电子cad课程设计报告

1 / 31电子 cad 课程设计报告电子线路 CAD 课程设计报告1.熟练掌握利用 Protel 99se 制作电路原理图的方法;2. 熟练掌握各种元件的绘制与应用;3.学会放置元件、连线、放置电气节点等与电路原理图有关的绘制;4.掌握双面印制电路板的的布线流程;5.熟悉软件课程设计的一般步骤，及各种属性的设置。protel 作为当今最为时尚的电路设计软件，以其强在的功能和简便的 protel99 se 的使用方法及技巧。Protel99se 主要由原理图设计和 PCB 设计系统两大部分组成。原理图设计主要包括电路图编辑器，电路图元件编辑器，2 / 31和各种文本PCB 设计系统，包括印制电路板设计器，元器件封装编辑器和电路板组在计算机上，利用电子线路 CAD 软件进行电路设计的过程大致如下：编辑原理图。原理图编辑是 CAD 设计的前提，因此原理图编辑器是电路 CAD 的必备的功能。必要时利用 CAD 软件的电路仿真功能，对电路功能、性能指标进行仿真测试电路功能、性能由原理图决定。如果电路中用了 PLD 控件，则必须进行 PLD 设计，以便获得 PLD 烧结数据文件。生成网络表文件。不正确则返回，修改原理图。3 / 31设计编制印制板。对高速数字电路来说，完成印制板编辑后，可能还需要通过信号完整性分析，以确认信号在传输过程中是否发生改变。在 PCB 中生成网络表文件，并与原理图编辑器中生成的网络表文件进行比较，已确认 PCB 中是否改变了原理图中元件的连接关系。三、设计内容及要求原理图的设计电路原理图的设计主要是 protel99se 的原理图设计系统来绘制一张电路原理图。在这一过程中，要充分利用 protel99se 所提供的各种原理图绘图工具、各种编辑功能，来实现的目的，即得到一张正确、精美的电路原理图。产生网络表4 / 31网络表是电路原理图设计与印制电路板设计之间的一座桥梁，它是电路板自动的灵魂。网络表从电路原理图中，也可从印制电路板中提取出来。 通过 protel99se/Schematic 提供的各种报表工具生成各种报表，其中最重要的报表是网络表，通过网络表为后续的电路板设计做准备。在原理图绘制好了之后，先进行电气规则检查，然后执行 DESIGNER 下的CREAT NETLIST,这样就生成网络表文件了。PCB 板的设计印制电路板的设计也就是 PCB ，原理图到 PCB 之间还有两个重要的环节一是 PCB 封装的制作和对应，二是器件布局与布线。 PCB 封装的制作需要在 PCB 封装库中进行，根据数据手册上提供的尺寸或者用卡尺测得尺寸进行制作，有些封装是封装库里原有的这样的只需把封装名填到原理图里器件属性的 FOOTPRINT 中就可以了。所有 FOOTPRINT 都制作并填写完成后 ，UPDATE PCB，如果中间没提示 ERROR ，剩下的就是布局和布线了，一般先画边界尺寸 ，然后布局，最后布线 ，进行 ERC 校验 ，校验通过 PCB 就完成了。5 / 31四、具体设计过程创建一个新的设计文件库打开 protel 软件后先新建一个项目，单击主界面中的“file”菜单下的“new”命令，即可创建一个新的设计文件库，如图所示：对于原理图编辑器、PCB 板、封装等的建立制作和修改元件库中没有的元件进入 Protel 99 SE,创建一个项目数据库如图所示：对于没有的原件进行元器件的编辑修改元件的引脚号，使之与 PCB 库元件封装相对应。找到所需修改的元件，点击 Edit 打开元件所在的库。将所需元件全选并将之复制到自建的数据库中进行编辑，将其6 / 31引脚号与封装对应。数字电子钟 PCB 制作一、 课程设计的目的1、Protel99se 软件简介Protel99SE 是 PROTEL 公司在 80 年代末推出的 EDA 软件,应用广泛功能强大,是个完整的板级全方位电子设计系统.它包含了电原理图绘制、模拟电路与数字电路混合信号仿真、多层印制电路板设计、可编程逻辑器件设计、图表生成、电子表格生成、支持宏操作等功能。可见 Protel99SE 不仅在绘制原理图、PCB 版布局布线等方面功能更加完善，而且为用户提供功能强大、使用方便的仿真器，它可以对当前所画的电路原理图进行即时仿真，因此在电路的整个设计周期都可以仿真查看和分析其性能指标，以便及时发现设计中存在的问题并加以改正，从而更好的完成电路设计。具体特点如下：1、 强大的分析功能7 / 31用户可以根据 Protel99SE 电路仿真器所提供的功能，分析设计电路的各方面性能，如电路的交直流特性、温度漂移、噪声、失真、容差、最坏情况等特性。2、丰富的信号源其中包括基本信号源：直流源、正弦源、脉冲源、指数源、单频调频源、分段线性源，同时还提供了齐全的线性和非线性受控源。3、 充分的仿真模型库Protel99SE 提供了 20 多个模拟和数字仿真元件库，共包含6000 多个常用元器件。这些组件库包括了常用二极管、三极管、单结晶体管、变压器，晶闸管、双向晶闸管等分立组件，还有大量的数字器件和其它集成电路器件。同时Protel99SE 提供了一个开放的库维护环境，允许设计者改变原有器件模型，也可创建新器件模型。4、友好的操作界面(1)无需手工编写电路网表文件。系统将根据所画电路原理8 / 31图自动生成网表文件并进行仿真。(2)通过对话框完成电路分析各参数设置。(3)方便地观察波形信号。可同时显示多个波形，也可单独显示某个波形；可对波形进行多次局部放大，也可将两个波形放置于同一单元格内进行显示并分析比较两者的差别。(4)强大的波形信号后处理，可利用各种数学函数对波形进行各种分析运算并创建一个新的波形。(5)方便地测量输出波形。Protel99SE 提供了两个测量光标，打开它们可测量波形数据。2、实验目的本次课程设计通过了解熟悉 Protel 99 软件界面，进行数字电子钟电路原理图的设计、创建原理图元件、电路板的设计规划和网络表的载入、印刷电路板的编辑、创建元件封装、报表生成与电路板输出。了解 Protel 99 SE 软件的功能及其使用说明，对软件基本操作能够熟练掌握，熟悉原理图的设计步骤，掌握绘制原理图的方法，并对网络表及元件清单的生成，双面印制电路板的布线流程，创建原理图元件库及其 PCB 元件库的。通过 protel 课程设计学习，了解它是采用的客户、服务器体系结构，起主要应用程序提供了一个基本的框架窗口和相应的 Protel 99 组件之间的用户接口。对于用户来讲，使用它不需要了解是如何工9 / 31作的。从实际角度出发，按照循序渐进、理论联系实际的原则，根据电子电路设计的特点，结合典型实例系统地介绍电路原理图的设计及印刷电路板的设计方法，并具备完善灵活的设计管理方式。二、课程设计内容和要求1、设计原理图电路原理图的设计是印制电路板设计中步骤的第一步，也是非常重要的一步。电路原理图设计的好坏将直接影响到后面的工作。首先，原理图的正确性是最基本的要求，因为在一个错误的基础上所进行的工作是没有意义的；其次，原理图应该布局合理，这样不仅可以尽量避免出错，也便于读图、便于查找和纠正错误；最后，在满足真确性和布局合理的前提下应力求原理图的美观。电路原理图的设计过程可以分为以下几个步骤：2、设计双面印制电路板、 手工设计印制电路板10 / 31手工设计印制电路板指布线等环节由人工完成，一般在设计比较简单的电路时使用。其基本方法如下： 进入 PCB 编辑环境，初步规划电路板。确定电路板的尺寸，定义电气边界，放置安装定位孔。 选择元件面，添加所需要的元件封装库，从中调出所要的元件封装，并放置到刚才定义的电气范围内。 手工将元件封装拖放到合适的位置，修改元件标称、参数等说明性符号。 根据电路原理图，手工在元件封装的焊盘间连线。 适当修改电路板的走线、安装定位孔和边界，确认无误后保存 PCB 文件。 一般步骤如下：、自动设计印制电路板自动设计印制电路板指在设计中适当运用计算机的自动布局、自动布线等自动化功能，减轻人的劳动量。一般用在较复杂的印制电路板设计中，大型系统的印制电路板如果11 / 31完全靠人工设计几乎不可想象，设计者先手工设计某些关键线路，其它的再由计算机来完成。自动设计印制电路板基本方法如下： 进入 SCH 编辑环境，输入原理图，并生成网络表文件。 进入 PCB 编辑环境，设置好工作环境参数，规划电路板。 添加所需的元件封装库，选择元件面，利用前面生成的网络表自动调入所有元件的封装。 手工布局或自动布局后，再适当调整元件位置。 设置布线规则，确定自动布线时必须遵守的各种电气规范，使计算机自动布线的结果符合要求。 先手工布设某些线路，或者直接开始计算机自动布线。如果布线结束后，局部线路过密或无法布通，则重新调整元件布局，再布线直到满意为止。 手工适当调整部分线路，然后根据原理图检查布线结果有无错误，最后保存文件。 一般步骤如下：12 / 313、元件库及其 PCB元件库的创建首先调入网络表,这一步是非常重要的一个环节，网络表是 PCB自动布线的灵魂，也是原理图设计与印象电路版设计的接口，只有将网络表装入后，才能进行电路版的布线 。在原理图设计的过程中，ERC 检查不会涉及到零件的封装问题因此，原理图设计时，零件的封装可能被遗忘，在引进网络表时可以根据设计情况来修改或补充零件的封装。当然，可以直接在 PCB 内人工生成网络表，并且指定零件封装 。在设计 PCB 时，大多数的元件封装都可以从系统PCB 库文件里调出，但是现在电子技术发展日新月异，新器件不断出现，所以有时需要制作新元件的封装图。三、 原理图13 / 31图 1 数字电子钟整体电路图 2 秒脉冲电路电子设计 CAD 课程设计报告班 级姓 名学 号指导教师一 课程设计目的1 熟悉 Prote99SE 的基本操作。2 学会利用 Protel 99SE 进行电路原理图的设计。3 学会利用 Protel 99SE 进行 PCB 印刷电路板的设计。14 / 314 学会原理图元件及元件库的制作。5 学会制作印刷电路板 PCB 元件封装库。二 课程设计任务设计一个遮光式计数器，要求绘制出电路原理图，印刷电路板。三 设计步骤1、 原理图元件及元件库的制作方法一：直接绘制元件绘制元件外形；放置引脚，编辑引脚属性，应当注意引脚的方向；编辑元件的标号、封装等信息。方法二：修改已有元件15 / 31加载元件库，同时找到相似元件，复制粘贴到空白库文件；修改元件的引脚，编辑引脚的属性，应当注意引脚的方向；编辑元件的标号、封装等信息。应当注意的问题：元件引脚放置时有 Dot 一段应与元件接触，定义引脚时应注意引脚名称、引脚序号的区别与意义。2、 PCB 元件封装库使用向导制作元件封装启动元件封装向导；选择封装形式，如本设计中的数码管选择 DIP；选择焊盘尺寸，如本设计中焊盘外径 50mil；16 / 31设置合适的双排距离、元器件封装轮廓线的宽度，本设计均采用默认设置；选择焊盘的数量，如本设计中选择 10；设置元器件封装名称，如本设计中命名为 SMG(如右图)。3、 原理图的设计过程工作原理电路由直流稳压电源、运放、计数器、译码器、显示电路等组成。光电信号取自光敏电阻。当有物体挡住光敏电阻表面的光线时，放大器输出低电平，计数器计数这个低电平脉冲，并经译码驱动电路使数码管显示计数值，这样就得到要统17 / 31计的物体的数量。设计步骤放置元件；参照原理图中各元件的标注及位置，将元件和标注移动到合适的位置；逐一打开元件属性对话框，对元件的标号和参数进行标注；参照原理图的连接关系，放置连接导线和结点；放置电源符号和网络标注；保存原理图。4、 PCB 板规划具体步骤如下：18 / 31设定电路板的形状和物理边界；设定 PCB 板的电气边界；设置电路板的安装方式。5、网络表生成/载入网络表的生成选取菜单命令【Design】/【Create Netlist】执行网络表文件生成命令后，在对话框中设置好各选项， ，单击 OK，系统自动生成网络表文件。网络表的载入在 PCB 编辑器中选取菜单命令【Design】/【Load Nets】 ；在载入网络表对话框中单击【Browse】按钮，打开选19 / 31择网络表文件对话框，单击 OK；检查无误后，单击【Execute】 ；即可将当前载入网络表对话框中的网络标号和元器件封装载入 PCB 编辑器中。6、PCB 的设计过程在 PCB 编辑器中载入网络表文件盒元器件封装；元器件布局；元器件布局主要是从机械结构、散热、电磁干扰及将来布线的方便性等方面综合考虑。先放置与机械尺寸有关的元器件并锁定这些器件，然后是大的、占位置的器件和电路的核心元器件，再就是外围的小元器件。7、PCB 板图四 设计结果1 打印原理图和 PCB 图。2 各元件的标号和封装。包括新建元件的元件库和新建 PCB元件封装库。20 / 31五 总结1. 原理图设计时，元器件不好找，应自己设计元器件或从元器件库中找出相似元器件进行修改。2. 元器件之间连线应用 Wire 命令而不是用 Line 命令，Line 命令放置的直线是不具有电气意义，3. PCB 图设计时，应先在原理图中设置好相应元器件的封装，注意元器件的封装可从元件库封装中找到对应封装，二极管的封装中 A、K 应改成 1、2，保持对应。4. 加载网络表时，产生 Error：Node Not Found，应检查：1）原理图和 PCB 图的管脚是否一一对应，2）原理图中是否采用导线连接 3）元器件的封装是否正确5. PCB 图中元器件的放置应尽可能与原理图对应，便于查21 / 31找原理图中的错误。6. PCB 图设计时应注意分层。六 参考文献1 赵建领等.Protel 99 SE 设计宝典.北京：电子工业出版社，2 王青林，张伟，赵景波.电路设计与制板.Preotel 99 SE 基础教程.2 版.北京：人民邮电出版社，电子线路 CAD 课程设计学 院： 物联网工程学院 专 业： 电子信息工程 班 级： 电信 1101 学 号： 0703110134姓 名： XXXXX 指导教师： 张 伟二一四年六月二十六日22 / 31一、课程设计的目的1、本课程设计的目的在于通过教与学使学生正确掌握电子绘图软件原理图、PCB 图、并根据原理图实现电子仿真等。2、能综合运用于对实际问题的分析，具有应用 Protel 99技能，和独立设计能力，培养工科学生的综合工程素质。 3、学会用数字电子器件组成复杂系统的方法。二、课程设计的内容和要求 题目：电子线路 CAD 课程设计内容：1、根据电路图画出其 protel 原理图，包括二极管、保险丝、稳压管、晶体管等。2、根据电路图画出 protel 原理图，并制定各个器件的封装类型，产生网络表，并生成 PCB 图，通过自动排版、连线产生练成最终的 PCB。 要求：原理图、PCB 版制作正确，设计合理，并自行绘制其中的一些芯片的原理图和封装。23 / 31电路原理图 1上图是电路图 1 的原理图，只展示出画好后的截图，下面给出第二个原理图及 PCB 的详细绘制过程。- 1 - / 9三、绘制原理图与 PCB1、绘制原理图在原理图库文件中绘制 LM358 芯片LM358 内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的，适合于电源电压范围很宽的单电源使用，也适用于双电源工作模式，在推荐的工作条件下，电源电流与电源电压无关。它的使用范围包括传感放大器、直流增益模块和其他所有可用单电源供电的使用运算放大器的场合。其内部管脚图如图。图24 / 31其 protel 原理图见图图在原理图库文件中绘制 9 个管脚数码管图- 2 - / 9绘制原理图 新建原理图文件：连接电路如图：对电路进行 ERC 检测： 结果如下：- 3 - / 9电路无误后创建网表二、绘制 PCB25 / 311、绘制 PCB 库中没有的原件封装 绘制数码管的封装如图:绘制按键的封装如图：4 / 9电子 CAD 课程设计报告班级：学号：姓名：专业：学院：单管放大器电路的 PCB 设计一、Protel99se 软件简介26 / 31Protel99SE 是 PROTEL 公司在 80 年代末推出的 EDA 软件,应用广泛功能强大,是个完整的板级全方位电子设计系统.它包含了电原理图绘制、模拟电路与数字电路混合信号仿真、多层印制电路板设计、可编程逻辑器件设计、图表生成、电子表格生成、支持宏操作等功能。可见 Protel99SE 不仅在绘制原理图、PCB 版布局布线等方面功能更加完善，而且为用户提供功能强大、使用方便的仿真器，它可以对当前所画的电路原理图进行即时仿真，因此在电路的整个设计周期都可以仿真查看和分析其性能指标，以便及时发现设计中存在的问题并加以改正，从而更好的完成电路设计。具体特点如下： 1、强大的分析功能用户可以根据 Protel99SE 电路仿真器所提供的功能，分析设计电路的各方面性能，如电路的交直流特性、温度漂移、噪声、失真、容差、最坏情况等特性。 2、丰富的信号源其中包括基本信号源：直流源、正弦源、脉冲源、指数源、单频调频源、分段线性源，同时还提供了齐全的线性和非线性受控源。 3、充分的仿真模型库Protel99SE 提供了 20 多个模拟和数字仿真元件库，共包含27 / 316000 多个常用元器件。这些组件库包括了常用二极管、三极管、单结晶体管、变压器，晶闸管、双向晶闸管等分立组件，还有大量的数字器件和其它集成电路器件。同时Protel99SE 提供了一个开放的库维护环境，允许设计者改变原有器件模型，也可创建新器件模型。 4、友好的操作界面(1)无需手工编写电路网表文件。系统将根据所画电路原理图自动生成网表文件并进行仿真。(2)通过对话框完成电路分析各参数设置。(3)方便地观察波形信号。可同时显示多个波形，也可单独显示某个波形；可对波形进行多次局部放大，也可将两个波形放置于同一单元格内进行显示并分析比较两者的差别。(4)强大的波形信号后处理，可利用各种数学函数对波形进行各种分析运算并创建一个新的波形。(5)方便地测量输出波形。Protel99SE 提供了两个测量光标，打开它们可测量波形数据。 二、课程设计目的本次课程设计通过了解熟悉 Protel 99 软件界面，进行数字电子钟电路原理图的设计、创建原理图元件、电路板的设计规划和网络表的载入、印刷电路板的编辑、创建元件28 / 31封装、报表生成与电路板输出。了解 Protel 99 SE 软件的功能及其使用说明，对软件基本操作能够熟练掌握，熟悉原理图的设计步骤，掌握绘制原理图的方法，并对网络表及元件清单的生成，双面印制电路板的布线流程，创建原理图元件库及其 PCB 元件库的。 三、设计步骤及流程原理图设计流程图如下图所示：图(1)原理图的设计： 创建一个项目启动 Protel 99 SE 系统，进入设计界面后，单击“File”菜单选中“New”命令，系统将弹出 Protel 99 SE 建立新设计数据库的文件路径设置选项卡。选择保存路径和类型，新建的数据库名后缀默认为“.ddb” ，如。单击 Browse 按钮，系统将弹出文件另存对话框，此时可以设定数据库文件所在的路径。