11302卢瑞《数控直流稳压电源》.docx

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11302卢瑞《数控直流稳压电源》

电子系统设计

数控直流稳压电源

偏重模拟

2008112020302卢瑞

电子信息科学与技术

物理与电子科学学院

2011年5月27日

电工电子中心2009年5月绘制

数控直流稳压电源PCB设计报告

一．任务解析

1.用DXP绘制仿真通过的数控直流稳压电源原理图，添加供电电路等使作品更加完善。

2.综合考虑各种因素绘制PCB电路，制作自己的数控直流稳压电源。

任务解析不具体，田老师注

二．方案实施

1.原理图绘制

原理图绘制简析：

在DXP软件中绘制原理图，首先得了见其文件夹系统，在你建立了你的设计文件夹后，你就能在编辑器之间转换，例如，原理图编辑器和PCB编辑器。

在DXP中，一个项目包括所有文件夹的连接和与设计有关的设置。

一个项目文件，例如，数控直流稳压电源.PrjPCB，是一个ASCII文本文件，用于列出在项目里有哪些文件以及有关输出的配置，那些与项目没有关联的文件称作“自由文件（freedocuments）”。

与原理图纸和目标输出的连接，例如PCB、FPGA、VHDL或库封装，将添加到项目中。

一旦项目被编辑，设计验证、同步和对比就会产生。

这一点很重要，如果不了解这一点，你只是把原理图图纸单独的作为“自由文件”保存，当原理图绘制完成时是生成不了相应的PCB件的。

建立了一个项目后，在新建一个原理图文件，考虑到后期要打印出原理图及PCB图，原理图文件的纸张大小需要设置一下。

Design菜单下Options选项中StandardStyles是设置图纸大小的，设置为标准的A4纸就好。

设计完成后，如果需要，选择View：

FitDocument可将文件全部显示在可视区。

图1.纸张设置页面

当设置好纸张后，就可以按照以仿真好的原理图在DXP中放置、连接元器件了。

别以为这是个简单的任务，而掉以轻心，初学者会在这一步上耗费大量的时间。

DXP一般在论坛里下载的通用安装版本并没有自带足够的元器件库，这就造成了，你可能很难找到你在仿真中用到的元器件，虽然可以自己绘制元器件，但如果假设你有十个元器件没找到，来绘制这十个元器件将会是一件级为繁琐的过程。

而且对于初学者，正确的绘制一个元器件并不是一件简单的任务。

这时候老师给了我们指引：

可以找用过这个元件的人，把他元器件库拷来，添加一个路径到自己的软件中，这样你就会多了很多元器件可用。

利用Design:

Add/RemoveLibrary选项可实现这一功能。

图2.添加元器件库

下面是几张绘制好的原理图的截图：

图3.原理图全景展示

图4.单片机最小系统

图5.键盘和显示

图6.模拟、DA、蜂鸣器模块

图7.供电、AD模块

2．元器件绘制

元器件绘制简析：

下面以一个简单的例子来简绍一下DXP软件的一大特色功能元器件绘制。

首先点击New：

Library:

Schematiclibrary新建一个元件库文件，把它添加到上述的项目中，然后再放置大小适合的元器件模型，关键的一步是为元器件添加引脚，这一步不是简单的放置几根线，要用到PlacePin选项，而且引脚的方向很重要，具体见下图：

图8.两种引脚放置比较

引脚的参数可以设置，见下图：

图9.引脚参数设置界面

把上述几步做好，在考虑好自己设置的元器件的引脚排列，并命名，一个属于自己的元器件基本就可以完成了。

图10.自制的TLC1543

3.PCB封装设计

几乎每款软件中的每个元器件都有真实的元器件实物与之对应，实物的大小、形状等特性在软件中也会有一定的描述，绘制完原理图要产生PCB图时就要求我们把原理图中与每个元器件对应的封装与之关联，让软件能够找到并调用这些封装，以便我们绘制PCB图。

封装设计，也是DXP软件的一大特色。

有些元件可能没有自带封转，DXP允许用户自己按照实际尺寸来为元器件设计封装，并使之产生关联。

我的原理图中用到的元器件，基本上都是在添加了封装库文件后找到的，自制的两个器件直接装了两个插槽。

具体操作见下图：

图11.元器件引脚关联

PCB封装设计还有一种方法：

用DXP中的的Tools：

IPCFootprintwizard来设计PCB封装会变得很容易。

直接安装PDF给出的尺寸会自行计算出合理的封装。

具体操作可以上网找一份教程学习。

图12.PCB封装设计

图13.PCB封装设计

图14.设计好的封装

4.PCB布局布线设计

在确保所有原理图中器件正确对应各自的封装后，就可以Design:

Upudate

SchematicinPCB-Project1.PrjPCB选项从原理图中把各器件封装加载到同一工程中的空PCB图纸上。

此时所有器件对应封装将全部放在板子设计区的旁边的方框内，而且相同网络的器件引脚通过飞线相连方便我们接下来的器件布局。

见下图：

图15.选中所有原器件

图16.点击执行更改选项

图17.原器件封装都添加到PCB文件中

然后要做的就是对PCB布局

布局是对整个板子版面的的设计，是整个设计流程的重点。

布局的好坏不仅影响了板子的美观程度，而且直接影响接下来的布线，影响板子的性能。

布局可以自动布局也可以手动布局，不过最好是手动布局。

布局所要达到的效果是在各种规则的前提下，用最小的的面积放下最多的器件同时还要确保尽量美观而且飞线交叉尽可能的少，另外还要考虑到各种器件的性能，作用等。

例如，温度传感器不能和发热器件放在一起，否则会影响所测温度的准确性。

最终布局图如下：

图18.最终布局图

图19.最终布局效果图

PCB布线设计：

布线有手动与自动布线。

相对于布局，布线有更多的规范需要注意。

例如，不同作用的线的线宽不同。

地线和电源线的连接也是在布线时应该考虑的重点问题，各种设计规则布线时也要注意。

有些可以不用理会，但是有些规则关系到最终的制板必须要注意。

布线图如下：

图20.PCB板布线图

最后最好对PCB板覆铜。

覆铜一般都是连接在地线上，增大地线面积，有利于地线阻抗降低，使电源和信号传输稳定，增强了PCB的板子的电磁兼容性，提高板子的抗干扰能力。

有覆铜的PCB如下图：

图21.覆铜后的板子

图22.覆铜后的板子

三．经验总结

这次电子系统课程中，用DXP软件设计PCB应该是最难最繁琐的一部分，这部分也是最有挑战意义的一部分，它不仅仅是看看资料那么简单，对于初学者来说，要把一个复杂的软件，凭自己一步步摸索完全掌握是相当的有难度。

介于此，PCB的设计断断续续经行了两个月，虽然不是每天都做，但时间累积起来也有30多个小时是全身心投入到其中的，其中走过了不少弯路，但同时正是这些曲曲折折中我学到了不少知识，积累了一定的经验。

这其中最想说的是原理图部分的设计。

这篇报告的原理图截图至少换过三遍，第一遍连出来时，看了看其他人的作品发现他们用来分区的线很细，而自己的很粗。

查了一下教程才知道，自己使用的是用来做总线的导线做的分区的框框。

马上进行了修改，再截图放上来。

第二便是发现吕佳和周银瑞的PCB中都由于外界链接的供电部分接口，而自己的只是一些VCC和GND之类的节点，马上仿照着又加了一个供电部分的接口电路，把原理图中的所有VCC和GND同一命了节点名重新截图，放上来。

第三次修改是在生成PCB图时出的问题，几次生成的PCB文件中总有一个器件与其它器件一根导线都没连，孤零零的一个。

自己检查了下发现这个元件是自己制作的，PlacePin时把本来是与其他元器件相连的一端放到了相反的一段。

无奈只好又重新做了一个修改了原理图再一次截图放到报告中。

这样反复几次下来对一句话的理解有了更深的认识“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行”。

用DXP来绘制PCB远不像老师课堂讲的那样简单几步就能轻松完成，其中有很多小问题，是你一步步做到那个地方了才会发现，克服了之后，再往下又会有新的问题出现，所以这是一个不断发现问题解决问题的过程，需要极大的耐心和极坚韧的毅力才能顺利完成的任务。

例如，老师课上并没有提到过网络与网络标签、检查原理图的电气参数、设置错误报告、设置比较器、设置项目输出等一些问题，但却是在实际操作中不可避免的要遇到。

再有一些对软件的非常规操作导致的一些特殊问题，也是你设计过程中可能要遇到并独自处理的。

例如，工作状态区不小心关闭后一些功能的恢复就让我头疼了很久。

再有一些快捷键的使用也需要自己学习。

更不用说布局布线时所花费的心思了。

总之，这么一个过程做下来，经验肯定是有的，但它已经慢慢内化，融入到你对这门技术的理解中去了，也很想下下来，但却发现很难。

最终作品完成的那一刻确实很高心，那种激动时难以形容的。

只有整整经历了挫折最后达到目标的人才能切实的体会什么叫做成功的喜悦，什么叫做成就感。

最后感谢老师给我们创造了这样的机会，让我们学到了很多知识的同时，对自己，对工作也收获快乐很多新的有用的认识。

谢谢。