第1讲-认识电子CAD

广东职业技术学院
什么是电子CAD
CAD即计算机辅助设计(CAD-Computer Aided Design) 利用 计算机及其图形设备帮助设计人员进行设计工作 。简称CAD

电子线路CAD的基本含义是使用计算机来完成电子线路的设 计过程，包括电原理图的编辑、电路功能仿真、 工作环境模拟、印制板设计（自动布局、自动布线）与检测等。 电子线路CAD软件还能迅速形成各种各样的报表文件， 如元件清单报表，为元器件的采购及工程预决算等提供了方便。


印制电路板(也称印制线路板，简称印制板)
是指以绝缘基板为基础材料加工成一定尺寸的板 ，在其上面至少有一个导电图形及所有设计好的 孔（如元件孔、机械安装孔及金属化孔等），以 实现元器件之间的电气互连。
印制电路板的发展
印制电路技术虽然在第二次世界大战后才获得迅速发展， 但是“印制电路”这一概念的来源，却要追溯到十九世纪。 在十九世纪，由于不存在复杂的电子装置和电气机械， 因此没有大量生产印制电路板的问题，只是大量需要无源元 件，如：电阻、线圈等。
Altium Designer(PROTEL) 随着微软OFFICE的使用，人们更加习惯MS软件 的操作习惯，这时PROTEL 99SE与OFFICE不同 的操作习惯显得有些不太方便。 Protel Technology公司很快推出了经典的Protel DXP
Altium Designer(PROTEL)

1899 年，美国人提出采用金属箔冲压法， 在基板上冲压金属箔制出电阻器，1927年提出 采用电镀法制造电感、电容。 经过几十年的实践，英国Paul Eisler博士 提出印制电路板概念，并奠定了光蚀刻工艺的 基础。

随着电子元器件的出现和发展，特别是 1948年出现晶体管，电子仪器和电子设备大量 增加并趋向复杂化，印制板的发展进入一个新 阶段。
PCB的特点
1.可高密度化 5.可测试性
2.高可靠性 6.可组装性
3.可设计性 7.可维护性
4.可生产性
优点： 具有重复性。 板的可预测性。 所有信号都可以沿导线任一点直接进行测试，不会因 导线接触引起短路。 印制板的焊点可以在一次焊接过程中将大部分焊完
正因为印制板有以上特点，所以从它面世的那天起，就得到了广 泛的应用和发展，现代印制板已经朝着多层、精细线条的方向发展。特 别是八十年代开始推广的SMD（表面封装）技术是高精度印制板技术与 VLSI（超大规模集成电路）技术的紧密结合，大大提高了系统安装密度 与系统的可靠性
有比较严格的规定：布线间不能交叉而必须绕行独自的路径。
⑵双面印制板（Double Sided Print Board） 。双面印制板指两面都有导电图形的印制板，板 的厚度约为0.2～5.0mm，它是在两面敷有铜箔的 绝缘基板上，通过印制和腐蚀的方法在基板上形 成印制电路，两面的电气互连通过金属化孔实现 。它适用于要求较高的电子设备，由于双面印制 板的布线密度较高，所以能减小设备的体积。
印制电路板种类
目前的印制电路板一般以铜箔覆在绝缘板（ 基板）上，故亦称覆铜板。
1.根据PCB导电板层划分
⑴单面印制板（Single Sided Print Board）。 单面印制板指仅一面有导电图形的印制板，板的厚 度约在0.2～5.0mm，它是在一面敷有铜箔的绝缘基 板上，通过印制和腐蚀的方法在基板上形成印制电 路。它适用于一般要求的电子设备。
⑶多层印制板（Multilayer Print Board）： 多层印制板是由交替的导电图形层及绝缘材料层 层压粘合而成的一块印制板，导电图形的层数在两层 以上，层间电气互连通过金属化孔实现。多层印制板 的连接线短而直，便于屏蔽，但印制板的工艺复杂， 由于使用金属化孔，可靠性稍差。它常用于计算机的 板卡中。 对于电路板的制作而言，板的层数愈多，制作程序 就愈多，失败率当然增加，成本也相对提高，所以只 有在高级的电路中才会使用多层板。
印刷电路板PCB 什么是印刷电路板 (printed circuit board简写为： PCB)？ 在塑料板上印制导电铜箔，用铜箔取代导线，只要 将各种元件安装在印制电路板上，铜箔就可以将它 们连接起来组成一个电路。 如下图所示
什么是PCB 在实际电路设计中，完成原理图绘制和电路仿 真后，最终需要将电路中的实际元件安装在印制 电路板（Printed Circuit Board，简称PCB）上 。原理图的绘制解决了电路的逻辑连接，而电路 元件的物理连接是靠PCB上的铜箔实现。 随着中、大规模集成电路出现，元器件安装朝 着自动化、高密度方向发展，对印制电路板导电 图形的布线密度、导线精度和可靠性要求越来越 高。为满足对印制电路板数量上和质量上的要求 ，印制电路板的生产也越来越专业化、标准化、 机械化和自动化，如今已在电子工业领域中形成 一门新兴的PCB制造工业。
Jason-zou
第一讲 认识课程
1
课程介绍
2
电子CAD设计基础
知识目标：
本课程主要学习内容为Protel DXP的功能； 原理图编辑器的功能和原理图绘制方法； 印制板编辑器的功能、单面和双面印制板设计过程与技巧及 其操作基本知识与操作技能。 使学生熟悉电路原理图绘制和印制电路板设计的方法及基本 操作，为学生将来从事相关工作打下一定的应用软件的能力 。
我国在印制电路技术的发展较为缓慢， 五十年代中期试制出单面板和双面板， 六十年代中期，试制出金属化双面印制板和多层板样品， 1977年左右开始采用图形电镀--蚀刻法工艺制造印制板。 1978年试制出加成法材料--覆铝箔板，并采用半加成法生 产印制板。 八十年代初研制出挠性印制电路和金属芯印制板。
PCB板的功能作用 在电子设备中，印制电路板通常起四个作用。 1. 为电路中的各种元器件提供必要的机械支撑。 2. 提供电路的电气连接，实现集成电路等各种元 器件之间的布线或电绝缘。 3. 提供电路所需求的电气特性，如特性阻抗等。 4. 用标记符号将板上所安装的各个元器件标注出 来，便于插装、检查及调试。
五十年代中期，随着大面积的高粘合强度覆铜板的研制，为大量 生产印制板提供了材料基础。1954年，美国通用电气公司采用了图形 电镀－蚀刻法制板。
六十年代，印制板得到广泛应用，并日益成为电子设备中必不可 少的重要部件。在生产上除大量采用丝网漏印法和图形电镀－蚀刻法 （即减成法）等工艺外，还应用了加成法工艺，使印制导线密度更高。 目前高层数的多层印制板、挠性印制电路、金属芯印制电路、功能化 印制电路都得到了长足的发展。
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Altium Designer(PROTEL) 2005年年底，Altium公司推出了Protel系列的高端 版本Altium Designer 6.0。
Altium Designer(PROTEL)
Altium Designer 提供了一款统一的应用方案，其综合电子产品一 体化开发所需的所有必须技术和功能。Altium Designer 在单一设计 环境中集成板级和FPGA系统设计、基于FPGA和分立处理器的嵌入 式软件开发以及PCB版图设计、编辑和制造。并集成了现代设计数据 管理功能,使得Altium Designer成为电子产品开发的完整解决方案－ 一个既满足当前，也满足未来开发需求的解决方案。 Altium Designer 6.0之后的版本差别不大，稍有区别。之后， Altium 每年都推出新版本， Altium Designer 7.0——Altium Designer Summer 8.0——Altium Designer Summer 09——Altium Designer winter 09 ——Altium Designer 10——Altium Designer 11 ——Altium Designer 12
文档组织结构和文档管理
二、常用文档扩展名
设计文件 扩展名
工作空间文件
PCB工程文件 原理图文件 PCB文件 原理图元件库文件 封装方式库文件 集成库文件
Altium Designer(PROTEL) Protel 99SE是Protel Technology公司开发的基于 Windows环境下的电路板设计软件。该软件功能 强大，人机界面友好，易学易用，在国内普及率 非常高，至今还被广泛应用，最终成为大中专院 校电学专业必学课程，同时也是业界人士首选的 电路板设计工具。
电原理图SCH设计和印制板PCB设计 是电子线路CAD最基本的功能。
电路原理图SCH（Schematic） 电路原理图 ，直接体现了电子电路的结构和工作 原理，所以一般用在设计、分析电路中。分析电 路时，通过识别图纸上所画的各种电路元件符号 ，以及它们之间的连接方式，就可以了解电路实 际工作时的原理，原理图就是用来体现电子电路 的工作原理的一种工具。
Altium Designer(PROTEL)
总体而言，现在国内电子设计工程师采用DXP 2004、Altium Designer(PROTEL) 和PADS（powerpcb）软件的最多。这两个软件 在电子线路设计和PCB线路板绘制两个方面功能较全面，上手快，操 作简单，方面易用。 所以，现在国内高校，电子线路CAD课程的教学，采用DXP 2004、 Altium Designer(PROTEL) 的居多，其次是PADS（Powerpcb）。 Altium Designer(PROTEL)简称AD具有操作简单、功能强大、容易 上手等特点，成为电子线路CAD入门的首选的软件。 Altium Designer Summer 09 在32为操作系统能够稳定运行，例如 WINDOWS XP、WINDOWS 7（32位）
软件的基本功能
软件的基本功能包括：
原理图设计、原理图元器件设计、印制电路板设计、封装方式设计和仿真 。
仿真 原理图设计 印制电路板 设计
原理图 元器件设计
封装方式 设计档组织结构和文档管理
一、文档组织结构
DXP 2004 SP2 设计分工作空间（Workspace）、工程（Project） 和含有具体设计内容的文件（Document）三个层次。工作空间文件是关 于工作空间的文本文件，它起着链接的作用，记录它管辖下的各种文件 的有关信息，以便集成环境调用。工作空间可以包含多个工程，工程分 为：PCB工程、FPGA工程、Integrated Library工程等；不同的工程中 又包含着其相应的各种具体内容文件。如图
2001 年，Protel Technology公 司改名为Altium公司，整合了多 家EDA软件公司，成为业内的巨 无霸。 Protel DXP2004是Altium公司于2004 年推出的最新版本的电路设计软 件 。 Protel DXP 2004已不是单 纯的PCB（印制电路板）设计工 具，而是由多个模块组成的系统 工具，分别是SCH（原理图）设 计、SCH（原理图）仿真、PCB （印制电路板）设计、Auto Router（自动布线器）和FPGA 设计等，覆盖了以PCB为核心的 整个物理设计。 当前很多高校开展基于Protel DXP2004的教学。 Protel DXP2004介于 PROTEL99SE和Altium Designer 之间
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设计软件
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Altium Designer(PROTEL)
PROTEL是Protel Technology公司在80年代末推出的EDA 软件，在电子行业的CAD软件中，它当之无愧地排在众多 EDA软件的前面，是电子设计者的首选软件，它较早就在 国内开始使用，在国内的普及率也最高，几乎所有的电子 公司都要用到它，许多大公司在招聘电子设计人才时在其 条件栏上常会写着要求会使用PROTEL。 早期的PROTEL主要作为印制板自动布线工具使用，运行 在DOS环境。