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电路原理图电路板设计实验报告

  电路原理图电路板设计实验报告_物理_自然科学_专业资料。. 电路原理图与电路 板设计实验报告 学院: 班级: 专业: 姓名: 学号: 指导老师: . . 河南工业大学 实验报告 专业 班级 姓名 学号 同组者姓名 完成日期 成绩评定

  . 电路原理图与电路 板设计实验报告 学院: 班级: 专业: 姓名: 学号: 指导老师: . . 河南工业大学 实验报告 专业 班级 姓名 学号 同组者姓名 完成日期 成绩评定 实验题目:(一)原理图设计环境画原理图实验 实验目的: 1.熟练 PROTEL99se 的原理图编辑环境。 2.掌握常用管理器,菜单的使用,电气规则检查。 3.掌握元器件的调用,属性含义。 实验内容: 教材: 1.1,1.2,1.3,1.4 环境熟悉 2.1,2.2 工具条对象,器件调用 2.3,2.4 菜单使用,元件属性修改 4.2 练习 1---练习 8 实验仪器:PROTEL99se 软件 . . 实验步骤: (1) 放置元件:就是在元件库中找元件,然后用元件 管理器的 Place 按钮将元件放在原理图中。 放置元件时需要使用如下所示快捷键: 空格键:每单击一次空格键使元件逆时针旋转 90 度。 TAB 键:当元件浮动时,单击 TAB 键就可以显示 属性编辑窗口。 X 键:元件水平镜像。 Y 键:元件垂直镜像。 (2)连接导线。使用划线)放置电源,地线和网络标记。放置电源和地线标 记前要显示电源地线)自动元件编号:使用菜单 Tool/Annotate 对元件 自动编号。 (5)编辑元件属性。单击元件,在弹出的属性窗口中 输入元件的属性,注意一定要输入元件封装。 (6)电气规则检查。使用 Tool/ERC 菜单,对画好的 原理图进行电气规则检查,检查完毕后,出现报 表信息,就可以进行下一步。 (7)原件图元件列表。使用 Edit/Export to Spread 菜单,按照向导提示进行操作。 . . (8)建立网络表。使用菜单 Design/Netlist。 实验截图: 注意事项: 连线:从器件的端点开始到端点结束,不要多余的线, 按空格旋转原件;PAGEDOWN PAGEUO 缩放。 . . 河南工业大学 实验报告 专业 自动化 班级 1302 姓名 张鹏涛 学号 9 同组者姓名 完成日期 成绩评定 实验题目:(二)原理图练习实验 实验目的: 1.掌握层次电路图设计方法。 2.了解层次电路原理图各图之间的关系。 3.熟悉顶层图,子图的生成方法。 实验内容: 教材: 2.4,4 层电路图 菜单使用参考 33 页(5)(6) 实验仪器:PROTEL99se 软件 实验步骤: 1.从图纸符号建立子原理图。 . . 菜单 Design/Create Sheet From Symbol 用于生 成顶层图纸符号对应的分原理图。 (1)首先在顶层原理图中生成图纸符号,如图一。 (2)生成图纸符号对应的分原理图“整流”,“稳压”。 启动菜单 Design/Create Sheet From Symbol。光标 变成十字,用这个十字光标,用这个十字光标单击图 纸整流为名的分原理图,由于图纸符号与分原理图的 端口方向一致,所以选择 No。随后就生成整流为名的 分原理图。用同样的方法建立稳压的分原理图。 实验截图: 2.在稳压和整流的分原理图中画出整流和稳压电路如 图二,三所示。 3.I、O 端口和网络标号的有效范围。 4.从分原理图建立图纸符号。菜单 Design/Create Symbol from Sheet 用于从分电路图形成图纸符号。 5.Tool/Up/Down Hierarchy,该菜单用于顶层电路和 底层电路之间的切换。方法是启动该菜单后,用变 成十字的光标单击总图中的图纸符号,就进入了分 电路图,若用变成十字光标单击分图的端口就进入 了总图。 . . 图一: 图二: 图三: . . 说明:用总图和分图的设计方法设计电路是一个很好 的设计方法,它可以使整个设计思路清楚,尤其对于 复杂的电路图,这个特点就更明显,但是一定要注意 网络标记,端口的使用范围,这一点在形成网表时特 别需要注意。 注意事项: 1.在顶层电路图中,图纸符号(Sheet symbol)代表 一张子图纸,子图是通过图纸符号入口(Sheet symbol entry)与外界连接的。 2.子图中的端口(Port)与顶层图中的图纸符号入口 (Sheet symbol entry)的不同。端口(Port)是在 生成子图的时候自动生成的。 3. 层 次电 路图出 现 多张 图纸, 需 要修 改图纸 编 号 ( number ) , 修 改 方 法 : Design-Options-Organizations…。 . . 河南工业大学 实验报告 专业 自动化 班级 1302 姓名 张鹏涛 学号 9 同组者姓名 完成日期 成绩评定 实验题目:(三)原件图绘制实验 实验目的: 1.掌握原件图绘制基本步骤方法。 2.了解多原件芯片含义。 3.多元原件芯片原件图的绘制及其在原理图中的调用 方法。 4.理解元件库的作用,库的创建与修改。 实验内容: 教材: 1.教材:3.4 画原件图示例 2.教材:87 页,练习 9 画多原件芯片 U9 及其在原理 图中的调用。 . . 实验仪器:PROTEL99se 软件 实验步骤: 1. 启 动 Protel 99SE, 建 立 设 计 数 据 库 文 件 “MyDesign2.ddb”,存入实验一在 D 盘建立的文件夹, 新建原理图文件“放大器”,进入原理图设计器,设置 画图环境; 2. 装 入 常 用 元 件 库 ( Miscellaneous Device.ddb 、 Protel DOS Schematic Libraries.ddb)。 3.放置线,菜单命令 Place 放置/Wire 线,是具有电 气连接意义的线。原理图里两个工具栏的第一项都是 放置线,一个有电气连接意义,一个没有电气连接意 义。单击放置工具命令,在起始点单击鼠标左键,拖 动鼠标,在拐弯处单击左键,结束处单击左键,然后 单击右键,此时仍处于画线命令状态,要结束画线命 令状态,再单击一次鼠标右键。可以通过属性对话框 设置线. 放 置 电 源 地 线 , 执 行 菜 单 命 令 Place 放 置 /Power Port 电源端口,按空格键旋转电源端口;更改 电源属性,双击电源端口,弹出电源属性对话框,Net 栏目就是电源端口连接的网络名称,这里改为+5V,接 地的 NET 设为 GND;更改电源端口类型,电源端口类 . . 型实际指的是电源种类,用鼠标点 Style 栏目的下拉 箭头。 6.放置网络标号,网络标号的作用和电源地线的作用 是相同的,电源地线可以理解成一种图形化的网络标 号。上面已经介绍过电源端口的作用:如果一个原理 图里有多个相同网络名称的电源端口,那么,这些相 同网络名称的电源端口在电气连接意义上是相连的。 同样道理,如果一个原理图里有多个相同的网络标号, 那么,这些相同的网络标号在电气连接意义上也是是 相连的。 用 Place Wire 延长引脚,执行菜单命令 Place 放置 /Net Label 网络标号。 7.放置元件,注意元件名称(类型,part type), 元件编号(part designator),管脚名称,管脚编号。 8.连线,保存。 实验截图: . . 注意事项: 1.库原件(*LIB)的建立,库中可以存放多个元件。 元件的添加:Tools--New Component。 . . 2.多原件芯片的子件的添加:Tools—New Part。 河南工业大学 实验报告 专业 自动化 班级 1302 姓名 张鹏涛 学号 9 同组者姓名 完成日期 成绩评定 实验题目:(四)电路板图环境试验 实验目的: 1.理解电路板图和原理图之间的关系。 2.理解网络表生成及其作用,网络表所包含的内容。 3.掌握由原理图(网络表)生成电路版图的步骤方法, 错误原因及其修改。 实验内容: 1.熟悉电路板设计环境 6.1 . . 2.300 页 12.2 练习 1 实验仪器:PROTEL99se 软件 实验步骤: 1. 启 动 Protel 99SE, 调 入 设 计 数 据 库 文 件 “MyDesign2.ddb”,建立工程文件“0219.ddb”; 2.新建画元件图文件(Schematic Library Document), 名称改为“元件”; 3.双击“元件”文件,进入元件编辑器,观察元件管 理器 Browse Schlib 和元件作图区; 4.画出一个 555 定时器原件图; (1) 在 元 件 管 理 器 窗 口 有 一 个 默 认 元 件 名 称 Component_1, 先 采 用 该 名 称 为 新 建 元 件 名 称 , 用 Page Up 将作图区放大,直到可清晰看见可视栅格; (2)在第四象限用矩形绘图工具绘制矩形(矩形左上 角应与坐标原点重合,矩形大小合适); (3)放置管脚; (4)编辑管脚,双击要编辑的管脚,进入属性对话框, 输入名称、电气类型,注意低电平和时钟信号的设置 方法; (5)设置管脚长度,在属性对话框中 Pin Length 中输 . . 入管脚长度,单击 Global,进入全局编辑状态,在 Change Scope 中 设 置 为 Change Mathching Item In Current Document,单击 OK,也可设置管脚名称、序号到元件的距离; (6)隐藏电源地线管脚,电源地线管脚一般不显示, 应将电源地线的 Hidden 选项选中; (7)改名,Tool/Rename,将名称改为“555”; (8) 设 置 元 件 默 认 属 性 , 单 击 元 件 管 理 器 中 Description,输入封装、序号“U?”; (9)存盘; (10)在元件管理器的元件区选中“555”元件,单击 Place,将元件放到原理图,并切换到元件编辑器。 画好的原理图如图一所示。 (11)生成网络表,并建立 PCB 图,导入,并人工布线 如图二所示,附铜之后的图如图三,图四所示。 实验截图: 图一: . . 图二: 图三: . . 图四: . . 注意事项: 1.网 络 表 的 生 成 : 原 理 图 界 面 : Design—Create Netlist。 2.PCB 的生成:先建立 PCB 文件,然后在 PCB 界 面:Design—Netlist(网络表)。 3. 封装库的添加: Add/Remove 添加 Miscellaneous.ddb,General IC.ddb 等。封装库的位置路径如下:安装目录 /LIBRARY/PCB/GENERIC FOOTPRINTS/*.ddb。 河南工业大学 实验报告 专业 自动化 班级 1302 姓名 张鹏涛 学号 9 同组者姓名 完成日期 成绩评定 实验题目:(五)人工画电路板实验 实验目的: 1.掌握人工画电路板的方法,了解电路板设计流程。 2.掌握由原理图(网络表)生成电路板图的步骤方法, . . 错误原因及修改方法。 3.掌握手工布局,布线方法,熟悉工具条对象与使用。 实验内容: 教材:301 页 练习 2 实验仪器:PROTEL99se 软件 实验步骤: 按照画原理图的方法画出如图的原理图,并添加相对 应的封装名称,确保库中存在的封装。画好的原理图 如图所示: . . 然后生成网络表,在 PCB 页面导入网络表进行排元器 件和设定板子形状之后就可以进行人工布线了。一般 的布线.得到正确的原理图和网络表手工更改网络表将一些 元件的固定用脚等原理图上没有的焊盘定义到与它相 通的网络上没任何物理连接的可定义到地或保护地等。 2.画出自己定义的非标准器件的封装库。 3.画上禁止布线层含中间的镂空等在需要放置固定孔 的地方放上适当大小的焊盘对于 3mm 的螺丝可用 6.5~8mm 的外径和 3.2~3.5mm 内径的焊盘对于标准板 可从其它板或 PCB Wizard 中调入。 4.打开所有要用到的 PCB 库文件后调入网络表文件。 5.根据情况再作适当调整然后将全部器件锁定假如板 上空间允许则可在板上放上一些类似于实验板的布线 区对于大板子应在中间多加固定螺丝孔板上有重的器 件或 较大的接插件等受力器件边上也应加固定螺丝 孔有需要的话可在适当位置放上一些测试用焊盘最好 在原理图中就加上将过小的焊盘过孔改大将所有固定 螺丝孔焊盘的网络定义到地或保护地等。 6.制订详细的布线规则象使用层面各组线宽过孔间距 布线的拓朴结构等在不希望有走线的区域内放置 FILL 填充层如散热器和卧放的两脚晶振下方所在布 . . 线层要上锡的在 Top 或 Bottom Solder 相应处放 FILL。 7.对部分重要线路进行手工预布线如晶振 PLL 小信 号模拟电路等预布线.对自动布线功能进行设置请选中其中的 Lock All Pre-Route 功能然后开始自动布线.假如不能完全布通则可手工继续完成或 UNDO 一次 千万不要用撤消全部布线功能它会删除所有的预布线 和自由焊盘过孔后调整一下布局或布线规则再重新布 线完成后做一次 DRC 有错则改正布局和布线过程中 若发现原理图有错则应及时更新原理图和网络表手工 更改网络表同第一步并重装网络表后再布。 10.对布线进行手工初步调整需加粗的地线电源线功 率输出线等加粗某几根绕得太多的线重布一下消除部 分不必要的过孔再次用 VIEW3D 功能察看实际效果。 11.切换到单层显示模式下将每个布线层的线拉整齐 和美观手工调整时应经常做 DRC 因为有时候有些线 会断开快完成时可将每个布线层单独打印出来以方便 改线.全部调完并 DRC 通过后拖放所有丝印层的字符到 合适位置注意尽量不要放在元件下面或过孔焊盘上面 对于过大的字符可适当缩小最后再放上印板名称设计 . . 版本号公司名称文件首次加工日期印板文件名文件加 工编号等信息并可用第三方提供的程序加上中文注释。 13.对所有过孔和焊盘补泪滴对于贴片和单面板一定 要加。 14.将安全间距暂时改为 0.5~1mm 在各布线层放置地 线网络的覆铜尽量用八角形而不是用圆弧来包裹焊盘 最终要转成 DOS 格式文件的话一定要选择用八角形。 15.最后再做一次 DRC 有错则改正全部正确后存盘。 实验截图: 布线之后的图形显示: 正面附铜之后图形显示: . . 反面附铜之后图形显示: . . 注意事项: 1.不同的层所画的线.布线之前先应该在 Keepout 层定义板子边界(尺寸), 封闭的边界。 3.封装库的添加:Add/Remove 需添加 Advpcb.ddb 等, 位 置 : 安 装 目 录 —LIBRARY—PCB—GENERIC FOOTPRINTS。 河南工业大学 实验报告 专业 自动化 班级 1302 姓名 张鹏涛 学号 9 同组者姓名 完成日期 成绩评定 实验题目:(六)元件封装绘制实验 实验目的: 1.理解元件封装的含义作用,封装与电路板的关系。 . . 2.掌握向导绘制元件封装和手工绘制元件封装的方法 步骤。 3.熟悉封装库的建立,添加和封装的调用。 实验内容: 教材:7.2,7.3 实验仪器:PROTEL99se 软件 实验步骤: 元件封装图向导:选择菜单 Tool/New Component 就进 入了元件封装制作向导的第一步;单击 Next 按钮,就 进入了向导第二步,在第二部显示的元件中选择 PGA 封装,单击 Next 就进入图一显示的设置窗口,将焊盘 钻孔的直径改为 1mm,焊盘外直径改为 1.5mm。然后单 击 Next,如图二设置窗口,将焊盘之间的间距设置成 8mm,然后单击 Next 进入设置元件图形线宽,设置为 默认值即可,单击 Next 选择自然数值编号(Numeric) 如图三显示,然后单击 Next,选择设定焊盘排列方式 和数量,如图四设置数值。单击 Next 输入元件名称, 单击 Finish,元件如图五所示。 实验截图: . . 图一: 图二: . . 图三: 图四: . . 图五: 直接画元件封装库: . . (1) 启动元件封装编辑器,进入元件封装编辑环境。 (2) 单击 Add 按钮,进入向导第一步时,单击 Cancel 按钮。 (3) 使用 View/Toggle Unit 菜单将单位改为毫米单 位。 (4) 在 Tool/Library 菜单的环境设置窗口将 Snap 栅格设置为 0.5mm 可视栅格设置成 5mm。 (5) 按照扭字开关的尺寸,使用 Place/Pad 菜单或 工具箱中的焊盘按钮工具放三个焊盘到元件封 装编辑窗口中。 (6) 编辑焊盘直径 X-Size 和 Y-Size 等于 3mm,设 置焊盘孔 Hole Size 等于 1.5mm。同时使用全 局编辑功能使三个焊盘的尺寸都一致。 (7) 在 Top Overlay 层 画 元 件 形 状 。 使 用 Place/Track 工具画元件图形。 (8) 使用 Tool/Rename 菜单更改元件封装名称,画 好的元件如图六所示。 图六: . . 直接画 24 引脚贴片封装图: 要求:编辑焊盘直径 X-Size 和 Y-Size 分别等于 24mil 和 100mil,设置焊盘孔 Hole Size 等于 0mm。顺序为, 从上第三个开始为第一个,逆时针顺序。画好的封装 如图七所示。 图七: . . 注意事项: 1.Pad 属性的修改 2.Special past 的使用 3.Global 菜单的使用 河南工业大学 . 实验报告 . 专业 自动化 班级 1302 姓名 张鹏涛 学号 9 同组者姓名 完成日期 成绩评定 实验题目:(七)自动布线画电路板实验 实验目的: 1.熟悉电路板绘制过程,元件封装库的添加,编辑。 2.自动布线的过程,布线.板子各个尺寸的定义,进行元器件的合理布局练习。 实验内容: 教材:教材 189 页练习 1---练习 5 实验仪器:PROTEL99se 软件 实验步骤: (1)原理图设计如图所示,画元件是把封装名称写 在封装框中,在进行 DRC 检查后,建立网络表。 (2)在一的基础上建立电路板图文件,将网络表将网络 表调入电路板图中。 (3)在二的基础上,对调入的元件进行人工布局。 . . 画板图:首先在禁止层(Keep out Layer)用划线工 具画出一个电路板框,尺寸 1260mil*2240mil。 推开元件:选择菜单 Auto Placement/Set Shove Depth 在弹出的窗口中设置推开次数为 2 次,然后选择 Auto Placement/Shove 后,用鼠标随意单击一个元件,就 可以看到所有的元件都被推开了。 人工布置元件:使用鼠标移动原价,原则是所有的连 线最短,左边信号进,右边信号出,连接器放在电路 板边缘。 (4)在四的基础上进行人工布线:使用 Auto Route/All 菜单命令,在弹出的菜单中选择 Route All,就可以看 到屏幕上自动布线,几秒种后,自动布线)在三的基础上直接修改网络表,将 RP1 的 10 角与 J1 的 16 角相连接。选择 Design/Netlist Manager 菜 单,在弹出的 3 个网络管理窗口中进行操作,如图三。 . . 实验截图: 画好的电路板图: 图二: 图三: . . 注意事项: 1.布线之前先应该在 keepout 层按照规定尺寸画出板 子,禁止布线.电路板电路的补充。 3.二极管封装的修改。 河南工业大学 . 实验报告 . 专业 自动化 班级 1302 姓名 张鹏涛 学号 9 同组者姓名 完成日期 成绩评定 实验题目:(八)电路板绘制综合实验 实验目的: 1.熟悉由原理图到电路板图设计的整个流程。 2.了解基本的布局布线规则,进行规则的添加与修改。 3.掌握布线的调整,错误的修改,布局布线高级功能 的使用。 实验内容: 教材:192 练习 5—练习 14 实验仪器:PROTEL99se 软件 实验步骤: (1) 在实验七的基础上,将网络表进行分类,现在要 求将 NetRP1_13, NetRP1_15, NetRP1_16,三个网 络合并成一类,并起名为 New_Classes。 (2) 对 已 经 画 好 的 电 路 板 图 建 立 地 线 和 电 源 线 的 . . From-to 网络,就是使电源连线 的一 脚,而地线 脚。这种连线方式 又称为星型连接(如图一),常用在低频电路的抗 干扰布线) 对电路图中的元件进行分类,把 C1,R1,R2 归为 一类,并赋予类名为 NetClass1,如图二。 (4) 在实际中经常需要对某些焊盘进行同意编辑,这 就需要将这些焊盘分为一类,试对电路板图的焊 盘进行分类,将电阻,电容,二极管和石英晶体 的焊盘分为一类。 (5) 试画 4 层电路板图(信号层和内层如图三),要求 电源和地线 个内层平面,板尺寸为 1260mil*2240mil。 (6) 试将网络表导入(5)生成的电路板 PCB 中,将电 源 VCC 网络放置在内层平面 1,将地线 GND 网络 放置在内层平面 2,然后进行自动布线) 在电路板布线工程中,往往需要在自动布线前, 人工预走线,这是因为有些线必须人工走才能满 足要求,而这些人工布置的贤就不能自动布线了, 所 以 应 在 Auto Route/All 弹 出 的 窗 口 上 的 Pre-Route 区域选择锁定所有预布线(Lock All Pre-Route)选择框,如图四。 . . 实验截图: 图一: 图二: 图三: . . 图四: 注意事项: 1.布线.电路板高级功能的使用。 3.电路板错误的修改。 .

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