1、1合 肥 学 院课 程 设 计 报 告题 目： A/D 转换电路的 PCB 板图设计 系 别： 电子信息电气工程类 专 业： 电子信息工程 班 级： 09 电子（1）班 学 号：_ 0905073017_ _ 姓 名：_王正艺_导 师：_周泽华 黄慧_成 绩：_2011 年 9 月 8 日2课程设计任务书设计题目 A/D 转换电路的 PCB 板图设计设计类型 应用型导师姓名周泽华黄慧主要内容及目标 完成 A/D 转换电路原理图及其 PCB 板图的设计； 完成整流稳压电路仿真图设计，并对其进行仿真，输出几个节点的电压信号；具有的设计条件计算机及 protel 99se 软件。计划学生数及任务09
2、 电子信息工程 1 班：任务： 绘制 A/D 转换电路原理图； 电路原理图元器件库的设计； PCB 板图设计； PCB 板图封装库设计 根据提供的电路仿真图进行仿真；计划设计进程1、从接题开始收集资料、准备设计2、第 1 周 学习电路原理图的绘制及 PCB 板图制作方法；3、第 2 周 完成设计任务，同时编写设计报告；参考文献1、 Protel 99 SE 电路原理图与 PCB 设计及仿真 ，机械工业出版社，作者：清源科技 2、 电路设计与制版 protel99 高级应用 ，老虎 工作室 赵晶编著，人民邮电出版社3、 protel 电路原理图与 pcb 设计 108 例 ，李华嵩编著，中国青年
3、出版社3目 录1.摘要 .32.电路原理图及元器件库设计 .52.1 原理图设计 5(1)启动原理图设计服务器 .5(2)设置图纸大小 .5(3)设置设计环境 .5(4)装入所需的元件库 .6(5)放置元件及布线 .62.2 原件库设计 73.PCB 板图及封装库设计 83.1 封装库设计 83.2PCB 板规划 93.3 网络表生成/载入 93.4PCB 板图 104.仿真电路设计 .114.1 仿真原理图 114.2 节点分析 124.3 波形及分析 125.小结 .134A/D 转换电路的 PCB 板设计1.摘要：EDA 技术是现代电子工程领域的一门新技术，它提供了基于计算机的电路设计方
4、法。EDA 技术的发展和推广极大的推动了电子产业的发展。掌握 EDA 技术是电子工程师就业的基本条件之一。基于 PCB 的电路设计是 EDA 技术的重要内容，Protel 软件是实现基于 PCB 设计的一个杰出工具。Protel99SE 软件主要包含以下几个模块：原理图设计软件、电路板设计软件、用于 PCB 自动布线的 Protel Advanced Route 99SE、可编程逻辑器件设计的 Protel Advanced PLD、用于电路仿真的 Advanced SIM 和用于信号完整分析的 Advanced integrity，其基本功能满足了一般用户的需求，对于初学者来说，软件容易上手
5、、成本低。 、本次实验我们使用 Proter99SE 将 A/D 转换电路制作成 PCB 板和仿真电路设计。A/D 转换电路制作成 PCB 板其步骤有：环境设计、创建 schematic Document 文件画出原理图，检验原理图、生成网表，建立 PCB Document 文件载入网表、修改封装，元件布局、自动布线、手工调整布线、整体编辑、输出打印，结束。PCB 板和仿真电路设计：同上建立仿真原理图（使用 SIM 库） ，设置仿真（需加入出世条件）生成仿真时序图。关键词：Protel Advanced Route 99SE Protel Advanced PLD Advanced SIM A
6、dvanced integrity52.电路原理图及元器件库设计2.1 原理图设计(1)启动原理图设计服务器进入 Protel 99 SE，创建一个数据库，执行菜单 File/New 命令，从框中选择原理图服务器（Schematic Document）图标，双击该图标，建立原理图设计文档。双击文档图标，进入原理图设计服务器界面。(2)设置图纸大小绘制原理图是，首先应根据设计电路的实际大小、复杂程度和设计方式确定所用图纸的大小，默认的图纸大小一般为所安装的打印机的默认规格。一般情况下为 A4。可在 Design 下拉菜单的Options 选项中 Standard Style 下拉列表框中设置图纸
7、的规格，也可在 Custom Style 选项组中自定义图纸的大小。(3)设置设计环境设置环境包括设置个点大小和类型、光标类型等。一般大多数参数均可用系统默认值，设置之后无需修改。可在 Tools 下拉菜单的 Preferences 选项中进行环境设置。6(4)装入所需的元件库在设计管理器中选择 Browse SCH 页面，在 Browse 区域中的下拉框中选择 Library，然后单击ADD/Remove 按钮，在弹出的窗口中寻找 Protel 99 SE 子目录，在该目录中选择 LibrarySCH 路径，在元件库列表中选择所需的元件库，常见元件库 Protel DOS Schematic
8、 Libraries.ddb； Sim.ddb，单击 ADD 按钮，即可把元件库增加到元件库管理器中。(5)放置元件及布线根据实际电路的需要，到元件库中找出所需的元件，然后用元件管理器的 Place 按钮将元件放置在工作平面上，再根据元件之间的走线把元件调整好。接着利用 Protel 99 SE 提供的各种工具、指令进行布线，将工作平面上的器件用具有电气意义的导线、符号连接起来，构成一个完整的电路原理图。A/D 转换电路制原理 图 2.172.2 原件库设计设计步骤：原理图中大部分元件都可以在元件库里找到，直接添加，而其中有一个元件在元件库中是找不到的，需要自己绘制。新建如图文件：通过工具框绘
9、制元件如下图：重命名后保存即可。回到原理图绘制界面，按以上步骤加载自定义的元件库，就可以找到刚才绘制的元件。具体步骤如下：1 在工程下建立 schematic Document 文件。2 画出元件 CN，元件 CN 如图 2.2。3 保存元件用 Tools-Rename Commponent 保存元件，元件名 CN。 （在原理图设计时用 Add Remove 可找到此元件，加入即可） 。元件 CN 图 2.283.PCB 板图及封装库设计3.1 封装库设计由于上文提到了元件 CN 在封装库中没有其所需的封装我们需创建一个封装 CN6。设计步骤：1 建立文件 PCB Libray Documen
10、t 文件。2 在 top overlay 层画上边框，边框大小为 1600mil*400mil。3 设置焊盘第一个焊盘为方形其他为圆形，焊盘直径 150mil,孔径 50mil;.4 保存封装名为 CN6 如库，结束封装如图 3.1封装 CN6 图 3.193.2PCB 板规划设计好的元件需要放入 PCB 板中，所以我们需要规划一个大小适合的 PCB 板来盛放这些元件。设计步骤：1 建立文件 PCB Libray 文件并打开。2 设置好原点，在 keepoutlayer 画出边框大小为 100mm*70mm。3.3 网络表生成/载入1网表生成：PCB 板规划完成后，我们需要在入网表（.NET
11、文件） ，网表在原理图做好时可以通过 Design-Netlist creation 命令来生成。如图 3.3A网络表文件 图 3.3A103 网络表载入：生成网络表之后我们就可以在 PCB 文件中载入它了，使用 Design-load Nets-Execute 来载入元件封装。4注意：二极管封装 DIODE0.4 的两个焊盘的号码是 A、K，我们的原理图上却是 1、2，所以要在封装库里找到它并修改成 1、2，如图 3.3B封装 DIODE0.4图 3.3B3.4PCB 板图根据上面设计的电路确定电路板的物理尺寸及电气边界。步骤如下：1.进入 PCB 设计编辑器，单击编辑区下方的 Keep O
12、ut Layer，将当前工作层设置为 Keep Out Layer，如图所示。该层为禁止布线层，一般用于设置电路板的边界。执行菜单命令 Place/Keepout/Track，绘制电路板的边框。执行菜单 Design/Options，在“Signal Lager”中选择 Bottom Lager，把电路板定义为单面板。2.执行命令 Design/Load Nets,显示如下图所示的“Load/Forward Annotate Netlist”对话框。单击Browse 按钮，打开 “Select”对话框。在其中选择上面准备好的 sheet1 netlist 文件。若显示以上结果，则表示加载 sh
13、eet1 netlist 无误，否则必须修改原理图，并且必须重新生成 sheet1 netlist 后重复上述步骤。确认没有错误信息后，单击 Execute 按钮，加载 sheet1 netlist 与元件到电路板上。3.元件后，我们可以把元件拖入边框之中再通过 Tools-Aoto Placement-Aoto Placer 来给元件排列位置，排列好后需要手工调整一下使得 PCB 板更加美观。114.布好后就可以布线了，使用 Aoto Route All-ALL 打开 Autorouter setup 选项可以在里面设置布线的要求，设置完成后点击 Rout All 自动布线。至此 PCB 板
14、制作基本完成如图 3.5。PCB 板图 图 3.54.仿真电路设计下面的计划我们将用 Protel 完成稳压整流电路的仿真。4.1 仿真原理图下图为稳压整流电路仿真图 4.1（注意在画原理图是我们需要用仿真库 SIM 里的元件，否则可能在仿真时出错）画原理图的步骤与制作 PCB 原理图方法相同，在这里就不一一尽述了。12仿真原理图 4.1134.2 节点分析1我们需要在仿真前设置初始条件，首先给正弦交流电压原 V1 设置幅度和频率，part fierds和 Amplitude frequency 中设置幅度和频率。2用 TEXT 按钮设置 AC1、AC2、VIN、VOUT 四个节点。AC1、A
15、C2 为正弦信号，它两的幅度和频率相等，但振幅相反，VIN 为整流后的信号基本为直流但有小的波动，VOUT 为输出信号原大小为电压原振幅除以根号 2。4.3 波形及分析通过 Simulate-setup 打开 Analyses 项用标志加入四个节点，按 Run Analyses 键生成仿真图稳压整流电路仿真波形图如下图 4.3仿真波形图 图 4.3145.小结在 PROTEL 对我来说并不陌生，在做电子设计大赛就已经初步接触过它了。当时只是会粗略的绘制一下原理图，仿真电路，当时觉得这个软件很有用，节省时间、金钱。当时知识什么的都很欠缺，很有点囫囵吞枣的感觉。因为时间问题，有很多问题都不是很清楚
16、，也没有太深入了解，只是会用、能绘图仿真就行。没有理论知识做依托，所以只会绘图、仿真。但是经过为期两周的EDA 课程设计Protel 99SE 电路设计教程，学到了很多东西。当时感觉很神秘的东西，今天看来是小 case，系统的学习加上老师的指导，整体感觉对这个有很大的提升。 原来感觉制板很神奇，现在我们也能做电视机、电脑什么的板子，感觉很有成就感，在我印象里面这些东西离我们的生活很远很远，一直感觉是很神奇的东西，现在我们也能设计，我们有了更形象的认知，拉近了知识与我们自身的距离，为我们以后的学习，提供一个好的方法。我们的专业要求有很强的动手能力，我们只有亲身经历，才能巩固我们所学的知识，更好的
17、运用这些知识。 “纸上得来终觉浅，觉知此事要躬行！”这两周，让我有种豁然开朗的感觉，对以后的学习、生活都有很大的益处。首先，原理图的绘制就很重要，它的每一步都关系到后面的 PCB 制板。这次的原理图绘制不仅涉及到了元件的整体布局而且还让我们自己尝试了一把制作元器件，过程中发现了很多的问题，比如导线与元器件不能直接连接，不然就不能再引入第三根导线；对 footprint 的选择一定要与需要的元器件的样式、大小对应上，只有这样才能使 PCB 制板后留出来的空间与实际的元件对应上；接地的标号中一定要把 Net 选项选为 GND 才可以，不然在 PCB 制作中将没有接地这一个选项出现；还有 Dasig
18、nator 的选项填写的是元件的标号，只有这个填上了在 PCB 制作中才会有该元件出现。再次，到了与实际联系紧密的 PBC 板的制作，这个涉及到的内容更多。先是板层的选择，到对元器件的布局最后是加入输入输出，以及对输入输出的连线，每一个都有很多的细节需要注意。15其中最为典型的就是对输入输出的连线，它需要把两端节点及连线都定义为相同的名称才行，即需要对 Net 进行统一命名，不然系统将不把它默认为导通的连线。把原理图与 PCB 连接起来的重要的一步就是生成网表文件（Netlist） ，在原理图绘制之后需要对生成的 Netlist 进行认真检查，检查是否存在元件漏标或者标重的现象出现，当提示无误
19、后可以进行自动布局并开始调整元器件位置。很快的课程设计已经结束了，我们也算是被老师领进了门，以后用到它的机会还有很多，制作过程中一定还会出现更多的问题需要解决，只有不断的实践，不断飞发现问题解决问题才能得到真正的进步。在这过程中一定要做到的就是细心、耐心、仔细，相信不断的探索和实践会带来更大的进步。参考文献：1、 Protel 99 SE 电路原理图与 PCB 设计及仿真 ，机械工业出版社，作者：清源科技 2、 电路设计与制版 protel99 高级应用 ，老虎 工作室 赵晶编著，人民邮电出版社3、 protel 电路原理图与 pcb 设计 108 例 ，李华嵩编著，中国青年出版社16课程设计评语指导教师评语设计成绩注：
