电子电路CAD课程设计.docx
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电子电路CAD课程设计
广东工业大学课程设计任务书
题目名称
多通道混频器电路ProtelDXP设计
学生学院
材料与能源学院
专业班级
微电子10
姓名
何俊鑫
学号
3110007483
一、课程设计的内容
1．用ProtelDXP建立一PCB工程项目。
2．层次原理图的总原理图设计。
3．各基本模块的原理图设计。
4．生成原理图报表（元器件清单、网络表）。
5．印刷电路板图绘制（设置PCB环境参数，元器件布局规则设置，元器
件布局手工调整；按设计任务书要求完成指定网络的布线宽度设置、其它
布线规则、布线参数设置，自动布线，手工调整布线）。
6．按设计任务书要求对指定网络进行覆铜。
7．建立项目元件库。
二、课程设计的要求与数据
1．按题目要求，每一位学生独立完成设计全过程。
2．采用自上而下的层次原理图设计方法。
三、课程设计应完成的工作
1．层次原理图的总原理图设计。
2．各基本模块的原理图设计。
3．印刷电路板图绘制。
4．设计报告。
四、课程设计进程安排
序号
设计各阶段内容
地点
起止日期
1
讲授设计要求、布置设计题目；电路整体规划
教3-201
6.3
2
层次原理图的总原理图设计
宿舍
6.3
3
各基本模块原理图设计，生成原理图报表
宿舍
6.4∽6.6
4
完成元器件布置，印刷电路板绘制，项目元件库的建立
宿舍
6.7∽6.9
5
老师验收
宿舍
6.13
6
撰写、完成、提交设计报告和电子版图
宿舍
6.13∽6.14
五、应收集的资料及主要参考文献
[1]王浩全、傅英明、洪华、龙怀冰.ProtelDXP电路设计与制版实用教程[M].北京：
人民邮电出版社，2005.
[2]赵建领.Protel电路设计与制版宝典[M].北京：
电子工业出版社，2007.
[3]唐俊翟、冯军勤、张曜.ProtelDXP应用实例教程[M].北京：
冶金工业出版社，2004.
[4]任富民.电子CAD-ProtelDXP电路设计[M].北京：
电子工业出版社，2007.
发出任务书日期：
2013年6月3日指导教师签名：
贺春华
计划完成日期：
2013年6月14日基层教学单位责任人签章：
主管院长签章：
摘要
EDA（ElectronicDesignAutomation，电子设计自动化）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和信息技术的电路系统设计方法。
EDA技术的发展和推广极大地推动了电子工业的发展，而在教学和产业界的技术推广是当今业界的一个热点话题。
Protel是ProtelTechnology公司开发的、功能强大的电子电路设计软件。
它是目前国内最流行的通用EDA软件，它将电路原理图设计、PCB板图设计、电路仿真和PLD设计等多个实用工具组合起来构成EDA工作平台。
ProtelDXP主要应用于电子电路设计与仿真、印制电路版（PCB）设计及大规模可编程逻辑器件的设计，它是第一个将所有设计工具集于一身，完成从电路原理图到最终印制电路板设计全过程的应用型软件。
同时，ProtelDXP将项目管理方式、SCH图和PCB图的双向同步技术、多通道设计、拓扑自动布线、电路仿真等技术进行了完美的结合，成为当今最为流行的电路设计制版软件。
混频是一种频率变换过程，是将信号从某一频率变换为另一频率，把已调制信号（调幅波或调频波）的载波频率从高频变换成固定的中频。
设计的混频器电路，带有8个输入通道，2个输出通道，利用多通道设计方法，子图上建立一个输入通道，一个输出通道。
本论文介绍了应用ProtelDXP设计多通道混频器电路的方法，采用自顶向下的层次原理图的设计方法来进行设计。
关键词：
原理图印制电路板多通道混频器电路自顶向下层次原理图
1、课程设计内容基本要求………………………………………………………5
1.1课程设计题目和方案……………………………………………………5
1.2设计内容…………………………………………………………………6
1.3设计要求…………………………………………………………………7
2、设计过程………………………………………………………………………7
2.1总原理图的设计…………………………………………………………7
2.1.1总原理图的组成及其设计过程…………………………………7
2.2系统各个子图的设计……………………………………………………12
2.2.1电源电路系统……………………………………………………13
2.2.2多路拾音器信号输入处理系统…………………………………14
2.2.3主信号输入通道处理系统………………………………………14
2.2.4主信号输出通道处理与LED电平指示系统……………………15
2.2.5监听输出通道处理系统…………………………………………15
2.2.7辅助设备信号处理系统…………………………………………16
2.2.8效果通道输出系统………………………………………………16
2.3原理图报表………………………………………………………………17
2.3.1元器件清单………………………………………………………17
2.3.2网络报表…………………………………………………………19
3、印制电路板的设计……………………………………………………………20
3.1创建新的PCB板…………………………………………………………20
3.2PCB板的设计……………………………………………………………21
3.3PCBNetlistStatus报表……………………………………………26
3.4PCB板参数设置…………………………………………………………27
3.5生成项目元器件库……………………………………………………28
4、总结……………………………………………………………………………28
5、参考文献………………………………………………………………………29
一．课程设计内容基本要求
1.1课程设计题目和方案
1.1.1题目名称：
多通道调音器电路的ProtelDXP设计
1.1.2
（1）微分器介绍
图1微分器式中，RFC为微分时间常数。
为限制电路的高频电压增益，在输入端与电容C之间接入一小电阻Rs,当输入频率低于
时,电路起微分作用；若输入频率远高于上式，电容的容抗XC趋近于零，相当于短路，则电路近似一个反相器，高频电压增益为
。
实际的微分器电路如下图2（a）所示。
若输入电压为一对称三角波，则输出电压为一对称方波，其波形关系如图2（b）所示。
图2（a）图2（b）
（2）混频器原理简介
混频是一种频率变换过程，是将信号从某一频率变换为另一频率，把已调制信号（调幅波或调频波）的载波频率从高频变换成固定的中频。
设计的混频器电路，带有8个输入通道，2个输出通道。
利用多通道设计方法，子图上建立一个输入通道，一个输出通道，就可以完成。
原理图设计有设计思路，将整个电路分成电源部分、接收器电路系统、信号输入信道系统（8条通道）、信号输出信道与LED电平指示系统（2条通道）、监控器电路系统、混频器电路系统及带通滤波器电路系统等七个子原理图。
设计方案简介：
本系统采用自顶而下的层次原理图设计方法，首先绘制构成各个子原理图之间关系的总原理图，通过输入\输出端口或网络标号建立起电气连接，然后再绘制各个子原理图，形成设计系统的层次原理图。
采用这样的设计方法，具有原理图层次清晰，功能结构分明，便于布局和绘制，也便于检测、修改等特点。
整个系统应由电源电路系统、多路拾音器信号输入处理系统、主信号输入通道处理系统、主信号输出通道处理与LED电平指示系统、监听输出通道处理系统、辅助设备信号出处理系统及效果通道信号输出系统等部分组成。
1.2设计内容
1．用ProtelDXP建立一PCB工程项目。
2．层次原理图的总原理图设计。
3．各基本模块的原理图设计。
4．生成原理图报表（元器件清单、网络表）。
5．印刷电路板图绘制（设置PCB环境参数，元器件布局规则设置，元器
件布局手工调整；按设计任务书要求完成指定网络的布线宽度设置、其它
布线规则、布线参数设置，自动布线，手工调整布线）。
6．按设计任务书要求对指定网络进行覆铜。
7．建立项目元件库。
1.3设计要求
1．按题目要求，每一位学生独立完成设计全过程。
2．采用自上而下的层次原理图设计方法，如下图所示：
图1自顶向下的设计流程图
二、设计过程
2.1总原理图的设计
2.1.1总原理图的组成及其设计过程
总原理图由电源电路系统、多路拾音器信号输入处理系统、主信号输入通道处理系统、主信号输出通道处理与LED电平指示系统、监听输出通道处理系统、辅助设备信号出处理系统及效果通道信号输出系统等系统模块组成。
总原理图如图2-1-1所示：
2-1-1总图的设计过程
（1）绘制电路方框图
1、首先单击放置电路方块图工具
按钮，此时光标变成带十字形的方块图，如图2-1-2所示：
图2-1-2放置电路方块图时的光标形式
2、选择合适的地方，单击鼠标左键，拖动鼠标至合适的地方，再单击鼠标左键完成该电路方块图的放置，放置效果如图2-1-3所示：
图2-1-3放置电路方框图后的效果
3、方框图的属性设置，在方框图上进行双击，进入属性设置，可以对方框图标志，文件名，方框图的填充颜色及边框颜色，电路方框图的长宽尺寸，边框宽度进行设置。
如图2-1-4所示：
图2-1-4电路方框图属性设置对话框
（2）绘制电路方块图进出端口
1、首先点击放置电路方块图进出端口工具
按钮，这时光标变成十字形状，将光标移动到电路方块图的边缘，单击鼠标左键，将出现如图2-1-5所示的带进出端口的十字光标：
图2-1-5放置电路方块图进出端口时的十字光标
2、再单击鼠标左键即可完成该电路方块图进出端口的放置。
放置效果图入图2-1-6所示：
图2-1-6放置电路方块图进出端口后的效果图
3、电路方块图进出端口的属性设置，在方框图上进行双击，进入属性设置，可以对端口名，端口的填充颜色及边框颜色，端口外形，以及对端口的放置位置，端口类型等进行设置。
对话框如图2-1-7所示：
图2-1-7电路方块图进出端口属性设置对话框
（3）多通道的设计
1、画出需要重复的子图。
2、在顶层原理图里放置这个子图生成的Symbol，如图2-1-8所示：
图2-1-8需要重复的子图
3、修改这个Symbol的属性，标志符为：
Repeat（原理图元件标志符，第一个通道，最后一个通道），原理图元件标志符应尽量简单，因为当项目被编译时，原理图元件标志符会自动加到各元件名字后面，如图2-1-10为修改后的Symbol的属性:
图2-1-10多通道属性的设置
4.设置多通道后的效果图入图2-1-11所示：
图2-1-11多通道的效果图
2.2系统各个子图的设计
在绘制系统各个子图前，先根据绘图时需要的元器件，除了两个基本的元器件库，还需要装载他的元器件库，如MotorolaPowerMgtVoltageRegulator.IntLib，NSCInterfaceDisplayDriver.IntLib等。
（1）采用查找元器件后自动加载元器件库的方式，点击Libraries选项卡中的Search按钮，弹出如下图2-2-1所示的元器件查找窗口：
图2-2-1查找元器件对话框
在空白窗口上填写需要查找的元器件名称，选择“Librariesonpath”,最后点击“Search”,即可自动搜索电脑上的库和元器件，如下图2-2-2所示：
图2-2-2查找出来的元器件
双击元器件，将会出现“该元器件所在库文件没添加到工程，是否添加其库文件到工程的提示”，点击“OK”,即可添加该库文件到工程。
（3）将需要的元器件添加到工程中，如图2-2-3所示：
图2-2-3将需要的元器件添加到工程中
2.2.1电源电路系统
根据指导书，从元器件库中调出所需要的元器件，然后修改属性，使其符合设计的要求，在原理图上按顺序排列好，然后进行布线。
电路板工作电压为直流+15伏和-15伏得到电源电路系统的原理图如图2-2-4所示：
图2-2-4电源电路系统原理图
2.2.2多路拾音器信号输入处理系统
根据课程设计指导书，得到多路拾音器信号输入处理系统的原理图如图2-2-5所示；多路拾音器信号输入处理系统由一级集成运算放大电路和一级功率放大电路组成。
可根据模拟电子技术进行设计和分析。
图2-2-5多路拾音器信号输入处理系统原理图
2.2.3主信号输入通道处理系统
根据课程设计指导书，从元器件库中调出所需要的元器件然后修改属性，使之符合设计的要求，在原理图上按顺序排列好，然后进行布线。
得到主信号输入
通道处理系统的原理图如图2-2-6所示；工作原理：
主要由多级集成运算放大电路组成。
图2-2-6主信号输入通道处理系统的原理图
2.2.4主信号输出通道处理与LED电平指示系统
根据课程设计指导书，从元器件库中调出所需要的元器件在原理图上按顺序排列好，然后进行布线。
得到主信号输出通道处理与LED电平指示系统的原理图如图2-2-7所示；工作原理：
由三级集成运算放大电路和显示电路组成。
图2-2-7主信号输出通道处理与LED电平指示系统原理图
2.2.5监听输出通道处理系统
根据课程设计指导书，从元器件库中调出所需要的元器件然后修改属性，使之符合设计的要求，在原理图上按顺序排列好，然后进行布线。
得到监听输出通道处理系统的原理图如图2-2-8所示；工作原理：
由两级集成运算放大电路组成。
图2-2-8监听输出通道处理系统原理图
2.2.6辅助设备信号处理系统
根据课程设计指导书，从元器件库中调出所需要的元器件然后修改属性，使之符合设计的要求，在原理图上按顺序排列好，然后进行布线。
得到辅助设备信号处理系统的原理图如图2-2-9所示；工作原理：
由一级电压跟随器和一级集成运算放大电路组成。
图2-2-9辅助设备信号处理系统原理图
2.2.7效果通道输出系统
根据课程设计指导书，从元器件库中调出所需要的元器件然后修改属性，使之符合设计的要求，在原理图上按顺序排列好，然后进行布线。
得到效果通道输出系统的原理图如图2-2-10所示；工作原理：
电路由两级集成运算放大电路组成。
图2-2-10效果通道输出系统原理图
2.3原理图报表
2.31元器件报表
选择“Reports”下的“BillofMaterials”,单击即可显示元器件清单，如图2-3-1所示：
图2-3-1原理图报表
点击“report”即可生成元器件清单。
如图2-3-2所示：
图2-3-2元器件清单
点击“Excel”可以在文件夹中生成Excel文件，详细的罗列出各个元器件，如图2-3-3所示：
图2-3-3Excel格式的元器件清单
2.3.2网络报表
打开原理图文件，然后执行“design”下的“Netlistforproject”下的“protel”即可生成网络报表，如图2-3-4所示：
图2-3-4网络报表
三、印制电路板的设计
3.1创建新的PCB
利用PCB向导创建新的PCB，在“Files”面板底部的“Newfromtemplate”区域内，单击“PCBBoardWizard”选项来创建新的PCB文档，将显示如图3-1-1所示的欢迎界面：
图3-1-1PCB欢迎界面
选择PCB板敷铜层数，选择两个signallayer（信号层），不选powerplanes（电源层）。
如图3-1-2所示：
图3-1-2选择PCB板敷铜层次
最后完成PCB向导，生成PCB板。
3.2PCB板的设计
（1）加载SPICEnetlist与元器件封装
先保存PCB板，然后在PCB编辑器中执行“Design”下的“ImportChangesFromPCB-Projects.PrjPCB”命令，弹出如图3-2-1所示的对话框：
图3-2-1工程网络变化对话框
单击“ValidateChanges”按钮后，弹出如图3-2-2所示对话框，若有错误则进入原理图修改，无错误可进行下一步操作。
图3-2-2元器件完全正确的工程网络对话框
点击“ReportChanges”可得到如图3-2-3所示的对话框，可查看完整的资料。
图3-2-3报告预览对话框
点击“Excutechanges”即可将SPICEnetlist与元器件封装加载到PCB文件中，如图3-2-4所示：
图3-2-4加载网络表和元器件封装后的电路板图
（2）手工调整元器件布局
调整各个模块中元器件的位置，使各个元器件处在PCB板上的合适位置，使整块电路板清晰、整洁，布局分明。
其中多通道复制room空间格式，命令为：
Design—Rooms—CopyRoom’sFormats，此时鼠标变成十字形，再点击源room，然后点击目标room，这样多通道模块只要调整一个模块就可复制到所有模块。
图3-2-5手工调整后的电路板布局
（3）把电路板拉进PCB板中，并通过点击“Design—BoardShape-RedefineBoardShape”，对PCB板大小进行改动，使适应电路板，如图3-2-6：
图3-2-6电路PCB板
（4）自动布线
点击“AutoRoute”下的“all”，弹出如图3-2-7所示的对话框。
在该对话框中添加和设置自动布线规则。
图3-2-7自动布线规则对话框
点击“RouteAll”进行自动布线，布线后如图3-2-8所示：
图3-2-8自动布线后的效果图
（5）对PCB电路板敷铜
对低层敷铜后的效果图如图3-2-9所示：
图3-2-9底层敷铜后的效果图
对顶层敷铜后的效果图如图3-2-9所示：
图3-2-10顶层敷铜后的效果图
执行“View”选项下的“Boardin3D”命令，系统将自动生成一个3D效果图，如下图所示：
图3-2-11PCB3D效果图
3.3PCBNetlistStatus报表
执行“Reports”下的“NetlistStatus”生成网络布线长度报表。
如图3-3-1所示:
图3-3-1网络布线长度报表
3.4PCB板参数设置
在PCB图上单击鼠标右键，点击“Options”可选择进行PCB板属性设置，如图3-4-1所示：
图3-4-1PCB板属性设置
3.5生成项目元器件库
在完成的PCB编辑器里，选择Design/MakePCBlibrary并保存，即可生成相应的元器件库,如下图所示：
图3-5-1项目元器件库
四、总结
这两周的CAD课程设计，让我了解了制作与编辑元件电路原理图元器件库的方法，熟悉了绘制电路原理图，电路原理图的分层结构，生成该电路原理图的网络表文件，生成该电路原理图的元器件材料清单列表，制作与修改PCB板，调整PCB板元器件，对PCB板进行敷铜的的方法。
在设计过程中曾遇到不少困难，但是在老师和同学的帮助下一一解决了。
这让我体会到了知识是万能的，可获得知识仅仅通过自己的努力是相当困难的，更让我体会到了和同学一起成功解决问题的喜悦。
在设计的过程中我们能学到平时在课堂上学不到的知识，同时对电子工程产生了浓厚的兴趣。
虽然我现在已经初步学会了如何使用Protel，但是离真正掌握它还有一段的距离。
课设的这段时间我确实受益匪浅，让我更深入的了解ProtelDXP软件，能过独立完成整个设计过程。
五、参考文献
[1]李小坚、赵山林、冯晓君、龙怀冰ProtelDXP电路设计与制版实用教程[M].人民邮电出版社，2009
[2]任富民.电子CAD-ProtelDXP电路设计[M].北京：
电子工业出版社，2007.
[3]贺春华.电子线路CAD实验及课程设计指导书
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