EDA基础训练课程设计.doc

电 子 信 息 与 电 气 工 程 系课程设计报告 2009 年 2 月 24 日 课程设计任务书设计题目A/D转换电路的PCB板图设计设计类型应用型导师姓名周泽华史俊主要内容及目标 完成A/D 转换电路原理图及其PCB板图的设计； 完成整流稳压电路仿真图设计，并对其进行仿真，输出几个节点的电压信号；具有的设计条件计算机及protel 99se软件。计划学生数及任务06通信工程2班：任务： 绘制A/D转换电路原理图； 电路原理图元器件库的设计； PCB板图设计； PCB板图封装库设计 根据提供的电路仿真图进行仿真；计划设计进程1、从接题开始收集资料、准备设计2、第1周 学习电路原理图的绘制及PCB板图制作方法；3、第2周 完成设计任务，同时编写设计报告；参考文献1、Protel 99 SE电路原理图与PCB设计及仿真，机械工业出版社，作者：清源科技   2、电路设计与制版protel99高级应用，老虎 工作室 赵晶编著，人民邮电出版社3、protel电路原理图与pcb设计108例，李华嵩编著，中国青年出版社目 录1 摘要：32 电路原理及元件设计 32.1 原理图设计32.2 原件库设计43 PCB板图及封装库设计63.1 封装库设计63.2 PCB板规划73.3 网表生成/载入73.4 PCB板图83.5 手工布线布局83.6 三维视图 .94 仿真电路设计104.1 仿真原理图104.2 节点分析114.3 仿真波形及分析115 小结13参考文献14A/D转换电路的PCB板设计1.摘要：EDA技术是现代电子工程领域的一门新技术，它提供了基于计算机的电路设计方法。EDA技术的发展和推广极大的推动了电子产业的发展。掌握EDA技术是电子工程师就业的基本条件之一。 基于PCB的电路设计是EDA技术的重要内容，Protel 软件是实现基于PCB设计的一个杰出工具。Protel99SE软件主要包含以下几个模块：原理图设计软件、电路板设计软件、用于PCB自动布线的Protel Advanced Route 99SE、可编程逻辑器件设计的Protel Advanced PLD、用于电路仿真的Advanced SIM和用于信号完整分析的Advanced integrity，其基本功能满足了一般用户的需求，对于初学者来说，软件容易上手、成本低。、本次实验我们使用Proter99SE将A/D转换电路制作成PCB板和仿真电路设计。A/D转换电路制作成PCB板其步骤有：环境设计、创建schematic Document文件画出原理图，检验原理图、生成网表，建立PCB Document文件载入网表、修改封装，元件布局、自动布线、手工调整布线、整体编辑、输出打印，结束。PCB板和仿真电路设计：同上建立仿真原理图（使用SIM库），设置仿真（需加入出世条件）生成仿真时序图。关键词：Protel Advanced Route 99SE Protel Advanced PLD Advanced SIM Advanced integrity2.电路原理图及元器件库设计2.1原理图设计 设计步骤：1. 打开Proter99SE建立工程project和储存目录F:/wangyibo；2. 建立schematic Document文件，打开此文件用 ADD 3. Romove加入元件库（常见元件库C:/programe File/Design Explorer99SE/Library/sch/sim）；4. 加入所需元件（元件CN须自行设计在原件库设计中会提到）。5. 连接导线和总线，设置元件位号和规格，在部分元件和导线处加入标号。6. 给所有元件设置好封装（元件CN须自行设计封装在下文会提到）。7. 检查电路用Tools-ERC来检验，检验无误时可进行生成网表等下一步骤，设计好的原理图如下：A/D转换电路制原理图2.2原件库设计设计步骤：1 在工程下建立schematic Document文件。2 画出元件CN，元件CN如图2.2。3 保存元件用Tools-Roname Commponent保存元件，元件名CN。（在原理图设计时用Add Remove可找到此元件，加入即可）。元件CN图2.23. PCB板图及封装库设计3.1 封装库设计由于上文提到了元件CN在封装库中没有其所需的封装我们需创建一个封装CN6。设计步骤：1 建立文件PCB Libray Document文件。2 在top overlay层画上边框，边框大小为1600mil*400mil。3 设置焊盘第一个焊盘为方形其他为圆形，焊盘直径150mil,孔径50mil;.4 保存封装名为CN6如库，结束封装如图3.1封装CN6图3.13.2 PCB板规划设计好的元件需要放入PCB板中，所以我们需要规划一个大小适合的PCB板来盛放这些元件。设计步骤：1 建立文件PCB Libray文件并打开。2 设置好原点，在keepoutlayer画出边框大小为100mm*70mm。3.1 网表生成/载入1网表生成：PCB板规划完成后，我们需要在入网表（.NET文件），网表在原理图做好时可以通过Design-Netlist creation命令来生成。如图3.3A图3.3A3 网表载入：生成网表之后我们就可以在PCB文件中载入它了，使用Design-load Nets-Execute来载入元件封装。3.4 PCB板图1.元件后，我们可以把元件拖入边框之中再通过Tools-Aoto Placement-Aoto Placer来给元件排列位置，排列好后需要手工调整一下使得PCB板更加美观。2.布好后就可以布线了，使用Aoto Route All-ALL打开Autorouter setup选项可以在里面设置布线的要求，设置完成后点击Rout All自动布线。至此PCB板制作基本完成。3.5 工布线布局自动布线布局完成后，我们需要手工修改一方面使PCB板更加美观，另一方面一些特殊的焊点需有一定的距离要求。经过手工调整后得到所需的PCB板图，入图3.5图3.53.6 三维视图PCB板制作完成后如果我们想看看其实物图，可以通过View-Board in3D来浏览其模拟3D图，如下图。至此我们就完成了PCD板的制作这一环节。图3.64. 仿真电路设计下面的计划我们将用Proter完成稳压整流电路的仿真。4.1 仿真原理图下图为稳压整流电路仿真图4.1（注意在画原理图是我们需要用仿真库SIM里的元件，否则可能在仿真时出错）画原理图的步骤与制作PCB原理图方法相同，在这里就不一一尽述了。图4.14.2 节点分析1我们需要在仿真前设置初始条件，首先给正弦交流电压原V1设置幅度和频率，part fierds和Amplitude frequency中设置幅度和频率。2用TEXT按钮设置AC1、AC2、VIN、VOUT四个节点。AC1、AC2为正弦信号，它两的幅度和频率相等，但振幅相反，VIN为整流后的信号基本为直流但有小的波动，VOUT为输出信号原大小为电压原振幅除以根号2。4.3 波形及分析通过Simulate-setup打开Analyses项用>标志加入四个节点，按Run Analyses 键生成仿真图稳压整流电路仿真波形图如下4.3图4.3通过节点分析我们大致知道了AC1、AC2、VIN、VOUT的波形，其中AC1，AC2的波形有少许失真说明在实验过程中有些需要改进的地方，再改进了幅度和频率后AC1，AC2失真变小了，自此本实验完成。5. 小结在这两周的EDA课程设计中我们学习了一款设计PCB板图的实用软件：Protel99SE 在这款软件的学习过程中，我们通过老师的讲解和示范，学习了用该软件绘制电路原理图和PCB板元件装配图。其中原理图的绘制是作为主要内容教学的。在原理图的绘制过程中，需要我们对该软件的基本操作有比较全面的掌握。包括文件的建立，各种库的调用，元件类型的查找，编辑，当没有适合我们调用的元件时还需创建新元件。同样在PCB板的设计当中我们要了解各元件的封装类型然后一一定义。最重要的就是布线的技术了。自动布线是必须要掌握的。然而手工布线却是最重要的。对于自动布线的许多不合理之处只能用手工布线来解决。这确实需要很多实践来掌握。以下来谈几点在实践中的体会。在原理图的制作当中，重要的是对元器件的理解，电路原理图注重的是原理，对元器件的排列并没有什么影响。原理图的元器件分布与实际的PCB板上面的分布一般是没有什么必然的联系的。所以画原理图的时候一般怎么画方便，易懂，清晰就怎么来画。只要连线是正确的。那么画原理图的目的就达到了。画原理图时，还应注意，如果有的元器件确实没有，又不想自己创建或者急着要用，可用近似的封装器件来代替。因为原理图是为了PCB板来做准备的，而PCB板是不包含元件的，只有元件的引脚信息。就算在原理图上的元器件是完全没有关系的两个器件，只要封装一样，引脚号没有错误，做出来的板子是不会有任何使用问题的。原理图只是为生成网表文件而做的准备，而网表文件中的信息只有元件的封装类型和引脚之间的连线。没有任何元件内部功能性的东西。所以，用别的元件取代也自然不会造成问题，不过，最好还是不要太偷懒，把元件的名字换过来吧。不然安装的时候容易安装成替代的元件，那可就天下大乱了。PCB板的设计过程中，一定要仔细核对每一个元件的封装类型，同时，在生成网表文件后，读取网表文件时需要检查有没有错误。如果有错误一定不能急于导入，先检查各元件的配置和设定等，确定无错误了以后再导入PCB文件进行设计。布线尽量科学，清晰。让布线尽量合理。同时在器件的位置设定上也要尽量集中并合理。这样可以避免许多过长走线和不合理走线。Protel是一个很有用的软件，经过这一门课的学习，我们对PCB板的设计制造过程有了一定的了解。同时也为以后在专业技术上的应用打下了一定的基础。参考文献：1、Protel 99 SE电路原理图与PCB设计及仿真，机械工业出版社，作者：清源科技   2、电路设计与制版protel99高级应用，老虎 工作室 赵晶编著，人民邮电出版社3、protel电路原理图与pcb设计108例，李华嵩编著，中国青年出版社课程设计评语指导教师评语设计成绩注