电子线路CAD实验指导书.docx

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电子线路CAD实验指导书

电子信息工程系

实验一AltiumDesigner认识实验

一、实验目的

1.掌握AltiumDesigner的启动、关闭和文件管理等基本操作

2.熟悉AltiumDesigner的操作界面

二、实验内容与步骤

1.AltiumDesigner的启动

按以下几种方法启动AltiumDesigner：

（1）单击任务栏上的“开始”按钮，在调出的“开始”菜单组中单击“AltiumDesigner”菜单项。

（2）单击任务栏上的“开始”按钮，在调出的“开始”菜单中将鼠标指针移到“程序（P）”菜单项，停留片刻在调出的“AltiumDesigner”菜单组中单击“AltiumDesigner”菜单项进行启动。

（3）直接在桌面上双击AltiumDesigner图标。

启动主应用程序之后，系统即可进入设计主窗口。

AltiumDesigner启动后的操作界面如图1-1所示。

2.AltiumDesigner的关闭

关闭AltiumDesigner主程序的方法有：

（1）选择“File”菜单，然后在弹出的下拉菜单组中选择“Exit”菜单项。

（2）单击主窗口标题栏上的“退出”按钮，或者直接双击“系统菜单”按钮。

（3）按下ALT+F4组合键。

在退出AltiumDesigner程序时，如果修改了文档而没有保存，则会出现一个对话框，询问用户是否保存文件。

若要保存文件，单击“Yes”按钮；若不想保存文件，单击“No”按钮；若想退出的操作，单击“Cancel”按钮。

3.文件管理

（1）创建设计文件

①单击AltiumDesigner主画面的File→New→Project→PCBProject创建工程项目，后缀名PriPCB。

在project视窗中如图

图1-1设计文件库

②单击File→SaveProject保存工程项目，在保存的过程中指定保存路径，可以重新命名工程项目。

③单击File→New→Schematic，创建原理图绘图纸文件，后缀名为SchDoc。

之后工程项目视窗如图所示。

图1-2设计文件库

④单击File→Save保存原理图图纸，要求和工程项目放置到同一个文件夹下。

保存后注意工程项目和图纸文件的层次结构。

5　单击Project→CloseProject关闭所创建的项目。

（2）打开项目及文件

1　File→Open，到上一步创建的文件夹下打开工程项目。

2　File→Open，到上一步所创建的文件夹下打开图纸。

问：

比较两者有何不同？

答：

打开工程的话，整个工程相关的文件都出现在Project视窗中，然后可以在视窗中选择要打开的文件。

直接打开图纸的话，Project视窗中只出现图纸，它不属于任何项目，属于自由文件。

图1-4新文档选择窗口

（2）打开设计文件

四、思考题

1．“File”菜单下的“Close”命令可以关闭工程项目文件吗？

2．在AltiumDesigner中，在Project视窗中删除文件是真的把文件从硬盘上删除了么？

实验二两级阻容耦合三极管放大电路原理图设计

一、实验目的

1.熟悉原理图编辑器

2.掌握原理图的实体放置与编辑

3.熟练完成两级阻容耦合三极管放大电路原理图设计

二、实验内容

绘制两级阻容耦合三极管放大电路原理图如图2-1所示。

图2-1两级阻容耦合三极管放大电路原理图

三、实验步骤

1.启动AltiumDesigner，创建新的项目文件“Mydesign”，在新建项目文件下创建图纸文件Tow_TTL_Amplifier.schdoc。

保存在以自己姓名和学号命名的文件夹。

2.设置图纸为A4。

单击“Design”菜单中的“options…”选项，打开“DocumentOptions”对话框，在如图2-3所示的“DocumentOptions”的文档设置窗内选择图纸类型。

在“StandardStyle”（标准图纸规格）设置框内的“Standard”下拉列表窗内找出并单击所需的图纸类型，如A4等，即可完成图纸规格的选取。

单击OK退出。

图2-3“DocumentOptions”的文档设置窗口

3.放置元件。

在library视窗中选择元件放置至图纸上，按照图2-1布局。

若缺少必要的元件库，添加元件库。

表1给出了该电路每个元件样本、元件标号、所属元件库数据。

①放到图纸直到工作区内显示出大小适中的可视栅格线为止，然后即可进行原理图的绘制操作。

图2-5“ChangeLibraryFileList”窗口

②元件库的安装（MiscellaneousDevices.Lib是电原理图的默认元件库，下面介绍的是元件库的装入方法，读者可依此装入其他需要的库）单击Library视窗中的Library→Add，到指定的文件家中添加指定的元件库。

表1

元件样本

元件标号

所属元件库

ELECTRO1

C1—C5

MiscellaneousDevices.lib

RES2

R1—R10

MiscellaneousDevices.lib

NPN

Q1，Q2

MiscellaneousDevices.lib

③通过滚动元件列表窗内的上下滚动按钮，在元件列表窗口内找到并单击“NPN”元件，如图2-7所示。

单击元件列表窗口下的“Place”（放置）按钮，将NPN三极管的电气图形符号拖到原理图编辑区内，如图2-7所示。

4.设置元件属性。

在元件放置后，用鼠标双击相应元件出现元件属性菜单更改元件标号及名称（型号规格）。

图2-7

5.调整元件位置，对齐元件等，注意布局合理。

①方法一：

将鼠标移到待调整的元件上，单击鼠标左键，选定目标元件，被选定的元件的四周将出现一个虚线框，按“Delete”键可删除。

②方法二：

将鼠标移到目标元件上，按下鼠标左键不放，然后直接移动鼠标（或通过空格、X、Y键也能迅速移动或调整元件的方向），当元件调整到位后，松开左键即可。

6.连线。

根据电路原理，在元件引脚之间连线。

注意连线平直。

①单击画线工具中的导线工具（注意在连线时一定要使用“WiringTools”工具中的导线），SCH编辑器即处于连线状态，将光标移到元件引脚的端点、导线的端点以及电气节点附近时，光标下将出现一个黑圆圈（表示电气节点所在位置）。

②删除连线：

将鼠标移到需要删除的导线上，单击鼠标左键，导线即处于选中状态（导线两端、转弯处将出现一个灰色的小方块），然后按下Del键，即可删除被选中的导线。

③调整导线长短和位置当发现导线长短不合适时，可将鼠标移到导线上，单击左键，使导线处于选中状态；然后将鼠标移到小方块上，单击左键，鼠标箭头立即变为光标形状；移动光标到另一位置，即可调节线段端点、转折点的位置，使导线被拉伸或压缩；然后再单击鼠标左键固定。

④将鼠标移到导线上，按下左键不放，移动鼠标也可以移动导线的位置。

7.放置节点。

一般情况下，“T”字连接处的节点是在我们连线时由系统自动放置的（相关设置应有效），而所有“十”字连接处的节点必须手动放置。

单击画线工具中“放置电气节点”工具，将光标移到“导线与导线”或“导线与元件引脚”的“T”形或“十”字交叉点上，单击鼠标左键即可放置表示导线与导线（包括元件引脚）相连的电气节点。

注意：

在放置电气节点时，单击“放置电气节点”工具后，按下Tab键激活电气节点选项属性设置框，取消锁定状态（“Lock”处于非选中状态）。

8.放置电源和地。

网络标号选项属性设置窗口

9.放置网络标号（PlaceNetLabel）。

单击画线工具栏的放置网络标号工具，一个虚线框就出现在光标附近，按下“Tab”键，进入网络标号选项属性设置窗口，如图2-9所示，在“Net”后的方框内输入“Vin”和“Vout”后，将光标移到需要放置这一网络标号的引脚端点或导线上，单击鼠标左键即可完成。

。

10.电路的修饰及整理。

在电路绘制基本完成以后，还需进行相关整理，使其更加规范整洁。

11.单击Project→Compile,编译项目，图纸。

四、注意事项

1.元件库MiscellaneousDevices.lib已被程序自动添加，可不用执行添加元件库步骤。

2.建议把光标形状和大小进行优化设置。

单击“Tools”菜单下的“Preferences…”（优化…）命令，在弹出的对话框内单击“GraphicalEditing”标签，即可显示出如图2-10所示的设置窗口。

在“Cursor/GridOptions”设置框内，单击“Cursor”即可重新选择光标的形状和大小：

图2-13光标形状和大小进行优化设置

3.建议设置编辑区移动方式：

图2-13中的“AutopanOptions”选项框用于选择编辑区移动方式。

在画线或放置元件操作过程中，即在命令状态下，当光标移到编辑区窗口边框时，SCH编辑器窗口将根据“AutopanOptions”项设定的移动方式自动调整编辑区的显示位置，单击其中“AutoPanOff（关闭编辑区自动移动方式）”。

4.电解电容的“+”极端要置于直流高电位。

可通过空格、X和Y键调整。

5.修改属性时，要在图形符号上双击鼠标。

“十”字连接处的节点必须手动放置。

6.放置元件时，单击“Place”按钮后，把光标移到编辑区适当位置，再按下“Tab”键进行属性修改，属性修改完毕后退出，再单击左键放置元件。

鼠标点击次数不要多，否则会在一点放置多外元件。

7.在连线时一定要使用“WiringTools”工具中的导线。

元件引脚之间最好用一条完整导线连接；不要从元件引脚、导线的中部开始连线；连线不能重叠。

8.放置电源和接地时，要放在导线或引脚端点上。

五、思考题

1.为什么放置元件前应先加载相应的元件库？

如何加载？

2.如何对单个或多个元件位置进行移动和旋转调整？

实验三直流稳压电源的设计

一、实验目的

1、熟悉画原理图工具

2、掌握画原理图基本操作，绘制原理图

二、实验内容与步骤：

[练习1]稳压电源电路原理如下，原理如图1所示，试画出它的原理图。

图1稳压电源电路

[练习2]画好图后：

（1）请进行电气规则检查（选择Tools/ERC菜单）。

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

（3）请做网络表（选择Design/CreateNetlist）

（4）在student.ddb中创建原理图文件，命名为LX5.sch电路原理图文件。

练习打开及关闭MainTools（主工具栏）、WiringTools（布线工具栏）、DrawingTools（绘图工具栏）、PowerObjects（电源及接地工具栏）、DigitalObjects（常用器件工具栏）、SimulationSources（信号仿真源工具栏）、PLDToolbar（PLD工具栏），放大及缩小原理图。

三、思考题

（1）网络标号放置时应注意那些问题?

（2）如何将连线方式由正交改为非正交?

（3）为什么要给元件定义封装形式?

是否所有原理图中元件都必须定义封装形式？

实验四小信号功率放大器的设计

一、实验目的

1、熟悉画原理图工具

2、掌握画原理图基本操作，绘制原理图

二、实验内容与步骤：

[练习1]电路如图1所示，试画出它的原理图。

图1功率放大器

[练习2]画好图后：

（1）请进行电气规则检查（选择Tools/ERC菜单）。

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

（3）请做网络表（选择Design/CreateNetlist）

三、思考题

1．说明放置元件（Part）有哪几种方法。

2．在元件属性中，LibRef、Footprint、Designator、PartType分别代表什么含义？

实验五8031单片机存储器扩展小系统电路原理图设计

一、实验目的

1.熟悉原理图编辑器

2.熟练掌握原理图的实体放置与编辑方法和技巧

3.熟悉8031单片机存储器扩展小系统电路原理图设计

二、实验内容

绘制8031单片机存储器扩展小系统电路原理图如图5-1所示

图5-18031单片机存储器扩展小系统电路原理图

三、实验步骤

表4

元件样本

元件标号

所属元件库

CAP

C2、C3

MiscellaneousDevices.lib

ELECTRO1

MiscellaneousDevices.lib

8031

ProtelDosSchematicIntel.lib

74LS373

ProtelDosSchematicTTL.lib

27256

ProtelDosSchematicMemoryDevices.lib

6264

ProtelDosSchematicMemoryDevices.lib

RES2

R1、R2

MiscellaneousDevices.lib

SW-PB

MiscellaneousDevices.lib

CRYSTAL

MiscellaneousDevices.lib

DIODE

MiscellaneousDevices.lib

四、注意事项

1.画导线不能用“drawingTools”工具栏里的“直线”工具；

2.除了元件库“MiscellaneousDevices.lib”，只需要再添加一个元件库：

ProtelDosSchematicLIBRA（或者IntelDatabooks）即可；

3.总线连接的元件引脚电气上并不相连，还需要使用“总线分支”、“标号”作进一步的说明；

4.总线末端的细小分岔是用总线分支画出来的；

5.在放置网络标号时，网络标号电气节点一定要对准元件引脚端点或导线（出现黑点），否则不能建立电气连接关系；网络标号可以是任意长度的字符串，但当网络标号以“数字”结尾，如用A8、D0或SD2等作为网络标号时，在放置了当前网络标号后，网络标号会自动递增，这样在放置多个网络标号时，单击放置“网络标号”工具，并设置第一个网络标号名后，即可不断重复“移动→单击”操作迅速放置剩余的网络标号。

6.当需要在网络标号上放置上划线，以表示该点信号低电平有效时，可在网络标号名称字符间插入“\”，如“R\A\M\R\D\”、“R\A\M\W\R\”等。

五、思考题

1．Bus线与Wire有何区别？

2．元件引脚之间的连接有哪几种不同的方法？

实验六原理图元件库编辑

一、实验目的

1.熟悉元件库编辑器

2.掌握原理图元件库的创建、新元件的绘制

二、实验内容

利用元件库编辑器提供的制作工具，来绘制（创建）一个8脚集成电路，并将它保存在“schlibl.lib”元件库中，绘制的实例如图6-1所示。

图6-1集成电路实例

三、实验步骤

1.启动元件图形符号编辑器

2.使用菜单命令“View\ZoomIn”或按PageUp键将元件绘图页的四个象限相交点处放大到足够程度。

3.调整编辑平面栅格的设置，执行菜单命令“Options\DocumentOptions…”，弹出“LibraryEditorworkspace”对话框。

在对话框的右下角处有Grids项，其中Visible右边的框中显示为10，说明栅格的大小为10mil。

而Snap表示的是光标移动的最小范围，为绘制斜线和箭头的方便，可将右边框中的数字改写为1。

4.用菜单命令“Place\Rectangle”或者单击“SchLibDrawingTools（画图）”中的“矩形”工具，光标变为十字状，然后绘制一个直角矩形。

纵向占8格，横向占6格。

注意元件符号图形的引脚处一定要位于栅格的交叉点。

5.绘制元件的引脚。

执行菜单命令“Place\Pins”光标变为十字状，并拖带一个一头端部带有圆点的引脚，这时按下键盘上的Tab键，弹出引脚属性Pin对话框。

设置好后单击对话框下部的OK按钮，系统会自动回到光标拖带引脚状态，这时可以按键盘上的空格键使引脚旋转，移动鼠标到安放的位置，让引脚的圆点端朝外，不带圆点的端与符号图形相接，单击鼠标左键确认。

但一定保证引脚的两端都要处在栅格的十字交叉点。

这时鼠标仍然处于放置引脚状态，可接着放置下一引脚，待全部放置完后单击右键取消引脚的放置状态。

6.编辑各管脚属性。

将鼠标移到引脚，双击左键，调出引脚的属性对话窗，按表6-1设置引脚属性。

表6-1引脚属性

管脚序号（Number）

名称（Name）

GND

TRIG

OUT

RESET

CVOLT

THOLD

DISCHG

VCC

负逻辑标志（DotSymbol）

√

电气属性（Electrical）

Passive

Input

Output

Input

Passive

引脚序号显示/隐藏（showNumber）

√

引脚名称显示/隐藏（showName）

√

引脚长度（Pin）

7.给元件重新命名。

执行菜单命令“Tools\RenameComponent…”，弹出“NewComponentName”对话框，将框中的名字改写为“555”。

8.保存已绘制好的元件。

单击“保存”按钮保存。

9.导出文件至桌面。

在编辑器浏览窗口找到该文件并单击右键，在弹出的快捷菜单中单击“Export…”导出文件至桌面。

四、注意事项

1.在绘制元器件时注意尺寸的把握，不要过大或过小。

2.画图前要先调整编辑平面栅格的设置。

把“Snap”右边框中的数字改写为1。

3.一定保证引脚的两端都要处在栅格的十字交叉点。

4.绘制元件的引脚时，让引脚的圆点端朝外，不带圆点的端与符号图形相接。

5.使绘图区中心出现在屏幕中央，在第四象限内绘制元件主体（引脚除外）。

五、思考题

1．哪些情况下需要自行建立新的元件及元件库？

2．进入元库编辑器界面需要经过哪几个步骤？

3．如何查找一个元件？

实验七PCB板尺寸定义与PCB参数设置

一、实验目的

1.PCB板的尺寸的设定

2.PCB的参数的设置

二、验内容与步骤：

[练习1]使用PCB创建向导规划如下形状的双面电路板（电路板尺寸、属性采用缺省值）

[练习2]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框，在机械层标注尺寸。

[练习3]设置在对象被选中后，系统不自动保护所定对象。

设置当用户进行整体编辑时，系统会自动弹出确认对话框。

设置当出现重复对象时，系统会自动删除重复对象。

[练习4]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，设置底层丝印层的颜色为100号色，设置尺寸线为“简单显示”，其余为“精细显示”，设置显示焊盘网络名称和焊点序号。

[练习5]设置当用户选择新的元件时，系统不取消原来选择的元件。

设置当用户进行PCB设计时，系统会在线进行DRC检查。

[练习6]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。

[练习7]设置操作撤消次数为50次，设置光标类型：

Large90，设置布线使用多边形进行障碍检测，交互布线：

避开障碍。

[练习8]设置多边形铺铜栅格尺寸为20mil，路径宽度为5mil，最小长度为3mil，焊盘环绕形状为八边形。

三、实验报告

1.写出第二项中实验内容的实验步骤

2.讨论在设计与实验过程中遇到的问题

3.总结PCB板的尺寸设定及PCB的参数设置

4.思考：

A.在编辑线宽时想修改全板连线的线宽应如何进行?

若想修改某条连线的线宽应如何进行?

若想一次修改部分连线的线宽应如何进行?

B.焊盘与过孔有何区别?

实验八闪光灯控制电路图设计和PCB图自动布局、自动布线

一、实验目的

1.学会元件封装的放置。

2.熟练掌握PCB绘图工具。

3.熟悉双面印制板的自动布局和自动布线，DRC检查。

二、实验内容

1.绘制闪光灯控制电路原理图如图8-1所示。

图8-1闪光灯控制电路原理图

2.根据图8-1所示电气原理图，绘制一块双面电路板图。

电路板长2500mil，宽1600mil，加载ADVPCB.Ddb元件封装库。

根据表8-1提供的元件封装并参照图8-1进行手工布局，其中“Vin1、Vin2”需在电路板上放置焊盘。

布局后在底层进行手工布线，布线宽度为20mil。

布线结束后，进行字符调整。

图8-2闪光灯控制电路PCB图

三、实验步骤

1.启动Protel99SE，创建新的原理图文件。

2.设置图纸为A4。

3.添加元件库。

如Sin.ddb，MiscellaneousDevices.lib。

4.放置仿真元件。

所用元件及所属元件库均列于表10。

表8-1

元件样本

元件标号

元件封装

原理图元件/封装所属元件库

CAP

RAD-0.2

MiscellaneousDevices.lib/Miscellaneous.lib

ELECTRO1

C1、C3、C4、C5

RB-.2/.4

MiscellaneousDevices.lib/Miscellaneous.lib

RES2

R1—R4

AXIAL-0.3

MiscellaneousDevices.lib/Miscellaneous.lib

DIODE

D1、D2、D3、D4、D5

DIODE-0.4

MiscellaneousDevices.lib/Miscellaneous.lib

VOLTREG

WY1

SIP-3

MiscellaneousDevices.lib/Miscellaneous.lib

NPN

Q1、Q2

TO-92A

MiscellaneousDevices.lib/PCBFootprints.lib

LED

LED1、LED2

SIP-2

MiscellaneousDevices.lib/Miscellaneous.lib

5.元件属性设置。

（1）在元件未固定前，按下Tab键,进入元件属性设置窗。

在属性窗口内

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