电子线路CAD实验指导书.doc

电子线路CAD实验指导书

Tangbinwen
二零零六年六月上机操作1 Protel 99 SE文件的操作
一、实训目的
掌握Protel 99 SE的基本操作，主要包括文件的建立，导入导出，为文件进行加密，创建工作组及设置成员权限等操作。
二、实训内容与步骤
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。

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。然后将poweramp.SCH，poweramp.PCB导出到桌面上。

3、选择适当的菜单命令，将上题打开的文件窗口进行水平分割、垂直分割及平铺。

4、在Exam的文件夹中建立名为Ex2.ddb设计数据库文件，文件类型Windows File System。

5、在Exam的文件夹中建立名为Ex3.ddb设计数据库文件，文件类型MS Access Database，并对数据库进行加密，密码为student。观察Windows File System及MS Access Database两种类型的区别。

6、在Exam的文件夹中建立名为Ex4.ddb设计数据库文件，将步骤2中桌面上的poweramp.SCH，poweramp.PCB导入。

7、在Exam的文件夹中建立名为Ex5.ddb设计数据库文件，创建两个设计组成员（Guest）Zhangsan和Lisi，分别输入密码。设置工作权限，admin的权限为（Read）、写（Write）、删除（Delete）、创建（Create），Guest的权限为（Read）、写（Write）。

上机操作2 原理图的环境设置
一、实训目的
99SE中通过菜单Design/Options和Tools/Preferences两个命令来完成环境设置。本实训就是使用这两个菜单设置设计环境。
二、实训内容与步骤
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，命名为了LX1.sch。 设置图纸大小为A4，水平放置，工作区颜色为220号色，边框颜色为45号色。 标题栏设置：用“特殊字符串”设置制图者为Luck、标题为“功率放大器”，字体为华文彩云，颜色为121号色。

2、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299号色。网格设置：SnapOn为10 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，取消重复操作次数为60次。设置系统字体：将Use Client System Font For All Dialogs复选框取消选择。 标题栏设置：用“特殊字符串”设置文档编号为“1-10”、标题为“稳压电源”，字体为华文行楷，颜色为238号色，不显示图纸的参考边框。

3、在Ex1.ddb中创建原理图文件，命名为LX3.sch。标题栏设置：标题栏显示方式为ANSI，用“特殊字符串”设置地址为Fangzhi Street，Wuhan，10 张原理图中的第一张。不显示图纸的参考边框，把光标设置成大十字45度。

4、在原理图文件LX3.sch中，练习打开及关闭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）、 PLD 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。

上机操作3 绘制原理图（1）
一、实训目的
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、实训内容与步骤
[练习1] 在原理图中放置：阻值10k的电阻、容值为10μF的电解电容、型号为IN4001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。
[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。
[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。
[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。
[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。

上机操作4 绘制原理图（2）
一、实训目的
1、熟悉画原理图工具；
2、掌握画原理图基本操作，进一步提高正确绘制原理图的能力。
二、实训内容与步骤
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f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）

上机操作5 绘制原理图（3）
一、实训目的
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、实训内容与步骤
[练习1] 试画出下页原理图。

[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）

上机操作6 绘制层次原理图
一、实训目的
1、掌握画原理图基本操作，绘制原理图；
2、掌握层次原理图的绘制方法。
二、实训内容与步骤
[练习1] 试画出图1所示层次原理图。

[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）

上机操作7 原理图的ERC检查及报表生成
一、实训目的
1、对电路进行ERC检查，检查电路中出现的错误；
2、快速定位错误并修改；
3、生成元件清单；
4、生成网络表，理解网络表的构成和作用。
二、实训内容与步骤
[练习1] 对上机操作3、4、5、6几个实验所完成的原理图：
（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）。

[练习2]电路如图1所示，试画出它的原理图。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）。

上机操作8 元器件图形符号的编辑
一、实训目的
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、实训内容与步骤：
[练习1] 试建立Ex1.lib元件库，并画出这些逻辑电路中常元器件。

图1 常用元器件图形符号

[练习2] 新建Ex2.lib文件，按要求制作如图1所示集成芯片CD4060，注意编辑管脚属性。
表1 CD4060管脚说明
引脚编号
引脚名称
电气特性
显示状态
1
Q12
Output
显示
2
Q13
Output
显示
3
Q14
Output
显示
4
Q6
Output
显示
5
Q5
Output
显示
6
Q7
Output
显示
7
Q4
Output
显示
8
GND
Power
显示
9
CPO
Input
显示
10
CPO
Input
显示
11
CPI
Input
显示
12
R
Input
显示
13
Q9
Output
显示
14
Q8
Output
显示
15
Q10
Output
显示
16
VCC
Power
显示

[练习3] 新建Ex3.lib库文件，从已有的元器件库中找到下列元件，然后拷贝粘贴到Ex3.lib文件中，按下图所示重命名。

上机操作9 电子元件的封装
一、实训目的
1、了解PCB的类型；
2、认识PCB层、导线、导孔、过孔、丝印等组成；
3、了解常用元器件的封装形式；
4、熟悉Protel软件的PCB编辑环境。
二、实训内容与步骤
[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（AXIAL0.3），电容封装（RAD0.1和RB.2/.4），二极管封装（Diode0.4）、三极管封装（To-126），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所示封装的名称及所在封装库的文件名。

[练习4] 对前面上机操作3，4，5，6几个实验绘制的原理图添加元件封装。

上机操作9 PCB板规划及PCB编辑环境参数设置
一、实训目的
1、练习PCB板的规划；
2、PCB编辑环境参数的设置。
二、实训内容与步骤
[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）

图1 PCB板外形

[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 ] 设置在对象被选中后，系统不自动保护所定对象。设置当用户进行整体编辑时，系统会自动弹出确认对话框。设置当出现重复对象时，系统会自动删除重复对象。

[练习4 ] 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5 ] 设置当用户选择新的元件时，系统不取消原来选择的元件。设置当用户进行PCB设计时，系统会在线进行DRC检查。

[练习6 ] 设置与组件连接的导线会随组件的移动而一起伸缩。设置转换特殊字符串功能，设置只显示当前板层。

[练习7 ] 设置操作撤消次数为50次，设置光标类型：Large 90，设置布线使用多边形进行障碍检测，交互布线，避开障碍。

[练习8 ] 设置多边形敷铜栅格尺寸为20mil，路径宽度为5mil，最小长度为3mil，焊盘环绕形状为八边形。

上机操作10 PCB布局布线及打印出图
一、实训目的
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、实训内容与步骤
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。
（2）使用单层电路板，在电路板中网络地（GND）的线宽选1mm，netj1-1 与netj1-2线宽选1mm,电源网络（VCC）的线宽选0.8mm，其余线宽均采用缺省设置（0.3mm），见图3，最小安全间距为12mil。
（3）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。

表1 元器件参数表

自动布线参考电路

手动调整后：

2.将第3章各练习做成PCB图。
3.为第3章练习中各题的PCB四角分别添加放置安装孔，安装孔直径为3mm。
4.在第3章练习中各题PCB板的底层放置填充。
5.练习在电路板上放置过孔，注意修改过孔的尺寸，外径为60mil，内径为30mil。
6.练习在电路板上铺铜，要求栅格为20mil，铜膜线宽度为10mil，铺铜层为顶层，铺铜网线形式为45度，使用八角形状环绕焊盘。
7.打印第3章练习中各题PCB板。（多层）
8.打印第3章练习中各题PCB板的顶层（要求带焊盘、过孔、元件轮廓）。
9.打印第3章练习中各题PCB板的丝印层及禁止布线层。

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