Protel 99SE 综合学习教程

第一部分：概述与准备工作

什么是 Protel 99SE？

Protel 99SE 是澳大利亚 Protel 公司（后更名为 Altium）在 1999 年发布的一款非常经典的电子设计自动化软件，它集成了 原理图设计、PCB 设计、电路仿真 和 PLD（可编程逻辑器件）设计 等功能于一体，是过去十几年里电子工程师入门和学习电路设计的“敲门砖”和必备工具。

尽管现在有更先进的 Altium Designer 等软件，但 Protel 99SE 凭借其稳定的性能、简洁的界面和海量的学习资源，至今仍在许多高校、培训机构和一些小型企业中使用。

为什么学习 Protel 99SE？

• 经典入门： 概念清晰，操作直观,能帮助初学者建立完整的电子设计流程概念。
• 资源丰富： 网上有海量的教程、实例、元件库和封装库,遇到问题很容易找到解决方案。
• 兼容性好： 可以打开和编辑非常古老的电路图文件,在维护老项目时非常有用。
• 轻量级： 相比现代的大型EDA软件，对电脑配置要求较低,运行流畅。

软件安装与准备

1. 获取软件： 您可以在网上搜索 "Protel 99SE 安装包" 进行下载。
2. 安装： 运行 Setup.exe，按照向导进行安装。注意： 安装路径建议使用英文,不要包含中文字符。
3. 破解/授权： 由于是老软件，通常需要使用特定的授权文件或破解补丁才能正常使用，请务必从可靠的来源获取,并注意杀毒软件的提示。
4. 安装附加库： 安装后，通常会附带一些示例库，建议您在网上搜索并下载一些 常用元件库 和 常用封装库，并将其复制到 Design Explorer 99 SE Library\Sch (原理图库) 和 Design Explorer 99 SE Library\Pcb (PCB库) 文件夹中。

第二部分：核心工作流程（设计一个完整的PCB）

一个完整的设计流程主要分为两大步：原理图设计 和 PCB 设计。

原理图设计

目标： 绘制出清晰、正确的电路连接关系,为后续的PCB布局布线提供依据。

1. 创建新设计数据库

   
   （图片来源网络，侵删）
   • 打开 Protel 99SE，选择 File -> New。
   • 在弹出的窗口中，选择 Database File，输入一个文件名（如 MyProject.ddb），点击 OK。
   • 这个 .ddb 文件是一个“设计数据库”，会包含你所有的原理图、PCB文件、库文件等。

2. 创建新的原理图文件

   • 在左侧的 Design Explorer 窗口中，右键点击你的 .ddb 文件，选择 New。
   • 在弹出的窗口中，选择 Schematic Document，点击 OK，文件默认名为 Sheet1.Sch，你可以重命名，如 Power.Sch。

3. 设置原理图图纸

   • 双击打开 .Sch 文件。
   • 右键点击图纸，选择 Document Options。
   • 在 Sheet Options 标签页中，可以设置图纸尺寸（如 A4）、标题栏、网格等，通常使用标准 A4 纸，并开启 Snap 和 Visible 网格,方便对齐。

4. 加载元件库

   • 点击右侧的 Browse Sch 标签页。
   • 点击 Add/Remove... 按钮，找到并添加你需要的原理图库文件（.lib 或 .ddb）。建议只加载需要的库,以免在茫茫元件库中找不到目标。
   • 常用的库有 Miscellaneous Devices.lib（杂散器件，包含电阻、电容、二极管等基础元件）。

5. 放置元件

   
   （图片来源网络，侵删）
   • 在 Browse Sch 窗口中选择一个元件库。
   • 选中一个元件（如 RES2 - 电阻），点击 Place 按钮,或直接双击元件。
   • 在原理图上点击，放置元件，可以按 空格键 旋转元件，按 X 或 Y 键进行水平/垂直镜像。
   • 按 Tab 键可以打开元件属性对话框，修改元件的 标号（如 R1, R2）和 封装（如 AXIAL-0.4）。封装是连接原理图和PCB的关键，必须填写正确！

6. 连接导线

   • 点击顶部工具栏的 Wiring Tools（画线工具）中的 Place Wire 按钮（或按 P -> W）。
   • 将鼠标移动到元件引脚端，当出现一个红色的叉时，点击开始画线，拖动鼠标到另一个引脚,再次点击完成连接。
   • 在连接过程中，可以放置 网络标号 来简化连线，将电源正极网络命名为 VCC，所有需要连接到 VCC 的引脚，只需放置一个名为 VCC 的网络标号即可,无需物理连线。

7. 电气规则检查

   • 完成所有连接后,必须进行检查。
   • 点击 Tools -> ERC...。
   • 在弹出的对话框中，可以设置检查规则，通常直接点击 OK 即可。
   • 软件会生成一个 .ERC 报告文件，并高亮显示原理图中的错误（如未连接的引脚、重复的元件标号等），根据报告修改错误，直到 ERC 通过。

8. 生成网络表

   • 网络表是原理图和PCB之间的“桥梁”,包含了所有元件信息和网络连接信息。
   • 点击 Design -> Create Netlist...。
   • 在弹出的对话框中，通常选择 Protel 格式，点击 OK。
   • 你的设计数据库中会生成一个 Netlist 文件夹，里面有一个 .net 文件。这个文件非常重要，下一步要用到！

PCB 设计

目标： 将原理图设计的电路,转化为可以实际生产的印刷电路板。

1. 创建新的PCB文件

   • 在你的 .ddb 设计数据库中，再次右键选择 New。
   • 选择 PCB Document，点击 OK，并重命名（如 Power.Pcb）。

2. 设置PCB板框

   • 双击打开 .Pcb 文件。
   • 默认是一个白色的画布,我们需要定义板的边缘。
   • 点击底部 Keep Out Layer（禁止布线层）标签,将其设为当前层。
   • 使用 Place -> Line 工具，画一个闭合的矩形框,这就是你的PCB的物理边界。

3. 加载元件封装库

   • 点击右侧 Browse PCB 标签页。
   • 点击 Add/Remove...，添加你需要的PCB封装库文件（.lib），常用的有 General IC.lib, Miscellaneous.lib 等,确保库中有你在原理图中定义的封装。

4. 导入网络表

   • 点击 Design -> Load Netlist...。
   • 在弹出的对话框中，点击 Browse...，找到并选择上一步生成的 .net 文件。
   • 如果一切正确，软件会提示成功加载，并显示一个 All macros validated 的消息。
   • 点击 Execute，网络表就会被导入，PCB上会加载所有元件，并且会用 飞线（预拉线）显示元件引脚之间的连接关系。

5. 元件布局

   • 这是PCB设计中最考验经验和技巧的一步。
   • 目标：按照电路功能模块进行布局，将关联紧密的元件放在一起；考虑信号流向、散热、接口位置、机械结构等因素。
   • 使用 Edit -> Move 下的命令（如 Drag, Component）来拖动元件。
   • 布局原则：
     • 先放置核心芯片和接口。
     • 按照信号流向,放置周围元件。
     • 尽量缩短飞线长度,特别是高速信号线。
     • 考虑元件的物理大小和散热需求。

6. 设置设计规则

   • 点击 Design -> Rules...。
   • 这里定义了PCB布线的约束条件，如线宽、间距、过孔大小等。
   • 关键规则：
     • Routing -> Width：设置布线宽度，电源和地线通常要宽一些（如 20-30mil），信号线可以细一些（如 8-12mil）。
     • Routing -> Clearance：设置导线与导线、导线与焊盘之间的最小安全间距（8mil 或 10mil）。

7. 布线

   • 点击底部 TopLayer（顶层）标签,开始顶层布线。
   • 点击 Place -> Interactive Routing（或按 P -> P）。
   • 点击焊盘开始布线，拖动鼠标，软件会自动处理直角和拐角,并遵守你设置的设计规则。
   • 布线时，可以按 Tab 键实时修改线宽。
   • 如果需要换层，可以点击过孔放置按钮 Place Via，或者直接按数字键盘的 键快速切换布线层并自动添加过孔。
   • 顶层和底层走横线，中间层（如果有的话）走竖线，这是“横平竖直”的布线策略,便于生产。
   • 地线处理：尽量使用大面积覆铜来连接地线，以增强抗干扰能力，布线完成后，点击 Place -> Polygon Plane，设置网络为 GND,然后围绕板框画一个闭合区域即可。

8. 设计规则检查

   • 和原理图的ERC一样,PCB也需要DRC来检查错误。
   • 点击 Tools -> Design Rule Check...。
   • 在弹出的对话框中，通常选择所有规则，点击 Run DRC。
   • 软件会生成一个 .DRC 报告，并高亮显示违反规则的地方（如线间距过小、线宽不够等），根据报告修改,直到DRC通过。

9. 后续处理

   • 丝印层调整： 在 Top Overlay 和 Bottom Overlay 层，调整元件标号和轮廓的位置，使其清晰可见,不与其他部件冲突。
   • 添加泪滴： 在焊盘和导线连接处添加泪滴，可以增强机械强度。Tools -> Teardrops...。
   • 生成Gerber文件： 这是发送给PCB厂家的生产文件。
     • 点击 File -> Output -> CAM Manager。
     • 在 CAM Manager 中，点击 Jobs -> Add -> Gerber。
     • 设置好各层（铜层、丝印层、阻焊层、钻孔层等），生成 .gbr 文件。
     • 还需要生成 钻孔文件 NC Drill (.drl 或 .xln)。

第三部分：学习资源推荐

1. 视频教程 (强烈推荐)：

   • Bilibili (B站)： B站是学习Protel 99SE的最佳平台，搜索关键词“Protel 99SE 教程”或“Protel 99SE 从入门到精通”，有大量非常系统的视频课程。
     • 非常经典的 “十天学会Protel 99SE” 系列视频。
     • 许多UP主（如“小凡”、“EDA365”等）都发布了详细的讲解视频，跟着动手操作,进步会非常快。

2. 图文教程：

   • CSDN、博客园、知乎： 搜索“Protel 99SE 教程”，可以找到很多图文并茂的博客文章,适合查阅特定功能的操作方法。
   • 大学课程PPT： 很多高校的电子、自动化专业课程资料中都有关于Protel 99SE的PPT，内容精炼,重点突出。

3. 书籍：

   《Protel 99SE电路设计与仿真教程》等实体书，虽然内容可能略显陈旧，但体系完整,适合系统学习。

第四部分：实用技巧与注意事项

• 善用快捷键： P+W (画线), P+J (放置网络标号), E+D (删除), Ctrl+Z (撤销) 等,能极大提高效率。
• 原理图符号和PCB封装的对应关系： 这是最容易出错的地方，一定要确保原理图中元件的 Footprint 属性填写正确,并且PCB库中存在该封装。
• 模块化设计： 对于复杂的电路，可以按功能模块（如电源模块、主控模块、接口模块）分别绘制原理图，然后通过 Sheet Symbol 和 Sheet Entry 连接,最后生成一个总网络表。
• 备份： .ddb 文件就是你的项目备份，定期保存，也可以导出独立的 .sch 和 .pcb 文件进行备份。
• 保持简洁： 避免在原理图上放置过多的冗余信息，保持图纸整洁,便于自己和他人阅读。
• 版本问题： Protel 99SE 有多个版本和服务包,确保安装的是稳定版本。

学习 Protel 99SE 的最佳路径是：理论学习 -> 观看视频教程 -> 跟着动手实践 -> 尝试设计一个简单的完整电路（如LED点阵驱动、单片机最小系统），虽然软件老旧，但它所蕴含的电子设计思想和基本流程，对于任何电路设计软件都是通用的，掌握了它，再学习 Altium Designer 或其他EDA软件将会事半功倍,祝您学习顺利！