电子线路CAD课程设计

目录
第一章课程设计的目的 (1)
1.1课程设计的任务及要求 (2)
1.2课程设计的目的 (1)
1.3课程设计意义 (1)
第二章原理图的绘制 (3)
2.1绘制原理图一般流程 (3)
2.2原理图的绘制 (5)
2.3元器件的创建与封装 ................ 错误！未定义书签。

第三章PCB板的绘制 (8)
3.1 PCB板制作过程 (9)
3.2线路板制作注意事项 (12)
第四章课程设计总结和体会 (12)
参考文献 (13)
附录 (14)
前言
PADS是美国Mentor Graphics 公司推出的一款PCB设计软件。

电子技术的飞速发展使得产品的PCB设计越来越来复杂，布线层数增加、高密度互联及高速信号处理等问题已直接影响到产品的可靠性、研发成本及上市时间。

Mentor Graphics 公司的PADS Layout/Router环境作为业界主流的PCB设计平台，以其强大的交互式布局、布线功能和易学易用等特点，在通信、半导体、消费电子、医疗电子等当前最活跃的工业领域得到了广泛的应用。

PADS Layout/Router 支持完整的PCB设计与分析，直到最后的生产文件、装配文件及物料清单输出得等全方位的功能需求，确保PCB设计工程师高效率地完成设计任务。

全软件主题分为两部分：第一部分以PADS Logic为主介绍原理图设计的基本操作方法及技巧；第二部分以 PADS Layout为主，介绍PCB设计的基本操作方法、技巧和规范，以及布线仿真分析等。

目前该软件是国内从事电路设计的工程师和技术人员主要使用的电路设计软件之一，是PCB设计高端用户最常用的工具软件。

起初PADS软件包括Power Logic、Power PCB、CAM350和HyperLynx 4个部分。

2005年初Mentor Graphics 推出了崭新的电路设计解决方案PADS2005.这一次升级有一些改进和提高，软件的名称也有做了一些调整。

原理图设计部分，由原来的Power Logic改为PADS Logic;PCB设计部分，由原来的Power PCB改为PADS Layout;布线，由原来的Blaze Router 改为PADS Router;仿真器的名称没有变，还是HyperLnx。

总之，随着电子技术的发展要求，PADS软件的功能越来越强大，操作也越来越灵活。

通过自身独立思考，自主完成制作PCB板的全部过程，其中运用PADS绘制所需要的电路原理图，熟悉整个过程后运用PADS制作成PCB印刷电路板板图，并学会查看PCB印刷板板图是否符合工业标准，进一步学习印制PCB板的流程
第一章课程设计的目的
1.1课程设计的目的
课程设计以电子线路CAD软件设计原理为基础，重点在硬件设计领域中实用的电子线路设计软件的应用，使学生掌握电子线路设计中使用CAD的方法，为后续课程和设计打下基础。

通过电子线路课程设计，学生应能掌握电子产品自动化设计与制作的一般过程，能阅读电路原理图、PCB（印制电路板，简称印制板）图，能借助手册查阅与电子元器件及材料的有关数据，能正确选择使用元器件和材料，能借助微机熟练进行电路原理图、PCB（印制电路板，简称印制板）图设计，并通过手工制作简单的PCB版，装接电子电路并使用电子仪器进行测试，能在教师指导下解决电子电路制作过程中出现的一般问题，能对所制作电路的指标和性能进行测试并提出改进意见。

1.2课程设计意义
这次课程设计的主要电路板是我们平时课程实验过程所用的电路板，理解电路板的原理及其如何制版是这次课程设计的关键，为了使我们大学生具有作为电子与信息技术生产、服务和管理领域工作的高素质劳动者和高级专门技术人才所应具备电子设计自动化的基本知识、基本技能，为我们学习专业知识，增强实践操作能力打下一定的基础。

在平时生活中我们所见到的电路板就是用这款软件制作而成的。

PADS软件是Mentor Graphics公司的电路原理图和PCB设计工具软件，它几乎具备了当今所有先进的电路辅助设计软件的优点。

PADS集成开发环境进行电路原理图绘制、PCB印制电路板设计的方法和技巧，以及电路仿真的方法和信号完整性分析工具的应用。

通过电路设计，掌握硬件设计中原理图设计、功能仿真、器件布局、在线仿真、PCB设计等硬件设计的重要环节PADS软件初步应用。

通过本次课程设计初步学会使用本软件，提高综合应用能力的专业技能水平。

为将来在就业于应用电子类技术岗位打下坚实的基础。

通过设计的方式，将原理图编制、电路仿真、PCB设计及打印这些功能有机的结合在一起，提供了一个集成开发环境。

提供了混合电路仿真功能，为设计实
验原理图电路中某些功能模块的正确与否提供了方便。

提供了丰富的原理图组件库和PCB封装，并且为设计新的器件提供了封装向导程序，简化了封装设计过程。

提供了层次原理图设计方法，支持“自上向下”的设计思想，使大型电路设计的工作组开发式成为可能。

PADS 提供了丰富的原理图组件库，但不可能包括所有的组件，必要时需要手动设计原理图组件，简历自己的组件库。

提供了全新的PADS设计的功能，这好似以前找到所有需要的原理组件后，开始原理图绘制。

根据电路复杂程度决定是否需要使用层次原理图。

设计组件封装和原理图组件库一样，PADS也不可能提供所有组件的封装。

需要时自行设计并建立新的组件封装库。

设计PCB板确认原理图没有错误之后，开始PCB板的绘制。

首先绘出PCB 板的轮廓，确定工艺要求。

然后将原理图传输到PCB板中来，在网格表、设计规则和原理图的引导下布局和布线。

1.3课程设计的任务及要求
1.根据设计题目要求正确绘制原理图及PCB图；
2.绘制原理图时要求居中且大小适中；
3.绘制PCB图时要有机械层、禁止布线层和安装孔；
4.绘制元件电气图形符号和元件封装；
5.提供原理图、元件电气图形符号、PCB图和元件封装各一张；
1.4设计要求
1.课设的总体要求
（1）独立思考，自主完成。

（2）运用 pads 绘制的电路原理图。

（3）运用 pads 制作成 PCB 印刷电路板板图。

（4）符合工业标准 2、选题要求选用大模块的电路图进行绘制和 PCB 制版，同时自己选题完成全过程。

3.电气规则检测；编辑项目并检查所有错误。

4.画出设计电路的 PCB 图；难点：原理图的差错，PCB 的布线，规则定义。

第二章原理图的绘制
2.1绘制原理图一般流程
图2-1 原理图绘制一般流程
2.2 元器件的创建与封装
虽然 Power PCB 系统有自带的有几个元件库，其中一个叫做 USR 的库是专门为用户准备的。

但是在正规的设计过程中，针对某些原理图的复杂程度不同，一个 USR 库往往不够，比如可能需要按照元件的类别或者是厂商的名称来分别建库，这样在 Power PCB 中就需要不断添加新的元件库来实现。

在将元器件添加到原理图之前，它必须是 PADS 库中的一个已经存在的元器件类型。

元器件类型由以下 3 部分组成： 1.CAE 封装（CAE Decal）2.PCB 封装（PCB Decal）
3.电参数。

一、创建引脚封装
1.建立引脚封装
引脚封装是一个二维线( 2D Line)符号，它代表引脚的逻辑功能。

执行菜单命令【Tool】/【Part Editor】，进入元器件编辑器界面。

再执行菜单【File】/【New】，弹出元器件编辑项目选择类对话框，图 2-2所示：
图2-2 元器件编辑
2.定义引脚封装
PNAME：引脚或功能的名字，如 A00、D01 或 VCC NETNAME：在原理图中显示时的网络名字标志 #E：指引脚号码 TYP：引脚类型（Pin Type） 2、定义引脚封装。

★工具栏单击封装编辑（Decal Editing）图标★找到建立绘制二维线（Create 2D Line）图标。

图2-3 绘制引脚
3.保存引脚封装
完成引脚封装即可保存到库中，如图 2-4并退出编辑状态。

图2-4 保存引脚封装
二、创建CAE 封装
1.执行菜单命令【Tool】/【Part Editor】，进入元器件编辑器界面。

再执行菜单【File】/【New】，弹出元器件编辑项目选择类对话框，选择【CAE Decal】，单击 OK。

图 2-5 元器件编辑对话框
2.进入 CAE 封装编辑器（CAD Decal Editor），手工绘制元器件。

3.然后选择 Tools 下 Part editor 选择 File 下新建 part type，然后单击，打开器件封装对话框，单击 PCB Decals，在引脚数里输入引脚数点击Apply 添加类似的封装类型。

图2-6 器件封装
4.然后选择 Gates 标签，单击添加按钮，添加元器件第一门。

在 CAE 封装区域内双击鼠标左键，一个浏览按钮将出现，单击它出现对话框。

选择要封装的器件进行连接。

5、选择添加单击 OK 键。

2.3原理图的绘制
1.创建一个工程File/New
图2-2创建一个工程
2.添加元器件
打开设计文件，设置好工作环境后，在原理图编辑工具栏中单击按钮，打开如图所示的【ADD PART FROM LIBRARY】对话框。

该对话框中的【filter】区域为查找元件时的过滤设置区，【library】下拉列表下可以选择元器件库，【items】栏中可输入要查找的元器件名称。

图2-3添加元器件
3.建立和编辑连线
添加元器件并合理布局后，接下来就可以连线进而完成设计了。

单击原理图编。

工具栏中的按钮，然后单击引脚，此时会出现一条浮动的线，移动到另一引脚，单击鼠标左键完成一次连线。

在连线过程中，单击鼠标左键可确定连线的拐角，按<back space>键将删除最后一个拐角。

当光标处于浮动状态时，单击鼠标右键选择菜单命令<angle>,可以实现任意角度布线。

在相交的连线处单击鼠标左键会自动产生结点，并且操作过程中多余的结点会自动清除。

单击原理图编辑工具栏中的按钮，在连线上单击鼠标左键，此时连线的终点将跟着光标，移动光标到目标位置后，单击鼠标左键完成连线的调整。

另外，在要调整的位置上，直接按住鼠标左键，此时连线的终点将跟随着光标，移动到目标位置后，单机鼠标左键，同样可以调整连线。

连线到电源(Power)和地(Ground)：打开设计(Design)工具盒，选择添加连线(Add Connection)，点击右键弹出菜单包含了添加地线和电源符号的选项。

按鼠标右键，并从弹出菜单中选择电源(Power)，一个电源符号将粘连在光标上。

为了连接您所需要的电源类型可以按Tab键来选择各种各样的电源符号。

图2-4 题目二原理图
第三章 PCB板的绘制
3.1生成 PCB 图
1.载入网络表
选择菜单【 Tools】/【PADS Layout】在弹出的对话框中选择 NEW，打开 PADS Layout Link 对话框，选择【Design】/【Send Net List】打开 PCB 编辑界面，这样既可将原理图中器件及电气连接关系信息传递到 PCB 文件中。

Status 栏的Check 列中显示是否正确。

若不正确需返回原理图进行修改,运行检查。

再根据错误提示更改原理图中的错误，待到没有错误时，原理图中的信息便正确的传递到 PCB 文件中。

选择“自动散开元器件”选项。

2.布线原则
◆两面板布线时，两面的导线宜相互垂直、斜交、或弯曲走线，避免相互平行，以减小寄生耦合；作为电路的输人及输出用的印制导线应尽量避兔相邻平行，以免发生回授，在这些导线之间最好加接地线。

◆走线拐角尽可能大于90度，杜绝90度以下的拐角，也尽量少用90度拐角。

◆同是地址线或者数据线，走线长度差异不要太大。

◆走线尽量走在焊接面，特别是通孔工艺的 PCB，尽量少用过孔、跳线。

◆单面板焊盘必须要大，焊盘相连的线一定要粗，能放泪滴就放泪滴，一般的单面板厂家质量不会很好，否则对焊接和 RE—WORK 都会有问题。

◆大面积敷铜要用网格状的，以防止波焊时板子产生气泡和因为热应力作用而弯曲，但在特殊场合下要考虑 GND 的流向，大小。

◆元器件和走线不能太靠边放，一般的单面板多为纸质板，受力后容易断裂，如果在边缘连线或放元器件就会受到影响。

◆必须考虑生产、调试、维修的方便性。

3.调整布局并布线
调整元器件位置，放在合适位置，使其美观、大方以便于布线。

然后采用手工布线的方式进行布线。

使用菜单栏的【Add Route】工具或者按下 F2 键快捷键画线，首先选择菜单中的“设置/设计规则/间距”下设置参数，选取 20-30 mils 的线的宽度，或者使用无模命令“W”设置线的宽度。

然后开始布线，为了布局连线更方便，把图中的元器件的封装改为贴片式的，在布线时，把电源部分的线的宽度设置宽一些，依次连接，完成布线，将整个 PCB 原理图的外框大小设置为 75*50Metric。

4.布线设计规则检查
布线设计完成后，需认真检查布线设计是否符合设计者所制定的规则，同时也需确认所制定的规则是否符合印制板生产工艺的需求，一般检查有如下几个方面。

（1）线与线，线与元件焊盘，线与贯通孔，元件焊盘与贯通孔，贯通孔与贯通孔之间的距离是否合理，是否满足生产要求。

（2）电源线和地线的宽度是否合适，电源与地线之间是否紧耦合。

（3）对于关键的信号线是否采取了最佳措施，如长度最短，加保护线，输入线及输出线被明显地分开。

（4）模拟电路和数字电路部分，是否有各自独立的地线。

（5）后加在 PCB 中的图形（如图标、注标）是否会造成信号短路。

对一些不理想的线形进行修改。

3.2 PCB板制作过程
表3-1 材料清单
1.绘制原理图：
找到所需要的原理组件后，开始原理图绘制。

根据电路复杂程序决定是否需要使用层次原理图。

2.设计组件封装：
和原理图组件一样，PADS也不可能提供所有组件的封装，需要时自行设计并建立新的组件封装库。

3.设计PCB板：
确定原理图没有错误之后，开始PCB板中来，在网络、设计规则和原理图的引导下布局和布线，工具查错。

电路设计时另一具关键环节，它将决定该产品的实用性能，需要考虑的因素很多，不同的电路有不同要求
4.打印电路板
将绘制好的电路板用转印纸打印出来，注意滑的一面面向自己，一般打印两张电路板，即一张纸上打印两张电路板。

在其中选择打印效果最好的制作线路板。

5.裁剪覆铜板
用感光板制作电路板全程图解。

覆铜板，也就是两面都覆有铜模的线路板，将覆铜板裁成电路板的大小，不要过大，以节约材料。

6.预处理覆铜板
用细砂纸把覆铜板表面的氧化层打磨掉，一保证在转印电路板时，热转印纸上的碳粉能牢固的印在覆铜板上，打磨好的标准是板面光亮，没有明显污渍。

7.转印电路板
将打印好的电路板裁剪成合适大小，把印有电路板的一面贴在覆铜板上，对齐好后把覆铜板放入热转印机，一般来说经过2-3次转印，电路板就能很牢靠的转印在覆铜板上。

热转印机事先就已经预热，温度设定在160-200摄氏度，由于温度很高，操作时注意安全！
8.显影曝光
显影剂配比：一包50g显影剂与2100ml水混合。

使用时一定注意显影液中不能有未溶解的显影剂颗粒！否则会使显影失败。

覆铜板紫外曝光：主要注意曝光时间，时间以120-150秒为宜，远离阳光，日光灯等光源，剩下的覆铜板要即使装回袋子中，避免失效。

显影：将曝光后的覆铜板及时放入显影剂中，覆铜面向上，10秒后即可出现现象，及时用刷子轻刷去腐蚀掉的部分，反应完成后，捞出，放入清水中洗净。

图3-1 曝光真空
9.腐蚀线路板
腐蚀剂配制：每包试剂190g计算，每包加入600ml清水混匀，至无晶体沉淀。

备用。

将显影完成且用清水洗净的覆铜板，倾斜放入刻蚀剂中，铜面向下，但不要整面接触盆地！每隔十分钟翻动一次，观察效果，直到刻蚀完成，捞出，用清水洗净。

沥干，钻孔。

图3-2 腐蚀
3.2线路板制作注意事项
1.原稿制作注意：电路图打印墨水面必须与绿色的感光膜面紧密接触，以获得最高的解析度。

稿面需保持清洁无污物，线路部分如有透光破洞，应用油性黑笔修补。

2.曝光注意事项：请保持感光板板面及原稿清洁和整齐，若曝光时间不足则容易在下个环节容易使线路腐蚀掉
第四章课程设计总结和体会
通过本次课程设计不仅仅了解了电路原理图和PCB设计的基本流程，还掌握了不少使用技巧。

经过这为期二周的课程投计，认识到了在做一个课程设计时，应该从什么地方着手，怎样构造自己的思路，怎样把所学的理论知识应用到实践中去。

在此次课程设计过程中，让我感觉到了，自己所学知识的溃泛，验证了古人所说的“书到用时方恨少”这句话，每做一步实验都要去查阅资料，去把以前所学的知识从新复习一遍。

以前一直都比较重视理论知识，认为只要学懂了理论知识，就不怕动手操作，但这次课程设计之后让我完全改掉了这种错误的思想，让我认识到，要有动手能力，要靠自己的双手去实现自己的梦想，有的时候能把原理倒背如流，但是一但用到实际上，就会出错，不能应对一些紧急故障。

从理论到实践，不仅巩固了以前所学的知识，而且学到了很多书本上学不到的东西。

通过课程设计使我懂得了理论与实践相结合非常重要，光有理论知识是远远不够的，从理论和实践中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。

作为一名电子专业的学生，我觉得能做这样的课程设计是十分有意义。

在已
度过的大学生活里我们如何去面对现实中的各种电子设计？如何把我们所学到的专业基础理论知识用到实践中去呢？我想做类似的大多数接触的是专业基础课。

我们在课堂上掌握的仅仅是专业基础课的理论面，如作业就为我们提供了良好的实践平台。

在做本次课程设计的过程中，我感触最深的当属查阅了很多次设计书和指导书，以及大量的网络资料。

为了让自己的设计更加完善，更加符合设计标准，一次次翻阅指导书是十分必要的，同时也是必不可少的。

本次课程设计为我们搭建了一个很好的平台在理论和实际之间。

参考文献
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[2]王俞允.PADS PCB 高速电路设计.北京.中国电力出版 2008
[3]周树新何勇.PADS2007视频精讲.北京.电子工业出版社 2009
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[5]周润景景晓松任冠中.PADS2007高速电路板设计与仿真.北京.
电子工业出版社 2009
[6]张海风 HyperLynx仿真与PCB设计.北京.机械工业出版社 2005
[7]江思敏姚鹏翼.PADS电路原理图和PCB设计.北京. 机械工业出版社2007
[8]王仁波.PADS Layout印制电路板设计与实例.北京.电子工业出版社 2009
[9]范如东.高速电路PCB设计与EMC技术分析.北京.电子工业出版社 2008
[10]周润景.Mentor WG高速电路板设计.北京.电子工业出版社 2006
附录
单片机原理图。