本科实验报告
课程名称： 电路CAD
实验项目： Protel99SE印刷电路板的设计
实验地点：
专业班级： 学号：
学生姓名： ALXB
指导教师：
年 月 日
实验三 Protel99SE印刷电路板的设计
一． 实验目的：
1．了解有关印刷电路板的基础知识和对PCB编辑器的初步认识
2．掌握PCB编辑器的基本操作
3．掌握元件、焊盘、导线等对象的放置方法和属性设置
4．掌握双面板进行手工布局的整个操作过程，要特别掌握电路板布线框的绘制，元件封装库的加载和对布局进行调整的操作方法
5．掌握手工布局和手工布线的操作步骤
6．掌握由原理图生成网络表
7．理解电路板的物理边界和电气边界的区别及绘制方法，了解由向导生成电路板的过程
8．掌握PCB各种常用报表的功能与生成方法
9．掌握PCB的打印输出的操作过程，掌握分层打印和叠层打印的操作方法
二．实验内容
1．在实验1创建的设计数据库下，新建一个PCB图文件，命名为
“你的姓名全拼_甲乙类放大器.pcb”（比如：Lixiaofang_甲乙类放大器.pcb）。
分别设置可视栅格、捕获栅格、元件栅格和电气栅格的数值，并在工作窗口练习体会四种栅格的区别。
2．人工设计“你的姓名全拼_甲乙类放大器.pcb”印刷电路板。
3．使用电路板生成向导，再创建一个“你的姓名全拼_甲乙类放大器.pcb”印刷电路板。
4．分别生成“你的姓名全拼_甲乙类放大器.pcb”的电路板信息报表、NC钻孔报表和元件报表。
5．将“你的姓名全拼_甲乙类放大器.pcb”的顶层、底层和顶层丝印层分层打印出来。
6．打开一个PCB文件，使用Edit | Jump命令，练习跳转到不同的对象。
7．打开一个PCB文件，在PCB管理器中按上面所讲知识，分别浏览网络和元件；练习对网络元件和焊盘的编辑、选取、放大和跳转等操作。
三．实验步骤：
1. 在实验1中的设计数据库的Documents下，新建一个PCB图文件，命名为“你的姓名全拼_甲乙类放大器.pcb”。
2. 按菜单操作Design | Options，分别设置可视栅格、捕获栅格、元件栅格和电气栅格的数值，并在工作窗口练习体会四种栅格的区别。
3. 人工设计“你的姓名全拼_甲乙类放大器.pcb”印刷电路板，
具体步骤如下：
(1) 打开实验1绘制的“你的姓名全拼_甲乙类放大器.sch”文件
(2) 执行操作Design | Create Netlists，生成网络“你的姓名全拼_甲乙类放大器.net”文件
(3) 在新建的“你的姓名全拼_甲乙类放大器.pcb”文件中，执行操作Design | Load Netlists（加载网络表），找到“你的姓名全拼_甲乙类放大器.net”文件并加载
(4) 如果加载网络表报错，分析原因，返回“你的姓名全拼_甲乙类放大器.sch”原理图中进行修改。
(5) 重新生成网络表。
(6) 返回“你的姓名全拼_甲乙类放大器.pcb”文件中，再次加载网络表，如果没有错误，点击“Execute”按钮，至步骤(7)；如果网络表仍然有错，重复步骤(4)、(5)，直至无错，至步骤(7)。
(7) 将PCB文件的工作层调到“KeepOut Layer”，在元件外围画布线框。
(8) 采用群集式方式自动布局，执行菜单操作：Tools | Auto Placement | Auto Placer中的“Cluster Place”
(9) 全局自动布线完成元件的布线，执行菜单操作：Auto Route | All | Route All；如有兴趣，可手动布局布线试一下。
(10) 将人工设计的“你的姓名全拼_甲乙类放大器.pcb”PCB图粘贴到实验报告中（需截图）。
4. 采用向导设计“你的姓名全拼_甲乙类放大器.pcb”印刷电路板：新建一个边长为1500mil的正方形电路板，在电路板的四角开口，尺寸为100mil×100mil，无内部开口，双层板，过孔不电镀，使用针脚式元件，元件管脚间只允许一条导线穿过，最小走线宽度为10mil，走线间距15mil。加载Advpcb.ddb中的PCB Footprint.Lib元件封装库。
实施如下步骤：
(1) 按照向导一步一步创建PCB电路板。
(2) 在创建出来的电路板上，重新加载“你的姓名全拼_甲乙类放大器.net”网络表。
(3) 使用统计式方法进行自动布局，执行菜单操作：Tools | Auto Placement | Auto Placer中的“Statistical Place”，并使用手工方法对布局进行调整。
(4) 采用全局自动布线，执行菜单操作：Auto Route | All | Route All。
(5) 将向导设计的“你的姓名全拼_甲乙类放大器.pcb”PCB图粘贴到实验报告中。
5. （选做）分别生成“你的姓名全拼_甲乙类放大器.pcb”的电路板信息报表、元件报表和NC钻孔报表，并将上述报表粘贴到实验报告中。
实现步骤如下：
(1) 执行菜单Reports | Board Information，点击“Report”按钮。
(2) 在设计数据库的Documents下，创建CAM文件，双击“CAMManager1.cam”，在向导中选择Bom文件（元件报表），选择报表格式为“Spreadsheet”，元件排列格式为“List”，其他默认，结束向导。在生成的Bom Output 1上右键单击，选择“Generate CAM Files”，即生成元件报表文件。
(3) 在设计数据库的Documents下，创建CAM文件，双击“CAMManager1.cam”，在向导中选择NC Drill文件（NC钻孔报表），选择单位“Inches”，数据格式为“2:3”，其他默认，结束向导。在生成的NC Drill Output 1上右键单击，选择“Generate CAM Files”，即生成NC钻孔报表文件。
6. （选做）将“你的姓名全拼_甲乙类放大器.pcb”的顶层、底层和顶层丝印层分层打印出来。
具体步骤如下：
(1) 执行菜单操作：File | Print/Preview，生成“Preview你的姓名全拼_甲乙类放大器.ppc”文件，
(2) 在“Preview你的姓名全拼_甲乙类放大器.ppc”编辑器中，执行菜单操作：Tools | Create Final，点击“Yes”按钮，分别浏览“你的姓名全拼_甲乙类放大器.pcb”的顶层、底层和顶层丝印层，
(3) 将上述工作层的打印版粘贴到实验报告中。
四、实验结果
1、人工设计的PCB图
使用向导设计的PCB图
五、思考题（1、2小题必答，其他任选4道回答）
1．绘制印刷电路板图一般包括哪些步骤？在各步中主要完成什么工作？（必答）
答: 1、进入电路板图编辑环境，呈现电路板图设计环境；
2、电路板图环境设置，完成画紫色框为自动布局和自动布线做准备；
3、载入网络表，用来检测设计是否有错；
4、自动布局使元件都放到边框内；
5、手工调整布局，进行边框调整，视图调整，元件调整；
6、自动布线；
7、手工调整布线，使布线更合理；
8、机械尺寸调整，来调整板形尺寸和焊盘尺寸；
9、存盘退出，对设计的板进行保存；
10、送电路板厂加工。
2．在Protel 99 SE系统中，提供了哪些工作层的类型？各个工作层的主要功能是什么？（必答）
答：提供了顶层，主要功能是元件面；底层，主要功能是焊接面；机械1层；顶层覆盖层；禁止布线层。
3．什么是印刷电路板？它在电子设备中有何作用？
答：印制电路板是覆盖有导电图形层的绝缘板。在电子设备中有何作用包括：
1、提供各种电子元件固定、装配的机械支撑；
2、实现各种电子元器件之间的布线和电气连接；
3、提供所需要的电器特性；
4、为元件插装、检查、维修提供识别字符合图形。
4．在印刷电路板中，焊盘与过孔的作用有何不同？
答: 焊盘：用于焊接元器件引脚的金属孔。
过孔：用于连接各层之间元器件引脚的金属孔。
5．在进行PCB设计中，装入网络表和元件发生网络宏错误时，应如何解决？
6．简述 Protel 99 SE提供了哪些元件布局的规则？群集式和统计式布局方式各适用于什么场合？
答：集群式和统计式规则。集群式适合元器件较少的情况。统计式适合元器件较多的情况。
7．在Protel 99 SE系统中，导线与连线有何区别？
答：导线有电气特性。
8. PCB中可视栅格、捕获栅格、元件栅格和电气栅格的区别是什么？
8．在PCB文件Browse PCB浏览器的视窗中拖动虚线框（如图1），看看工作窗口有何变化？缩小虚线框之后，工作窗口中的图有什么变化（缩小或放大）？
图1 Browse PCB浏览器的视图窗口
10. 打开一个PCB文件，在工作窗口按住鼠标右键，光标是不是变成手形？移动它，工作窗口有何变化？
附：实验1中的“甲乙类放大器”电路原理图，及其元件表：
甲乙类放大电路电路原理图 甲乙类放大电路电路原理图元件表
六、实验感想
本次试验的题目是Protel99SE印刷电路板的设计，做完整个实验，感觉最困难的就是当网络表报错，对原PCB图进行修改。原因主要有：焊盘号对不上、封装元件找不到和元件封装不符。经过同学的帮忙，最终解决了，但还是有点困惑，尤其是对其步骤有点困扰。
第二篇：Protel99SE印刷电路板的设计
实验三 Protel99SE印刷电路板的设计
班级： 学号： 姓名：
实验时间：???；实验学时：2学时
一．实验目的：
1．了解有关印刷电路板的基础知识和对PCB编辑器的初步认识
2．掌握PCB编辑器的基本操作
3．掌握元件、焊盘、导线等对象的放置方法和属性设置
4．掌握双面板进行手工布局的整个操作过程，要特别掌握电路板布线框的绘制，元件封装库的加载和对布局进行调整的操作方法
5．掌握手工布局和手工布线的操作步骤
6．掌握由原理图生成网络表
7．理解电路板的物理边界和电气边界的区别及绘制方法，了解由向导生成电路板的过程
8．掌握PCB各种常用报表的功能与生成方法
9．掌握PCB的打印输出的操作过程，掌握分层打印和叠层打印的操作方法
10. 掌握通过手工方式和系统内置的向导，新元件封装的制作方法与操作步骤
11. 掌握对元件封装库进行管理的基本操作
二．实验内容
1．在实验1创建的设计数据库下，新建一个PCB图文件，命名为“你的姓名全拼_甲乙类放大器.pcb”（比如：Lixiaofang_甲乙类放大器.pcb）。
2．分别设置可视栅格、捕获栅格、元件栅格和电气栅格的数值，并在工作窗口练习体会四种栅格的区别。
3．人工设计“你的姓名全拼_甲乙类放大器.pcb”印刷电路板。
4．使用电路板生成向导，再创建一个“你的姓名全拼_甲乙类放大器.pcb”印刷电路板。
5．分别生成“你的姓名全拼_甲乙类放大器.pcb”的电路板信息报表、NC钻孔报表和元件报表。
6．将“你的姓名全拼_甲乙类放大器.pcb”的顶层、底层和顶层丝印层分层打印出来。
7．在PCB文件Browse PCB浏览器的视窗中拖动虚线框（如图1），看看工作窗口有何变化？缩小虚线框之后，工作窗口中的图有什么变化（缩小或放大）？
图1 Browse PCB浏览器的视图窗口
8．打开一个PCB文件，在工作窗口按住鼠标右键，光标是不是变成手形？移动它，工作窗口有何变化？
9．打开一个PCB文件，使用Edit | Jump命令，练习跳转到不同的对象。
10. 打开一个PCB文件，在PCB管理器中按上面所讲知识，分别浏览网络和元件；练习对网络元件和焊盘的编辑、选取、放大和跳转等操作。
11. 新建一个元件封装库“XXX-favoratePCB.lib”文件，并绘制如下元件封装
（1） 人工绘制如图2所示的发光二极管封装LED，两个焊盘的间距为180mil，焊盘的编号为1、2，焊盘直径为60mil，通孔直径为30mil。
图2 发光二极管封装LED 图3 贴片元件封装LCC16
（2） 用PCB元件生成向导绘制如图3所示的贴片元件封装LCC16，焊盘采用系统默认值。
三．实验步骤：
1. 在实验1中的设计数据库的Documents下，新建一个PCB图文件，命名为“你的姓名全拼_甲乙类放大器.pcb”。
2. 按菜单操作Design | Options，分别设置可视栅格、捕获栅格、元件栅格和电气栅格的数值，并在工作窗口练习体会四种栅格的区别。
3. 人工设计“你的姓名全拼_甲乙类放大器.pcb”印刷电路板，
具体步骤如下：
(1) 打开实验1绘制的“你的姓名全拼_甲乙类放大器.sch”文件
(2) 执行操作Design | Create Netlists，生成网络“你的姓名全拼_甲乙类放大器.net”文件
(3) 在新建的“你的姓名全拼_甲乙类放大器.pcb”文件中，执行操作Design | Load Netlists（加载网络表），找到“你的姓名全拼_甲乙类放大器.net”文件并加载
(4) 如果加载网络表报错，分析原因，返回“你的姓名全拼_甲乙类放大器.sch”原理图中进行修改。
(5) 重新生成网络表。
(6) 返回“你的姓名全拼_甲乙类放大器.pcb”文件中，再次加载网络表，如果没有错误，点击“Execute”按钮，至步骤(7)；如果网络表仍然有错，重复步骤(4)、(5)，直至无错，至步骤(7)。
(7) 将PCB文件的工作层调到“KeepOut Layer”，在元件外围画布线框。
(8) 采用群集式方式自动布局，执行菜单操作：Tools | Auto Placement | Auto Placer中的“Cluster Place”
(9) 全局自动布线完成元件的布线，执行菜单操作：Auto Route | All | Route All；如有兴趣，可手动布局布线试一下。
(10) 将人工设计的“你的姓名全拼_甲乙类放大器.pcb”PCB图粘贴到实验报告中。
4. 采用向导设计“你的姓名全拼_甲乙类放大器.pcb”印刷电路板：新建一个边长为1500mil的正方形电路板，在电路板的四角开口，尺寸为100mil×100mil，无内部开口，双层板，过孔不电镀，使用针脚式元件，元件管脚间只允许一条导线穿过，最小走线宽度为10mil，走线间距15mil。加载Advpcb.ddb中的PCB Footprint.Lib元件封装库。
实施如下步骤：
(1) 按照向导一步一步创建PCB电路板。
(2) 在创建出来的电路板上，重新加载“你的姓名全拼_甲乙类放大器.net”网络表。
(3) 在“KeepOut Layer”工作层，画布线框，要求包围电路各元件。
(4) 使用统计式方法进行自动布局，执行菜单操作：Tools | Auto Placement | Auto Placer中的“Statistical Place”，并使用手工方法对布局进行调整。
(5) 采用全局自动布线，执行菜单操作：Auto Route | All | Route All。
(6) 将向导设计的“你的姓名全拼_甲乙类放大器.pcb”PCB图粘贴到实验报告中。
5. 分别生成“你的姓名全拼_甲乙类放大器.pcb”的电路板信息报表、元件报表和NC钻孔报表，并将上述报表粘贴到实验报告中。（选做）
实现步骤如下：
(1) 执行菜单Reports | Board Information，点击“Report”按钮。
(2) 在设计数据库的Documents下，创建CAM文件，双击“CAMManager1.cam”，在向导中选择Bom文件（元件报表），选择报表格式为“Spreadsheet”，元件排列格式为“List”，其他默认，结束向导。在生成的Bom Output 1上右键单击，选择“Generate CAM Files”，即生成元件报表文件。
(3) 在设计数据库的Documents下，创建CAM文件，双击“CAMManager1.cam”，在向导中选择NC Drill文件（NC钻孔报表），选择单位“Inches”，数据格式为“2:3”，其他默认，结束向导。在生成的NC Drill Output 1上右键单击，选择“Generate CAM Files”，即生成NC钻孔报表文件。
6. 将“你的姓名全拼_甲乙类放大器.pcb”的顶层、底层和顶层丝印层分层打印出来。（选做）
具体步骤如下：
(1) 执行菜单操作：File | Print/Preview，生成“Preview你的姓名全拼_甲乙类放大器.ppc”文件，
(2) 在“Preview你的姓名全拼_甲乙类放大器.ppc”编辑器中，执行菜单操作：Tools | Create Final，点击“Yes”按钮，分别浏览“你的姓名全拼_甲乙类放大器.pcb”的顶层、底层和顶层丝印层，
(3) 将上述工作层的打印版粘贴到实验报告中。
7. 新建一个元件封装库“XXX-favoratePCB.lib”文件，并绘制如下元件封装：
l 人工绘制如图2所示的发光二极管封装LED，两个焊盘的间距为180mil，焊盘的编号为1、2，焊盘直径为60mil，通孔直径为30mil。具体步骤如下：
（1） 新建一个元件封装库“XXX-favoratePCB.lib”文件，将“PCBCOMPONENT_1”改名为“LED”。显示并设置图纸的第二组可视栅格边长为20mil；
（2） 将默认工作层切换到“TopOverlay”层，用
工具绘制图2所示的各线条，用
工具放置焊盘；
（3） 按要求调整焊盘间距：两个焊盘的间距为180mil，焊盘的编号为1、2，焊盘直径为60mil，通孔直径为30mil。
l 用PCB元件生成向导绘制如图3所示的贴片元件封装LCC16，焊盘采用系统默认值。
（1） 在该封装库文件中，执行菜单操作“Tools\New Component”，弹出元件创建向导；
（2） 选择”LCC”封装形式，按照向导过程及默认设置，逐步执行，注意：焊盘数目是16。
四．思考题（1、2小题必答，其他任选4道回答）
1．绘制印刷电路板图一般包括哪些步骤？在各步中主要完成什么工作？（必答）
2．在Protel 99 SE系统中，提供了哪些工作层的类型？各个工作层的主要功能是什么？（必答）
3．什么是印刷电路板？它在电子设备中有何作用？
4．原理图与电路板图中的元件有何不同？元件的封装方式分几类？
5．在印刷电路板中，焊盘与过孔的作用有何不同？
6．SCH元件库与PCB元件库有何区别？如何解决Protel中存在的元件引脚编号不一致的问题？
7．在进行PCB设计中，装入网络表和元件发生网络宏错误时，应如何解决？
8．简述 Protel 99 SE提供了哪些元件布局的规则？群集式和统计式布局方式各适用于什么场合？
9．在Protel 99 SE系统中，导线与连线有何区别？
10. PCB中可视栅格、捕获栅格、元件栅格和电气栅格的区别是什么？
附：实验1中的“甲乙类放大器”电路原理图，及其元件表：
甲乙类放大电路电路原理图 甲乙类放大电路电路原理图元件表