscellaneous Devices.IntLib为当前操作库，用键盘输入【DYP】，配合键盘↓查找，库中有几种类似，请读者注意选择图纸中的元件类型，更改注释为图纸要求即可。（6）、放置继电器同放置电阻、电容一样，在此从略。

可能读者会遇到这样的问题：系统起动时自带的两个元件库Miscellaneous Connectors. IntLib和Miscellaneous Devices.IntLib都没有了，怎么办？其实很简单！打开元件库加载/删除对话框，用鼠标左键单击【安装[I]】弹出库文件夹列表对话框，拖动对话框下边游标向右移动，最后两个文件就是了……如图4.1.7。

图4.1.7 元件库列表

4.1.3 放置导线，网络名，GND，VCC

由于本试题没有总线、分支线，所以画导线，网络名，GND和VCC比较简单，具体请参考<3.1.8 >章节内容。

（1）、导线的移动、拉伸

●“半拉导线”的拉伸/压缩

用鼠标左键单击“半拉导线”任意位置线条被选定，如图4.1.8。移动鼠标到线条左端，当鼠标形状变为时按住左键，“半拉导线”就随鼠标任意拉伸/压缩。

图4.1.8 选定的线条

●“封闭导线”的拉伸/压缩

方法同“半拉导线”的拉伸/压缩一样。然而，这时会出现“断线”问题，如图4.1.9。除非因为需要故意而为之，一般情况下“封闭导线”的不适合做拉伸/压缩操作。

图4.1.9 “封闭导线”水平压缩“断线”

●“封闭导线”的平移

如果在作图过程中，画出的几条纵向“封闭导线”过密或过松，可以做平移操作。方法如下：用鼠标左键单击“封闭导线”任意位置线条被选定，移动鼠标到线条纵向任意位置按住左键，水平移动鼠标“封闭导线”就随鼠标拉伸平移，这时就不会出现“断线”问题，如图4.1.10。

图4.1.10 “封闭导线”平移

当线条被选定情况下，若在线条上、下水平段按住左键纵向移动，水平线段能平移但会出现“断线”问题，如图4.1.11。

图4.1.11 “封闭导线”纵向平移“断线”

当线条被选定情况下，若在线条上、下水平段按住左键横向移动，水平线段能平移但会出现“弯折”问题，如图4.1.12。

图4.1.12 “封闭导线”横向移动“弯折”

当线条被选定情况下，若在线条纵向任意位置按住左键45度移动鼠标，水平线段会出现“弯折”问题，如图4.1.13。

图4.1.13 “封闭导线”45度移动“弯折”

一旦线条“弯折”现象、出现不能保持正交形状，给人非常凌乱的感觉，这种作图效果是不能接受的，希望读者尽力避免。

当然，如果仅仅是整体移动线条，方法更简单，同移动一样。移动鼠标到目标物件、按住左键鼠标，物件就被粘在鼠标上，并随鼠标任意移动。

●导线的拉伸外沿

无论是“半拉导线”或是“封闭导线”，单击鼠标选定后，移动鼠标到端头处，按住左键鼠标“垂直”拖动，导线会从端头“垂直”拉伸外沿，从而和其它电路连接，如图4.1.14。

图4.1.14 导线从端头“垂直”拉伸外沿

如是按住左键鼠标“垂直+水平”拖动，导线会从端头“垂直+水平”拉伸外沿，从而和其它电路连接，如图4.1.15。

图4.1.15 导线从端头“垂直+水平”拉伸外沿

（2）、网络标识的意义

网络标识的意义当移动鼠标接近任意导线时，只要做短暂停留，系统就自动浮出提示条幅，提示标明导线所属网络，如图4.1.16就是鼠标接近“X1”网络对应的导线时浮出的条幅，标明导线属于“X1”网络。

图4.1.16 系统自动浮出提示条幅

读者可能会问：ProtelDxp2004系统怎么定义导线的网络属性呢？好！为了回答这个问题，先请读者观察图4.1.17（a）和图4.1.17（b）。

图4.1.17（a）对“X1”网络长按鼠标图4.1.17（b）对导线长按鼠标

图4.1.17（a）和图4.1.17（b）分别是对“X1”网络和对“导线”长按鼠标左键时出现的情形，图中的交叉“ ”红色标识表示它们的电性能节点，“X1”网络的电性能节点只有一处——字符左下角，“导线”的电性能节点有两处——线段端头，“X1”网络的电性能节点和“导线”的一处电性能节点重合——表明它们在此处连接！故此，导线的网络属性为“X1”！

如果，网络标识远离导线或元器件管脚，电性能节点没有重合，网络符号就因孤立而没有实际意义，如图4.1.18（a）是“X1”网络标识远离导线而导致它们的电性能节点分离，图4.1.18（b）是“X1”网络标识方向错误和导线电性能节点分离，这两种情况都会在生成网络表出错。

图4.1.18（a ） 网络标识元离导线 图4.1.18（b ） 网络标识电性能节点元离导线

因为孤立的网络符号是没有意义，所以网络标识一定会在两个以上的位置出现，凡是相同的网络符号，它们在电性能是相互连接在一起的！

执行菜单命令【编辑】/【选择】/【连接】，单击图纸任意网络，图纸所有相同网络高亮（突出）显示，而其它图件都变淡，如图4.1.19。

图4.1.19 高亮显示选择网络

此时鼠标一直处于待命状态，等待你选择其它目标物件，图纸一直处于淡色显示、且不可

若单击图纸任意网封闭导线，被选择导线高亮显示——不管它有多长、有几处分支，系统都会自适应调整窗口，使被选择导线全部显示在窗口中，如图4.1.20。

说明

图4.1.19 高亮显示选择封闭导线

（3）、电源端口VCC和GND的意义

任何一张电路原理图都有电源符号VCC和GND，同网络标识的电性能特点一样，它们的出现省去了许多连接导线，大大简化了原理图。电源端口VCC和GND的属性对话框如图4.1.21。

图4.1.21 VCC和GND的属性对话框

●颜色

用鼠标左键单击“颜色”，弹出调色板如图4.1.22。你可以任意设置电源端口VCC的颜色。

图4.1.22 调色板对话框

●风格

如图4.1.21下拉窗口中，有七种风格类型，一般来说VCC只能用前四种，GND只能用后三种。

●位置、方向

这几项是用于调整电源端口在原理图中的位置。实际操作中根本不用更改之，在原理图中任意移动、旋转，想放哪儿就放哪儿，想怎么放就怎么放！

●网络

同网络标识的意义完全一样。只要网络名称一样，不管风格如何，它们都是连接在一起的，因此，就会出现不同电源端口形状、却是同的网络，相同电源端口形状、却是不同的网络情况。

在实际工作经常会更改为+VCC、-VCC、+5V、-5V……

4.2 印刷电路板设计

4.2.1 加载网络表

执行菜单命令【设计】/【Import Changes From CDY.PRJPCB】弹出窗口，如图4.2.1。

图4.2.1 工程变化订单（ECO）

单击【执行变化】执行元器件链接、验证，屏幕显示着滚动内容，结束时会有出错警告标志，如图4.2.2。

图4.2.2 工程变化订单出错警告

用鼠标左键拖动图4.2.2窗口分栏，展出后观察出错项目是U？，如图4.2.3。

图4.2.3 出错警告内容

切换到原理图编辑器，原来不知何时放置一个孤立的集成电路MC4558ACP1在图中，如图

4.2.4。

图4.2.4 孤立集成电路MC4558ACP1

删除该元件、重新生成网络表，然后重新导入网络表，结束时没有出错警告标志，按主单栏

刷新屏幕工作区显示如图4.2.5。缩小屏幕，把所有元器件拖到黑色工作区，等待后续操作……

图4.2.5 调进工作区的元器件

当所有元器件拖都在黑色工作区时，一般地说要对PCB环境参数设置和定义PCB板尺寸，详见<3.2.2>和<3.2.3>章节。

读者可能要问：从<快速入门>到<试题一>再到<试题二>，为什么在设计PCB板时要把元器件都移到黑色工作区才行呢？好！为了回答这个问题，我们先执行几个菜单命令体验一下。

执行菜单命令【查看】/【整个文件】，屏幕除显示图4.2.5所有元器件之外，还有黑色工作区和Sheet1的空间（有关内容详见<第五章>）；执行菜单命令【查看】/【整张图纸】，Sheet1的空间不显示了；执行菜单命令【查看】/【整个PCB板】，屏幕只显示黑色工作区，这是说ProtelDxp2004系统定义黑色工作区为PCB板设计区域，所以，加载网络表链接的元器件都要移动到黑色工作区，在该区域布线方能生成电路板。

4.2.2 PCB板设计区域设定

ProtelDxp2004系统定义黑色工作区为PCB板设计区域，默认位置在编辑环境的左下角。你不但可以移动它，而且可以根据作图的需要更改它的大小和形状。

执行菜单命令【设计】/【PCB板形状】，弹出子菜单如图4.2.6。

图4.2.6 PCB板形状子菜单

执行菜单命令【重新定义PCB板形状】更改设计区域形状，如图4.2.7。此时，工作区背景变为黑、鼠标处于待命状态，移动鼠标到任意位置，单击左键、拖动鼠标——像画电路板边框

一样，走出一个封闭的图形，工作区背景颜色恢复，操作完成。

图4.2.7 更改PCB板设计区域

执行子菜单第三项命令整体移动设计区域位置，此时，工作区背景变为黑、鼠标处于待命状态，原设计区域的模板框随鼠标移动，如图4.2.8。在目标区域单击左键放下，工作区背景颜色恢复，操作完成。

图4.2.8 移动PCB板设计区域

无论更改设计区域形状或是整体移动设计区域位置，原点都保持不动。补充说一句：一般来说，初学者不必做这项操作。

4.2.3 元件布局

把元器件都移动到黑色工作区只是调整元件位置的第一步，按题目要求“电路板的布局不能采用自动布局，要求按照信号流向合理布局（从上至下，从下至上，从左至右，从右至左）”。因此需要手工移动元件尽量满足要求。实际工作中手工移动器件是电路板设计中最耗时、最费精力

的操作，它要满足方方面面的要求，比如：方便生产、适合装配、减少干扰、电流要求、耐压需要、散热等。

执行菜单命令【设计】/【PCB板层次颜色】，把【DRC Error Markers】去掉钩选——不要警告颜色（依个人的喜好可做可不做）。参看图纸把元器件移动设计区域适当位置。这里马上就遇到问题：怎么在这么多器件里迅速找到某个元件？

（1）、方法1

快捷方法1： J（Jump）→C（Component）弹出对话框，输出元件序号（标识符），比如R1，如图4.2.9。

图4.2.9 查找元件对话框

单击【确认】鼠标立即跳转至电阻R1，配合【PgUp】、【PgDn】放大、缩小屏幕显示，在R1上按住鼠标左键、电阻粘在鼠标上，移动鼠标到目标区放下，如图4.2.10。

图4.2.10 电阻R1被鼠标粘住（变色）

上下翻转。因为PCB环境下的元件封装具有真实的物理空间尺寸、方向和位置。读者们想一想：若把集成电路电路反过来能焊到电路板上吗？所以，一旦你试图对元器件进行左右翻转或上下翻转时，系统都会弹出警告窗口，如图4.2.11。

图4.2.11 翻转元件警告窗口

为了减PCB板铜箔走线，相互连接的元器件尽量布局到一起，这既是工作经验、也是实际需要。比如R1～R7分别和D1～D7，D1～D7和U2，这些元器件完全有条件、有理由集中布局在

一起。另外，U2和U1有八个网络连接、U3与DS1、U4与DS2都有多处连接，它们都可以这样处理。

（2）、方法2

快捷方法2： M（Move）→C（Component

件列表对话框，如图4.2.12，双击任意标识符（元件序号）即可移动。

图4.2.12 查找元件对话框

当鼠标处于待命状态时，在元件单击鼠标左键则移动该元件，在空白区单击鼠标左键弹出元器件列表……布局完成后还要把序号移动到元件旁边，如图4.2.13。

图4.2.13 布局完成图样

接着设置原点并显示、转换单位画边框（长宽比4：3），操作方法详见<3.2.3>章节内容。

说明

这里一反常态地先布局元器件，再定义电路板尺寸，是考虑到在布局元器件时无法确定电路板大小，当布局完成后再按长宽比要求定义尺寸，容易且方便——这和工程上首先把电路板尺寸定好，定位孔位置、某关键器件必需定在何位置不得移动等是有区别的。

经反复试做，若按4：3比例定义PCB板边框，长度为110mm，宽度为82mm，选定全部元器拖到边框中心位置，如图4.2.14。

图4.2.14 布线前元器件布局

4.2.4 加宽电源网络、自动布线

在<第三章>中，为了让读者感受自动步线的效果，作了一次试布（线）操作，后撤消加宽GND、VCC又重布线。这里按实际作图的顺序，先把电源线加宽，然后再自动布线，具体操作方法详见<3.2.5>章节内容。但是，这里要说明两点：一是把单位改回英制单位，而是把格栅最好改为10mil以下。自动布线结果如图4.2.15。

图4.2.15 加宽电源网络自动布线图

读者可能要问：如果不小心把非电源网络也加宽并布了线，怎么改正呢？

很简单！第一、先撤消布线！第二、调出【PCB规则和约束编辑器】窗口，如图4.2.16。把不该加宽的网络显示，删除不该加宽的网络。

4.2.5 覆铜

实际电路板中要过大电流的地方一般地说都是采用覆铜的方法加大过电流能力，同时可以增强电路的抗干扰能力，又因为覆铜操作主要是针对地线网络，因此行业内一般称“铺地”或“灌水”——灌进密密麻麻的导线、元件和焊盘的空白区域。

在<快速入门>章节我们曾经接触过覆铜概念，覆铜从字面上讲就是将电路板覆上铜箔。实际工程设计中覆铜是非常需要技巧的，如果仅仅是为了考证，只需要按照覆铜的一般步骤操作即可，本小节就来介绍这方面的知识。

执行菜单命令【放置】/ 4.2.16

图4.2.16 覆铜对话框

图4.2.16有三个选项：填充模式、属性和连接到网络。

●填充模式

填充模式分实心填充、影线化填充和无填充。实心填充顾名思义就是用实实在在的铜箔填充，如图4.2.17。影线化填充是用网格线填充，如图4.2.18。无填充顾名思义就是没有铜箔填充，但是，它又要体现覆铜的效果，那它是如何实现呢？答：用覆铜区域的轮廓。如图4.2.19。

工程上一般采用实心填充和影线化填充。

图4.2.17 覆铜（实心填充）