《电子线路辅助设计》 实验指导书.docx

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《电子线路辅助设计》实验指导书

电子线路辅助设计实验指导书

（专科）

通信教研室编制

目录

实验一原理图编辑-2-

实验二元件电气图形符号库的创建-4-

实验三层次原理图的编辑-6-

实验四电路仿真-8-

实验五印制板制作入门-10-

实验六双面板设计-11-

实验七创建元件封装库-13-

实验八原理图与PCB综合设计-15-

实验一原理图编辑

一、实验目的

1、掌握电路原理图的设计及绘制的一般方法及步骤；

2、学会基本的部件放置及属性编辑；

3、能了解常用元件库及基本元件名称；

4、要求上机独立操作。

二、学时

2学时

三、实验仪器设备

1、PC机一台

2、Protel99SE软件一套

四、内容及步骤

1、加载常用元件库

在打开的设计数据库中的原理图编辑器中执行菜单命令Design/Add/RemoveLibrary,加载一些常用元件库:

MiscellaneousDevices.ddb、ProtelDOSSchematicLibraries.ddb等，并查看各库的元件及相对应的元器件名称；

2、放置元件及属性编辑

（1）在原理图中放置:

阻值10k的电阻,容值为10μF的电解电容,型号为IN4001的二极管,型号为2N2222三极管,单刀单掷开关和2脚连接器,注意修改元器件属性选择10k电阻,复制并粘贴该电阻,然后取消选择；

（2）在上一步的基础上,练习：

删除二极管,并用恢复按钮将二极管恢复；删除三极管；剪切电容,然后粘贴该电容；用鼠标选择几个元件,然后删除这些被选择的元件；将该电路图存盘。

3、连线及环境设置

（1）对以上的图形进行简单的连线；

（2）试关闭和使用电气捕捉栅格,观察电气栅格在连线时具有的作用；

（3）试关闭和使用电气连接点,观察画"T"字连线时的区别；

4、电源的放置

选取电源和地线工具,试更改它们的形状和标记并进行放置。

5、绘制一张简单完整的电路原理图

按照图1所示初步绘制简单电路,电路中的所有分立元件都取自集总参数元器件库（MiscellaneousDevices.ddb/MiscellaneousDevices.lib），要求：

（1）图纸尺寸为A4，去掉标题栏,关闭显示栅格,使用捕捉栅格和电气栅格,使用自动连接点；

（2）画完电路后,要按照图中元件参数逐个设置元件属性。

图1

实验二元件电气图形符号库的创建

一、实验目的

1、掌握利用原理图元件库编辑器创建新元件；

2、掌握原理图元件库的管理方法。

二、学时

2学时

三、实验仪器设备

1、PC机一台

2、Protel99SE软件一套

四、内容及步骤

1、建库绘制基本元件

（1）在打开的设计数据库中新建一名为Ex1.lib的元件库,观察此时的界面组成特点；

（2）在此库中运用工具画出电路中常用元器件图形符号：

RES2（电阻）CAP（电容）

DIODE（二极管）等。

2、绘制集成元件并能使用

（1）新建Ex2.lib文件,按要求制作如图2和图3所示集成芯片4018,注意编辑管脚属性；

（2）在此时的原理图元件库编辑器中选取已绘制好的元件4018放置到已打开的原理图

中。

图2

图3

3、查找元件符号

使用原理图元件库编辑器中的Find按钮查找名称为555的元件，并能进行相应的修改及保。

实验三层次原理图的编辑

一、实验目的

1、能熟练绘制电路原理图；

2、掌握层次原理图的绘制，会复杂电路的设计与绘制；

3、学会电气测试及报表生成；

二、学时

2学时

三、实验仪器设备

1、PC机一台

2、Protel99SE软件一套

四、内容及步骤

1、试画出如图4所示的Z80Microprocessor.Ddb原理图,其余子图可参照Protel99SE中例题中的电路原理图。

图4

2、画图

（1）启动99se软件，建以学号命名的设计数据库文件；

（2）在Documents下建立新的设计项目（.Prj）；

（3）用“放置方块电路”工具放置方块电路，编辑其属性；

（4）用“放置方块电路I/O端口”工具放置方块电路I/O端口；

（5）自动生成子电路图文件，编辑子电路图；

（6）层次电路设计中不同文件的切换方法；

（7）层次原理图的连接。

3、画图结束后,做以下后续工作:

（1）进行电气规则检查（选择Tools/ERC菜单）；

（2）制做元件表（选择Report/BillofMaterial或Edit/ExporttoSpread菜单）；

（3）生成网络表（选择Design/CreateNetlist）。

实验四电路仿真

一、实验目的

1、掌握加载仿真元件库的方法

2、掌握电路节点参数分析方法

3、熟悉仿真元件库中的元件

4、熟悉仿真参数设置方法

二、学时

2学时

三、实验仪器设备

1、PC机一台

2、Protel99SE软件一套

四、内容及步骤

1、调入仿真元件库：

Sim.ddb

（1）在设计管理器中选择BrowseSch页面，在该页面的Browse区域的下拉框中选择Libraries；

（2）单击Add/Remove按钮，在弹出的窗口上部搜寻下拉框中，选择Protel99SE所在的文件夹，再选择路径：

Protel99SE文件夹\Library\Sch；

（3）在元件库显示窗口中找到Sim，单击窗口底部的Add按钮，就可以看到在窗口中的SelectedFiles区域将显示仿真元件库Sim的路径。

（4）单击OK按钮，即可将仿真元件库添加到元件库管理器。

2、如图5所示电路，试求N1节点处的电压。

图5

（1）画电路图：

用仿真库中的元件画出电路图；

（2）求取N1点的电压，使用工作点分析。

执行菜单命令Simulate\Setup，屏幕弹出仿真器设置窗口，选择该窗口的General页面，在该页面的SelectAnalysestoRun区域选中OperatingPointAnalysis选项，如图6所示。

图6仿真器设置窗口

（3）在左下角的AvailableSignals选项框中，选择N1，单击>按钮，即可将N1放在ActiveSignals选项框中。

在右下角的SimViewSetup区域选中Showactivesignals选项。

（4）设置完成后，单击RunAnalyses按钮，开始分析，仿真 .sdf文件显示分析结果。

3、用交流分析，计算图7所示放大电路的放大倍数

图7

（1）用仿真库（Sim.ddb）中的元件绘制原理图，并将原理图命名为“交流分析.sch”。

（2）图中V2是正弦信号源，双击该元件进入属性设置中的PartFields页面，将电压数值（ACMagnitude）设置为5mV。

（3）执行菜单命令Simulate\Setup，在屏幕弹出的仿真器设置窗口的General页面上，选择交流分析（ACSmallSignalAnalysis）。

在左下角的AvailableSignals选项框中，选择IN、OUT，单击>按钮，即可将IN、OUT放在ActiveSignals选项框中。

在右下角的SimViewSetup区域选中Showactivesignals选项。

（4）设置ACSmallSignal。

在ACAnalysis中，设置StartFrequency为1.000，StopFrequency为10.00meg，TestPoints为100，在SweepType区域选中Decade选项。

实验五印制板制作入门

一、实验目的

1、了解常用元器件的封装形式；

2、熟悉Protel软件的PCB编辑环境；

3、学会基本的部件放置及属性编辑；

4、练习PCB板的规划；

5、掌握PCB编辑环境参数的设置。

二、学时

2学时

三、实验仪器设备

1、PC机一台

2、Protel99SE软件一套

四、内容及步骤

1、PCB编辑器基本操作

（1）在设计数据库中执行命令File/New,新建一PCB文件；

（2）察看此时的PCB编辑器界面组成，练习打开及关闭MainToolbar（主工具栏）,

PlacementTool（放置工具栏）,ComponentPlacement（元件位置调整工具栏）,PlacementTool（放置工具栏）,ComponentPlacement（元件位置调整工具栏）,FindSelections（查找选择工具栏）。

2、元件封装操作

（1）加载PCBFootprints.lib封装库,并从中选择电阻封装（AXIAL0.3）,电容封装（RAD0.1和RB.2/.4）,二极管封装（Diode0.4）,三极管封装（To-126）,连接器封装（SIP2）,可变电阻封装（VR1）,石英晶体封装（XTAL1）,集成电路元件封装（DIP16）,把这些封装放置到电路板图上，进行适当的属性编辑；

（2）对上述元件进行简单的连线操作，练习放置焊盘、过孔、字符串、坐标、、尺寸标注等基本对象；

（3）参照实训操作2绘制的原理图，对其中的元件进行添加元件封装；

3、PCB板外形与环境参数设置

（1）定义一块宽为1800mil,长为2000mil的单层电路板,要求在禁止布线层和机械层画出板子的电气边界和物理边界,在机械层标注尺寸，可采用手工操作和向导生成两种方法；

（2）设置度量单位为公制,设置水平,垂直捕捉栅格和水平,垂直元件栅格依次为20mil,20mil,25mil,25mil,电器栅格为10mil.设置旋转角度为30度，设置显示焊盘网络名称和焊点序号；

（3）设置与组件连接的导线会随组件的移动而一起伸缩，设置转换特殊字符串功能,设置只显示当前板层，设置操作撤消次数为50次,设置光标类型:

Large90；

（4）设置多边形敷铜栅格尺寸为20mil,路径宽度为5mil,最小长度为3mil,焊盘环绕形状为八边形。

实验六双面板设计

一、实验目的

1、掌握PCB板层的设置方法与电路板尺寸大小的确定方法；

2、学会使用向导生成电路板（只能生成双层板）；

3、学会PCB元件封装库的加载、卸载方法；

4、掌握网络表的加载方法，对网络表宏信息中出现的错误能够理解与修改；

5、掌握自动布局与自动布线规则的含义与设置方法；

6、理解飞线的含义；

二、学时

2学时

三、实验仪器设备

1、PC机一台

2、Protel99SE软件一套

四、内容及步骤

1、画如图8所示的波形发生电路，图中电路元件说明如表1所示。

设计要求：

（1）使用双面板，板框尺寸为3000mil×1450mil；

（2）采用插针式元件；

（3）镀铜过孔；

（4）焊盘之间允许走一根铜膜线；

（5）最小铜膜线走线宽度为10mil，电源、地线的铜膜线宽度为20mil；

（6）对原理图进行电气规则检查、创建网络表、人工布局、自动布线。

图8

表1

2、画原理图，元件属性中必须填上元件的封装。

3、进行ERC检查，创建网络表。

4、利用电路板向导建立PCB文档。

5、修改电位器的管脚号，使原理图与PCB一致。

6、在Design\Rules菜单中设置整板、电源和地线的线宽。

7、调整元件布局，然后进行自动布线。

实验七创建元件封装库

一、实验目的

1、了解PCB元件库编辑器的使用；

2、创建的新元件的封装；

3、进行PCB元件库的管理；

二、学时

2学时

三、实验仪器设备

1、PC机一台

2、Protel99SE软件一套

四、内容及步骤

1、建立元件封装库

启动Protel99SE,在D盘建立名为Protel的文件夹,并在文件夹中建立名为自制PCB元件.ddb设计数据库文件，在数据库中建立一个名为MyPCBLIB.LIB的库文件；

2、手工创建如图9所示的DIP-8元件封装。

尺寸：

焊盘的垂直间距为100 mil，水平间距为300 mil，外形轮廓框长为400 mil，宽为200 mil，每边距焊盘50 mil，圆弧半径为25 mil。

焊盘的直径设为50 mil，通孔直径设为32 mil。

元件封装命名为DIP-8，并保存到封装库中。

然后打开一个PCB文件，加载该元件封装库，并放置元件。

（1）建立新元件画面：

在PCB元件封装编辑器的工作界面，单击BrowsePCBLib元件库管理器中的Add按钮，或执行菜单命令Tools\NewComponent，系统将弹出ComponentWizard对话框，单击Cancel按钮，则建立了一个新的编辑画面，新元件的默认名是PCBCOMPONENT_1。

（注：

如果是新建一个PCB元件库，系统自动打开一个新的画面，可以省略这一步。

）

图9DIP-8元件封装

（2）执行菜单命令Tools\LibraryOptions和Tools\Preferences，设置一些相关的环境参数，如工作层、计量单位、栅格尺寸、显示颜色、显示坐标原点等。

一般采用默认的设置参数。

（3）放置焊盘；

（4）绘制外形轮廓：

（5）设置元件参考坐标：

在菜单命令Edit\SetReference下，设置参考坐标的命令有三个。

Pin1：

设置引脚1为参考点；Center：

将元件的中心作为参考点；Location：

选择一个位置作为参考点。

可选择引脚1作为参考点。

（6）命名与保存；

3、使用向导创建如图10所示名为DIP-6的元件封装。

焊盘直径设为50 mil，通孔直径设为32 mil，设置水平间距为300 mil，垂直间距为100 mil，外形轮廓线宽为10 mil。

图10DIP-6元件封装

（1）在元件封装库编辑器中，执行菜单命令Tools\NewComponent，或在PCB元件库管理器中单击Add按钮，系统弹出元件封装生成向导；

（2）单击Next按钮，弹出元件封装样式列表框，选择双列直插封装（Dualin-linePackage（DIP））选项。

在对话框右下角，还可以选择计量单位，默认为英制。

（3）单击Next按钮，弹出设置焊盘尺寸的对话框，如图15-8所示。

对需要修改的数值，在数值上单击鼠标左键，然后输入数值即可。

这里将焊盘直径改为50 mil，通孔直径改为32 mil。

（4）单击Next按钮，弹出设置引脚间距对话框，在数值上单击鼠标左键，然后输入数值即可修改引脚间距。

这里设置水平间距为300 mil，垂直间距为100 mil。

（5）单击Next按钮，弹出设置元件外形轮廓线宽对话框，外形轮廓线宽设为10 mil。

（6）单击Next按钮，弹出设置元件引脚数量的对话框，引脚数量设为6。

（7）单击Next按钮，弹出设置元件封装命名对话框，元件封装名称设为DIP-6。

（8）单击Next按钮，系统弹出完成对话框，单击Finish按钮，生成的新元件封装。

4、使用新元件封装的方法：

方法一：

打开一个PCB文件，加载该元件封装库，并放置元件。

方法二：

在PCB元件库编辑器中，单击BrowsePCBLib浏览管理器中的Place按钮，即可将新元件封装放到PCB编辑器中。

实验八原理图与PCB综合设计

一、实验目的

1、掌握PCB板层的设置方法与电路板尺寸大小的确定方法。

　2、学会使用向导生成电路板（只能生成双层板）。

　3、学会PCB元件封装库的加载、卸载方法。

　4、掌握网络表的加载方法，对网络表宏信息中出现的错误能够理解与修改。

　5、掌握自动布局与自动布线规则的含义与设置方法。

　6、理解飞线的含义。

　7、学会手工调整布线。

8、学会添加电源/地的输入端与信号的输出端，在电路板上放置插针式元件并将它连

二、学时

2学时

三、实验仪器设备

1、PC机一台

2、Protel99SE软件一套

四、内容及步骤

1、绘制如下图11的电路原理图

图11

2、综合电路板绘图设计

（1）利用向导生成名为DIP8的集成元件；

（2）对封装好的原理图产生网络表，并进行相应的网络及元件封装检查；

（3）进入PCB编辑器，加载相应的元件封装库后，载入以上产生的网络表；

（4）自动布局后再进行手工调整；

（5）布线前进行规则设置：

使用单层电路板,在电路板中网络地（GND）的线宽选1mm,电源网络（VCC）的线宽选0.8mm,其余线宽均采用缺省设置（0.3mm）,最小安全间距为12mil；

（6）先自动布线,再手工调整；

（7）添加相应的字符串及网络输入输出口；

（8）在电路板上铺铜,要求栅格为30mil,铜膜线宽度为8mil,铺铜层为底层,铺铜网线形式为45度,使用八角形状环绕焊盘；

3、印制电路板后续工作

（1）电路板设计完成后应进行DRC检测,并根据报告的错误提示进行调整,直到无错误

为止；

（2）对此电路板分别生成电路板信息报表、NC钻孔报表和元件报表；

（3）打印PCB板的顶层（要求带焊盘,过孔,元件轮廓）、丝印层及禁止布线层。