电子线路CAD实验报告.doc

西安xxxx电子线路CAD实验报告 院系名称：xxxx学生姓名：xxxx专业名称：xxxx班 级：xxxx实验一 认识Protel99 SE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Protel99 SE，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MS Access Database）。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（Schematic Document）、一个名为poweramp的印刷电路板文件（PCB Document）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“recycle bin”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“empty recycle bin”可永久删除。25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Protel99 SE，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-standard style-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5 mil，Visible 为 10 mil。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-custom style-width850，height450；orientation-portrait;sheet-126;grids-snap on-5,visible-10; 字体设置-仿宋体、字号为 8，字形为斜体。Tools-preference-graphical editing-visible-dot grid;undo/redo-stack size-604、在原理图文件LX2.sch中，练习打开/关闭Main Tools（主工具栏）、Wiring Tools布线工具栏）、 Drawing Tools（绘图工具栏）、 Power Objects（电源及接地工具栏）、 Digital Objects（常用器件工具栏）、 Simulation Sources（信号仿真源工具栏）、 LD Toolbar（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, drag orthoqonal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“Default Template File”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10F 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(Miscellaneous Devices .ddb/ Miscellaneous Devices .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editdeselectall。 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（=IC/IB, 表示变化量。），三极管的放大倍数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/Bill of Material 或Edit/Export to Spread 菜单）（3）请做网络表（选择Design/Create NetList）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-501502、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835V；允许的最大电流为8mA。3，图1 中，C1C4、D5、D6 的作用分别是什么？答：C1C4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/Bill of Material 或Edit/Export to Spread 菜单）（3）请做网络表（选择Design/Create Netlist）三、思考及练习1、图2-96 中，为什么同时需要两个Voltage Regulator？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R201R202 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，32K8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Drawing Tools 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1 CD4060 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/Bill of Material 或Edit/Export to Spread 菜单）。（3）请做网络表（选择Design/Create Netlist）。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Main Toolbar（主工具栏）、Placement Tool（放置工具栏）、Component Placement（元件位置调整工具栏）、Find Selections（查找选择工具栏）。练习2 加载PCB Footprints.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“Document Options”（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5030mm（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过信号线，为什么？答：为了提高电路的抗干扰能力，增强系统的可靠性；3、在PCB 设计中，必要时会放置大面积的覆铜走线，为什么？答：共地，减小电磁干扰。实验十一双面PCB 设计一、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；二、实验内容与步骤将课本图2-96（待编辑的电路图）设计成双面印刷电路板。