《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
《电子线路CAD》实验指导书
编制：
陈亚妮
涉外学院
2010年12月
前言
《电子线路CAD》课程为通信工程、电子信息工程等电子类专业和计算机以及自动化等专业的专业选修课，是为培养学生电子线路设计工作以及相关软件的实际操作能力而开设的一门实践性课程。
通过课程的学习使得这些专业的学生在以后的学习和工作中掌握常用电子线路设计软件的使用方法。
其任务是培养学生掌握典型电路设计软件Protel99SE，初步具备独立绘制电子线路图、制作PCB电路板的能力。
本课程中实践性较强，应有一定实践以达到知识的掌握。
本实验指导书是结合课程的教学内容而编写的，学生通过本指导书上上机实验的练习，应该具备使用Protel99SE电路设计软件绘制电路原理图、制作简单的PCB集成线路板的基本能力，并为后续课程的学习打下良好的基础。
本实验指导书由陈亚妮老师编写，可能存在缺点和不足之处，希望使用的教师和同学积极提出批评和建议，EMAIL：
402871136@。
编者
涉外学院
2010年12月
目录
实验1Protel99SE的基本操作1
实验2原理图的环境设置2
实验3简单原理图的绘制与编辑3
实验4两级放大器电路的设计5
实验5优先编码器的设计7
实验6ERC检查,生成元件清单及网络表8
实验7建立元件和元件库10
实验8直流稳压电源的设计12
实验9单片机应用电路设计14
实验10电路仿真测试17
实验11定义PCB板尺寸与PCB参数设置18
实验12元件的布局，布线整理及打印20
实验13PCB制作23
实验14创建PCB元件及元件库25
附录1:
常用零件的封装名称28
附录2:
PCB设计流程31
《电子线路CAD》实验指导书
实验1Protel99SE的基本操作
实验序号：
1实验名称：
Protel99SE的基本操作
适用专业：
通信工程、电子信息工程学时数：
1学时
一、实验目的
Protel99SE的基本操作主要包括文件的建立，导入导出，为文件进行加密，创建工作组及设置成员权限等操作。
本训练的目的主要是掌握这些基本操作。
二、实验要求
（1）按要求认真操作实验步骤中的每一条。
（2）做完实验后给出本实验的实验报告。
三、实验设备、环境
1、WINDOWSXP环境2、PROTEL99SE软件
四、实验步骤及内容
1、启动Protel99SE，在F盘建立名为Protel的文件夹，并在文件夹中建立名为lx1.ddb设计数据库文件。
2、在上题数据库中建立一个名为小信号功率放大器电路的原理图文件（SchematicDocument）、一个名为小信号功率放大器电路的印刷电路板文件（PCBDocument），并打开然后在小信号功率放大器电路的原理图文件中放置几个元件并保存。
3、在Protel的文件夹中建立名为lx2.ddb设计数据库文件，文件类型WindowsFileSystem。
4、在Protel的文件夹中建立名为lx3.ddb设计数据库文件，文件类型MSAccessDatabase,并对数据库进行加密，密码为123456。
观察WindowsFileSystem及MSAccessDatabase两种类型的区别。
5、在Protel的文件夹中建立名为lx4.ddb设计数据库文件，创建两个设计组成员（Guest）zhanghong和wangyan，分别输入密码。
设置工作权限，admin的权限为（Read）、写（Write）、删除（Delete）、创建（Create），Guest的权限为（Read）、写（Write）。
五、实验注意事项
1、不要同时多次打开Protel99SE软件。
六、讨论、思考题
1、当文件或文件夹处于何种状态时，不可对设计文件或文件夹进行改名？
实验2原理图的环境设置
实验序号：
2实验名称：
原理图的环境设置
适用专业：
通信工程、电子信息工程学时数：
1学时
一、实验目的
环境设置主要使用菜单Design/Options和Tools/Preferences。
本实验的目的是通过练习，掌握使用这两个菜单设置设计环境的方法。
二、实验要求
（1）按要求认真操作实验步骤中的每一条。
（2）做完实验后给出本实验的实验报告。
三、实验设备、环境
1、WINDOWSXP环境2、PROTEL99SE软件
四、实验步骤及内容
1、启动Protel99SE，在F盘建立名为Protel的文件夹，在Protel的文件夹中建立名为Myfirst.ddb设计数据库文件，新建原理图文件，命名为Lx1.sch。
设置图纸大小为A4，水平放置，工作区颜色为220号色，边框颜色为45号色。
标题栏设置：
用“特殊字符串”设置制图者为你的姓名、标题为“功放”，字体为华文彩云，颜色为121号色。
2、在Myfirst.ddb中创建原理图文件，命名为LX2.sch。
自定义图纸大小：
宽度为850、高度为450，垂直放置，工作区颜色为216号色。
网格设置：
SnapOn为10mil，Visible为10mil。
字体设置：
系统字体为仿宋体、字号为8，字形为斜体。
可视网格为点状，取消重复操作次数为60次。
标题栏设置：
用“特殊字符串”设置文档编号为“1-10”、标题为“稳压电源”，字体为华文行楷，颜色为238号色，不显示图纸的参考边框。
3、在Myfirst.ddb中创建原理图文件，命名为LX3.sch。
标题栏设置：
标题栏显示方式为ANSI，用“特殊字符串”设置地址为:
长沙市芙蓉路280号,10张原理图中的第一张。
不显示图纸的参考边框。
把光标设置成大十字90度。
4、在Myfirst.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。
五、实验注意事项
1、所有的原理图文件都要按要求命名，一起放在Myfirst.ddb中。
六、讨论、思考题
1、在编辑原理图的过程中，更换图纸尺寸、方向时，如果发现原理中部分元件超出图纸边框该怎么办？
实验3简单原理图的绘制与编辑
实验序号：
3实验名称：
简单原理图的绘制与编辑
适用专业：
通信工程、电子信息工程学时数：
1学时
一、实验目的
1、熟悉画原理图工具的使用，掌握画原理图基本操作方法。
2、掌握简单原理图的绘制与编辑方法，能够绘制简单原理图。
二、实验要求
（1）按要求认真操作实验步骤中的每一条。
（2）做完实验后给出本实验的实验报告。
三、实验设备、环境
1、WINDOWSXP环境2、PROTEL99SE软件
四、实验步骤及内容
[练习1]新建：
实验3.DDB文件,然后新建：
练习1.SCH文件，向原理图中放置阻值为10k的电阻、容量为1微法的电容、型号为1N4007的二极管、型号为2N2222三极管、单刀单掷开关和4脚连接器。
注意修改属性。
[练习2]在练习1的基础上，练习：
（1）选择10k电阻，复制并粘贴该电阻，然后取消选择；
（2）删除二极管，并用恢复按钮将二极管恢复。
（3）删除三极管。
（4）删除电容，然后粘贴该电容。
（5）用鼠标选择几个元件，然后删除这些被选择的元件。
（6）将该电路图存盘。
[练习3]试关闭和使能电气捕捉栅格，观察电气栅格在连线时具有的作用。
[练习4]试关闭和使能电气连接点，观察画"丁"字连线时的区别。
[练习5]放置网络标记，试更改字型和字号，并连续放置D1-D9十个网络标记。
[练习6]选取电源和地线工具，试更改它们的形状和标记。
[练习7]按照下图画一个共发射极放大电路，电路中的元件都取自MiscellaneousDevices.lib库。
（1）要求图纸尺寸为A4,去掉标题栏,关闭显示栅格,使能捕捉栅格和电气栅格,使能自动连接点。
（2）画完电路后，要按照图中元件参数逐个设置元件属性，但是元件要自动编号，并进行电气规则检查。
（3）最后形成该电路的网络表。
[练习8]将练习7所示的电路复制并粘贴到文字处理软件Word软件中，注意在粘贴前，应该使用文字功能，在要粘贴的图形四周分别放置一个字号为八号的小点"."，在选择粘贴的图形时，注意选择小黑点。
同时还要注意在粘贴时去掉模板，否则粘贴的是一张图而不是被选择的图形。
提示：
（1）执行Tools/Preferences菜单，去掉模板选项（AddTemplatetoClipboard）。
（2）首先使用画图工具箱上的文字放置按钮，在电路图四周放置最小字号小数点。
（3）用鼠标选择电路和小数点。
（4）执行菜单Edit/Copy，用变成十字光标的鼠标单击被选择的原理图。
（5）启动Word软件，建立Word文件。
（6）使用Word软件中粘贴（Edit/Paste）菜单将原理图粘贴到Word文件中。
（7）在Word软件中的图片工具条中设置图片的环绕方式。
（8）在Word软件中的图片工具条中将彩色图片改为灰度图片。
五、实验注意事项
1、执行电气规则检查命令时选择Tools/ERC菜单。
2、执行生成网络表时选择Design/CreateNetlist。
六、讨论、思考题
1、在Protel99SE中，元件电气图形符号存放在哪一文件夹下？
其中分立元件，如电阻、电容、电感等存放在哪一库文件包内？
74系列数字电路芯片位于哪一元件库文件中？
2、画线工具内的“导线”与画图工具内的“直线”有何区别？
实验4两级放大器电路的设计
实验序号：
4实验名称：
两级放大器电路的设计
适用专业：
通信工程、电子信息工程学时数：
1学时
一、实验目的
1、掌握原理图绘图工具的使用，能够熟练绘制导线、放置节点、放置电源与接地符号。
2、掌握画原理图基本操作，学会绘制原理图。
二、实验要求
（1）按要求认真操作实验步骤中的每一条。
（2）画图时注意美观，尽量使得图形紧凑一些。
（3）做完实验后给出本实验的实验报告。
三、实验设备、环境
1、WINDOWSXP环境2、PROTEL99SE软件
四、实验步骤及内容
[练习1]两级放大器电路如图1所示，试画出它的原理图。
图1
[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）
五、实验注意事项
1、元件取自proteldosschematiclibraries及miscellaneousdeviceslibraries库。
六、讨论、思考题
1、当操作者无法确定待放置元件的电气图形符号位于哪一元件电气图形库文件时，该怎么办？
2、Report/BillofMaterial和Edit/ExporttoSpread菜单生成的报表有何区别？
实验5优先编码器的设计
实验序号：
5实验名称：
优先编码器的设计
适用专业：
通信工程、电子信息工程学时数：
2学时
一、实验目的
1、掌握元件库管理器的使用方法，会放置元件、编辑属性，掌握元件移动、复制和删除的方法。
2、掌握画原理图的基本操作，学会绘制原理图。
二、实验要求
（1）按要求认真操作实验步骤中的每一条。
（2）画图时注意美观，尽量使得图形紧凑一些。
（3）做完实验后给出本实验的实验报告。
三、实验设备、环境
1、WINDOWSXP环境 2、PROTEL99SE软件
四、实验步骤及内容
[练习1]优先编码器组成的电路如图1所示，试画出它的原理图。
该练习只画电路图，不做电气规则检查和网络表。
五、实验注意事项
1、该练习只画电路图，不做电气规则检查和网络表。
六、讨论、思考题
1、如何快速地画出一组同样的元件？
2、用到一个集成块里不同引脚的同样元件时该如何处理？
如果设置错误会出
现什么样的问题？
实验6ERC检查,生成元件清单及网络表
实验序号：
6实验名称：
ERC检查,生成元件清单及网络表
适用专业：
通信工程、电子信息工程学时数：
2学时
一、实验目的
1、掌握对电路进行ERC检查,检查电路中出现的错误的方法。
2、掌握生成元件清单方便元器件的管理的方法。
3、掌握生成网络表的方法，为后面PCB制作打下基础。
二、实验要求
（1）按要求认真操作实验步骤中的每一条。
（2）画图时注意美观，尽量使得图形紧凑一些。
（3）做完实验后给出本实验的实验报告。
三、实验设备、环境
1、WINDOWSXP环境2、PROTEL99SE软件
四、实验步骤及内容
[练习1]PC机并行口连接的A/D转换电路如图1所示，元件见表6-1，试画出它的原理图。
图1
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）
表6-1
五、实验注意事项
1、请按表6-1正确设置元件的属性。
六、讨论、思考题
1、若发现有元件的属性设置错误是否可以在生成的EXCEL表格中直接修改？
2、如何检查电路中的同名网络是否有连接错误？
实验7建立元件和元件库
实验序号：
7实验名称：
建立元件和元件库
适用专业：
通信工程、电子信息工程学时数：
2学时
一、实验目的
1、掌握电气图形符号库绘图工具的使用和电气图形符号的制作的方法。
2、掌握建立元件基本操作，学会自己建立元件库和调用元件库里的元件。
二、实验要求
（1）画图时注意美观，尽量使得图形紧凑一些。
（2）做完实验后给出本实验的实验报告。
三、实验设备、环境
1、WINDOWSXP环境 2、PROTEL99SE软件
四、实验步骤及内容
[练习1]在继电器控制系统中，经常需要图1所示的元件，试建立元件库：
实
图1
验9.lib，并画出这些元件。
[练习2]调用练习1所画的元件库画出图2所示的继电器控制电路。
图2
五、实验注意事项
1、建立元件库：
在建立了设计数据库的情况下，执行File/new菜单，然后在弹出的窗口选择SchematicLibraryDocument图标。
在元件编辑窗口使用画图工具画元件图。
经常要用到如下菜单：
执行菜单Tools/NewComponent建立新元件。
执行菜单Tools/CopyComponent拷贝元件。
执行菜单Tools/RenameComponent更改元件名。
六、讨论、思考题
1、如何制作一个多PART的元件？
实验8直流稳压电源的设计
实验序号：
8实验名称：
直流稳压电源的设计
适用专业：
通信工程、电子信息工程学时数：
2学时
一、实验目的
1、熟悉画原理图工具条的使用方法,掌握画原理图基本操作，能够熟练绘制原理图。
2、掌握电气设计规则检查、元件标号重新分配、检查遗漏的封装的方法。
二、实验要求
（1）画图时注意美观，尽量使得图形紧凑一些。
（2）做完实验后给出本实验的实验报告。
三、实验设备、环境
1、WINDOWSXP环境2、PROTEL99SE软件
四、实验步骤及内容
[练习1]稳压电源电路如图1所示，试画出它的原理图。
图1
[练习2]正负电源电路如图2所示，试画出它的原理图。
元件见表8-1。
图2
表8-1
注意：
三端稳压电路在Motorola公司的Analog.ddb的MotorolaPowerSupplyCircuit库中。
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）
五、实验注意事项
1、练习1的元件的封装请参考练习2自己来添加。
2、练习2的有些元件要自己制作元件和元件库来调用，可以在已有的库元件基础上修改。
六、讨论、思考题
1、可以执行什么命令来检查有无遗漏的封装？
2、如果发现有遗漏的封装该如何进行修改？
有哪些不同的方法？
实验9单片机应用电路设计
实验序号：
9实验名称：
单片机应用电路设计
适用专业：
通信工程、电子信息工程学时数：
2学时
一、实验目的
1、熟练使用画原理图工具，掌握画原理图基本操作和技巧，快速熟练绘制原理图。
2、掌握对电路进行ERC检查,排除电路中出现的错误的方法。
3、掌握原理图生成网络表文件的方法及生成其它报表的方法，为后面PCB制作打下基础。
二、实验要求
（1）按要求认真操作实验步骤中的每一条。
（2）画图时注意美观，尽量使得图形紧凑一些。
（3）做完实验后给出本实验的实验报告。
三、实验设备、环境
1、WINDOWSXP环境
2、PROTEL99SE软件
四、实验步骤及内容
[练习1]单片机电路如图1所示，元件清单如表9-1，试画出它的原理图。
图1
[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）
五、实验注意事项
1、请正确使用总线、总线分支和网络标号。
2、ERC检查如果发现有错，请认真检查排除错误。
六、讨论、思考题
1、在画本练习的电路图是可以使用哪些绘图技巧？
2、有些错误ERC不能查出来，我们该采用什么样的方法来避免这样的错误？
表9-1
实验10电路仿真测试
实验序号：
10实验名称：
电路仿真测试
适用专业：
通信工程、电子信息工程学时数：
2学时
一、实验目的
1、学会电路仿真测试的基本方法。
2、会用PROTEL99SE软件对简单的电路进行仿真测试。
二、实验要求
（1）按要求认真操作,图中的元件取自SIM.DDB库。
（2）画图时注意美观，尽量使得图形紧凑一些。
（3）做完实验后给出本实验的实验报告。
三、实验设备、环境
1、WINDOWSXP环境 2、PROTEL99SE软件
四、实验步骤及内容
[练习1]使用静态工作点分析方法求图10-1所示电路中各个支路电流。
请在Sheet1.sdf中看结果。
所有元件必须是来自SIM.DDB仿真元件库中。
图10-1
[练习2]试用瞬态分析方法研究图10-2所示的稳压电源电路。
提示：
电压源Vin为正弦电源VSIN，电压的幅值（Amplitude）为100V、频率（Frequency）50Hz。
变压器变比为10：
1。
选择Simulate/Setup菜单进行分析设置和仿真。
仿真结果见Sheet1.sdf。
图10-2
五、实验注意事项
1、所有元件必须是来自SIM.DDB仿真元件库中。
六、讨论、思考题
1、PROTEL99SE提供了哪几种仿真分析方式？
实验11定义PCB板尺寸与PCB参数设置
实验序号：
11实验名称：
定义PCB板尺寸与PCB参数设置
适用专业：
通信工程、电子信息工程学时数：
2学时
一、实验目的
1、掌握PCB板的尺寸的设定和规划电路板的方法。
2、掌握视窗的画面管理、英制、公制切换、设置当前坐标原点、文档选项设置、系统参数设置的方法。
二、实验要求
（1）按要求认真操作实验步骤中的每一条。
（2）画图时注意美观，尽量使得图形紧凑一些。
（3）做完实验后给出本实验的实验报告。
三、实验设备、环境
1、WINDOWSXP环境 2、PROTEL99SE软件
四、实验步骤及内容
[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]设置度量单位为英制，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，电气栅格为10mil。
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。
五、实验注意事项
1、练习1要使用PCB创建向导规划电路板。
六、讨论、思考题
1、禁止布线层和机械层画出板框有什么区别？
实验12元件的布局，布线整理及打印
实验序号：
12实验名称：
元件的布局，布线整理及打印
适用专业：
通信工程、电子信息工程学时数：
2学时
一、实验目的
1、掌握PCB中元件的布局的方法。
2、掌握PCB中元件的布线方法（自动布线及手工布线）。
3、掌握PCB板的整理方法和打印方法。
二、实验要求
（1）按要求认真操作实验步骤中的每一条。
（2）画图时注意美观，尽量使得图形紧凑一些。
（3）做完实验后给出本实验的实验报告。
三、实验设备、环境
1、WINDOWSXP环境 2、PROTEL99SE软件
四、实验步骤及内容
1、
稳压电路如图所示，试设计该电路的电路板。
图1
设计要求：
（1）按电路图1画出原理图电路，元件参数见参数表图2。
图2
（2）使用单层电路板，在电路板中网络地（GND）的线宽选1mm，netj1-1与netj1-2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），见图3，最小安全间距为12mil。
图3
（3）先自动布线，见自动布线参考电路板图4，再手工调整，见手工调整布线参考电路板图5。
（4）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。
（5）电路板设计完成后应进行DR
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