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
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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
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
C1
MiscellaneousDevices.lib
8031
U1
ProtelDosSchematicIntel.lib
74LS373
U2
ProtelDosSchematicTTL.lib
27256
U3
ProtelDosSchematicMemoryDevices.lib
6264
U4
ProtelDosSchematicMemoryDevices.lib
RES2
R1、R2
MiscellaneousDevices.lib
SW-PB
K1
MiscellaneousDevices.lib
CRYSTAL
Y1
MiscellaneousDevices.lib
DIODE
D1
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)
1
2
3
4
5
6
7
8
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
Input
Input
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)
20
20
20
20
20
20
20
20
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
C2
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-