电子线路CAD及仿真实验指导书讲义.doc
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1、电子线路CAD及仿真实验指导书 目录第1章 原理图设计.1第2章 原理图和PCB库的制作.9第3章 PCB设计.13第4章 综合练习.42第5章Multisim10 电路设计及应用.52第1章 原理图设计第二章 原理图和PCB库的制作 第三章 PCB设计实例一:简易直流稳压电源(练习版)实例一:简易直流稳压电源(应用版)实例一:简易直流稳压电源(实物图)实例二:函数信号发生器(练习版布局)实例二:函数信号发生器(练习版PCB)实例二:函数信号发生器(应用版布局)实例二:函数信号发生器(应用版PCB)实例二:函数信号发生器(应用版装配图)实例二:函数信号发生器(实物图)实例三:调幅器(应用版布局
2、)实例三:调幅器(应用版PCB)实例三:调幅器(应用版装配图)实例三:调幅器(实物图)实例四:流水灯(应用版布局1)实例四:流水灯(应用版PCB1)实例四:流水灯(应用版装配图1)实例四:流水灯(实物图1)实例四:流水灯(应用版布局2)实例四:流水灯(应用版PCB2)实例四:流水灯(应用版装配图2)实例五:OTL功放(应用版布局)实例五:OTL功放(应用版PCB)实例五:OTL功放(应用版装配图)实例六:电压表(应用版布局)实例六:电压表(应用版PCB)实例六:电压表(装配图)实例七:发射机(应用版布局)实例七:发射机(应用版PCB)实例七:发射机(装配图)第四章 综合练习综合练习1:1,在E
3、盘新建一个以学号命名的文件夹,在此文件夹里新建以姓名命名的DDB文件。DDB文件里所有文件都以姓名命名。2,库的制作 图(一)风机原理图元件图样 图(二) 继电器K1的封装图样(1)、在SCH.lib文件里画一个图一所示的元件,风机,命名为MOTOR。(2)、在PCB.lib文件里画一个图二所示的元件封装图,命名为JDQ。具体要求如下:有6个焊盘,焊盘大小为1.5mm3mm,孔径1mm,椭圆形。焊盘1,4和2,5间隔120mil,2,3和1,3的间隔是400 mil,上下间隔320mil。具体外观图尺寸随意。请同学们注意原理图和PCB图的管脚要一一对应。3,原理图的制作(1)、设置电路图大小为
4、800*500,然后对照以上电路绘制原理图。(2)、其中芯片MOTOR需要自己画原理图,封装为SIP2,集成块555的封装为DIP8,光耦U1的封装为DIP4。其他元件用普通封装。(3)、建立网络表。 4,PCB的制作 (1)、要求印刷电路板为矩形,板框大小为7050mm。(2)、调用网络表,解决元件管脚丢失问题。(3)、对元件进行布局。要求元件排列以走线简洁为主,且尽量紧凑整齐,美观。(4)、按网络连接关系进行连线,要求设计单面板。应尽量走直线,减少拐角,避免走线绕大弯,允许少量跳线存在(无法走线时)。线间距为12mil,电源VCC线宽为1mm,地走线宽度为1.5mm。其它网络线宽为0.7m
5、m。 (5)、在底层板上命名上自己的学号。综合练习2:1将原理图幅面大小设置为1000600。参考以下电路画原理图。其中IC2是一片型号为8253的集成块(需自己画原理图元件),其封装为DIP24; U1为稳压集成块封装用WY_5.0V(需自己画封装);发光二极管D2封装用LED_1(需自己画封装);晶振CRYSTAL封装为XTAL1;其他元件用普通封装。要求生成ERC检查报表.图一 原理图2参考原理图画IC2元件。完成之后将该库文件加载至原理图元件管理器中。3参考下图二发光二极管D2封装名为LED_1;图三画稳压集成块的封装,并命名为WY_5.0V。所有尺寸按图中比例画出。4要求电路板尺寸大
6、小为40003000mil,同时将画好的封装库文件加载到PCB封装管理器中。调用网络表,解决元件管脚丢失问题。5焊盘大小要求设置为80mil80mil(U1和D2器件焊盘除外),按网络连接关系进行布线,电路板要求为单面底层走线,尽量走直线,减少拐角,避免走线绕大弯,必要时允许跳线存在。安全间距应等于8mil;电源及地走线宽度等于37mil;其他网络走线应等于25mil。布线完毕后,对地线及重要的信号线进行适当调整。 图二LED封装 LED_1 图三稳压集成块封装WY_5.0V综合练习3:1、打开PROTLE99SE,在E:根目录下建立以学号命名的文件夹,文件夹中存放设计库文件.DDB,其中为考
7、生姓名(汉字)。2、在Documents文件夹中新建一个原理图文件,将其取名为.SCH(为考生姓名,汉字)。3、打开新建的原理图文件,首先设置电路图大小为A纸,然后对照以下电路(图1)绘制电路原理图,其中芯片MAX232需要自己新建一个原理图元件库文件画原理图元件,其封装DIP16,按键SW-PB需要自己画封装,其封装命名为FW0.1,极性电容EC封装需要自己画,其封装命名为RB.1/.2,具体见下图2和图3,4。晶振Y1的封装为XTAL1,接口DB9的封装为DB9/M,芯片8051封装用DIP40,发光管LED封装用RAD0.1,VOLTREG用TO-220封装。其他元件用普通封装。 4、在
8、Documents文件夹中新建一个元件封装库文件,将其命名为.LIB(仍以考生中文名命名),在其中新建元件封装,命名为FW0.1,如上图所示,它有4个焊盘,焊盘名分别为1、2、0、0,焊盘大小为1.82.5mm,孔径1mm,椭圆形。焊盘1的坐标为(0,0),焊盘1、0相互之间的距离为280.55mil。焊盘0、2相互之间的距离为159.55mil。新建元件封装,命名为RB.1/.2,如上图所示,它有2个焊盘,焊盘名分别为1,2,焊盘大小为1.62mm,孔径0.76mm,椭圆形。焊盘1的坐标为(0,0),焊盘1,2相互之间的距离为84mil。5、在Documents文件夹中新建PCB文件,仍以考
9、生中文名命名,要求印刷电路板为矩形,板框大小为3500mil3000mil。6、对元件进行布局。要求元件排列以走线简洁为主,且尽量紧凑整齐,美观。7、按网络连接关系进行连线,要求设计单面板,走线在底层。应尽量走直线,减少拐角,避免走线绕大弯,允许少量跳线存在(无法走线时)。线间距大于12mil,电源和地走线宽度不小于30mil。其它网络线宽不小于20mil。8、显示元件标号和取值(或IC型号),将其排在相应元件附近容易观察的地方。综合测验4: 在E盘新建一个以学号命名的文件夹,在此文件夹里新建以姓名命名的DDB文件。DDB文件里所有文件都以姓名命名。设置电路图大小为1000*800,然后对照以
10、下电路绘制原理图。要求最后ERC检查无误! 需要自画原理图元件下载接口,封装为IDC10 按键,发光二级管,极性电容的封装需要自己画, 按键 KEY发光二极管封装LED 极性电容封装,RB.1/.2综合练习6:1将原理图幅面大小设置为1000600。参考以下电路画原理图。其中U2是一片型号为8253的集成块(需自己画原理图元件),其封装为DIP24; U3为稳压集成块封装用WY_5.0V(需自己画封装);发光二极管L1封装用LED_1(需自己画封装);晶振12M封装为XTAL1;其他元件用普通封装。要求生成ERC检查报表.图一 原理图2参考原理图画U2元件。完成之后将该库文件加载至原理图元件管
11、理器中。3参考下图二发光二极管L1封装名为LED_1;图三画稳压集成块的封装,并命名为WY_5.0V,焊盘设置为2.5X2mm。所有尺寸按图中比例画出。4要求电路板尺寸大小为40003000mil,同时将画好的封装库文件加载到PCB封装管理器中。调用网络表,解决元件管脚丢失问题。5焊盘大小要求设置修改为合理的大小(U2和L1器件焊盘除外),按网络连接关系进行布线,电路板要求为单面底层走线,尽量走直线,减少拐角,避免走线绕大弯,必要时允许跳线存在。安全间距应等于8mil;电源及地走线宽度等于37mil;其他网络走线应等于25mil。布线完毕后,对地线及重要的信号线进行适当调整。 图二LED封装
12、LED_1 图三稳压集成块封装WY_5.0V第五章Multisim10 电路设计及应用3.1 Multisim10 的基本功能与基本操作3.1.1 Multisim10 简介Multisim 的前身为EWB(Electronics Workbench)软件。它以界面形象直观、操作方便、分析功能强大、易学易用等突出优点,早在20世纪90年代初就在我国得到迅速推广,并作为电子类专业课程教学和实验的一种辅助手段。21世纪初,EWB 5.0更新换代推出EWB 6.0,并更名为Multisim 2001;2003年升级为Multisim 7.0;2005年发布Multisim 8.0时其功能已十分强大,
13、能胜任电路分析、模拟电路、数字电路、高频电路、RF电路、电力电子及自动控制原理等个方面的虚拟仿真,并提供多达18种基本分析方法。Multisim10.0和Ultiboard10.0是美国国家仪器公司下属的 ElectroNIcs Workbench Group推出的交互式SPICE仿真和电路分析软件,专用于原理图捕获、交互式仿真、电路板设计和集成测试。通过将NI Multisim10.0 电路仿真软件和LabVIEW测试软件相集成,那些需要设计制作自定义印制电路板(PCB)的工程师能够非常方便地比较仿真数据和真实数据,规避设计上的反复,减少原型错误并缩短产品上市时间。使用Multisim10.
14、0可交互式地搭建电路原理图,并对电路行为进行仿真。Multisim提炼了SPICE仿真的复杂内容,这样使用者无需懂得深入的SPICE技术就可以很快地进行捕获、仿真和分析新的设计,使其更适合电子学教育。通过Multisim和虚拟仪器技术,使用者可以完成从理论到原理图捕获与仿真,再到原型设计和测试这样一个完整的综合设计流程。Multisim10.0 和Ultiboard10.0推出了很多专业设计特性,主要是高级仿真工具、增强的元件库和扩展的用户社区。主要的新增特性包括:l 元件库包括1200多个新元器件和500多个新SPICE模块,这些都来自于如美国模拟器件公司(Analog Devices)、凌
15、力尔特公司(Linear Technology)和德州仪器(Texas Instruments)等业内领先的厂商,其中也包括100多个开关模式电源模块;l 汇聚帮助(Convergence Assistant)功能能够自动调节SPICE参数,纠正仿真错误;l 数据的可视化分析功能,包括一个新的电流探针仪器和用于不同测量的静态探点,以及对BSIM 4 参数的支持。NI Ultiboard10.0为用户在做PCB设计时的布局布线提供了一个易于使用的直观平台。整个设计的过程从布局、元器件摆放到布铜线都在一个灵活设计环境中完成,使得操作速度和控制都达到最优化。拖放和移动元器件及布铜线的速度在NI Ul
16、tiboard10.0中得到了显著提高。这些功能的增强都使得从原理图到实际电路板的转换变得更便捷,也使最后的PCB设计质量得到很大的提高。下面将对Multisim10的基本功能与基本操作做一个简单的介绍,使读者能够较快地熟悉Multisim10的基本操作。3.1.2 Multisim10 的基本操作界面打开Multisim10.0后,其基本见面如图3-1所示。Multisim10.0的基本见面主要包括菜单栏、标注工具栏、视图工具栏、主工具栏、仿真开关、元件工具栏、仪器工具栏、设计工具栏、电子工作区、电子表格视窗和状态栏等。下面对各部分加以介绍。状态栏标准工具栏元件工具栏菜单栏主工具栏仿真工具栏
17、仿真开关电子表格视窗仪器工具栏电路工作区视图工具栏设计工具箱图3-1 Multisim10.0的基本界面(1)菜单栏和其他应用软件一样,菜单栏中分类集中了软件的所有功能命令。Multisim10.0的菜单栏包含12个菜单,分别为文件(File)菜单、编辑(Edit)菜单、视图(View)菜单、放置(Place)菜单、MCU菜单、仿真(Simulate)菜单、文件输出(Transfer)菜单、工具(Tools)菜单、报告(Reports)菜单、选项(Options)菜单、窗口(Windows)菜单和帮助(Help)菜单。以上每个菜单下都有一系列菜单项,用户可以根据需要在相应的菜单下寻找。(2)标
18、准工具栏标准工具栏如图3-2所示,主要提供一些常用的文件操作功能,按钮从左到右的功能分别为:新建文件、打开文件、打开设计实例、文件保存、打印电路、打印预览、剪切、复制、粘贴、撤销和恢复。图3-2 标准工具栏(3)视图工具栏视图工具栏按钮从左到右的功能分别为:全屏显示、放大、缩小、对指定区域进行放大和在工作空间一次显示整个电路。(4)主工具栏主工具栏如图3-3所示,它集中了Multisim10.0的核心操作,从而使电路设计更加方便。该工具栏中的按钮从从左到右为:l 显示或隐藏设计工具栏;l 显示或隐藏电子表格视窗;l 打开数据库管理窗口;l 图形和仿真列表;l 对仿真结果进行后处理;l ERC电
19、路规则检测;l 屏幕区域截图;l 切换到总电路;l 将Ultiboard电路的改变反标到Multisim电路文件中;l 将Multisim原理图文件的变化标注到存在的Ultiboard10.0文件中;l 使用中的元件列表;l 帮助。图3-3 主工具栏(5)仿真开关用于控制仿真过程的开关有两个:仿真启动/停止开关和仿真暂停开关。(6)元件工具栏Multisim10.0的元件工具栏包括16 种元件分类库,如图3-4所示,每个元件库放置同一类型的元件,元件工具栏还包括放置层次电路和总线的命令。元件工具栏从左到右的模块分别为:电源库、基本元件库、二极管库、晶体管库、模拟器件库、TTL器件库、CMOS元
20、件库、杂合类数字元件库、混合元件库、功率元件库、杂合类元件库、高级外围元件库、RF射频元件库、机电类元件库、微处理模块元件库、层次化模块和总线模块。其中,层次化模块是将已有的电路作为一个子模块加到当前电路中。图3-4 元件工具栏(7)仪器工具栏仪器工具栏包含各种对电路工作状态进行测试的仪器仪表及探针,如图3-5所示,仪器工具栏从左到右分别为:数字万用表、函数信号发生器、瓦特表、双通道示波器、四通道示波器、波特图仪、频率计、字信号发生器、逻辑分析仪、伏安特性分析仪、失真分析仪、频谱分析仪、网络分析仪、安捷伦函数发生器、安捷伦示波器、泰克示波器、测量探针、LabVIEW虚拟仪器和电流探针。图3-5
21、 仪器工具栏(8)设计工具箱设计工具箱用来管理原理图的不同组成元素。设计工具箱由3个不同的选项卡组成,分别为层次化(Hierachy)选项卡、可视化(Visibility)选项卡和工程视图(Project View)选项卡,如图3-6(a)(c)所示。下面介绍个选项卡的功能:l “层次化”选项卡:该选项卡包括了所设计的个层化电路,页面上方的5个按钮从 左到右为:新建原理图、打开原理图、保存、关闭当前电路图和(对当前电路、层次化电路和多页电路)重命名;l “可视化”选项卡:由用户决定工作空间的当前选项卡面显示哪些层;l “工程视图”选项卡:显示所建立的工程,包括原理图文件、PCB文件、仿真文件等
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