电子CAD课程设计.doc

集成运放电路的PCB设计电子CAD课程设计报告 学 院：机械与电子工程学院 专 业：电子信息工程 班 级：10306101 学 号：1030610101 姓 名：易绍江 指导老师：黄鑫老师2013年6月25日 目录一、设计内容及要求31、设计内容：32、 设计要求：3二、设计原理3三、 原理图设计6四、 PCB设计8五、 课程设计心得体会9一、设计内容及要求 1、设计内容：研究集成运算放大器的组成及其工作原理，画出集成运放电路原理图，利用电路板向导建立PCB板。2、 设计要求：（1） 、使用双面板，板框尺寸为1820mil X 2300mil。（2） 、采用插针式元件。（3） 、镀铜过孔，焊盘之间允许走一根铜膜线。（4） 、最小铜膜线走线宽度为10mil，电源，地线的铜膜线宽度为20mil。（5） 、画出原理图，元件属性中必须填上元件的封装。（6） 、对原理图进行电气化检测，创建网络表。（7） 、利用电路板向导建立PCB文档，使原理图与PCB板电位器管脚号一致。（8） 、手工调整元件布局，然后进行自动布线。二、设计原理集成运算放大器是一种具有高电压放大倍数的直接耦合多级放大电路。当外部接入不同的线性或非线性元器件组成输入和负反馈电路时，可以灵活地实现各种特定的函数关系。在线性应用方面，可组成比例、加法、减法、积分、微分、对数等模拟运算电路。1、反相比例运算放大器反相比例运算放大器电路是集成运放的一种最基本的接法，如图1所示。电路的输出电压与输入电压的关系式为：。图1 反相比例运放电路2、反相加法器如果在运算放大器的反相端同时加入几个信号，接成图2的形式，就构成了能对同时加入的几个信号电压进行代数相加的运算反相加法器电路。电路的输出电压与输入电压的关系式为：。图2 反相加法器电路3、差动运算放大电路差动输入运算放大器电路如图3所示。根据电路分析，该电路的输出电压与输入电压的关系式为：。该关系式说明了两个输入端的信号具有相减的关系，所以这种电路又称为减法器。同时，电路中同相输入电路参数与反相输入电路参数应保持对称，即同相输入端的分压电路也应该由电阻和来构成，其中，。图3 差动运算放大电路4、积分器电路由运算放大器构成的基本积分电路如图4所示，它的基本运算关系是：当为恒定直流电压时，即，这时输出电压是随时间作直线变化的电压，其上升（或下降）的斜率是，改变、或三个量中的任一个量都可以改变输出电压上升（或下降）的斜率。积分器的反馈元件是电容器。无信号输入时，电路处于开环状态。所以运算放大器微小的失调参数就会使得运算放大器的输出逐渐偏向正（或负）饱和状态，使得电路无法正常工作。为了减小这种积分漂移现象，实际使用时应尽量选择失调参数小的运算放大器，并在积分电容两端并联一只高阻值电阻以稳定直流工作点，构成电压反馈，限制整个积分器电路放大倍数。但不能太小，否则将影响电路积分线性关系。图4 积分器电路 3、 原理图设计启动protel 99SE，新建一个原理图文件，设置原理图参数，绘制如图5的电路图。图5集成运放电路图中电路元件说明如表1所示。表1 电路元件明细表使用Protel 99se绘制原理图如图6，进行ERC检查，如图7。图6 集成运放原理图图7ERC检查生成网络表如图8，生成元件清单列表如图9。图8生成网络表图9 生成元器件清单列4、 PCB设计利用向导生成双面板，加载网络表，根据PCB布局规则，自动布局及调整布局，根据PCB布线规则自动布线并手动调整，生成PCB电路图，如图10所示。图10 PCB电路图5、 课程设计心得体会通过运用Protel 99SE软件绘制集成运放电路并生成PCB电路图的实验，在进一步理解集成运放电路工作原理的同时也学习并掌握了Protel 99SE软件的应用。在课程设计过程中，也遇到了一些困难，例如元器件在库文件中无法找到，生成PCB电路图时网络表无法导入等问题，但在老师耐心讲解和自我努力下，最终还是找到了解决问题的办法，这其实是对我自身学习能力的一种提高。所以，这次课程设计的过程，不仅仅是专业知识和专业技能的学习和锻