变容二极管调频课程设计.docx
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变容二极管调频课程设计
成绩评定表
学生姓名
***
班级学号
1003060211
专业
通信工程
课程设计题目
变容二极管调频
评
语
组长签字：
成绩
日期
20年月日
课程设计任务书
学院
信息科学与工程学院
专业
通信工程
学生姓名
***
班级学号
1003060211
课程设计题目
变容二极管调频
实践教学要求与任务:
1.绘制具有一定规模、一定复杂程度的电路原理图*.sch（自选）。
可以涉及模拟、数字、高频、单片机等等电路。
2.绘制电路原理图相应的双面印刷版图*.pcb
3.选做：
对电路原理图进行仿真，给出仿真结果（如波形*.sdf、数据）并说明是否达到设计意图。
工作计划与进度安排:
第20周:
1.安排任务
2.绘图仿真设计
3.完成（答辩，提交报告，演示）
指导教师：
201年月日
专业负责人：
201年月日
学院教学副院长：
201年月日
目录
摘要3
1·引言4
2·Protel99SE简介5
3·实验步骤6
3.1Protel99SE绘图环境设置6
3.1.1新建一个设计库6
3.1.2添加元件库9
3.2绘制原理图11
3.2.1选取元件11
3.2.2摆放元件12
3.2.3元件连接12
3.2.4放置输入/输出点13
3.2.5更改元件属性14
3.2.6ERC（电气规则检查）15
3.3PCB制图15
3.3.1自动生成PCB文件15
3.3.2自动布线17
3.4仿真应用19
4·课设总结21
5·参考文献21
摘要
本次课设的要求和目的是掌握Protel的应用。
本文以Protel99SE为例，详细具体地介绍这个软件的用法与应用。
文章首先介绍了Protel99SE基本知识，然后提出需用该软件解决的实际问题，结合实际问题一步步介绍Protel99SE的用法，如：
基础原理图设计，印制电路板基础，PCB元件的制作，电路仿真分析，综合案例演练等。
接着分析应用Protel99SE软件的过程中可能遇到的问题及一些应对方法。
课设最后进行总结，检查课设的完整性和彻底性，检验自己对Protel99SE软件的掌握程度及应用情况。
Protel99SE应用课程设计
——变容二极管的调频电路
1·引言
人类社会已进入到高度发达的信息化社会，信息社会的发展离不开电子产品的进步。
现代电子产品在性能提高、复杂度增大的同时，价格却一直呈下降趋势，而且产品更新换代的步伐也越来越快，实现这种进步的主要原因就是生产制造技术和电子设计技术的发展。
前者以微细加工技术为代表，目前已进展到深亚微米阶段，可以在几平方厘米的芯片上集成数千万个晶体管；后者的核心就是EDA技术。
EDA是指以计算机为工作平台，融合了应用电子技术、计算机技术、智能化技术最新成果而研制成的电子CAD通用软件包，主要能辅助进行三方面的设计工作：
IC设计,电子电路设计以及PCB设计。
其中最基本也是最常用的是以PCB设计为目的的电路设计、仿真和验证技术。
PCB设计业界称为电子装联设计。
从最近两年的统计数据来看，中国大陆的电子装联产品占世界市场份额第一。
Protel软件最成功的地方就是其PCB设计功能。
其中Protel99SE版本在PCB设计方面已经比较成熟，价廉物美、容易上手、功能满足基本需求，这是用户选择它的真正原因。
2·Protel99SE简介
PROTEL是PORTEL公司在80年代末推出的EDA软件，在电子行业的CAD软件中，它当之无愧地排在众多EDA软件的前面，是电子设计者的首选软件，它较早就在国内开始使用，在国内的普及率也最高，有些高校的电子专业还专门开设了课程来学习它，几乎所有的电子公司都要用到它，许多大公司在招聘电子设计人才时在其条件栏上常会写着要求会使用PROTEL。
早期的PROTEL主要作为印制板自动布线工具使用，运行在DOS环境，对硬件的要求很低，在无硬盘286机的1M内存下就能运行，但它的功能也较少，只有电原理图绘制与印制板设计功能，其印制板自动布线的布通率也低，而现今的PROTEL已发展到PROTEL99（网络上可下载到它的测试板），是个庞大的EDA软件，完全安装有200多M，它工作在WINDOWS95环境下，是个完整的板级全方位电子设计系统，它包含了电原理图绘制、模拟电路与数字电路混合信号仿真、多层印制电路板设计（包含印制电路板自动布线）、可编程逻辑器件设计、图表生成、电子表格生成、支持宏操作等功能，并具有Client/Server （客户/服务器）体系结构，同时还兼容一些其它设计软件的文件格式，如ORCAD，PSPICE，EXCEL等，其多层印制线路板的自动布线可实现高密度PCB的100％布通率。
在国内PROTEL软件较易买到，有关PROTEL软件和使用说明的书也有很多，这为它的普及提供了基础。
Protel 99 SE是Protel Technology公司开发的基于Windows环境的印制电路板的设计软件。
该版本的软件功能强大，人机界面友好，易学易用，仍然是大中专院校电子学专业的必学课程，同时也是业界人士首选的电路板设计工具。
Protel 99 SE主要内容包括原理图设计环境、用工具画原理图、画元件图、原理图画图练习、电路板设计环境、人工画电路板、画元件封装图、自动布线画电路板、设计规则与信号分析、电路仿真、仿真练习、人工布线画电路板练习、自动布线画电路板图练习、电路设计导引、完成电路板设计后的工作等。
3·实验步骤
本课程设计利用变容二极管的调频电路对Protel99SE的应用进行全面展示。
从Protel99SE的绘图环境的设置开始，到对变容二极管的调频电路的原理图的绘制，PCB板的制作及对电路的仿真一步一步详细的介绍Protel99SE的应用。
具体过程见以下内容。
3.1Protel99SE绘图环境设置
3.1.1新建一个设计库
（1）启动Protel99SE，出现如图3－1的启动界面。
启动后出现的窗口如图3-2。
图3—1
图3－2
（2）选取菜单“File文件”，“New...新建”新建一个设计库，如图3－3“DatabaseFileName”处改设计库存盘文件名，点击“Browse.”改变存盘目录。
图3－3
点击OK按钮后，出现如图3－4的窗口。
图3－4
（3）选取“File文件”，“New...新建文件”，如图3－5，选取“SchematicDocument”建立一个新的原理图文档。
图3－5
点击OK按钮后，出现如图3－6的窗口。
将“sheet1”重命名为“变容二极管的调频电路”。
图3－6
双击“变容二极管的调频电路.Sch”后进入如图3—7原理图设计图。
图3—7
3.1.2添加元件库
（1）选取如图3—8中“Browse.Sch”中的“Libraries”。
图3—8
（2）点击Add/Remove按钮，出现图3-9所示“元件库添加、删除”对话框。
图3－9
（3）选取元件库文件，双击鼠标，此元件库就会出现在“SelectedFiles”框中。
（4）点击OK按钮，完成该元件库的添加。
3.2绘制原理图
变容二极管的调频电路图如图3-10所示：
图3-10变容二极管调频电路电路图
图中，晶体管Q1接成共基组态西勒振荡器，C4为基极耦合电容。
振荡电路的静态工作点由R2、VR2、R1与R5决定。
变容二极管的直流偏置电路由R6、
与VR1构成。
只要静态偏置调整合适，就可实现线性调频。
L1为扼流电感，R7为限流电阻，调制电压经C1耦合电容加到变容二极管。
C7为振荡回路与变频回路的耦合电容，采用部分接入。
C8为调制信号输出耦合电容，经Q2射随放大器后输出，调整VR3可改变输出信号幅度。
3.2.1选取元件
先从元件库中把各个元件找到，放在设计图纸中，先找到二极管，在BrowseSch中选中4portserialinterfaceschematiclibrary.lib，它将呈深蓝色，表示选中状态，再在下面的当前元件库列表中找到DIODE，从下面的元件外形中可以看出它正是要找的二极管。
然后用鼠标点元件外形栏上边的Place按钮，即可将元件移入当前工作区。
如图3—11所示。
图3-11
3.2.2摆放元件
移动元件：
用鼠标左键点中元件，并按住不方，然后移动元件。
元件的旋转：
就是改变元件的放置方向。
用鼠标左键点中元件后，按住不放，此时可用一下功能键，就可以实现元件的旋转。
SPACE键：
让元件作90度的旋转。
X键：
使元件左右对调，即以是自光标为轴作水平对调。
Y键：
使元件上下对调，即以是自光标为轴作垂直对调。
注意：
要执行元件的旋转操作时，输入法一定要处于CH状态。
3.2.3元件连接
此时一定要选择
工具条中的
进行连线，因为只有此线才是具有电气性质的，当预拉线的指针移动到元件的引脚或其它电气特性时，指针的中心将会出现一个黑点，它提示我们在当前状态下单击鼠标左键就会形成一个有效的电气连接。
下图所示：
注意：
画电气连接线时有三种常见的错误，都必须改正的。
分别是：
1.连接线贯穿元件。
会造成PCB制作中元件也是短路的，仿真环节无法正确通过。
2.连接线段重合。
会造成PCB制作环节中加载网络表后出现断线。
3.元件搭接。
如果搭接点在元件端口之内，程序无法识别也会造成PCB制作环节中加载网络表后出现断线。
3.2.4放置输入/输出点
连线接好后，再放置输入/输出端口。
在
工具条中选择
项加在电路的输入和输出端口。
双击图标，在弹出
对话框的Name项中填写所要表示的内容，如A，B，C，D，V-IN，V-OUT等。
注意：
端口不能使用相同的名字。
3.2.5更改元件属性
用鼠标双击任一个元件都会弹出此元件的属性对话框。
如图3-12是二极管的属性对话框。
图3-12
其中：
Libref:
元件样本，修改此项将直接替换原有元件，元件样本名不会显示在元件图中。
Footprint：
元件的封装号。
元件的封装是指设计PCB时，根据实际元件尺而定义的焊点，另外还附一些属性和元件外观的符号。
Designator：
设置元件的序号。
Parttype：
设置元件的数值。
注意：
每个元件的Footprint必须要填上相应的封装号。
输入和输出端口不用填写。
3.2.6ERC（电气规则检查）
当整个电路设计完成后，可以进行ERC检查。
主要是检查电路图中是否有电气特性不一致的情况（如元件序列号重复，出现两个R1），ERC检查依据问题的严重性分别以错误（Error）或警告（Warning）信息来提示用户。
选择Tools菜单下的ERC项，则弹出如下对话框，直接点击OK键即可进行ERC检查。
ERC检查报告sheet1.ERC文件，如果有问题出现将用坐标标注重名元件位置。
返回电原理图，改正错误的元件属性后，再次进行ERC检查，直到完全正确为止。
3.3PCB制图
3.3.1自动生成PCB文件
1.变容二极管调频电路.Sch完成后，ERC检查正确后，在变容二极管调频电路.Sch文件状态下，点击design中的updatePCB，如下图3-13所示：
图3-13
2.然后会生出如下所示图3-14：
图3-14
3.点击yes，则如下图3-15所示：
图3-15
4.然后点击View中的FitBoard，则将显示如图3-16所示：
图3-16
3.3.2自动布线
1.摆放元件
先把重叠的元件拖开，如图3-17所示。
当用鼠标左键点中任何重叠元件时，将弹出小的对话框，表示当前点中的地方重叠了几个元件，当移动鼠标到相应的字体上，字将全部变蓝，单击鼠标左键，便可获取一个元件，然后将其拖走。
其中黄色的代表元件的实际封装，蓝线就是飞线，无论怎样拖动元件，飞线不会断开，它表示不同元件引脚的连接关系。
图3-17
2.定义边框
在设计工作区的板层标签选择keepOutlayer
然后选择工具条上的按钮，画边框。
注意：
一定要用Keepoutlayer这一层。
这是一个在闭合板框内支持自动布线的层。
3.完成自动布线
ProtelPCB内集成了一个功能强大而品质高超的布线程序，能自动地设计出最佳的自动布线策略。
其操作也简单，只要选择AutoRoete\All选项，则弹出如图3-18所示的对话框：
图3-18
点击RouteAll便开始自动布线程序，布线好后的PCB图如图3-19所示：
图3-19
3.4仿真应用
由于在仿真的元件库中没有变容二极管和可变电容，故只仿真部分电路。
如图3-20所示。
图3-20
仿真结果如图3-21所示，为共基极的放大电路仿真。
图3-21
4·课设总结
这个课设的主要的目的是学会Protel的应用。
我选择了变容二极管调频电路具体介绍了Protel99SE的应用。
通过这次课程设计，我自己也收获不少。
首先，学会了Protel99SE软件的应用；其次，通过实践，牢牢掌握了看似很难的知识；通过课程设计，我锻炼了实际的动手能力，我也明白：
实际的设计中会遇到很多的问题，比想象中的要多得多，遇到问题、时候要首先要自己独立思考，这次课设很能培养我们独立思考的问题解决问题的能力；另外，通过课设，我学会了如何搜索利用资源，学会如何从课本外获得知识并利用好。
最重要的是，看到自己的成果时，很有成就感，大大提升了学习的信心，特别是自学的信心，要知道自学能力对一个大学生来说是相当相当重要的。
我想，这次做课程设计真正达到了的目的，促进了我们的学习，锻炼了我们的能力，实现了课设的价值。
当然，该课程设计由于我们的知识有限，未能使设计达到完善，还有很多缺点和错误，希望老师能提出改进意见，我们一定会努力改进，纠正错误，在错误中不断进步。
5·参考文献
赵品编著Protel99入门与提高人民邮电出版社2006年7月第一版
文艳编著Protel99SE电子电路设计人民邮电出版社2006年8月第一版
张海兵编著Protel电路设计实例与分析机械工业出版社2005年10月
明宏编著电工实习指导书武汉理工大学2007年12月版
王卫东编著高频电子电路电子工业出版社2012年1月第7次印刷
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