电子线路设计——Protel DXP 2004 SP2

以“实际案例”为主线，将知识点融入其中，通过“案例”深入学习

以“方法和技巧”为原则，注重实际能力培养，学习与就业无缝对接

以动手能力为本位，案例制作步骤简洁明了，理论和实践为一体

将实践需求与考试大纲完美结合，结合考证需要，融合日常教学

精心设计电子大赛模块训练，为各类电子大赛储备能量，探索创新

电子设计自动化（EDA）技术属于计算机辅助设计范畴，EDA技术的基本思想是借助于计算机强大的智能设计工作平台，对电子产品的硬件线路进行自动设计，该项技术涉及应用电子技术、计算机软硬件技术、信息处理及智能化技术的最新成果。在EDA软件平台上可以完成电子产品的电路设计、仿真分析以及印制电路板设计的全过程，可以生成直接用于生产、加工的文件。熟悉使用EDA工具进行设计是电子工程人员的必备技能。

一、历史回顾

Altium公司的Protel DXP 2004 SP2将所有的设计工具集成于一身。20世纪80年代TANGO软件包开创电子设计自动化（EDA）的先河，这无疑给电子线路设计带来了设计方法和方式的革命。随后推出了Protel For Dos作为TANGO的升级版本，从此Protel这个名字在业内日益响亮。

80年代末，Windows系统开始日益流行，许多应用软件也纷纷开始支持Windows操作系统。Protel也不例外，相继推出了Protel For Windows 1.0、Protel For Windows 1.5等版本。这些版本的可视化功能给用户设计电子线路带来了很大的方便，设计者再也不用记一些繁琐的命令，也让用户体会到资源共享的乐趣。

步入90年代，Protel公司又推出了最新一代的电子线路设计系统——Protel 98、Protel 99和增强版Protel 99 SE。在Protel 99 SE中加入了许多全新的功能，以其出众的自动布线能力获得了业内人士的一致好评。

2002年，Altium公司推出了Protel DXP，它集成了更多工具，使用方便，功能强大。

2004年初，Altium公司再一次以其强大的研发能力推出了Protel DXP 2004 SP2，这是目前业界唯一的板级设计系统，可以完整地支持FPGA器件的设计与集成直至PCB的实现。

二、Protel DXP 2004 SP2优势

Protel DXP 2004 SP2的功能模块主要包括原理图设计系统、PCB设计系统、基于Spice 8f5混合电路模拟的电路仿真系统、可编程逻辑门阵列（FPGA）设计系统，以及硬件描述语言（VHDL）设计系统等。同时，Protel DXP 2004 SP2可兼容以前各类版本的Protel。

Protel DXP 2004 SP2对设计文件的管理采用了“项目工程”这个概念，以“项目”为中心的设计原则，将所有设计的SCH文件、PCB文件、SCHLIB文件、PCBLIB文件、仿真文件、文本说明文件、网络表文件、报表文件、CERBER文件等汇总为一个工程项目，便于轻松管理。

不仅如此，电路的混合模拟仿真也是Protel DXP 2004 SP2的一个新亮点，它提供了PCB和原理图上的信号完整性分析。

信号完整性分析在软件上就能模拟出整个电路板各个网络的工作情况，并且可以提供多种优化方案让用户选择。混合模拟分析和完整性分析的结果以波形的形式显示出来，且波形的计算算法均较以前版本有较大的优化。同时也可以为自己建立的库元件设置模拟参数。总之信号完整性分析可以带来极大的方便，提高了一次PCB制作的成功率。

Protel DXP 2004 SP2从最初的项目模块规划到最终形成生产数据都可以轻松实现。其功能齐全，体系庞大，是EDA设计的综合平台。本书定位于它的基础和应用，编写目的是帮助学生了解Protel DXP 2004 SP2软件的功能，并快速掌握该软件的基本使用方法和技巧。

三、本书介绍

本书由多年讲授Protel课程的专业教师和具有丰富工程实践经验的人员共同编写完成。作者从实用角度出发，本着浅显易懂、讲解详细的原则，全面地介绍了Protel DXP 2004 SP2的界面、基本组成和使用环境等，并着重介绍了电路原理图和印制电路板的设计方法以及操作过程。

本书共分11章。第1章为简介，起到统领全书的作用，从本章开始将三端稳压电源设计按任务驱动方式提出，使三端稳压电源从原理图设计到生成印制电路板图的整个电路设计制作过程贯穿全书。第2～5章讲述原理图设计，包括系统操作环境的设置、原理图绘制与编辑、元件库的编辑、网络表和各种报表的生成以及原理图的打印输出等方面的内容。第6～10章讲述制作印制电路板流程，包括电路板的规划、网络表与元件的装入、PCB的连线、元件的自动和手工布局、自动布线、手工布线和调整、校验PCB设计、元件库编辑器的使用和最后输出打印印制电路板图等。至此，以三端稳压电源设计为主线的电路板设计的完整过程介绍完毕。第11章以LED键盘模组的任务作为综合设计，以此来概括和验证前面各章节的内容。每章的习题是对本章重点的练习，上机实践是对本章内容的应用、总结和提高，有一定难度，需要花时间上机练习。

四、本书特点

 全书以“实际案例”为主线，通过“案例”深入学习

本教材编写以“案例”分析教学为主线，将知识点融入到生动实用的“例子”中，让读者在完成“案例”的过程中掌握知识，并培养发现问题、分析问题和解决问题的能力。

 结合考证需要，融合日常教学

本书编写融合了计算机辅助设计绘图员（电子类）中/高级考证需要和实际教学要求，大部分内容体现了实践需求与考试大纲的完美结合。同时为了降低初学者学习难度、突出学习重点，编写时注重了知识掌握过程的规律性、层次性、针对性和反复性。

 以“方法和技巧”为原则，注重实际能力培养

全书以工程实际需要为目的组织、安排章节内容，摒弃过时、应用不多且难度较大的内容，力求内容能满足上岗、教学和生产需要，真正做到学习与就业无缝对接。

 突出以动手能力为本位，结合理论和实践一体的模式

全书所有“案例”制作步骤简洁明了，读者根据书中操作提示便可以完成“案例”学习，通过“案例”的解决，培养读者实际操作能力。

 为各类电子大赛训练人才，探索创新

各章后的“电子大赛模块训练”部分是根据电子大赛的训练要求而编写，以“创新、实用”的思路系统性地展示和总结了历年大赛要求必备的基本能力和基本能力之上的创新能力。

五、读者范围

本书可以作为应用型人才培养机电类、电子类、计算机偏硬类相关专业的教材，也可作为广大电路设计人员的培训教材。读者通过本书可以很快学会电子线路设计的基本方法，胜任日常的电子线路设计工作；使用过Protel其他版本的读者也可通过本书了解掌握新版本提供的新功能，并且可以从示例中学到很多设计技巧。

全书由杨秀英教授担任主审，顾滨担任主编，孔祥洪、诸杭担任副主编。第1章和第2章由顾滨编写，第3章由贺大康编写，第4章由孔祥洪编写，第5章由高埜夫编写，第6章和第10章由谷丽丽编写，第7章和第11章由诸杭编写，第8章由宗爱芹编写，第9章由袁冬琴编写，附录由孔祥洪编写，顾滨负责全书的统稿工作。

本书在上海电子信息职业教育集团的指导下编写完成，上海海事大学朱钢副教授、陆明健副教授在本书编写过程中提出了许多建设性意见，在此一并表示感谢。

由于作者水平有限，书中难免会有不妥之处，恳请读者批评指正。

编 者

2010年10月

编者的话

第1章 Protel DXP 2004 SP2简介 1
1.1 Protel DXP 2004 SP2的设计理念 1
1.2 Protel DXP 2004 SP2的特点 2
1.2.1 元件硬件 2
1.2.2 加强性功能 2
1.2.3 超强设计功能 3
1.2.4 板层分割焊接 3
1.2.5 多媒体处理 3
1.3 印制电路板设计环境 4
1.4 PCB板设计的工作流程 5
1.5 Protel DXP 2004 SP2的运行环境 6
1.6 安装Protel DXP 2004 SP2 6
本章知识点 11
专业英语词汇 11
习题一 11
第2章 原理图设计 12
2.1 原理图设计的步骤 12
2.2 绘制原理图前的必要准备 13
2.2.1 启动Protel DXP 2004 SP2 13
2.2.2 汉化Protel DXP 2004 SP2 15
2.2.3 创建项目与保存 16
2.2.4 设置原理图图纸 19
2.2.5 装入元件库 20
2.3 放置元件 22
2.3.1 利用浏览器放置元件 22
2.3.2 利用菜单命令放置元件 24
2.3.3 元件的删除 24
2.3.4 元件位置的调整 25
2.3.5 改变元件属性 26
2.4 绘制原理图 27
2.4.1 画导线 27
2.4.2 利用网络标号实现电气连接 29
2.4.3 放置电路节点 31
2.4.4 放置电源及接地符号 32
2.4.5 画总线 33
2.4.6 绘制总线分支线 34
2.4.7 放置输入/输出端口 35
2.4.8 导线的移动 36
2.4.9 绘制明细图表 36
2.5 绘制原理图的方法总结 37
本章知识点 38
专业英语词汇 38
习题二 39
电子大赛模块训练：电源模块 40
第3章 制作原理图元件 42
3.1 原理图元件库创建 42
3.2 制作元件前的准备 43
3.3 创建原理图元件库文件 45
3.4 绘制元件 46
3.5 复制及编辑元件 48
3.6 保存元件 50
3.7 制作元件方法总结 51
本章知识点 52
专业英语词汇 52
习题三 52
电子大赛模块训练：显示模块 52
第4章 完成原理图设计 55
4.1 完成原理图设计 55
4.1.1 回到原理图设计编辑环境 55
4.1.2 在原理图中添加自己制作的元件 55
4.2 美化原理图 55
4.2.1 画图工具（Drawing Tools）介绍 56
4.2.2 给原理图添加文字 59
4.2.3 给原理图添加图片 60
4.2.4 给原理图查找元件 61
4.2.5 给原理图放置自制元件 62
4.2.6 阵列粘贴 64
4.3 项目编译和差错 65
4.4 产生报表 67
4.4.1 生成网络表文件 67
4.4.2 生成元件列表文件 69
4.5 原理图的打印 70
4.5.1 打印输出 70
4.5.2 生成图片 71
本章知识点 72
专业英语词汇 72
习题四 72
电子大赛模块训练：音频模块 73
第5章 绘制层次性原理图 76
5.1 关于层次原理图 76
5.2 自上而下绘制层次原理图 77
5.3 自下而上绘制层次原理图 82
5.4 层次原理图之间的切换 85
本章知识点 86
习题五 86
电子大赛模块训练：音频综合模块 86
第6章 印制电路板设计基础 89
6.1 印制电路板概述 89
6.1.1 印制电路板概述 89
6.1.2 印制电路板结构 89
6.1.3 铜膜导线 90
6.1.4 焊点和导孔 90
6.1.5 助焊膜和阻焊膜 91
6.1.6 过孔 91
6.2 印制电路板层面概念 91
6.3 认识元件 93
6.3.1 原理图元件与PCB元件 93
6.3.2 针脚式元件 94
6.3.3 表面贴装式元件 95
6.3.4 封装图结构 95
6.3.5 元件名称 96
6.4 元件封装 96
6.4.1 元件封装式的分类 97
6.4.2 元件封装的编号 97
6.4.3 常用元件和集成块封装 97
6.5 印制电路板布线流程 99
本章知识点 100
习题六 100
第7章 PCB图设计常用操作功能 101
7.1 确定合适的元件封装 101
7.2 生成网络表 104
7.3 新建PCB文件 106
7.3.1 通过向导生成PCB文件 106
7.3.2 手动创建PCB文件 111
7.4 设置PCB板图纸 113
7.4.1 控制图层显示 113
7.4.2 设置PCB图纸的栅格和测量单位 114
7.5 载入元件封装和导入网络表 115
7.5.1 装入元件封装库 115
7.5.2 导入网络表 116
7.6 PCB板布局 118
7.6.1 PCB板自动布局 118
7.6.2 PCB板手动布局 120
7.7 自动布线 121
7.7.1 设置自动布线规则 121
7.7.2 自动布线 123
本章知识点 126
专业英语词汇 126
习题七 126
电子大赛模块训练：
传感器——超声波测距模块 127
第8章 PCB板编辑和完善 129
8.1 手动布线完善 129
8.1.1 拆除布线 129
8.1.2 手动布线 131
8.1.3 检查布线结果 131
8.2 添加安装孔 133
8.3 覆铜和补泪滴 134
8.3.1 覆铜 134
8.3.2 补泪滴 136
8.3.3 放置电路板注释 137
8.4 PCB板层管理和内电层建立 138
8.4.1 PCB板层管理器 139
8.4.2 建立内电层 139
8.5 打印输出PCB文件 141
本章知识点 144
专业英语词汇 144
习题八 145
电子大赛模块训练：
硬件完整设计——智能小车 145
第9章 创建自己的PCB元件库 147
9.1 创建一个PCB元件库 147
9.1.1 新建PCB元件库 147
9.1.2 保存元件库 148
9.2 制作数码管PCB元件库 148
9.3 在PCB板中应用自制的元件封装 155
本章知识点 156
习题九 157
电子大赛模块训练：最小系统 157
第10章 电路仿真 159
10.1 设置仿真元件参数 159
10.1.1 设置常用仿真元器件参数 159
10.1.2 设置仿真激励源参数 167
10.1.3 设置特殊元件参数 170
10.2 设置仿真方式参数 171
10.2.1 常规参数设置 172
10.2.2 仿真分析方式 174
10.2.3 仿真分析方式参数设置 174
10.3 进行混合信号功能仿真 181
10.4 进行信号完整性分析 183
10.5 进行FPGA 设计和仿真 193
10.6 FPGA设计并下载到Nanoboard进行
硬件调试 194
10.7 FPGA工程导入到PCB工程中进行
PCB设计 196
10.8 FPGA和PCB的管脚双向优化同步
与更新 198
10.9 RC阻容放大电路仿真实例 200
本章知识点 205
专业英语词汇 205
习题十 205
电子大赛模块训练：SPR模块传感器 205
第11章 印制电路板综合设计 207
11.1 LED键盘模组的原理图创建 209
11.2 LED键盘模组元件库安装和元件放置 212
11.3 创建数码管元件 214
11.4 阵列粘贴 218
11.5 绘制导线、总线、网络标签、输入/输
出端口 219
11.6 项目编译 221
11.7 新建PCB文件 224
11.8 载入元件封装和导入网络表 229
11.9 覆铜和补泪滴 233
11.10 PCB板层管理和内电层建立 234
11.11 制作PCB数码管元件库 235
11.12 在PCB板中应用自制的元件封装 239
电子大赛模块训练： 241
综合设计——单片机数码管万年历电路 241
综合设计——开关电源电路 241
附录1 常用快捷操作 246
附录2 原理图元件清单及图形样本 249
附录3 常用的PCB库元件 252
附录4 样题 255
附录5 绘图员考试大纲 264
参考文献 266

1. 通信电子线路 [主编 周桃云 梁平元]
2. 通信电子线路 [主编 韩伟]