CAD课程设计报告修改稿.docx

CAD课程设计报告修改稿.docx

《CAD课程设计报告修改稿.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《CAD课程设计报告修改稿.docx（26页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

CAD课程设计报告修改稿

2012~2013学年第2学期

《电子线路CAD》

课程设计报告

题目：

电源电路的PCB板制作

专业：

通信工程

班级：

11通信

（2）班

姓名：

王然魏君士严绍文杨俊

杨小兵谢晶晶徐晓佳许海丽

指导教师：

王忠良崔学英

电气工程系

2013年6月20日

任务书

课题名称

电源电路的PCB板制作

指导教师（职称）

王忠良（讲师）、崔学英（讲师）

执行时间

2012~2013学年第2学期第17周

学生姓名

学号

承担任务

王然

1109131097

课题电路的分析与电路原理图的绘制分工安排

魏君士

1109131099

元器件封装的绘制及相应报告部分

严绍文

1109131103

原理图的自定义封装安排与PCB规则制定

杨俊

1109131104

PCB手工布局及相应报告部分

杨小兵

1109131105

PCB布线及相应报告部分

谢晶晶

1109131130

Protel绘制的后续工作及相应报告部分

徐晓佳

1109131132

原理图文件校对与课程设计报告的统筹

许海丽

1109131133

PCB图文件校对与课程设计报告的检查

设计目的

1、进一步熟悉电源电路的工作原理

2、掌握PCB电路板制作的基本流程和步骤

3、掌握ProtelDXP软件进行原理图的绘制、PCB板的设计、自制封装的概念和错误的排查

设计要求

1．绘制原理图，要求图纸大小为A4尺寸

2．根据原理图绘制PCB板，要求：

单面板：

电路板大小——110mm×70mm，安全距离0.3mm，普通线宽0.5mm，电源及地线为0.8mm。

双面板：

电路板大小——80mm×50mm，安全距离0.3mm，普通线宽0.8mm，电源及地线为1.0mm。

焊盘和过渡孔大小：

通用插脚式电阻、电容、集成电路采用圆形，盘/孔直径为2.1mm/1.0mm；插座、插针、二极管等采用圆形，盘/孔直径为2.5mm/1.1mm，三极管采用六边形，盘/孔直径为3.0mm/1.2mm。

接口1脚为方形，边长2.0mm，孔径0.8mm，其余脚为圆形，盘/孔直径为2.1mm/1.0mm，电位器采用圆形，盘/孔直径为3.0mm/1.0mm。

电源电路的PCB板制作

摘要

为了提高运用电子技术基本知识进行理论设计、实践创新的能力，培养独立工作、团队合作的意识，学会阅读相关科技文献，熟悉电子线路CAD的基本流程和计算机辅助设计EDA软件ProtelDXP的使用方法，最终整理总结设计报告，通过绘制一个电源电路，学会合理的利用CAD软件完成基于模拟电路的课程设计与制作。

Protel软件具有原理图设计、印制电路板（PCB）设计、层次原理图设计、元器件及其封装的制作、报表制作、电路仿真以及逻辑器件设计等功能，是进行电子设计最有用的软件之一，在我国电子CAD行业中具有非常广泛的使用群，几乎所有的制版厂家都支持Protel的文件格式。

本设计的主要工作是分析给出的电源电路原理的前提下，利用ProtelDXP软件分别绘制电路原题图文件、符合要求的元器件封装文件，通过原理图绘制PCB电路板，同时生成网络表与元器件报表，通过本电源电路的绘制，熟悉CAD的基本流程，同时复习了相关电路知识，加深对元器件及电路原理的认识。

关键词：

ProtelDXP；电子线路CAD；原理图设计；PCB设计

目录

第一章设计任务与要求1

1.1总体任务1

1.2设计要求1

第二章设计过程2

2.1原理图绘制2

2.1.1原理图界面环境设置2

2.1.2载入元件库2

2.1.3放置元器件3

2.1.4连接导线4

2.2制作元器件封装5

2.3PCB板绘制6

2.3.1PCB文件的建立和图纸设置6

2.3.2制定设计规则9

2.3.3导入元器件封装11

2.3.4元器件布局12

2.3.5布线12

2.3.6添加泪滴焊盘15

2.3.7覆铜16

2.4生成网络表及元器件列表17

总结19

参考文献20

附录21

插图清单：

图2-12

图2-23

图2-33

图2-44

图2-54

图2-65

图2-75

图2-86

图2-97

图2-107

图2-118

图2-128

图2-139

图2-149

图2-1510

图2-1610

图2-1711

图2-1811

图2-1911

图2-2012

图2-2113

图2-2213

图2-2314

图2-2415

图2-2515

图2-2616

图2-2716

图2-2817

图2-2918

第一章设计任务与要求

1.1总体任务

1．简单原理图设计

掌握电路板设计概念，熟悉ProtelDXP各种操作界面及其基本使用方法，熟悉电路原理图的设计过程、界面管理、设置图纸样本文件、放置元器件、绘制原理图、文件管理、打印输出和网络表生成。

2．原理图元件库的制作

掌握自制元件的方法。

3．印制电路板设计

掌握PCB印刷电路板的布线流程、PCB画面管理、工作层面设置、设置印刷电路板规则、元件布局、自动布线、手工调整、打印输出。

4．印制电路板元件封装的制作

掌握PCB封装的制作方法

1.2设计要求

1.设计题目：

电源电路的PCB板制作

2．原理图绘制要求：

要求图纸为A4尺寸

3．PCB设计要求：

单面板：

电路板大小——110mm×70mm，安全距离0.3mm，普通线宽0.5mm，电源及地线为0.8mm。

双面板：

电路板大小——80mm×50mm，安全距离0.3mm，普通线宽0.8mm，电源及地线为1.0mm。

焊盘和过渡孔大小：

通用插脚式电阻、电容、集成电路采用圆形，盘/孔直径为2.1mm/1.0mm；插座、插针、二极管等采用圆形，盘/孔直径为2.5mm/1.1mm，三极管采用六边形，盘/孔直径为3.0mm/1.2mm。

接口1脚为方形，边长2.0mm，孔径0.8mm，其余脚为圆形，盘/孔直径为2.1mm/1.0mm，电位器采用圆形，盘/孔直径为3.0mm/1.0mm。

第二章设计过程

2.1原理图绘制

2.1.1原理图界面环境设置

1．打开ProtelDXP2004软件，点击左上角的DXP菜单，选择第二项Preferences，在DXPSystem--General选项卡最下方勾选UseLocalizedResources，单击OK，并重启软件，即可把界面设置为中文

2．点击文件—创建—原理图，即可新建一个工程及一张原理图，点击设计—文档选项，

图2-1

将标准风格中选择为A4纸，网格中的捕获和可视均设置为10，确认即可。

3．点击查看—工作区面板—system—存储管理器，右键—重命名，将默认文件名sheet1.sch修改为PowerCircuit.schdoc。

2.1.2载入元件库

点击软件右边的元件库，安装2个元件库即可基本满足本次设计要求，如图2所示。

图2-2

2.1.3放置元器件

在MiscellaneousConnectors库中找到接插件，在MiscellaneousDevices库中找到电阻、电容、晶体管、二极管、发光二极管以及电位器，按电路原理次序排列到图纸上。

而对于LM7805及LM311，上面两个库中没有，因此利用搜索功能找到，如图3所示。

图2-3

在放置元器件过程中，按TAB键实时修改元件名称及标号以提高效率，最终所有元件放置完毕如图4所示。

图2-4

2.1.4连接导线

在菜单栏上点击放置—导线，将各元件按照电路原理连接起来，最终效果如图5所示。

图2-5

2.2制作元器件封装

由于课题中对于焊盘的大小和形状有要求，因此决定自己绘制元器件封装，这样可以省去在PCB库中寻找封装和修改焊盘的麻烦。

在项目管理器中右键—追加新文件到项目中—PCBLibrary，然后分别按照课题要求绘制所需要的封装，共10个，如图6、图7所示。

图2-6

图2-7

封装绘制完成后，保存以备调入PCB图中。

另外，在绘制完成pcb元件库之后，再回到原理图中，利用批量修改的方法，将对应元器件的封装修改为自己制作的封装名称，例如自制电阻的封装名称为RES，则回到原理图中，将所有电阻封装批量修改为RES，如图8所示。

图2-8

2.3PCB板绘制

使用Protel软件绘制电路，最终目的就是制作PCB电路板，因此PCB图绘制是整个设计的重点。

2.3.1PCB文件的建立和图纸设置

1.点击菜单栏文件—创建—PCB文件，在生成的pcb文件名右键—保存，将pcb文件重命名为PowerCircuit.pcbdoc。

由于图纸要求单面板长度为110mm*70mm，因此考虑先绘制出电路板边框。

先按一下键盘上的Q键，将Protel默认的英制度量单位（mil）修改为公制单位（mm）

2.点击菜单栏设计—PCB板选项，将捕获网格X和Y均设置为0.5mm，将可视网格1设置为0.5mm，可视网格2设置为2.5mm，确定即可，如图9所示。

图2-9

3.选择KeepOutLayer层，点击实用工具栏中的放置标准尺寸按钮，在图上度量出110mm和70mm的长度并垂直放置，再利用画线工具，绘制出长110mm、宽70mm的方框，如图10、图11所示。

图2-10

图2-11

4.点击菜单栏设计—PCB板形状—重新定义PCB板形状，围绕边框一圈画线，即可把板设置为更紧凑美观的大小，如图12所示。

图2-12

2.3.2制定设计规则

按照题目要求，需要制定安全距离0.3mm，普通线宽0.5mm，电源及地线为0.8mm这三条规则。

点击菜单栏设计—规则，打开PCB规则与约束编辑器。

图2-13

点击Electrical--Clearance选项，将最小间隙修改为0.3mm。

图2-14

再点击Routing—Width选项，先将Width设置为0.5mm。

图2-15

新建一条规则Width_1，在第一个匹配对象位置中选择“网络”，并在右边下拉菜单中选择+15V网络，并将“约束”全修改为0.8mm。

图2-16

同理再新建2条规则，分别将网络GND和GND2线宽定义为0.8mm，最终布线规则定义完毕。

如图17所示。

图2-17

2.3.3导入元器件封装

点击菜单栏设计—ImportChangesFrom...，此时弹出工程变化订单（ECO），点击左下角使变化生效，若有错误则返回修改，若没有错误则再点击执行变化即可。

图2-18

这时候元器件就加入到了PCB图中。

图2-19

2.3.4元器件布局

把元器件按照一定的原则布局到边框以内的区域，本次按照与原理图对应的顺序排列元器件，经多次调整后使元件尽可能均匀对称分布在板上。

排列好的元器件如图20所示。

图2-20

2.3.5布线

Protel具有自动布线和手动布线两种布线方式，为了节约时间可以考虑自动布线，方法是先设置自动布线规则为只布BottomLayer层，点击菜单设计—规则—Routing—RoutingLayers，将TopLayer中的勾去掉，确定即可，如图21所示。

然后再点击菜单—自动布线—全部对象，打开布线策略对话框，点击RouteAll按钮即可自动布线，如图22所示。

等待1分钟左右布线结果就会显示出来，如图23所示，布通率为99.09%，有一根线没有布通，并且布线效果也不好。

图2-21

图2-22

图2-23

由上可见，虽然ProtelDXP具有自动布线功能，但由于本次要绘制单面板，而自动布线单面板布通率很低且效果不好，因此下面进行手动布线，手动布线需要注意的就是在布线的同时还要调整元器件位置以保证能够布通。

经过一番调整，手动布线结果如图24所示。

对比自动布线的结果可发现手动布线可以使电路显得更简洁美观。

图2-24

2.3.6添加泪滴焊盘

点击工具—泪滴焊盘即可弹出对话框，在行为上选择“追加”，泪滴方式选择“圆弧”，确定即可，效果如图25所示。

图2-25

2.3.7覆铜

绘制PCB板的最后一步就是覆铜，点击菜单栏放置—覆铜，即弹出覆铜对话框，填充模式选择实心填充，层选择BottomLayer，连接到网络选择GND，确定即可，在紫色边框以内绘制一个封闭方形区域，等待几秒覆铜即可自动添加完毕，如图26、图27所示。

图2-26

图2-27

2.4生成网络表及元器件列表

在原理图页面，点击菜单设计—文档的网络表—Protel即可产生当前原理图文件的网络表，如图28所示。

图2-28

在原理图页面，点击报告—BillOfMaterials即可弹出元器件清单，再点击Excel即可在当前文件夹中创建Excel表格形式清单，如图29所示。

图2-29

至此，本课程设计Protel电路绘制部分全部完成。

总结

本次课程设计电源电路的绘制，完成了设计任务书中的基本要求。

本设计在分析电路原理的基础上，利用ProtelDXP软件绘制出符合要求的原理图，并最终绘制成PCB电路板，达到了较好的设计效果。

在这次的电子线路CAD课程设计当中，开始的时候我们遇到了很多的问题和麻烦，比如对题目电路原理的分析以及Protel软件的准确使用。

虽然上课的时候学习了很对软件使用的理论知识，但是当我们自己从头去绘制电路原理图和PCB图的时候，才发现实践没有想象中的那样简单，而是需要在对理论知识的深刻理解下发挥主观能动性，只有勤于思考，勇于实践，最终才能把课本知识转化为实践成果。

在认识到自己的不足之处后，我们小组成员重新复习了上课所学的软件知识，并利用图书馆和网络查阅了大量的Protel绘制方法与技巧，参考了很多别人的CAD设计，取长补短，终于在规定的时间内完成了本次课程设计。

电路CAD的设计过程是一个考验人耐心的过程，不能有丝毫的急躁，马虎，CAD设计的各个步骤有着严格的顺序，各个环节环环相扣，前面原理图绘制要完全正确，才能保证后面PCB板设计的网络完全正确，而我们小组的设计题目工程量较大，小组成员较多，因此在整个课程设计的过程中对组员的协作要求较高，为此在拿到课题后，大家按照自己所擅长的领域共同讨论课题题目，并尽可能合理地分配任务，扬长避短，共同努力完成设计。

这次的课程设计不仅使我们获取了很多平常学习生活当中所接触不到的知识和经验，也使我认识到课堂所学的知识不仅要掌握熟练，会做题目，更要将其应用在实际电路的设计当中。

参考文献

[1]杜刚.电路设计与制板Protel应用教程[R].北京清华大学出版社，2006.

[2]童诗白，华成英主编；清华大学电子学教研组编.模拟电子技术基础[M].北京：

高等教育出版社，2006.5

[3]高平.电子线路设计基础.化学工业出版社，2007.

[4]姚彬.电子元器件与电子实习实训教程[M].北京：

机械工业出版社，2009.3

[5]李与核.ProtelDXP教程[M].北京：

清华大学出版社，2012

[6]薛楠.ProtelDXP原理图与PCB设计实用教程[M].北京：

机械工业出版社，2012.3

[7]张立强，于伟，柴东.电路原理图与PCB板设计教程ProtelDXP[M].北京：

科学出版社，2004.3

[8]谢自美.电子线路设计•实验•测试[M].华中科技大学出版社，2000

[9]毕满清.电子技术实验与课程设计[M].北京：

机械工业出版社，2005

[10]叶超然.汽车尾灯控制电路的Protel设计[EB/OL].http:

///70fc7bd63186bceb19e8bb3f.html

附录

整体原理图：

整体PCB图：

答辩记录及评分表

课题名称

电源电路的PCB板制作

答辩教师（职称）

讲师

答辩时间

2012~2013学年第2学期第17周

答

辩

记

录

评分表

学生姓名

学号

评分

王然

1109131097

魏君士

1109131099

严绍文

1109131103

杨俊

1109131104

杨小兵

1109131105

谢晶晶

1109131130

徐晓佳

1109131132

许海丽

1109131133