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
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
实验名称:
电工电子工程训练姓名:
冷嘉昱学号:
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Ω碳膜电阻,R2选用Ω碳膜电阻,R3选用20kΩ电位器,R4选用Ω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
实验名称:
电工电子工程训练姓名:
冷嘉昱学号:
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。
实验名称:
电工电子工程训练姓名:
冷嘉昱学号:
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。
图4
C1、C2所用极性电容,在原有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。
实验名称:
电工电子工程训练姓名:
冷嘉昱学号:
图5
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
实验名称:
电工电子工程训练姓名:
冷嘉昱学号:
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;
实验名称:
电工电子工程训练姓名:
冷嘉昱学号:
PCB3D元件3D图;
Publisher出版方;
SignalIntegrity信号完整性;
Simulation仿真;
Value值。
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。
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:
一般的线宽,可以流过2A的电流。
但是一般要选择大于。
手工制板大于。
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。