东华理工电子线路CAD报告.docx
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东华理工电子线路CAD报告
江西东华理工大学长江学院
电子线路CAD实验报告
院系名称
：
信息工程系
学生姓名
：
xxxx
专业名称
：
xxxx
班级
：
xxxx
实验一认识Protel99SE
一、实验目的
1、掌握Protel99的基本操作，主要包括软件的启动，以及文件和文件夹的建立、打开、删除、改名、复制、粘贴等操作。
2、认识Protel99的编辑界面，了解各个工具栏的作用。
二、实验内容与步骤
1、启动Protel99SE，在E盘建立名为（班级＋姓名）的文件夹，再在文夹中建立名为Exam的文件夹，然后在此文件夹中建立名为Ex1.ddb的设计数据文件（文件类型为MSAccessDatabase）。
2、在上题数据库中建立一个名为poweramp（功率放大器电路）的原理图文件（SchematicDocument）、一个名为poweramp的印刷电路板文件（PCBDocument）并打开。
3、在Ex1.ddb新建一个名为Ex1的文件夹，将poweramp.sch和poweramp.p复制Ex1中。
4、更改poweramp.sch的名字为poweramp2.sch。
5、删除poweramp2.sch。
（很简单，图略）
四、思考及补充练习
1、文件poweramp2.sch还能恢复吗？
试做。
如何永久删除文件？
答：
能，在“设计文件管理器”窗口内，双击“recyclebin”文件夹，在回收站窗口内单击目标文件，单击鼠标右键选择“restore”即可恢复目标文件。
要想永久删除，则选中目标文件后，执行“file”菜单下的“emptyrecyclebin”可永久删除。
实验二原理图的环境设置
一、实验目的
1、观察原理图编辑器窗口的组成；
2、学习如何选择图纸类型、尺寸、底色、标题等；
3、设置SCH的工作环境。
二、实验内容与步骤
1、启动Protel99SE，在E盘建立名为Exam的文件夹，并在文件夹中建立名为Ex1.ddb设计数据库文件，新建原理图文件，命名为LX1.sch。
打开后观察窗口：
主工具栏、设计文件管理器标签、原理图编辑器标签、设计文件管理器窗口、画图工具条、画线工具条及原理图编辑区。
2、设置图纸大小为A4，水平放置，工作区颜色25，边框颜色11。
答：
design->options->standardstyle->A4同时orientation->landscape;sheet->25;border->11。
3、在Ex1.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126号色。
网格设置：
SnapOn为5mil，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，设置重复操作次数为60次。
答：
design->options->customstyle->width850，height450；orientation->portrait;sheet->126;grids->snapon->5,visible->10;字体设置->仿宋体、字号为8，字形为斜体。
Tools->preference->graphicalediting->visible->dotgrid;undo/redo->stacksize->60
4、在原理图文件LX2.sch中，练习打开/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）、LDToolbar（PLD工具栏），利用菜单命令和键盘功能键放大及缩小原理图。
5、在原理图文件LX2.sch中，练习打开/关闭“自动放置电气节点”功能，禁止/允许任意角度连线功能。
答：
Tools->preference->schematic->auto-junction,dragorthoqonal
三、思考及练习
1、试验最适合自己的原理图环境设置；答略
2、如何“最适合自己的原理图环境设置”设置成模板文件。
答：
当底图绘制结束后，单击主工具栏内的“Save”命令将其保存。
在“文件管理器”窗口内，将鼠标移到新生成的图纸模板文件名，单击右键，指向并单击其中的“rename”命令，将底图模板文件扩展名改为.dot,保存并关闭新生成的图纸文件包。
单击“Browse…”按钮，在如图2-120所示的窗口内，选择相应的图纸模板文件并确认，用户创建的模板文件即出现“DefaultTemplateFile”文本盒内，然后单击“OK”按钮，即可完成模板文件的装入过程。
实验三绘制原理图
（1）
一、实验目的
1、熟悉原理图绘制工具；
2、掌握画原理图基本操作，完整绘制原理图的方法；
3、熟悉并逐渐记忆常用元器件所在的元器件库。
二、实验内容与步骤
[练习1]在原理图中放置：
阻值10k的电阻、容值为10μF的电解电容、型号
为1N4148的二极管、型号为2N2222三极管、单刀单掷开关和2脚连接器，注意修
改元器件属性。
[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。
图（略）
[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。
答：
Design---Options---grids---snap作用是光标会自动跳到电气格点上，从而保证连线的准确性。
[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
答：
关闭和使能电气连接点后，在连接"丁"字连线时，不会自动出现节点。
[练习5]放置网络标记，试更改字型和字号，并连续放置D1-D9九个网络标签。
[练习6]选取电源和地线工具，试更改它们的形状和标记。
图（略）。
[练习7]按照下图画一个共发射极放大电路，电路中的所有元件都取自集总参
数元器件库（MiscellaneousDevices.ddb/MiscellaneousDevices.lib）。
（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
5
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。
三、思考及练习
1、线段（line）和导线（wire）有什么区别？
答:
线段是在编辑元器件时使用，而导线是在原理图编辑时当做导线连线的。
2、怎样实现局部电路的整体移动？
答：
拖住鼠标，将需要选中的器件选中，然后拖动其中一个元器件即可实现局部整体移动。
3、元件被选中之后会呈整体黄色，如何去除？
答：
1；可点击edit—deselect—all。
2；点击主工具栏
也可实现去除整体黄色。
4、网上下载二极管1N4148、三极管2N2222的datasheet，了解其使用方法和使用环境。
答:
二极管1N4148：
1.利用二极管的单向导电性来释放反电动势，保护电路；
2.可以作为防ESD作用。
三极管2N2222：
三极管是一种控制元件，主要用来控制电流的大小，以共发射极接法为例（信号从基极输入，从集电极输出，发射极接地），当基极电压UB有一个微小的变化时，基极电流IB也会随之有一小的变化，受基极电流IB的控制，集电极电流IC会有一个很大的变化，基极电流IB越大，集电极电流IC也越大，反之，基极电流越小，集电极电流也越小，即基极电流控制集电极电流的变化。
但是集电极电流的变化比基极电流的变化大得多，这就是三极管的放大作用。
IC的变化量与IB变化量之比叫做三极管的放大倍数β（β=ΔIC/ΔIB,Δ表示变化量。
），三极管的放大倍数β一般在几十到几百倍。
三极管在放大信号时，首先要进入导通状态，即要先建立合适的静态工作点，也叫建立偏置，否则会放大失真。
实验四绘制原理图
（2）
一、实验目的
1、熟悉绘制原理图工具；
2、掌握绘制原理图基本操作，进一步提高正确绘制原理图的能力。
二、实验内容与步骤
一种稳压电源电路如图1所示，对电路的说明如下。
图1稳压电源的原理图
1．直流稳压电源的作用及组成
电子设备都需要稳定的直流电源。
功率较小的直流电源大多数都是将50Hz的
交流电经过整流、滤波和稳压后获得。
整流电路用来将交流电压交换为单项脉动的
直流电压；滤波电路用来滤除整流后单向脉冲电压中的交流成分，变成平滑的直流
电压；稳压电路的作用是当输入交流电压波动时、负载和温度变化时，维持输出直
流电压的稳定。
小功率直流电源有电压变压器、整流、滤波电路和稳压电路组成。
随着人们对
电的要求水平的提高，对直流电源的主要要求是输入电压变化以及负载变化时，输
出电压应保持稳定，即使直流的电压调整及输出电阻越小越好，同时也要求纹波电
压要小。
2．电路工作原理
220v市电经变压器输出9v交流，经桥式整流，大电容滤波得到9v电压，再加
一个0.1uf小电容滤除电源中的高频分量。
考虑到制作过程中电源空载使得电容放
电，可在输出电容并上1KW大功率电阻，另外还要给7805供电来获得5v电压，
万一输出短路，大电容会使稳压块由于反电流冲击而破坏，加一个二极管可使反向
电流流向输入端，从而起到保护作用。
3．整流部分
此实验的整流部分主要采用桥式电路，即由四个二极管交叉而成。
但使用二极
管时应注意以下问题：
1）最大整流电路If指二极管长期运行允许通过的最大正向平均电流。
若使用时
超过此值，有可能烧坏二极管。
2）最高反向工作电压Urm指允许施加在二极管两端的最大方向电压通常为击穿
电压的一半。
3）反向电流Ir指二极管未击穿时的反向电流值。
其值会随温度的升高而急剧增
加，其值越小，二极管的单向导电性越好。
但是反向电流值会随温度的上升而显著
增加。
4）最高工作频率fm指保证二极管单向导电时的最高导电频率。
当工作频率超过
其限度时，二极管的单向导电性能就会变差。
桥式整流电路相当于理想二极管，即正偏时导通，电压降为零，相当于理想开
关闭合；反偏时截止，电流为零，相当于理想开关断开。
整流电路包括单向半波整
流电路和桥式整流电路。
半波整流电路结构简单，使用元件少，但整流效率低，输
出电压脉动大。
因此，它只适用于要求不高的场合。
为了克服半波整流的缺点，常
采用桥式整流电路。
4．滤波部分
整流电路将交流电变为脉动直流电，但其中含有大量的交流成分（称为纹波电
压）。
为了获得平滑的直流电压，应在整流电路的后面加接滤波电路，以滤去交流部
分。
此电路采用的是电容滤波电路，即在桥式整流电路输出端与负载之间并联一个
大电容。
原理如下：
在整流电路采用电容滤波后使二极管得到的时间缩短，由于电容C充电的瞬时
电流较大，形成了浪涌电流，容易损坏二极管，故在选择二极管时，必须留有足够
的电流裕量，以免烧坏。
5．稳压部分
稳压器采用LM7805系列即输出电压值5伏，属于三段固定输出集成稳压，两
边输入输出中间接地。
为了防止电流或电压过大用二极管并联稳压器，当电流、电
压过大时二极管起到开关作用对其进行保护。
[练习1]试画出它的原理图。
[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、思考及练习
1、上网下载1N4007的资料（datasheet），指出1N4007所能承受的最高电压、
工作温度等环境要求。
答：
所能承受的最高电压为1.1V；
工作温度为-50～150
2、上网下载LM7805的资料（datasheet），指出LM7805的使用方法。
并确定
输入电压的范围，以及允许的最大电流是多少。
答：
LM7805的作用是将12V电压转到5V；
输入电压的范围为8～35V；
允许的最大电流为8mA。
3，图1中，C1～C4、D5、D6的作用分别是什么？
答：
C1～C4的作用是滤波，D5、D6的作用是稳压。
实验五绘制原理图（3）
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]试画出原理图（课本P96图2-96）。
[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、思考及练习
1、图2-96中，为什么同时需要两个VoltageRegulator？
7812和7805分别
起什么作用？
答：
7812和7805的作用是电源稳压；
2、U201（74LS05）共有多少个管脚？
含几组非门？
如何将这几组按照
ABC…排列？
答：
74LS05共有14个管脚，一共含六组与非门。
第一个管脚是接地，最后一个管脚接电源；
3、U202（DS75492）起什么作用？
其VCC和GND分别位于第几管脚？
答：
DS75492的作用是非门，其VCC和GND分别位于第11和4管脚；
4、试确定R201～R202的阻值范围。
5、复位电路中电容C105和电阻R101的大小如何确定？
答：
根据二极管的导通情况和电路所需要提供的值的大小；
6、存储器27256和6264是什么类型的存储器？
容量分别是多大？
答：
只读存储器，32K×8位；
7、74LS373起什么作用？
详述之。
答：
74ls373是常用的地址锁存器芯片，它实质是一个是带三态缓冲输出的8D触发器，在单片机系统中为了扩展外部存储器；
8、AT89S51（8051结构）共有几种封装？
分别有多少个管脚（pin）？
分别用于什么场合？
答：
四种，分别是DIP40、PLCC44、QFP44、LQFP48，分别有40,44,44,48管脚；
9、8031如何选择27256和6264的工作状态？
答：
8031的P0口和P2口在一起，最大能提供16位编码。
存储器所需要连接的地址线数目由存储器的容量决定。
实验六元器件图形符号的编辑
一、实验目的
1、练习利用元件库编辑器来生成元件；
2、练习DrawingTools工具栏的使用；
3、练习编辑和创建自己的元件库。
二、实验内容与步骤：
[练习1]试建立Ex1.lib元件库，并画出图1中所示元器件。
图1常用元器件图形符号
[练习2]在Ex1.lib中，按要求制作如图2所示集成芯片CD4060，注意编辑管
脚属性（如表1所示）。
表1CD4060管脚说明
引脚编号引脚名称电气特性显示状态
[练习3]在Ex1.lib中，按要求制作如图3所示集成芯片SN75492，要求两管脚
（GND）和（VSS）设置成隐藏。
三、思考及练习
1、查阅CD4001、CD4013、CD4069的资料，说明它们的功能。
答：
CD4001是四2输入或非门，CD4013是双D触发器，在以CD4013为主组成的若干个二分频电路的基础上，加上异或门等反馈控制，即可很方便地组成N/2分频电路，CD4069作用是六路反相器；
2、CD4069是一个6输入反相器。
绘制电路图，放置CD4069时，如何将这6
组区别开来？
相对应的，在设计元器件图形符号时，需要注意什么？
答：
在芯片一头用半圆表示区别，必须将对应的管脚及功能标明；
3、管脚的电气特性分别有几种？
分别代表什么意义？
相应的，在绘制原理图时，
如果管脚的电气特性是Input，需要注意什么？
是其它类型的电气特性呢？
答:
管脚的电气特性分别有几种？
分别代表什么意义？
相应的，在绘制原理图时，
如果管脚的电气特性是Input，需要注意什么？
是其它类型的电气特性呢？
答：
有power，oc，oe，hiz，pas，sup等几种，分别代表提供功率的电源和地，含三极管的集电极开路的芯片管脚，oe为发射极的管脚，hiz表示高阻，pas为无源器件的管脚，sup为电源输出端口;
4、如何把管脚的显示属性设置成隐藏？
设置成隐藏以后，在绘制原理图时，隐
藏管脚如何连接？
答：
用鼠标双击引脚后，在如图所示
中选中hidden即可。
实验七绘制层次原理图
一、实验目的
1、继续熟悉画原理图基本操作，绘制原理图；
2、掌握层次原理图的绘制方法。
二、实验内容与步骤
[练习1]按照层次原理图的方式画出原理图（课本P96图2-96）。
分别包括以
下几个部分：
CPU（包括复位电路和振荡电路）、电源部分、存储器部分、显示部分。
[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、思考及练习
1、本实验中，在进行电气规则检查、生成元件表、以及创建网络表时，与
上机操作5有何区别？
答：
由于本实验已经作为分层电路绘制，所以在进行电气规则检查时，检查规则不同，在生成元件表与网络表时每个部分都会生成元件表及网络表。
实验八PCB设计基础——电子元件的封装
一、实验目的
1、熟悉Protel软件的PCB编辑环境；
2、了解PCB的类型；
3、认识PCB的工作层、导线、导孔、过孔、丝印等；
4、了解常用元器件的封装形式。
二、实验内容与步骤
[练习1]练习打开及关闭MainToolbar（主工具栏）、PlacementTool（放置工
具栏）、ComponentPlacement（元件位置调整工具栏）、FindSelections（查找选择工
具栏）。
[练习2]加载PCBFootprints.lib封装库，并从中选择电阻封装（AXIAL0.4），
电容封装（RAD0.1和RB.2/.4），二极管封装（Diode0.4）、三极管封装（To-126、
TO-3），连接器封装（SIP2），可变电阻封装（VR1），石英晶体封装（XTAL1），集
成电路元件封装（DIP16），把这些封装放置到电路板图上。
[练习3]写出图1所示封装的名称（尺寸无所谓）及所在封装库的文件名。
图1几种常用的封装形式
[练习4]对前面上机操作3，4，5几个实验绘制的原理图添加元件封装
三、思考及练习
1、举出放置元件封装通常可以采用的几种方法。
答：
可以上网查看器件的封装形式，也可以在protel中找出其封装形式，也可以自己绘制出新的封装形式；
2、不同的元件可以有相同的封装，同一个元件也可以有不同的封装。
试阐述你对
元件封装概念的理解。
答：
元件封装形式可以根据板子布局及器件功能不同选择不同的封装形式。
实验九PCB设计基础——PCB板规划及PCB编辑环境参数
一、实验目的
1、练习PCB板的规划；
2、PCB编辑环境参数的设置；
3、认识PCB板的层（layer）。
二、实验内容与步骤
[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子的电气边界和物理边界，在机械层标注尺寸。
[练习3]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4]设置只显示当前板层。
三、思考及练习
1、PCB板设计中，常用的板层有哪些？
试列举，并叙述其作用。
答：
1信号层包括：
顶层，是元器件的安装面；底层，主要用于布线；中间信号层，主要用于放置信号线；2.内电源/地线层，用于放置电源/地线网络；3机械层，主要用于放置电路板一些关键部位的注标尺寸信息、印制板边框以及电路板生产过程中所需的对准孔；4钻孔层，该层主要用于绘制钻孔图以及孔位信息；5丝印层，通过丝网印刷方式将元件外形、序号以及其他说明文字印制在元件面或焊锡面上，以方便电路板生产过程的插件（包括表面封装元件的贴片）以及日后产品的维修操作；6阻焊层，设置阻焊层的目的是为了防止进行波峰焊接时，连线、填充区、敷铜区等不需焊接的地方也粘上焊锡；7焊锡膏层，设置焊锡膏层的目的是为了便于贴片式元器件的安装；8其他；
2、使用PCB创建向导规划电路板时，每一个步骤的意义。
答：
1）设定电路板的形状和物理边界；2）设定板的电器边界；
3）设置电路板的安装方式。
3、考虑如何将PCB板设计成单层板（即顶层只放元件，不布线）。
答：
执行“Design”菜单下的“Options”命令，并在弹出的“DocumentOptions”（文档选项）窗内，单击“Layers”标签，选择工作层。
实验十PCB布局布线及打印出图
一、实验目的
1、练习PCB中元件的布局方法和规则；
2、练习PCB中元件的布线（自动布线及手工布线）；
3、PCB板的打印。
二、实验内容与步骤
1、稳压电路如图所示，试设计该电路的电路板。
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。
设置好封装形式，
创建网络表。
（2）设计电路板大小为50×30mm（机械层“宽×高”尺寸），使用单层电路
板，在电路板中网络地（GND）的线宽选50mil，netj1-1与netj1-2线宽选50mil,
电源网络（VCC）的线宽选40mil，其余线宽均采用15mil，见图3，最小安全间距
为15mil。
（3）加载网络表，手动布局。
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DRC检测，并根据报告的错误提示进行调整，
直到无错误为止。
手动后
2.试打印PCB板（多层）。
3.试打印PCB板的顶层（Toplayer），要求带焊盘、过孔、元件轮廓。
4.试打印PCB板的丝印层及禁止布线层。
三、思考及练习
1、单面板中是否可以使用过孔？
答：
可以使用过孔；
2、在PCB设计中，电源线和接地线的宽度通常超
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