EDA实训报告.doc

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1、电子信息与电气工程系课程设计报告设计类型：课程设计 设计题目： A/D转换电路的PCB板图设计 系别：电子信息与电气工程系年级专业：09通信（2）班学号：学生姓名：sunly指导教师：2011 年 9 月 11 日课程训练目标：1、绘制电路原理图；2、原理图元件库的编辑；3、绘制PCB图；4、PCB封装元件的添加与修改；5、电路仿真环境下原理图的设计和仿真。1、A/D转换电路原理图及相关元器件库设计电路原理图的设计是整个电路设计的基础，因此电路原理图要设计好，以免影响后面的设计工作。电路原理图的设计一般有如下步骤：(1)启动原理图设计服务器(2)设置设计环境(4)装入所需的元件库(5)放置元件

2、及布线(6)编辑和调整(7)电气规则检查(8) 对元件进行封装(9) 生成网络表1.1 启动原理图设计编辑器原理图设计编辑器即原理图的设计系统，在该系统中可以进行电路原理图的设计，生成相应的网络表。启动原理图设计编辑器的操作如下。（1）首先，用户在桌面双击PROTEL 99 SE快捷方式，进入Protel 99 SE系统，此时可以点击菜单File中的New命令，系统会弹出PROTEL 99 SE 建立新设计数据库的文件路径设置选项卡，如图1所示。在这个选项卡中选择password选项卡可一进行文件加密、修改文件名称和改变数据库文件保存路径等。图 1 建立新设计数据库对话框（2）设置完成后，单击

3、【OK】按钮，即可进入如图2所示的设计环境。（3）双击Doucment图标，然后再次执行菜单中“File”“New”命令，会弹出如图2所示的对话框，双击Schematic Doucment图标。这样就在Doucment子目录中创建了文件。图2“New Document(新建文件)”对话框（4）新建立的文件默认名为“Sheet1.Sch”，将文件名修改为“AD zhuanhuan.Sch”，双击此文件，系统进入原理图编辑器。接下来就可以进行原理图的设计和绘制。以下是绘制要点：放置元件-PLACE/PART绘制导线-PLACE/WIRE放置电源部件-PLACE/POWER PORT放置电气连接点-

4、PLACE/JUNCTION放置文字标注-PLACE/ANNOTATION安置好元件后，我们需要对原理图进行布线，原理图布线即利用Protel 99SE的Schematic提供的各种连线工具，用具有电气意义的导线、网络标号、端口标号和电气连接点等连接图纸上的元件，构成一个完整的原理图。比如一般导线是用，主线用，主线支线用，在布置好各元件和导线之后，再用设置各主线。1.2加载元器件库进入原理图编辑器页面，在放置元件之前，必须先将常用的元件库载入，装载元件库步骤如下。（1）用鼠标单击设计管理器中Browse Sch选项卡，然后单击【AddRemove】按钮，屏幕会出现如图3所示的对话框。图3 改变

5、库文件列表对话框（2）在Design Explorer 99/Library/Sch文件夹下找到所需的元件库，如Anglon Devices.ddb、Miscellaneous Devices.ddb、Protel Dos Schematic Libraries等。然后双击鼠标，添加的元件库就会出现在Selected Files列表中，如图5 所示。（3）最后点击【OK】按钮，完成该元件库的添加1.3选择、制作、放置元器件1、选择元件（1）通过已知元件的编号名称，在设计管理器的Mask后的框内输入元件编号，按回车键后在下面的框内会出现所需器件的编号，双击元件编号即可放置所取得元件了。（2）如果

6、不知道原件的编号，可以单击【Browse】按钮，系统将会弹出一个对话框，在该对话框中，选择需要元件所在的库，然后在预览框中察看元件图形。根据AD转换电路的原理图，在原理图编辑器中找到所有所需的元件在原理图的绘制过程中我们会发现一些元件无法在元件库中找到，如我们设计电路中所需的CN，这时就需要我们自己创建一个CN的原理图。首先，在Documents中创建Schlib1.Lib文件，画出大概的框架和元件的引脚，画完之后，Tools下Rename Component.改变元件名为CN 。2、制作元件CN在AD转换电路的原理图绘制过程中需要制作元件CN，而制作元件和创建元件库需要在元件库编辑器中操作。

7、（1）启动元件库编辑器在Doucment目录下执行菜单“File”“New”命令，系统将会出现如图1所示对话框。然后在对话框中选择原理图元件库编辑器图标，双击或单击再点击【OK】按钮，系统便创建了一个新元件库文档。将文档名称改为“CN.Lib”双击电路原理图元件库文档图标，进入元件库编辑工作界面。（2）绘制元件CN接下来就可以利用工作界面内的工具，来绘制元件CN。在原理图元件库编辑工作界面，将绘制的元件名称改为CN，然后点击绘图工具栏中绘制直线按钮，以象限交点为元件基准点，在第四象限会出一个矩形。在矩形左边紧挨着画一个在Y方向跨两格的小矩形，这时小矩形与元件CN不符，然后双击小矩形，出现一个对

8、话框，在对话框中修改小矩形的坐标，使得符合元件CN的图形。绘制元件的引脚，点击绘图工具栏中绘制引脚按钮，在大矩形左边画六个引脚。编辑各个管脚，双击需要编辑的引脚，弹出对话框，在对话框中对引脚进行属性修改，修改内容如名称、编号等。保存制作好的元件库。在启动原理图设计编辑工作界面载入制作好的元件，然后就可以找到绘制的元件CN，如图4所示。图4 CN器件原理图1.4移动、调整元器件如果元件的位置放置的很乱或方向不合适，则可以对元件的进行调整1、移动元件用鼠标点击需要移动的元件，然后拖动到合适的位置即可。2、方向调整用鼠标点击需要调整的元件，然后按空格键，没按一次空格键元件就会逆时针旋转九十度。直到元

9、件调整到合适的方向。1.5编辑元件属性直接用鼠标双击需要编辑的元件，就会出现一个属性对话框，在对话框中可以对元件的名称、封装形式、流水序号等属性进行编辑。其中元件的封装形式要选择合适的且元件封装库存在的，如果某个元件的封装在封装库中不存在，这就需要在后面的操作中制作该元件的封装。1.6线路连接当所有的电路对象与电源元件放置完毕后，就可以着手进行电路图中个对象间的线路连接了。在进行线路连接之前，单击电路绘制工具栏上的连线按钮，此时鼠标指针会变为大十字，这是只需将鼠标指针指向预拉线的一段，然后单击鼠标左键，当鼠标指针移动到连线的转弯点时，每单击一次鼠标可以定位一次转弯。当预拉线的指针移动到一个可以

10、建立电气连接点时，十字指针会出现一个黑点，这时再次点击鼠标左键即可完成此次连线，当所有连线完成时，单击鼠标右键即可退出连线模式。最后完成的A/D 转换电路原理图如图5所示：图5 A/D 转换电路原理图1.7电气规则（ERC）检查电气规则检查（ERC）是检查原理图设计结果，保证原理图输入有效和正确生成SPICE netlist 的可靠手段。用来检查原理图电气连接的合理性，如元件标注是否重复、元件的输入输出连接属性是否合理，以及输入输出见是否知直接短路，电源的地之间是否短路等连线错误。检查步骤如下：单击Tools/ERC命令，显示如图6示的“Setup Electrical Rule Check”

11、对话框，默认为Setup选项卡:图6“Setup Electrical Rule Check”对话框设置规则后单击OK按钮，执行ERC检查操作。检查后在项目库中生成错误报表文件，根据提示修改错误。图7 ERC检查无误提示对话框1.8生成网络表网络表是电路原理图设计和印刷电路板设计之间的桥梁，执行菜单Design/Create Netlist命令可以生成具有元件名、元件封装、参数及元件之间连接关系的网络表。A/D转换电路原理图生成网络表如图8所示。图8 生成的网络表2、印制电路板的设计电路设计的最终目的是为了设计出电子产品，而电子产品的物理结构是通过印刷电路板来实现的。Protel 99 SE为

12、设计者提供了一个完整的电路板设计环境，使电路设计更加方便有效。印刷电路板设计是从电路原理图变成一个具体产品的必经之路,因此,印刷电路板设计是电路设计中最重要、最关键的一步。通常，印刷电路板设计的具体步骤如下：(1)启动印刷电路板设计服务器(2) 加载封装库(3)规划电路板(4)加载.NET文件(5)布局(6)布线2.1启动印刷电路板设计编辑器启动印刷电路板设计编辑器基本步骤如下。（1）在Doucment目录下执行菜单“File”“New”命令，系统将会出现如图1所示对话框。（2）然后在对话框中选择印制电路板编辑器图标，双击或单击再点击【OK】按钮，系统便创建了一个新元件库文档。将文档名称改为“

13、A/D zhuanhuan.Pcb”（3）双击电路原理图元件库文档图标，进入元件库编辑工作界面。2.2创建封装及载入封装库根据设计需要，在设计印制电路板之前，先需要载入常用的元件封装库。基本步骤如下。（1）用鼠标单击设计管理器中Browse Sch选项卡，然后单击【AddRemove】按钮，屏幕会出现如图3所示的对话框（2）在Design Explorer 99/Library/Pcb文件夹下找到所需的元件库，如GeneralIC.ddb、Miscellaneous.ddb等。然后双击鼠标，添加的元件库就会出现在Selected Files列表中，如图3 所示。（3）最后点击【OK】按钮，完成

14、该元件库的添加如果某个元件的封装在封装库中不存在，这就需要我们创建一个元件封装，在本设计中需要创建元件CN的封装CN6。具体步骤如下。 1、启动元件封装编辑器启动元件封装编辑器的步骤如下。（1）在Doucment目录下执行菜单“File”“New”命令，系统将会出现如图1所示对话框。（2）然后在对话框中选择元件封装编辑器图标，双击或单击再点击【OK】按钮，系统便创建了一个新元件库文档。将文档名称改为“CN6.Lib”（3）双击元件封装文档图标，进入元件库编辑工作界面。2、创建新的元件封装在元件封装编辑器界面，利用Protel 99 提供的绘图工具，按照设计中CN6实际的尺寸绘制出元件的封装CN

15、6，如图9所示。图9 元件封装CN6元件封装库创建完成后回到印制电路板编辑器，通过Browse Sch选项卡导入元件封装。2.3规划电路板选中KeepOutLayer，利用工具条画出四条线条，通过设定坐标生成方框。图10根据上面设计的电路确定电路板的物理尺寸及电气边界。步骤如下：1、进入PCB设计编辑器，单击编辑区下方的Keep Out Layer，将当前工作层设置为Keep Out Layer，如图10所示。该层为禁止布线层，一般用于设置电路板的边界。2、在电路板边界层上绘制大小合适矩形框，用来放置元件，如图11所示。图11规划电路板边界2.4导入网络表电路板规划好后，就可以导入网络表了，执

16、行命令Design/Load Nets,显示如图12所示的“Load/Forward Annotate Netlist”对话框图12“Load/Forward Annotate Netlist”对话框单击Browse按钮，打开“Select”对话框。在其中选择上面准备好的AD转换.NET文件。加载情况如图13所示：图13“Load/Forward Annotate Netlist”对话框若显示以上结果，则表示加载SPICE netlist无误，否则必须修改原理图，并且必须重新生成SPICE netlist后重复上述步骤。确认没有错误信息后，单击Execute按钮，加载AD转换.NET与元件到电

17、路板上。2.5对元器件布局当元件加载到电路板上之后，首先把元件放进工作区，接着就可以对元件进行布局。元件布局有手动和走动两种方式，1、自动布局Protel 99 SE提供了强大的自动布局功能，元件自动布局基本操作如下。（1）执行“Tools”“Auto Placement”命令。（2）执行上述命令后出现如图14所示对话框，用户在对话框内设置有关参数。然后点击【OK】按钮。图14 设置元件自动布局对话框2、手动布局系统队对元件的自动布局一般以寻找最短不限路径为目标，往往不太理想，需要手工布线，把元件放入工作区后，通过手动调整元件的位置以及其他操作，已达到电路板的美观、整齐。2.6 电路板的布线在

18、电路板布局完成后，便进入电路板的布线阶段。布线同样可通过自动布线和手动布线两种方式来完成。1、 自动布线Protel 99 SE提供了强大的自动布线功能，元件自动布线基本操作如下。（1） 执行“Auto Route”“All”命令 。（2） 执行该命令后，系统将会弹出如图15所示的对话框，用户在对话框中进行参数设置，然后就可以实现PCB板的自动布线。图15 设置元件自动布线对话框2、 手动布线手工布线可以根据设计者的思想来对布线进行调整，手动布线主要根据系统给出的飞线进行连接。最后A/D转换电路电路板如图16所示图16 A/D转换电路电路板3、整流稳压电路原理图设计及其仿真设计原理同PCB原理

19、图差不多，不同之处在于，仿真图的原器件必须出自仿真Sim库，所以需要加载Sim元器件库。图17 选择要加载的sim元器件库然后按以下步骤绘制仿真图：1.放置元件。放置元件之前先将相应的元件库装入原理图管理器浏览器中。与实际PCB原理图不同的是，在仿真原理图设计中必须从方针库中选择元件。2.编辑元件属性。调整元件位置和连接电路图后需要编辑元件的属性，包括序号、封装形和管脚号定义等。3.布线。4.电源及接地符号。5.设置网络标号。6.制作电路的输入/输出端口。设计完成后的仿真原理图如下图18：图18 设计完成后的仿真原理图仿真之前必须设置仿真运行环境，为此执行Simulate/Setup，显示“A

20、nalyses Setup”对话框。本设计分析电路的暂态特性和傅立叶变换，在General选项卡的Active Signals 下拉列表框中选中AC1、AC2、VIN、VOUT 等选项，如图19。图19选中AC1、AC2、VIN、VOUT 等选项单击Run Analyses启动仿真程序，得到如下图20所示的仿真结果:图20 最后的仿真结果小结：随着集成电路向超大规模和高密度方向发展，EDA软件已经成为人们进行电子设计不可缺少的工具。而Protel以其卓越的功能和旺盛的生命力紧跟计算机操作系统和EDA技术的发展步伐，成为电路设计中的得力助手！Protel 99SE软件主要包括下面几个模块：原理图

21、设计软件Protel Advanced Schematic利用此软件我们来完成A/D转换电路原理图的设计（元件库不包括的元件，我们可以使用Protel自行创建自己的元件库，再添置在原理图中）；电路板设计软件Protel Advanced PCB 99SE，利用此软件完成PCB板图设计；用于仿真的Advanced SIM和用于信号完整分析的Advanced Integrity,利用它根据提供的电路仿真图进行仿真。在本次课程训练中，我们通过使用Protel99软件，设计电路原理图、元件库，进行电气规则检查，然后生成原件清单、网络表等，再完成PCB版图及封装库的设计生成，最后通过自动布线和手工布线，最终完成版图设计，并可以通过仿真库设计生成仿真原理图，分析观察了各结点的仿真波形。以下是基于PCB的电路设计的流程如图：系统规划原理图设计与仿真输出网表文件布局布线设计PCB后分析制作PCB元件模型库元件符号库