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Protel99SE电路设计实例教程

第1章 Protel 99 SE概述

内容提示：

随着电子行业的飞速发展，电子线路的设计日趋复杂，传统的人工方式早已无法适应，取而代之的是便捷、高效的计算机辅助设计方式，许多电子设计CAD软件也应运而生。Protel就是这些软件中的典型代表。在众多计算机辅助设计工具云集的今天，历经新考验的Protel 99 SE仍以其易用、高效等优点赢得了众多电子设计者的青睐。

本章中将对Protel 99 SE做一些概要性的介绍，使读者对Protel 99 SE的发展、特点、安装和运行有一个基本的了解。读者可以根据自己的需求，选择是否需要仔细了解本章的内容。

学习要点：

Protel 99 SE的发展历史 Protel 99 SE的主要特点 软件的运行环境及安装

1.1 Protel 99 SE的发展历史

Protel是Protel Technology公司在20世纪80年代末推出的EDA软件，在电子行业中，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。它很早就在国内开始使用，普及率也很高，许多高校的电子专业都专门开设了相关的学习课程，而且几乎所有的电子公司都要用到它，因此会使用Protel也成了许多大公司在招聘电子设计人才时的必要条件之一。

第一个应用于电子线路设计的软件包是1987-1988年由美国ACCEL Technologies 公司推出的TANGO，它开创了电子设计自动化(Electronic Design Automation，EDA)的先河。但是由于过于简陋，TANGO难以适应电子行业的飞速发展，因而为了响应时代的需求，澳大利亚的Protel Technology公司以其强大的研发能力推出了Protel for DOS作为TANGO的升级版本，从而打响了Protel在电子设计领域的第一炮。20世纪90年代，随着Windows操作系统的不断发展和日益流行，众多应用软件也纷纷跟随给予支持，Protel也适应形势的需要相继推出了Protel for Windows 1.0、Protel for Windows 1.5等版本，这些版本开始提供可视化功能，从而给电子线路的设计带来了极大的方便。

20世纪90年代中期，Protel推出基于Windows 95的3.X版本，采用了新颖的主从式结构，但在自动布线方面却没有出众的表现，而且是16位与32位的混合型软件，运行不太稳定。1998年，Protel公司推出了新版本的Protel 98，极大地增强了自动布线能力，从而获得了业内人士的一致好评。1999年，Protel公司又推出了更新一代的电子线路设计系统——Protel 99。Protel 99是一个全面、集成、全32位的电路设计系统，提供了在电路设计时从概念到成品过程中所需的一切——输入原理图设计、建立可编程逻辑器件、直接进

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行电路混合信号仿真，进行PCB设计和布线并维护电气连接和布线规则、检查信号完整性、生成一整套加工文件等。Protel 99以其优异的性能奠定了Protel公司在电子设计行业的领先地位。

Protel 99 SE是Protel 99的增强版本，在文件组织方面既可以采用传统的Windows文件格式也可以采用Access数据库文件格式，同时具有更强大的功能和良好的操作性，给设计者的工作带来了更大的便利。此外Protel公司还不断推出Protel 99的升级包，对原有系统的问题加以修正和改良，目前最新版本出到了Service Pack 6。

1.2 Protel 99 SE的主要特点

Protel 99 SE是一个Client/Server型的应用程序，它提供了一个基本的框架窗口和相应的Protel 99 SE组件之间的用户接口，在运行主程序时各服务器程序可在需要的时间调用，从而加快了主程序的启动速度，而且极大地提高了软件本身的可扩展性。Protel 99 SE中的这些服务程序基本上可以分为5大组件，即原理图设计组件、PCB设计组件、布线组件、可编程逻辑器件组件和仿真组件。其中原理图设计组件和PCB设计组件是一般设计工作中的重点，而其他组件可以说是为这两个组件服务的。

1.2.1 原理图设计组件

包括电路图编辑器、电路图元件库编辑器和各种文本编辑器。为用户提供了智能化的高速原理图编辑方法，能够准确地生成原理图设计输出，具有自动化的连线工具，同时具有强大的电气规则检测(ERC)功能。其主要特点归纳如下。

1．模块化的原理图设计

Protel 99 SE支持自上而下或自下而上的模块化设计方法。用户可以将要设计的系统按功能划分为几个子系统，每个子系统又可以划分为多个功能模块，从而实现分层设计。设计时可以先明确各个子系统或模块之间的关系，然后再分别对每个功能模块进行具体的电路设计，也可以先进行功能模块的设计，最后再根据它们之间的相互关系组装到一起，形成一个完整的系统，如图1.1所示。Protel 99 SE对一个设计的层次数和原理图张数没有限制，为用户提供了更为灵活方便的设计环境，使用户在遇到复杂系统设计的时候仍然能够轻松把握设计思路，让设计变得游刃有余。有关层次原理图的设计方法将会在第7章中详细地介绍。

2．具有强大的原理图编辑功能

Protel 99 SE的原理图编辑采用了标准的图形化编辑方式，用户能够非常直观地控制整个编辑过程。在原理图编辑器中，用户可以实现Windows的一些普通编辑操作，如复制、剪切、粘贴等，可以实现多层次的撤销/重复功能。编辑器所带电气栅格特性提供了自动连接功能，使得布线更为方便，如图1.2所示。

编辑器中采用了交互式的编辑方法，在编辑对象属性时，用户只需要在所需编辑的对象上双击鼠标左键，即可打开对象属性对话框，直接对其进行修改，非常直观、方便。此

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外，Protel 99 SE还提供了全局编辑功能，能够对多个类似对象同时进行修改，可以通过设置多种匹配条件选择需要进行编辑的对象和希望进行的修改操作，如图1.3所示，这给复杂电路的设计带来了极大的便利。

另外，Protel 99 SE还提供了快捷键功能，用户可以使用系统默认的快捷键设置，也可以自定义快捷键，熟练使用一些快捷键能够让设计工作更加得心应手。

图1.1 层次原理图的设计

图1.2 利用电气栅格放置导线

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图1.3 对象属性编辑对话框和全局编辑功能

3．功能强大的电气检测

电路原理图设计完成时，在进行PCB设计之前至少需要查明所设计的电路有没有电气连接上的错误，这样才能提高电路设计的效率，避免一些不必要的麻烦。Protel 99 SE提供了强大的电气规则检查功能(ERC)，能够迅速地对大型复杂电路进行电气检查，用户可以通过设置忽略电气检查点以及修改电气规则等操作对ERC过程进行控制，检查结果会直接标注在原理图上，方便用户进行修改。

4．完善的库元件编辑和管理功能

Protel 99 SE提供了完善的库元件编辑和管理功能。首先原理图设计器提供了众多元件库，一些著名厂商如AMD、Intel、Motorola等的常用器件都能够在这里找到定义。如果用户在这些库中没有找到自己所需的元件定义，则可以使用元件库编辑器自行创建。

5．同步设计功能

Protel 99 SE完善了原理图和PCB之间的同步设计功能，使得原理图和PCB之间的变换更为容易。元件标号可双向注释，既可以从原理图将修正信息传递到PCB中，也可以从PCB中将修正信息传递到原理图中，从而保证了原理图和PCB之间高度的一致性。

1.2.2 PCB设计组件

进行电路设计最终是要设计出一个高质量的可加工的PCB，这是一个电子产品的基础。因而PCB设计系统的功能往往是用户在选用EDA软件时最关心的，而Protel 99 SE在这方面做出了突出的表现。

1．具有32位高精度设计系统

Protel 99 SE的PCB设计组件是一个32位的EDA设计系统，系统分辨率可达0.0005mil(毫英寸，1mil=0.0254mm)，线宽范围为0.001~10000mil(如图1.4所示)，字符串

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高度范围为0.012~1000mil。能够设计的工作层数达32个，最大板图的大小为2540mm× 2540mm，可以旋转的最小角度达到0.001°，能够管理的元件、网络以及连接的数目仅受限于实际的物理内存，而且还能够提供各种形状的焊盘。

图1.4 修改线宽

2．丰富而灵活的编辑功能

与原理图设计组件相似，Protel 99 SE的PCB编辑器也提供了丰富而灵活的编辑功能，用户可以很容易地实现元件的选取、移动、复制、粘贴、删除等操作，能够直接通过双击鼠标左键打开对象属性对话框进行修改，PCB编辑器也提供了全局属性修改，方便用户操控。

3．功能完善的元件封装编辑和管理器

Protel 99 SE也提供了众多常见PCB元件封装定义，用户可以通过加载这些库文件方便地使用，同时也具备完善的库元件管理功能，用户可以通过多种方式方便快速地创建一个新的PCB元件封装定义。

4．强大的布线功能

Protel 99 SE强大的布线功能尤其引人注目。首先Protel 99 SE有一些极好的手动布线特性，包括绕障碍(slam-and-jam)方式，能够自动地弯折线，并与设计规则完全一致，结合拖拉线时自动抓取实体电气网格特性和预测放线特性，能够在很理想的网格上有效地布出带有混合元件技术的复杂板。其回路清除功能能够自动删除多余连线，具有智能推挤布线功能，同时还提供了任意角度、45°角、90°角、45°角带圆弧、90°角带圆弧等多种放线方式，可以通过Shift+Space键很方便地进行切换，如图1.5所示。

此外Protel 99 SE还提供功能强大的自动布线功能，能够实现设计的自动化。

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图1.5 手动进行PCB的布线

5．完备的设计规则检查(DRC)功能

Protel 99 SE支持在线DRC和批量DRC，设计者可以通过设置选项打开在线DRC，在设计过程中如果在布局、布线、线宽、孔径大小等方面出现了违规设计时，系统会自动提示错误，并以高亮显示，方便用户发现和修改。

1.2.3 PCB自动布线组件

Protel 99 SE的自动布线组件是通过PCB编辑器实现与用户的交互的。其布局方法是基于人工智能，对PCB版面进行优化设计，采用了拆线重组的多层迷宫布线算法，可以同时处理全部信号层的自动布线，并不断进行优化，如图1.6所示。

图1.6 自动布线过程

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Protel 99 SE提供了丰富的设计规则，用户可以通过设置这些规则控制自动布线的过程，实现高质量的自动布线，减少布通后的手动修改。此外Protel 99 SE还支持基于形状(Shape-based)的布线算法，可以实现高难度、高精度的PCB自动布线。充分理解和合理使用Protel 99 SE提供的自动布线功能能够大大提高PCB设计的效率，极大地减轻用户的设计工作量。

1.2.4 可编程逻辑器件设计组件

Protel 99 SE中包含一个新的SCH-to-PLD符号库，使得可编程逻辑器件设计更容易实现。设计时从PLD符号库中使用组件，再从唯一的器件库中选择目标器件，进行编译将原理图转换成CPUL.PLD文件后，即可编译生成下载文件。此外，用户还可以使用Protel 99 SE文本编辑器中易掌握而且功能强大的CPUL硬件描述语言(VHDL)直接编写PLD描述文件，然后选择目标器件进行编译。

1.2.5 电路仿真组件

Protel 99 SE提供了优越的混合信号电路仿真引擎，全面支持含有模拟和数字元件的混合电路设计。同时还提供了大量的仿真用元件，每个都链接到标准的SPICE模型。用户在进行信号仿真时操作十分简单，只需要选择所需元件，连接好原理图，加上激励源即可进行仿真。

1.3 Protel 99 SE的运行环境

Protel 99 SE对系统配置的要求比较高，而且系统运行时占用内存空间也较大，尤其是当设计任务比较庞大、内容比较复杂的时候，如果配置不足有可能发生死机现象，导致Protel 99 SE运行失常。如果设计任务较复杂，那么自动布局、布线以及仿真等操作最好在具有高配置的机器上进行。

1．硬件配置

基本配置： CPU

内存 硬盘 Pentium II 233 MHz 32MB 300MB 15in 1024×768 Pentium II 300 MHz以上 128MB以上 6GB以上 17in 1280×1024 显示器 显示分辨率 内存 硬盘 建议配置： CPU 显示器 显示分辨率

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2．操作系统

Microsoft Windows NT 4.0或以上版本(含中文版)。

Microsoft Windows 98/95或以上版本(含中文版)。

1.4 Protel 99 SE的安装与卸载

1.4.1 Protel 99 SE的安装

Protel 99 SE的安装很简单，与大多数Windows程序类似，只需要按照安装向导的提示进行操作即可，具体安装步骤如下。

(1) 将Protel 99 SE安装光盘放入光驱，系统会自动运行安装向导程序，弹出如图1.7所示的安装界面。也可以打开光盘文件找到Protel 99 SE文件夹中的Setup.exe文件，在该文件图标上双击，运行此文件，进入安装程序。

图1.7 进入安装界面

(2) 单击Next按钮，会出现如图1.8所示的界面，这里用户可以分别在Name和Company文本框中输入注册姓名和公司名称，在Access Code中要求输入Protel 99 SE产品的序列号，然后单击Next按钮，进入如图1.9所示的界面。

(3) 在如图1.9所示的界面中会提示当前的安装路径，可以单击Browse按钮进行修改，如图1.10所示。选择好安装路径，单击Next按钮。

(4) 这时会进入选择安装类型界面，如图1.11所示，一般选择Typical(典型安装)。单击Next按钮，进入下一步。

(5) 如图1.12所示，这时系统提示创建开始菜单，单击Next按钮进入下一步。

(6) 设置完成，单击Next按钮将开始安装，如图1.13所示。如果需要更改设置，则可以单击Back回到上一步骤进行修改。

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图1.8 输入用户名和产品序列号

图1.9 提示安装路径界面

图1.10 选择安装路径

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图1.11 选择安装类型

图1.12 创建开始菜单

图1.13 完成设置

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安装过程如图1.14所示。

图1.14 软件安装过程

(7) 安装完成后会出现如图1.15所示的界面，单击Finish按钮完成安装。

图1.15 安装完成

如果安装的Protel 99 SE不是最新版本，则最好安装升级包，这样能够保证程序拥有最好的性能，方便后面的学习和使用。目前最新的升级包是Service Pack 6，双击其安装文件，出现如图1.16所示的确认界面，选择同意协议内容继续，则更新程序会自动搜索到机器中安装的Protel 99 SE程序，如图1.17所示，单击Next按钮确认开始升级，如图1.18所示。更新完成后出现如图1.19所示的界面，单击Finish按钮完成。至此就安装好了Protel 99 SE程序。

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图1.16 确认安装

Service Pack 6

图1.17 升级包安装位置 图1.18 安装

Service Pack 6

图1.19 完成安装

1.4.2 Protel 99 SE的卸载

Protel 99 SE的卸载过程也很简单，打开安装光盘中的Setup.exe文件，将出现如图1.20所示的界面，选择其中的Modify(修改)选项可以添加或删除组件，如果安装的

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Protel 99 SE程序出现了问题，则可以选择其中的Repair(修复)选项，单击Next按钮确认，则程序会对所安装的Protel 99 SE文件进行修复，如果问题仍然存在，则需要重新安装或者寻求帮助。如果确定要删除程序，则选择最后一项Remove(移除)，单击Next按钮，弹出如图1.21所示的确认对话框，单击【确定】按钮，即可删除Protel 99 SE程序。

图1.20 卸载界面

此外，在Windows的“控制面板”中通过“添加删除程序”选项也可以实现Protel 99 SE的卸载。 图1.21 卸载确认对话框

1.5 本 章 小 结

本章对Protel 99 SE的发展历史、主要特点进行了简要的介绍，并对Protel 99 SE的运行环境和安装、卸载方法做了说明，希望读者能够通过这些介绍对Protel 99 SE有一个基本的认识。