《电路设计与仿真》实验指导书.docx
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《电路设计与仿真》实验指导书
电路设计与仿真
实验指导
实验一Protel99SE绘图环境练习
实验二原理图库元件的操作
实验三Protel99SE原理图绘制
实验四层次原理图绘制
实验五原理图绘制综合训练
实验六简单Pcb操作练习
实验七Pcb元件库操作
实验八Pcb制版训练
实验九Pcb制版综合训练
实验十Protel99SE的各种报表
实验十一EWB设计练习
实验十二电路设计与仿真综合实验
附录:
仿真设计题选
实验一Protel99SE绘图环境练习
一、实验目的
熟悉Protel99SE绘图环境的设置,为进一步绘图建立基础。
二、实验设备
PC机一台,Protel绘图软件。
三、实验原理
Protel是一个专业的电路图绘制软件,绘图时的环境以及快捷键等均可以自主设置,非常方便。
掌握其方法,可以大大提高工作效率。
四、实验步骤
1.进入Protel99SE设计环境,点击主界面中的最左边的箭头,引出下拉菜单。
从该下拉菜单中选择Preferences命令,在弹出的对话框中进行如下设置:
1设置界面字体:
取消“UseClientSystemFontForAllDialogs”的选择,点
击“ChangeSysytemFont”按钮,进一步设置字体为“Arial、粗体、小五号”;
2更改自动保存文件的位置、时间间隔:
时间间隔改为20分钟、保存位置为
E:
\99SE_Beckup,数量改为1个。
2.新建原理图文档,进入原理图编辑状态,点击主界面中的最左边的箭头,引出下拉菜单。
从该下拉菜单中选择Customize命令,在弹出的对话框中进行如下设置:
1设置界面工具箱:
点击“Toolbars”选项卡,选中“SchematicTools”、“WiringTools”、“PowerObjects”工具箱,使其每次进入原理图编辑时自动出现相应工具箱;
2修改快捷键:
点击“ShortcutKeys”选项卡,进一步点击“Menu”按钮,选择“Edit”
新添回退功能(undo)的快捷键操作“Ctrl+Z”。
3.在原理图编辑状态下,点击“Tools\Option”,在“SheetOption”选项卡中,设定图纸大小为A号,横向,显示边框、参考坐标、标题栏;
4.自制原理图模板。
步骤如下:
1新建原理图文件,图纸为A号横向,用绘图工具箱画直线工具,依下图在右下角绘制标题栏。
执行菜单命令Place(放置)\Annotation(注释),在相应位置放置“标题、日期、设计、审核、版本、文件”等文字。
(注意调整文字大小)
2同样执行菜单命令Place(放置)\Annotation(注释),在相应位置放置文字及特殊字符串“.title”(标题)、“.date”(日期)、“.address1”(设计人)、“.address2”(审核人)、“.revision”(版本)、“.DOC_FILE_NAME”(文件名)。
3在对应位置放置特殊字符串“.title”(标题)、“.date”(日期)、“.address1”(设计人)、“.address2”(审核人)、“.revision”(版本)、“.DOC_FILE_NAME”(文件名)。
4用绘图工具箱中的图像工具,放置一你喜欢的图案作为特征标记。
例如可选windows中的剪贴画(在C:
\ProgramFiles\CommonFiles\MicrosoftShared\Clipart\..)选择。
5执行菜单命令File\savecopyas,选择“Schematictemplatebinary”格式将制作好的模板文件以200212345(自己的学号).dot的文件名保存。
5.调用自制模板文件。
步骤如下:
新建原理图文件,执行菜单命令Design\Template\SetTemplateFileName,选中自建的模板文件即可。
6.执行菜单命令Design\Options,进而点击“Organization”选项卡,再在“Organization”栏目中填“东莞理工学院电子系”、“Address”栏目中第一、二行填入自己和学友的姓名、“Title”栏目中填“毕业设计”等、“Revision”栏目中填版本号等。
五、实验结果
需提交内容:
在原理图编辑环境下,调用自制的模板文件,用抓图软件将其粘贴到本文档。
参见下图。
实验二原理图库元件的操作
一、实验目的:
熟悉Protel环境下原理图库元件的操作,练习在元件库环境下对新建元件,编辑元件等的各种操作。
二、实验设备:
PC机一台,Protel绘图软件。
三、实验原理:
Protel的元件库提供了丰富的元件,但是随着新元件的出现,元件库无法提供所有元件。
Protel允许用户自己建立新元件,以扩充元件库。
四、实验步骤:
1.新建一个设计文档,并在其中新建一个原理图元件库,以自己的学号为名。
2.在自己的原理图元件库中,用复制的方法,加入电阻RES1、电容CAP。
并设电阻的缺省封装为AXIAL0.4,电容的缺省封装为RAD0.2。
3.用最便捷的方法,为自己的元件库制作一个按管脚号顺序排列的80C31元件。
将电源端的名称改为VCC及GND。
第20脚GND不隐藏,第40脚VCC隐藏。
DIP40封装。
提示:
用查找的方法找到软件提供的该元件,将其复制到自己新建的元件库中,然后修改之。
4.在自己的元件库中,添加一个单向可控硅元件:
MCR100-6;其外形及符号如下图。
设其封装名为TO-92C。
单向可控硅MCR100-6
5.在自己的元件库中,添加DIP14封装的一个四运放元件LM324;其管脚排列如下图
注意设置元件引脚的电气属性。
要求新增的元件类似与74LS00。
6.用复制改名的方法,利用本库中新建的80C31,制作89C51。
提示:
80C31与89C51引脚全兼容。
7.对自己新建的LM324元件,生成元件报表,检查有无错误发生。
8.对自己新建的元件库,生成元件库报表,并进行元件规则检查。
9.新建一个原理图,将自己建的元件逐个调入其中,图中放入自己的名字。
五、实验结果分析:
需提交内容:
将步骤9中所指定的原理图绘制完成,并粘贴到本实验报告中来。
要求图中必须包含有自己中文名字。
实验三Protel99SE原理图绘制
一、实验目的
熟悉Protel原理图绘图环境和基本的原件操作功能。
练习简单原理图的绘制。
二、实验设备
PC机一台,Protel绘图软件。
三、实验原理:
Protel是一个专业的电路图绘制软件,利用其强大的绘图工具和便捷的快捷方式,可以迅速的完成原理图的绘制。
四、实验步骤:
1.关闭和显示画图工具按钮、绘图工具按钮和电源地线工具按钮。
提示:
执行菜单View/Toolbars/WiringTools、View/Toolbars/DrawingTools、PowerObjects。
实际操作:
(1)执行view/toolbars/wiringtools可以打开绘制原理图工具按钮。
(2)执行View/Toolbars/DrawingTools可以打开画图工具按钮。
(3)执行View/Toolbars/PowerObjects可以打开电源地线工具按钮。
2.向原理图中放置阻值为3.3k的电阻、容量为1微法的电容、型号为1N4007的二极管、型号为2N2222三极管、单刀单掷开关和4脚连接器。
提示:
电阻(RES2)、电容(CAP)、二极管(DIODE)、三极管(NPN)、单刀单掷开关(SWSPST)和4脚连接器(CON4)都在MiscellaneousDevices.Lib元件库中。
3.在练习2的基础上,练习:
(1)选择3.3k电阻,复制并粘贴该电阻,然后取消选择;
(2)删除二极管,并用恢复按钮将二极管恢复。
(3)删除三极管。
(4)删除电容,然后粘贴该电容。
(5)用鼠标选择几个元件,然后删除这些被选择的元件。
(6)将该电路图存盘。
4.向电路图中输入文字"这是我的第一个原理图",注意将字体改为粗体,字号为三号。
提示:
在画图工具箱中选择放置文字按钮,然后使用键盘上的Tab键,
在弹出的窗口输入需要输入的文字,然后单击Change按钮更改字号和字型。
5.关闭和使能电气捕捉栅格,观察电气栅格在连线时具有的作用。
提示:
使用View/ElectricalGrid关闭和使能电气捕捉栅格。
试在去掉电气栅格和使能电气栅格的两种情况下,在图中的连接点之间连线,以观察电气栅格的作用(注意去掉捕捉栅格)
在Design/Options菜单中可以使能或去掉捕捉栅格和电气捕捉栅格。
6.关闭和使能电气连接点,观察画"丁"字连线时的区别。
提示:
执行Tools/Preference,在弹出的窗口选择Schematic页面,在该页面的Options区域中,使能或关闭Auto-Junction选项。
7.用查找的方法找到元件74LS273和74LS373,并按照下图绘制电路图,练习放置总线接口、总线和网络标记。
提示:
需要使用放置工具箱上的总线接口、总线和网络标记。
8.选取电源和地线工具,试更改它们的形状和标记。
提示:
使用放置工具箱中的地线按钮放置电源和地线,然后更改其属性。
在菜单View/toolbar中选择电源地线工具箱。
9.按照下图画一个电路,电路中的元件都取自MiscellaneousDevices.lib库。
(1)要求图纸尺寸为A4、去掉标题栏、关闭显示栅格、使能捕捉栅格和电气栅格、使能自动连接点放置。
(2)画完电路后,要按照图中元件参数逐个设置元件属性,但是元件要自动编号,并进行电气规则检查。
(3)最后形成该电路的元件表和网络表。
序号
名称
编号
封装
1
CON2
J1
SIP2
2
CON2
J1
SIP2
3
CON2
J3
SIP2
4
RES2
R1
AXIAL0.3
5
RES2
R2
AXIAL0.3
6
RES2
R3
AXIAL0.3
7
RES2
R4
AXIAL0.3
8
NPN
Q1
T0-92B
9
ElectrolyticCapacitor
C1
RB.2/.4
10
ElectrolyticCapacitor
C2
RB.2/.4
五、实验结果分析
需提交内容:
绘制完成步骤7、9中所指定的原理图,并粘贴到本实验报告中来。
要求每张图中必须包含有自己中文名字。
实验四层次原理图绘制
一、实验目的:
熟悉Protel原理图绘图环境下复杂原理图的绘制,练习层次原理图的绘制,体会层次原理图简化复杂电路原理图的优越性。
二、实验设备:
PC机一台,Protel绘图软件。
三、实验原理:
Protel是一个专业的电路图绘制软件,在其上面不但可以绘制简单原理图,还可以绘制复杂原理图,利用层次图的概念,可以将复杂的原理图分割成许多简单的功能块,从而使原理图更加简洁清晰。
四、实验步骤:
1.按照下图创建项目文件,并画出各层次电路图。
33.SCH
11.SCH22.SCH
2.用不同的选项生成网络表并分析之,体会生成网络表时不同选项的含义。
3.对生成的项目文件进行ERC电气规则检查,并将元件情况导出到电子表格。
五、实验结果分析:
需提交内容:
1.绘制完成指定的层次原理图,并粘贴到本实验报告中来。
要求图中必须包含有自己学号。
2.给出正确的网络表。
实验五原理图绘制综合训练
一、实验目的:
熟练应用Protel的各种绘图功能,练习完整电路图的绘制整过程。
二、实验设备:
PC机一台,Protel绘图软件
三、实验原理:
利用Protel强大的绘图功能可以完成从简单电路图到复杂电路图的绘制,即使是复杂的电路,在Protel环境下也可以轻松完成。
四、实验步骤:
1.绘制二级放大器电路图(见下图)。
生成网络表。
2.按提示用层次电路的形式改绘放大器电路图。
生成网络表。
3.比较两种网络表,如有差异查找原因直至完全匹配。
附:
元件清单
名称
编号
型号
封装
RES2
R1
AXIAL0.5
RES2
R2
AXIAL0.5
RES2
R3
AXIAL0.5
RES2
R4
AXIAL0.5
RES2
R5
AXIAL0.5
RES2
R6
AXIAL0.5
RES2
R7
AXIAL0.5
4PinHeader
J1
SIP4
Connector
J2
SIP2
Connector
J3
SIP2
ElectrolyticCapacitor
C1
RB.2/.4
ElectrolyticCapacitor
C2
RB.2/.4
ElectrolyticCapacitor
C3
RB.2/.4
ElectrolyticCapacitor
C4
RB.2/.4
ElectrolyticCapacitor
C5
RB.2/.4
ElectrolyticCapacitor
C6
RB.2/.4
MC7812T
U1
TO220H
DiodeBridge
D1
BRIDGE
LED
D2
RB.2/.4
NPNTransistor
T1
9014
TO-92B
NPNTransistor
T2
9013
TO-92B
TRANS1
B1
BYQ
五、实验结果:
需提交内容:
绘制完成指定的原理图及层次原理图,并粘贴到本实验报告中来。
要求图中必须包含有自己中文名字。
实验六简单Pcb操作练习
一、实验目的:
训练在Protel环境下从原路图到Pcb制版的整个过程和必要的属性设置。
二、实验设备:
PC机一台,Protel绘图软件。
三、实验原理:
Protel拥有强大的制版绘图功能,其中包括自动布局,自动布线等。
通过进行必要的设置,可以轻松的完成Pcb一系列操作。
四、实验步骤:
1.结合教学文件“布局与布线.ppt”,学习、体会各种PCB设计规则的意义和作用。
2.新建PCB1.PCB文档,利用向导画一个空白PCB板(双面,穿孔插接元件),尺寸为4000milX3000mil。
3.新建PCB2.PCB文档,在其中用手动方法画一个空白PCB板,尺寸为2200milX1200mil。
4.在PCB2.PCB中,调入给定的网络表,依下图完成手工布局。
5.删除所有元件只保留D1,利用复制、特殊粘贴的方法,水平、垂直等距(500mil)放置总数为4的同类元件。
6.将8个同类元件排成一圈,参见下图。
(提示:
复制时,设定好母体的放置方向、参考点)
7.利用画图工具箱的第一项,手动放置导线,体会三种布线模式的特点。
提示:
三种布线模式在Tools\Preference中设定。
8.学习菜单Design\Classes下对元件、网络等的分类方法。
五、实验结果:
提交内容:
将完成的最终完成的包含自己学号的彩色版图粘贴于报告中。
实验七Pcb元件库操作
一、实验目的:
训练在Protel元件库编辑环境下的各种操作。
二、实验设备:
PC机一台,Protel绘图软件。
三、实验原理:
Protel允许自行添加PCB元件,以适应不断出现新元件的需求,软件提供了元件库操作环境,用户可随时增加新的Pcb元件。
四、实验步骤:
1.新建一个PCB库文件,并在其中添加一个变压器的元件,已知变压器引脚直径1mm,尺寸见下图,单位为mil。
变压器原方变压器付方
提示:
(1)焊盘编号从1#开始。
(2)注意焊盘间距,特别是焊盘孔距,所在的层面。
(3)设置好元件的基准点。
2.依据下图,为按键创建一个PCB元件。
(注意焊盘的层面)
3.参照下图的例子,修改电解电容的封装RB.2/.4,不用加号而改用斜线方式表示正负极。
提示:
注意负极对应的2号焊盘。
4.新建一个PCB设计,并在其中放置新建或新改的元件。
五、实验结果:
需提交内容:
绘制完成包含有自己创建的PCB元件的板图(其他条件不限),并粘贴到本实验报告中来。
要求图中必须包含有自己中文名字。
实验八Pcb制版训练
一、实验目的:
训练在Protel环境下Pcb制版的具体过程和和步骤。
熟练运用必要的属性设置。
二、实验设备:
PC机一台,Protel绘图软件。
三、实验原理:
Protel拥有强大的PCB绘图功能,通过进行必要的规则设置,可以轻松的完成一系列PCB设计操作。
四、实验步骤:
1.按照YJ_12_1.DDB中提供的原理图及网络表,设计一块尺寸为2600milX1400mil的单面板,完成布局与布线。
具体要求如下:
(1)元件排列整齐、美观,布局合理。
(2)GND网络线宽50mil,Vcc网络线宽45mil,其余线宽15mil。
(3)手工预布Vcc网络,在此基础上用电脑自动布线完成其余连线。
(4)Vcc与GND网络之间安全间距为20mil,其余所有的不同网络间安全间距为10mil。
(5)采用转角为45°的走线方式。
(6)在顶丝印层放自己的学号。
(7)四周放四个安装孔,直径约为3.5mm。
(8)保存结果,命名规则:
dmb_200212345.pcb
2.在2300milX1300mil的双层板上,同样完成的PCB设计。
要求如下:
(1)采用顶层水平、底层垂直的走线模式。
(2)底层敷铜,间距设为20mil。
(3)所有过孔、焊盘补泪滴。
(4)改在顶层放自己的学号。
(名字)
(5)保存结果,命名规则:
smb_200212345.pcb
其余同单面板。
3.在2300milX1200mil的四层板上,同样完成的PCB设计。
要求基本同双面板,结果保存为scb_200212345.pcb。
五、实验结果:
要求:
将绘制好的单面板、双面板(分层)版图粘贴于此处。
实验九Pcb制版综合训练
一、实验目的:
训练在Protel环境下Pcb制版的具体过程和和步骤。
熟练运用必要的规则属性设置。
二、实验设备:
PC机一台,Protel绘图软件。
三、实验原理:
Protel拥有强大的PCB绘图功能,通过进行必要的规则设置,可以轻松的完成一系列从SCH到PCB的设计操作。
四、实验步骤:
1.按下图,参见附表所列封装、编号绘制原理图。
2.生成网络表。
3.新建名为tryPCB.LIB的PCB库文档,并在其中新建变压器TRANS1和整流桥BRIDGE1的封装,尺寸要求见黑板。
4.将电路画在一个双面PCB板上,尺寸2500X2000mil(机械尺寸)。
留边50mil。
6.合理安排元件布局。
7.采用转角为45°的走线方式。
8.GND网络线宽40mil,其余线宽12mil。
9.Vcc与GND网络之间安全间距为15mil,其余所有的不同网络间安全间距为10mil。
10.底层敷铜,敷铜与GND相通,与其他网络的间距设为25mil。
11.在顶丝印层放自己的学号。
12.四周放四个安装孔,直径约为3mm。
PartType
Designator
Footprint
Description
CON2
J2
SIP2
Connector
CON2
J3
SIP2
Connector
RES2
R1
axial0.3
电阻
RES2
R2
axial0.3
电阻
RES2
R3
axial0.3
电阻
BRIDGE1
D1
QIAO(需自建)
DiodeBridge
CON2
J1
SIP2
Connector
DIODE
D3
DIODE0.4
Diode
DIODE
D2
DIODE0.4
Diode
ELECTRO2
C1
RB.2/.4
ElectrolyticCapacitor
ELECTRO2
C2
RB.2/.4
ElectrolyticCapacitor
7809
U1
TO-220
稳压块
LM358
U2
DIP-8
运放
TRANS1
T1
ABCD(需自建)
变压器
五、实验结果:
要求:
将绘制好的双面板(分层)版图粘贴于此处。
图中应放置有自己的学号。
实验十Protel99SE的各种报表
一、实验目的
熟悉Protel99SE中有关原理图、原理图库元件、PCB板图以及元件封装的各种报表文件,体会Protel99SE的便捷性。
二、实验设备
PC机一台,Protel绘图软件。
三、实验原理
Protel是一个专业的电路图绘制软件,在其上面不但可以绘制简单原理图,还可以自动生成各种报表文件,十分便捷、实用。
四、实验步骤
1.打开12_16_yj.ddb设计文档中的原理图文件sheet1.sch,依据向导生成元件材料清单(BillofMaterial)文件sheet1.xls,要求包含元件名称(PartType)、编号(Designator)、封装(Footprint)类型(Description)。
用复制、粘贴的方法生成名为2002_12345_原理图.xls的电子表格文件。
(准备用复制、粘贴的方法提交到本实验报告中,不经过EXCEL而直接复制、粘贴到WORD,将无法直接形成表格)。
2.对12_16_yj.ddb设计文档中的原理图文件sheet1.sch进行设计规则检查(ERC),生成sheet1.ERC的报告文件。
3.打开12_16_yj.ddb设计文档中的板图文件PCB1.PCB,依据向导生成元件材料清单(BillofMaterial)文件PCB1.BOM,要求包含元件名称(Comment)、封装(Footprint)、编号(Designators)。
用复制、粘贴的方法生成名为2002_12345_PCB.xls的电子表格文件。
(准备用复制、粘贴的方法提交到本实验报告中,不经过EXCEL而直接复制、粘贴到WORD,将无法直接形成表格)。
4.针对板图文件PCB1.PCB,在整个扳子的范围进行设计规则检查(DRC),生成PCB1.DRC文件。
检查内容及条件为:
①安全间距:
间距15mil。
②铜膜宽度:
最大50mil,最小10mil。
③焊盘孔径:
最大100mil,最小28mil。
④元件距离:
最小10mil。
(精细检查)
(相关的设置方法如下:
在设计规则设置中,在Placement选项卡中的ComponentClearanceConstraint规则中设置间距及检查模式(选Full))。
5.针对板图文件PCB1.PCB,报告扳子的相关信息。
6.针对原理图库文件SHEET1.LIB,进行元件规则检查(ComponentRuleCheck),选中所有选项,生成SHEET1.ERR文件。
7.打开12_17_yj.ddb设计文
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 电路设计与仿真 电路设计 仿真 实验 指导书