AltiumDesigner软件使用练习实验报告.docx

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AltiumDesigner软件使用练习实验报告

专业：

自动化（电气）

姓名：

冷嘉昱

学号：

日期：

地点：

东三501

实验报告

课程名称：

电工电子工程训练指导老师：

熊素铭成绩：

__________________

实验名称：

AltiumDesigner软件使用练习实验类型：

弱电同组学生姓名：

__________

一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填）

三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤

五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填）

七、讨论、心得

一、实验目的

装订线

1.深入学习AltiumDesigner软件的基本操作

2.学习利用AltiumDesigner软件绘制电路原理图

3.学习利用AltiumDesigner软件绘制印刷电路图

4.设计直流稳压电源的电路原理图

5.设计汽车转弯闪光指示灯电路原理图

6.以汽车转弯闪光指示灯原理图设计相应PCB图

二、实验内容和原理

1.在AltiumDesigner软件上画出直流稳压电源电路原理图（见图1）。

①工作原理

降压变压器T1的原边绕组接交流220V，副边绕组中间有抽头，为二组交流15V输出，D1和电容C1、C2组成桥式整流和电容滤波电路。

在电容器C1、C2两端有18V左右不稳定的直流电压，经三端集成稳压器稳压，在7812集成稳压器输出端有+12V的稳定直流电压输出，在7912集成稳压器输出端有-12V的稳定直流电压输出。

该电路可用作为集成运算放大器电路、OCL功率放大电路的电源。

C3、C4用来防止电路自激振荡。

C5、C6用来改善负载瞬态响应，防止负载变化时，输出电压产生较大的变动。

D4、D5是发光二极管，用以防止当集成稳压器输入端短路时，因电容器C5、C6放电而损坏集成稳压器。

②元器件选择

变压器T选用额定功率为20W、输出二组交流15V的电源变压器。

D1采用桥堆整流二极管。

三端集成稳压器7812、7912采用S-7型封装，外加散热器。

C1、C2为2200μF/25V电解电容。

C3、C4可采用独石电容。

C5、C6采用100pF/15V电解电容。

D2、D3采用二极管1N4001。

D4、D5采用直径5mm普通圆形发光二极管，可分别选用红色、绿色。

R1、R2选用1kΩ、1/8W碳膜电阻。

图1直流稳压电源电路原理图

P.2

实验名称：

电工电子工程训练姓名：

冷嘉昱学号：

装订线

2.在AltiumDesigner软件上画出汽车转弯闪光指示灯电路原理图（见图2）

①工作原理

BG1、BG2组成无稳态电路，当电路通电后，无稳态电路开始工作，由于BG2不断导通与截止，从而使继电器J不断吸合与释放，使指示灯电路接通和断开，灯发出一闪一闪的亮光。

K1合向左边时，汽车左边的指示灯发光；K2合向右边时，汽车右边的指示灯发光。

②元器件选择

R1选用3.3kΩ碳膜电阻，R2选用7.5kΩ碳膜电阻，R3选用20kΩ电位器，R4选用4.7kΩ碳膜电阻，R5选用220Ω碳膜电阻，R6选用51Ω碳膜电阻，R7、R8选用15kΩ碳膜电阻；C1、C2选用47pF极性电容；BG1、BG2选用9012型三极管；J选用电磁继电器；LED1、LED2选用发光二极管；K1选用标准单刀双掷开关；BT1选用12V电源。

图2汽车转弯闪光指示灯电路原理图

3.在AltiumDesigner软件上设计并画出汽车转弯闪光指示灯电路PCB图（见图3）

图3汽车转弯闪光指示灯电路PCB图

P.3

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三、实验步骤

1.在AltiumDesigner软件上画出直流稳压电源电路原理图

①AltiumDesigner软件的启动

点击桌面图标，运行AltiumDesigner软件；然后新建一个PCBProject，更名为“直流稳压电源.PrjPCB”并保存。

②启动AltiumDesigner电路原理图编辑器

在工程项目名称上点击右键，选择AddNewSchematictoProject，则在该项目中创建了一个新的空白原理图文件，同时打开了该原理图编辑环境。

将该原理图更名为“直流稳压电源.SchDoc”并保存。

③设置电路图图纸尺寸及版面

在原理图编辑窗口中，双击图纸纸边或在Design中选择DocumentOptions可打开文档选项对话框，进行图纸尺寸、栅格等内容的设置。

④元件库载入和浏览

打开Libraries面板，然后点击“Libraries”按钮完成元件库的载入。

通过Libraries面板浏览库中的元器件。

本实验中所用7912型三端集成稳压器并不存在于MiscellaneousDevices库中，因此需要在第⑤步后在Design中选择MakeSchematicLibrary，新建一个SchLib文件，并在编辑界面中根据7812型三端集成稳压器改造出7912型三端集成稳压器。

⑤在图纸上放置所需元器件

打开Libraries面板，在MiscellaneousDevices库中选定所需元器件后双击，按照图1在图纸中参考Grid找到大概位置进行放置，并修改各个器件的标号及参数属性，注意每个器件的标号（Designator）唯一，完成器件布局。

⑥绘制导线

在Place中选择Wire，根据图1完成原理图的连线。

⑦电路原理图的完善

a.放置电源和地符号。

在Place中选择PowerPorts，根据图1进行放置并修改相应参数；

b.放置文字和标注。

在Place中选择TextString。

⑧编译原理图

在Project中选择Compile。

错误将出现在Message栏中。

2.在AltiumDesigner软件上画出汽车转弯闪光指示灯电路原理图

①AltiumDesigner软件的启动

点击桌面图标，运行AltiumDesigner软件；然后新建一个PCBProject，更名为“汽车转向灯电路.PrjPCB”并保存。

②启动AltiumDesigner电路原理图编辑器

在工程项目名称上点击右键，选择AddNewSchematictoProject，则在该项目中创建了一个新的空白原理图文件，同时打开了该原理图编辑环境。

将该原理图更名为“汽车转向灯电路.SchDoc”并保存。

③设置电路图图纸尺寸及版面

在原理图编辑窗口中，双击图纸纸边或在Design中选择DocumentOptions可打开文档选项对话框，进行图纸尺寸、栅格等内容的设置。

④元件库载入和浏览

打开Libraries面板，然后点击“Libraries”按钮完成元件库的载入。

通过Libraries面板浏览库中的元器件。

本实验中所用9012型三极管并不存在于MiscellaneousDevices库中，因此需要在第⑤步后在Design中选择MakeSchematicLibrary，新建一个SchLib文件，并在编辑界面中根据PNPBipolarTransistor改造出9012型三极管。

P.4

实验名称：

电工电子工程训练姓名：

冷嘉昱学号：

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⑤在图纸上放置所需元器件

打开Libraries面板，在MiscellaneousDevices库中选定所需元器件后双击，按照图1在图纸中参考Grid找到大概位置进行放置，并修改各个器件的标号及参数属性，注意每个器件的标号（Designator）唯一，完成器件布局。

⑥绘制导线

在Place中选择Wire，根据图1完成原理图的连线。

⑦电路原理图的完善

a．放置电源。

在MiscellaneousDevices库中选定Battery后双击，按照图1放置到相应位置，并修改标号为12V。

b．放置文字和标注。

在Place中双击TextString。

3.在AltiumDesigner软件上设计并画出汽车转弯闪光指示灯电路PCB图

（此实验步骤前提是完成第2步实验所有步骤，即获得一个正确的“汽车转向灯电路.SchDoc”文件）

①启动AltiumDesignerPCB图编辑器

在工程项目名称上点击右键，选择AddNewPCBtoProject，则在该项目中创建了一个新的空白PCB图文件，同时打开了该PCB图编辑环境。

将该PCB图更名为“汽车转向灯电路.PcbDoc”并保存。

②生成网络文件并从原理图文件导入封装后的元器件

在原理图界面中选择Design中的NetlistforDocument，选择Protel，生成网络文件。

在Design中选择Importchangesfrom汽车转向灯电路.SchDoc，弹出Import对话框，先点击ValidateChanges进行验证，然后点击ExecuteChanges将封装后的元器件添加到PCBsheet中，元器件出现在Board右侧，将其整体移动至Board中间，删除暗红色Room。

③自建元件库

由于上一步封装是默认从MiscellaneousDevices库中封装，器件外形与要求外形多有不同，因此需要自建PCBLib文件，对原有封装进行修改。

在Design中选择MakePCBLibrary，跳转至“汽车转向灯电路.PCBLib”界面。

具体修改方法如下：

（修改前注意切换到TopOverlay层）

R3所用电位器，在原有AXIAL-0.6碳膜电阻上进行修改。

修改Line外形，并增加一个Pad0置于原有Pad1、Pad2之间。

修改后形状如图4。

重命名为AXIAL-0.6-1。

图4AXIAL-0.6-1

C1、C2所用极性电容，在原有POLAR0.8极性电容上进行修改。

修改Line外形。

修改后形状如图5。

重命名为POLAR0.8-1。

P.5

实验名称：

电工电子工程训练姓名：

冷嘉昱学号：

装订线

图5POLAR0.8-1

BG1、BG2所用三极管，在原有SOT-23B三极管上进行修改。

修改Line外形。

注意三个Pad的位置。

修改后形状如图6。

重命名为SOT-23B-1。

图6SOT-23B-1

J所用电磁继电器，在原有MODULE4电磁继电器上进行修改。

修改Pad位置，并增加一个Pad。

修改后形状如图7。

重命名为MODULE4-1。

图7MODULE4-1

K1所用单刀双掷开关，在原有TL36WW15050单刀双掷开关上进行修改，删除PadM，修改Line外形。

修改后形状如图8。

重命名为TL36WW15050-1。

图8TL36WW15050-1

P.6

实验名称：

电工电子工程训练姓名：

冷嘉昱学号：

装订线

④替换元器件

回到PCBsheet界面，双击要修改的元器件，弹出Component对话框，在Footprint选项下选择Name，弹出BrowseLibraries对话框，选择“汽车转向灯电路.PCBLib”库，然后选择修改过的相应元器件。

⑤调整位置

按照目标PCB板将调整各元器件位置，使得飞线尽量不交叉，元器件成散开状。

⑥设置原点并画外边缘线

在Edit中选择SetOrigin设置原点，原点应于元器件范围的左下角。

然后切换到Keep-OutLayer，

点击画笔画外边缘线。

⑦修改Rules

在Design中选择Rules，切换到Route项，将相关项目勾销。

并在Width选项中根据需要更改线宽。

⑧自动布线

在AutoRoute中点击All弹出AutoRoute对话框。

点击Route开始自动布线。

四、思考题

1.说明Grid和ElectricalGrid的区别，Grids中Snap和Visible设置的含义。

答：

SnapGrid:

捕获栅格。

指光标移动的最小间隔。

ElectricalGrid:

电气栅格。

电气栅格的作用是在移动或放置元件时，当元件与周围电气实体的距离在电气栅格的设置范围内时，元件与电气实体会互相吸住。

VisibleGrid:

可视栅格。

该选项可以对栅格类型设定选择Lines和Dots，可以设定第一可视栅格和第二可视栅格的尺寸，在编辑过程中看到的网格就是可视网格。

2.了解集成库的概念，从库中找寻元器件有几种常用的方法？

答：

集成库是将原理图符号、PCB封装、仿真模型、信号完整性分析、3D模型都集成在一起。

用户采用集成库中的元器件设计好原理图后，即可获得相应PCB封装模型等。

从库中寻找元器件的方法：

首先在搜索框中输入通配符“*”，然后输入所需元器件的前几个字母即可。

3.元器件属性里有哪些主要参数，具体意义是什么？

答：

（主要参数加粗）

Designator标识符；

Comment元件的参数定义比如元件值；

ComponentKind元件类型；

ComponentLinkDescription这个元件指定链接里的描述；

ComponentLinkURL这个元件的链接地址；

DatesheetVersion这个元件的规格书版本；

Description描述；

Footprint封装；

LatestRevisionDate最新版本的日期；

LatestRevisionNote最新版本记录；

LibraryName所在库名；

LibraryReference库参考；

PackageDescription包装描述；

PackageReference参考包装；

PackageVersion包装版本；

P.7

实验名称：

电工电子工程训练姓名：

冷嘉昱学号：

装订线

PCB3D元件3D图；

Publisher出版方；

SignalIntegrity信号完整性；

Simulation仿真；

Value值。

4.Wire和Line的区别是么，绘制连线时如何选用？

答：

Wire是电路原理图中各元器件之间的导线，Line是元器件内部组成部分的导线。

当绘制原理图时选用Wire，绘制元器件时选用Line。

5.电源端口PowerPorts有哪些类型？

答：

VCCPowerPorts与GNDPowerPorts。

前者为电压输入端口，后者为接地端口。

6.如何对印刷电路板进行分类？

答：

①刚性电路板和柔性电路板；

②酚醛树脂板、环氧树脂板、氮化铝板、碳化硅板等；

③目前常用的电路板有单层、双面、四层板、六层板等。

7.如何画出PCB的物理边界和电气边界？

答：

在Design中选择RedefineBoardShape，画出PCB的物理边界；在Keep-OutLayer用画笔画出PCB的电气边界。

8.修改元件封装的方法？

答：

自建PcbLib库文件，在库中根据需要修改Pad数量、位置；修改Line形状、位置。

9.PCB布局时应该考虑哪些问题？

答：

电路板的尺寸，长宽以3：

2或4：

3为最佳；当大于200mm长和150mm宽时，考虑强度。

高频元器件之间的连线越短越好，隶属于输入或输出电路的元器件之间的距离越远越好。

具有高电位差的元器件应加大与其它连线之间的距离，一般200V/mm比较合适。

发热元器件应该远离热敏元器件。

可以调节的元器件应该注意位置，应该放在比较容易调节的地方，要与整机的面板一致。

太重或发热量多的元器件不宜安装在电路板上。

如果没有特殊要求，尽可能的按照原理图的元件安排对元件进行布局，信号从左边进入，从右边输出，从上边输入，从下边输出。

按照电路的流程，安排各个功能电路单元的位置，使信号流通更加顺畅和保持一致。

以每个功能电路为核心，围绕这个核心电路进行布局，元件安排应该均匀、整齐、紧凑。

数字部分与模拟部分的地线分开。

线长：

铜线应该尽可能的短。

拐角为圆角或斜角。

线宽：

一般1-1.5mm的线宽，可以流过2A的电流。

但是一般要选择大于0.3mm。

手工制板大于0.5mm。

线间距：

相临铜线之间的距离应该满足电气安全要求，同时为了便于生产。

间距越宽越好，最小间距应该能承受所加的电压的峰值。

屏蔽与接地：

铜线的公共地，应该尽可能的放在电路板的边缘部分。

在电路板上应该尽可能多的保留铜箔做地线，这样可以使屏蔽能力增强。

地线的形状最好做成环路或网络状。

顶层、底层走线应尽量相互垂直，避免相互平行，尽量减少过孔的数量。

10.如何设置PCB布线规则？

答：

在Design中选择Rules，按照需要设置相应规则。

11.完成布线后，还需要哪些后续工作？

答：

加泪滴：

在Tools中选择Teardrops。

铺铜网。

放置字符串。