《电子电路CAD》课程实验指导书.doc

电子电路CAD课程实验指导书潘银松 薛 联光电工程学院2009年3月目 录实验一 电路图绘制及基本电路特性分析实验1实验二 参数扫描分析和统计分析实验7实验三 电路性能分析实验14实验四 逻辑电路、数/模混合电路分析实验21实验五 综合应用实验26实验六 电路印制板设计实验28练 习 题31附录一 实验报告格式要求34附录二 实验五参考波形35附录三 常用库文件名及元器件38实验一 电路图绘制及基本电路特性分析实验一、实验目的 熟悉并掌握OrCAD/PSpice软件的使用，并掌握用Capture软件包正确绘制电路图的方法和步骤；熟悉并初步学会用OrCAD/PSpice软件进行基本电路特性分析的方法。二、实验内容及步骤1. 差分对放大电路的基本特性分析A电路图绘制部分1Vac0Vdc通过绘制下图所示的差分对放大电路图，熟悉OrCAD/PSpice软件环境设置及电路图绘制方法。用OrCAD/Capture软件生成电路图的方法和步骤：（1）调用Page Editor在数据盘中建立自己的文件夹。注意：文件夹名不能用中文命名。执行程序中OrCAD Release 9.1/Capture CIS启动Capture软件，执行File/New/Project子命令新建设计项目，在Name栏内输入设计项目名称，在设计项目类型栏内选择“Analog or Mixed Signal Circuit”选项，在路径名栏内选择第步建立的文件夹。注意：设计项目名称只能用英文、数字、拼音命名。按默认的方式配置元器件符号库。启动Page Editor模块。根据需要设置运行环境参数，也可采用系统的默认设置。（2）绘制电路图绘制元器件符号：从OrCAD/Capture符号库中调用合适的元器件符号，如电阻、电容、晶体管、电源和接地符号等放于电路图中合适的位置。对分层式的电路设计，还需绘制各层次框图。元器件间的电连接：包括互连线、总线、电连接标识符、节点符号及节点名等。对分层式的电路设计，还需绘制框图端口符。绘制电路图中辅助元素：图纸标题栏、添加“书签”、绘制特殊符号以及注释性文字说明。（3）检查并修改电路图.（4）将绘制完成的电路图利用复制、粘贴的方式输出到Word文档的实验报告中。提示：图中的双极晶体管Q1、Q2、Q3和Q4从BIPOLAR.olb符号库中调用；电容CLOAD和电阻RBIAS、RC1、RC2、RS1、RS2从ANALOG.olb库中调用符号C和符号R；V1调用SOURCE.olb库中的VAC符号；V2和V3调用SOURCE.olb库中的VDC符号；VDD和VEE调用CAPSYM.olb库中的电源符号；“接地”符号调用SOURCE.olb库中名称为0的符号。B电路分析部分对所绘制的差分对电路进行以下基本电路特性分析：（1）直流工作点(Bias Point)及直流传输特性(Transfer Function)分析。分析设置：输入为V1，输出为V(out2)，观察并记录OUT输出文件中有关部分内容。操作1：建立分析文件、设置分析参数：执行OrCAD/Capture主菜单中PSpice/New Simulation Profile，在Name栏键入模拟类型组名称，如DC，单击Create键，弹出模拟设置对话框，按图中所示设置好分析参数，单击确定按钮。操作2：启动PSpice仿真程序：执行OrCAD/Capture主菜单中PSpice/Run，弹出OrCAD Pspice A/D窗口，执行View/Output File子命令，从中找出各节点的电压值、总功耗、输入电阻、输出电阻、小信号直流增益等，按实验报告的要求将相关参数复制到实验报告中。（2）直流特性扫描分析(DC sweep)。参数设置说明：扫描变量：V1；扫描类型：Linear，01V；增量：0.1V；观察V(OUT2)V1曲线。操作1：设置分析参数：执行OrCAD/Capture主菜单中的PSpice/New Simulation Profile子命令，在Name栏键入模拟类型组名称，单击Create，弹出如下对话框，按对话框中设置，单击确定按钮。 操作2：启动Pspice仿真程序输出波形：执行OrCAD/Capture主菜单中PSpice/Run子命令，若无错误，出现Probe窗口，执行Trace/Add Trace子命令或相应的工具图标，弹出波形添加对话框，在左则的输出变量列表中选取或在Trace Expression栏中键入要输出量的表达式，单击OK，在Probe窗口即出现所要输出的波形。操作3：将输出波形复制到实验报告：在Probe窗口主菜单中执行Windows/Copy to Clipboard子命令，在弹出的Copy to Clipboard对话框中，单击OK，波形图就输入到了剪贴板，在Word格式的实验报告中粘贴即可。提示：以上操作是每次电路分析实验的基本步骤，以下分析和实验只说明分析要求，不再详述以上步骤。（3）AC 分析(AC sweep)及噪声分析。参数设置见下图，观察并记录V(OUT2)与频率的曲线，输出噪声(V(ONOISE)和输入噪声(V(INOISE)分别与频率的关系曲线(用2个Y坐标显示在同一个图上)，并记录OUT输出文件中的噪声分析结果( 要求记录Freq=1KHz的数据)。提示：有关坐标的添加、删除、设置等操作，在Probe窗口主菜单Plot中进行。（4）瞬态(TRAN)及傅里叶分析：将V1换成用于瞬态分析的激励信号VSIN（在Source库中），设置成等幅正弦波（Voff=0V，Vampl=0.1V，f=5MegHz），分析参数设置见下图，观察记录V(OUT2)、V(V1:+)波形(用2个坐标表示)；在Probe中用FFT按钮对V(OUT2)进行傅里叶分析，标出其直流分量、基波和三次谐波分量值，记录所得波形；打开OUT输出文件，观察傅里叶分析结果的数据。Output File Options设置对话框2模拟二极管的V-I 特性曲线，以及温度为0、27、50、80时的正向特性曲线，二极管的伏安特性的测试电路及设置见教材P77图3.10。3. 分析和模拟教材P80图3.19所示的滞回比较器的电压传输特性。 三、实验报告要求1给出所绘制的差分对放大电路图。2给出差分对放大电路各节点的电压值、总功耗、小信号直流增益（V(OUT2)/V_V1）、输入电阻值和输出电阻值。3给出V(OUT2)V_V1曲线，X轴设为0300mv，Y轴设为512.5V。4 给出AC/Noise分析得到的V(OUT2)和频率的曲线，以及输入噪声和频率、输出噪声和频率的曲线(用2个Y坐标在同一波形图上表示)，并给出OUT输出文件中Freq=1KHz时的噪声分析结果数据。5给出瞬态及傅里叶分析的相关曲线：V(OUT2)、V(V1：+)(在同一张图上，用2个坐标表示)；给出在Probe窗口下对V(OUT2)的傅里叶分析后的曲线，要求标出其直流分量、基波和三次谐波分量值；给出OUT输出文件中傅里叶分析结果的数据。6给出模拟用的电路图；二极管的V-I 特性曲线；温度为0、27、50、80时的正向特性曲线。7. 给出滞回比较器的电路图及电压传输特性曲线。实验二 参数扫描分析和统计分析实验一、实验目的熟悉并初步学会用PSpice软件进行扫描分析和统计分析的方法。二、实验内容1分析实验一所绘制的差分对电路在-40、-20、0、25、50、75和100的输出V(OUT2)频率特性(按实验一的AC Sweep分析设置参数，不作噪声分析)。观察和分析温度对V(OUT2)幅度的影响，按试验报告要求记录相关的曲线。操作步骤：（1）设置基本特性分析参数：对所绘制的差分对电路设置交流小信号特性分析参数，如下图所示。（2）设置温度分析参数：在上图Options参数设置框中，选择Temperature(Sweep)，相应的温度分析参数设置如下图。（3） 启动Pspice仿真程序，从下图所示批次选择对话框中选取需要的温度批次，再单击OK即可将输出曲线显示在Probe窗口中，将输出曲线复制到实验报告中，并简单说明。2对差分对电路进行参数扫描分析，观察并记录有关曲线。操作步骤：（1）修改电阻RC1和RC2的阻值为“变化的参数”，具体做法是： 将电阻值10K改为Rval； 从图形符号库SPECIAL库中调出PARAM符号放在电路图的空处； 双击PARAM符号出现以下属性参数对话框：按NEW按钮，按下左图所示设置新增的Rval参数，单击OK即完成设置如下右图所示。选中Rval属性，单击Display按钮，设置其显示属性，单击OK确认后，关闭属性参数对话框；（2）按实验一的AC Sweep分析设置参数后，选中Options参数设置框中的Parametric Sweep，按下图所示进行参数扫描分析的设置； （3）保存一次后，启动Pspice程序进行模拟，进入Probe窗口后，在批次选择对话框中选取需要输出的曲线，单击OK。（4）对输出曲线进行必要的标注后，复制到实验报告中。（5）在Probe窗口，在主菜单中用Trace/Performance Analysis或按下 按钮进行性能分析，利用Trace/Add Trace或按下 按钮，对输出的7条V(OUT2)曲线选用MAX( )函数得到差分对电路的最大增益随RC1、RC2阻值的变化曲线，将其复制到实验报告中。3完成差分对电路的MC分析，重复分析次数：10。观察、记录输入曲线及MC分析的比较统计结果。操作步骤：（1）修改实验一所画差分对电路中的电阻RC1和RC2为阻值可发生随机变化的器件，并设置电阻的模型参数变化，具体步骤是： 用Breakout元件库中的Rbreak元件取代原电阻，双击该电阻符号，在属性参数对话框中将Value项改为10K，编号仍然用RC1、RC2； 选中刚替换的电阻符号后，执行Capture中的Edit/Pspice Model，将模型参数编辑框中的.model Rbreak RES R=1修改为.model RC RES (R=1 DEV=5%)，保存并关闭参数编辑窗口。(2) 按实验一的AC Sweep分析设置参数后，选中Options参数设置框中的Monte Carlo/Worst Case按下图所示进行MC分析的设置；按下More Settings，添加List model parameter values in the output file选项，如下图；（3）保存后，启动Pspice程序进行仿真，进入Probe窗口后，在批次选择对话框中选取需要输出的曲线；（4）适当设置X、Y坐标后将输出曲线复制到实验报告中；（5）打开OUT输出文件中，观察并记录MC分析结果的数据，并找出与标称值偏差最大的RC1、RC2值，记录到实验报告中。4完成差分对电路的WC分析，观察并记录OUT文件中的4次分析结果和分析结论。操作步骤：（1）和MC分析一样，将差分对电路中的电阻RC1、RC2符号换为Rbreak，再将其模型参数R=1设置为R=1 DEV=5%。具体操作步骤如前3-(1)所述 ；（2）按实验一的AC Sweep分析设置参数后，选中Options参数设置框中的Monte Carlo/Worst Case按上图所示进行WC分析的设置；按下More Settings，添加List model parameter values in the output file选项，并在Find对话框中选择the maximum value(MAX)，如下图所示；（3）保存后，启动Pspice程序进行仿真，进入Probe窗口后，在批次选择对话框中选取需要输出的曲线； （4）适当设置X、Y坐标后将输出曲线复制到实验报告中，并进行简单说明； （5）打开OUT输出文件中，观察并将WC分析结果的数据记录到实验报告中。三、实验报告要求1给出温度分析的电路和分析结果，并简单说明温度对电路特性的影响；2给出参数扫描分析的电路和分析结果，并简单说明参数的变化对电路特性的影响；给出差分对电路的最大增益随RC1、RC2阻值的变化曲线。3给出差分对电路的MC分析结果输出曲线，注意适当设置X、Y坐标范围，使曲线显示清楚；在OUT文件中截取MC分析结果并给出RC1、RC2标称值和与之偏差最大的值。4给出差分对电路的WC分析结果输出曲线，注意适当设置X、Y坐标范围，使曲线显示清楚；在OUT文件中截取WC分析结果数据。实验三 电路性能分析实验一、实验目的熟悉并初步学会用OrCAD/Pspice软件作电路性能分析的方法。二、实验内容及要求1分析下图所示二极管限幅电路的最大增益和带宽与电阻R1的关系，观察VDB(C1:1)，VDB(out)、VP(out)的AC分析曲线，VDB(out)的参数扫描分析曲线。Bandwidth(VDB(out)和Max(VDB(out)与Rval的关系曲线。实验步骤：（1）绘制电路图：电阻、电容在Analog.olb中；二极管在Diode.olb中； Param在Special.olb中。注意按照实验二的2-(1)操作步骤设置R1的参数值。（2）按下图所示设置AC分析参数：（3）保存后，启动Pspice程序进行仿真，进入Probe窗口后添加VDB(C1:1)，VDB(out)、VP(out)（增加一Y坐标显示）的AC分析曲线，并将其复制到实验报告。 （4）在AC分析的基础上，按下图设置参数扫描分析的参数： （5）启动Pspice程序进行仿真，从批次选择对话框中选取需要输出的曲线，在Probe窗口添加VDB(out)曲线，将显示曲线复制到实验报告。（6）完成最大增益和通频带带宽的性能分析：a在Probe窗口主菜单中，利用Window/New Window新开一显示窗口，然后用Trace/Performance Analysis或按下 按钮进行性能分析，利用Trace/Add Trace或按下 在按钮，曲线添加窗口在Goal Functions中选用Bandwindth函数，在Trace Expression对话框中输入函数的自变量VDB(out)，和3，单击OK得到VDB(out)的3db带宽曲线；b在Probe窗口主菜单中，利用Plot/Add Y Axis添加一坐标轴后，再添加曲线，此时选用MAX()函数得到最大增益Vdb（out)随Rval阻值的变化曲线。c如下图示，利用Plot/Axis Setting将X轴坐标设置为Log，最后将得到的两条曲线复制到实验报告中。 2对下图所示的RLC电路，分析过冲和上升时间与R1的关系，观察I(L1)曲线，Overshoot(I(L1)和GenRise(I(L1)与R的关系曲线。Iin的参数设置：AC=1AT1=0sI1=0aT2=10msI2=0AT3=10.1msI3=1A实验步骤：（1）绘制RLC电路图：Iin在Source库中选IPWL符号，R1在Breakout中选Rbreak符号，按照实验二的2-(1)操作步骤设置R1的参数值R=0.5。 （2） 按下图所示设置瞬态分析参数和参数扫描分析参数。（3）保存后，启动Pspice程序进行仿真，在批次选择对话框中选中所有曲线输出，添加输出曲线I(L1)9，将其复制到实验报告。 （4）新增一显示窗口，利用Pspice的Performance Analysis功能，输出Overshoot(I(L1)和GenRise(I(L1)与R的关系曲线(在同一张图上，用2个坐标表示)，将其复制到实验报告。3对下图的chebyshev滤波器作性能分析，观察400套滤波器的1db带宽和中心频率分布直方图(为减小数据量，请加“VDB”Marker，并在Pspice/Edit Simulation Settings/Data collection中，选中“at arkers Only”)。实验步骤：（1）绘制chebyshev滤波器电路图：电源在Source库中选，LT1013/LT在Lin_tech库，所有的电阻和电容在Breakout库中选。 （2）按照实验二3-(1)操作步骤设置电阻、电容的模型参数变化：将Rbreak的模型参数改为：.model RMOD RES (R=1 DEV=1%)，将Cbreak的模型参数改为：.model CMOD CAP (C=1 DEV=5%)，所有的Rbreak标号改为RMOD，所有的Cbreak标号改为CMOD。（3）按下图所示设置AC分析参数和MC分析参数。为减少数据量，对上图的 Data collection选项进行设置，选中“at arkers Only”。（4）在AC分析参数和MC分析参数设置完成后，在OUT输出端加VDB探针(操作见下图示)。（5）启动Pspice程序进行仿真，在批次选择对话框中选中所有曲线输出，进入Probe窗口后新开一窗口，用 进行Performance Analysis分析，再用 添加性能分析函数Bandwidth(VDB(OUT),1)，即得到1db带宽的分布直方图，将直方图复制到实验报告；再用 添加性能分析函数CenterFreq(VDB(OUT),1)，得到1db带宽中心频率分布的直方图，将直方图复制到实验报告。三、实验报告要求1给出二极管限幅电路，VDB(C1:1)、VDB(out)的AC分析曲线，VDB(out) 的参数扫描分析曲线，Bandwidth(VDB(out),3)和Max(VDB(out)与Rval的关系曲线。2给出RLC电路，I(L1)Time曲线，GenRise(I(L1)和Overshoot(I(L1)与R的关系曲线(在一张图上，用2坐标表示)。3给出chebyshev滤波器电路，给出400套滤波器的1db带宽和中心频率分布直方图。实验四 逻辑电路、数/模混合电路分析实验一、实验目的学习用OrCAD/Pspice软件对逻辑电路、数/模混合电路进行分析的方法。二、实验内容及要求A,B0ns 0050ns 10100ns 01150ns 11200ns 00250ns 10300ns 01350ns 11400ns 001分析下左图半加器电路的逻辑关系，A、B信号采用FILEGSTIM1信号源数据文件。观察A、B、SUM、CARRY等波形及其之间的逻辑关系。实验步骤：（1）绘制半加器电路图：信号源DSTM在Source库中选FILEGSTIM1，7400和7404在7400库，A 、B信号的描述文件可在纯文本编辑器(如记事本)中生成，信号描述见上右图示。该描述文件名必须与电路图相同，保存在电路图所在的文件夹下。（2）按下图示设置瞬态分析参数 （3）启动Pspice程序进行仿真，进入Probe窗口后添加A、B、CARRY和SUM波形，将输出波形复制到实验报告，并分析是否满足半加器要求的逻辑关系。2对下图所示的4位计数器电路进行逻辑模拟：要求用StmEd设置驱动波形，其中CLK为脉宽=0.5us，周期=1us的时钟信号，CLR是在25us为低电平，其余为高电平的清零信号。观察输入/输出波形(输出波形除用二进制形式显示外，另用16进制、10进制和8进制总线形式显示)。操作步骤：（1）绘制4位计数器电路图：信号源CLK和CLR在Sourcstm库中选DigStim1，74107在7400库中，Hi在Place Power/Source中。（2）编辑CLK信号：选中CLK后，用菜单Edit/PSpice Stimulus启动StmEd窗口，按下图所示设置CLK信号，然后用Stimulus/New添加CLR信号，根据提示进行设置后再按要求修改好CLR信号(见下图)，保存并退出StmEd窗口。（3）按下图示设置瞬态分析参数 （4）保存后启动Pspice程序进行仿真，进入Probe窗口后添加CLK:OUT CLR:OUT Q3 Q2 Q1 Q0波形，并用Q3:0以总线方式显示Q3 Q2 Q1 Q0的输出；要用16进制、10进制和8进制总线形式显示输出波形，则可在Trace Expression中输入Q3:0;QBusHex;H Q3:0;QBusDec;D Q3:0;QBusOct;O即可。将输出波形复制到实验报告。 2对下图所示振荡器电路进行混合模拟分析，观察RESET、OUT、V(C1:1)、V(R1:1)等波形。操作步骤：（1）绘制振荡器电路图：RESET在SOURCSTM库中选DigStim1，电阻、电容在ANALOG库中，其他元器件在7400库中。（2）按上述2-(2)操作步骤编辑RESET信号：0s为高电平，100ns以后为低电平，如下图示。 （3）按下图示设置瞬态分析参数 （4）保存后启动Pspice程序进行仿真，将需要的输出波形复制到实验报告，并进行简单分析。(注意：V(C1:1)和V(R1:1)波形用两坐标轴显示，前者坐标范围设置为-5V+5V，后者设置为0V10V，将两波形分开显示)2对本实验1的半加器电路作最坏情况模拟，观察出现的4条警告信息和有关的逻辑错误波形，以及最坏情况下A、B、SUM、CARRY等波形。操作步骤：（1）打开本实验1绘制的半加器电路图，调用PSpice/Edit Simulation Profile，在原分析参数设置基础上，设置Option选项如下图所示。 （2）保存后，启动Pspice程序进行仿真，出现如下左图所示对话框，确定后，在下右图所示对话框中分别选中各输出项，用Plot画出四次出现的逻辑错误的波形； 在Probe窗口添加一新窗口，输出最坏情况下A、B、CARRY和SUM 的波形。将这些波形复制到实验报告中。三、实验报告要求1打印半加器电路及逻辑模拟得到的输入、输出波形。2打印4位计数器电路及按要求显示的有关波形。3打印振荡器电路及混合模拟输出的有关波形。4打印半加器电路的WC模拟出现的警告信息，和相关的出错波形，以及最坏情况下A、B、CARRY、SUM的波形。实验五 综合应用实验一、实验目的 巩固模拟电路的各种分析方法的电路图修改及分析参数的设置。二、实验内容及要求（1）画出如下电路图。（2）AC分析和噪声分析AC分析：参数设置，起始频率1Hz，终止频率10kHz，频点个数为100。给出Vdb（OUT）和VP（OUT）的波形。噪声分析：参数设置，Output：V（OUT），I/V：V3，Interval：5。给出输出/输入噪声(V(ONOISE)/V(INOISE)频率曲线(用2个Y坐标显示，输入噪声的Y坐标采用对数表示)。（3）瞬态分析和傅立叶分析瞬态分析：将V3换成VSIN，设置成等幅正弦波（Voff=0V，Vampl=2V，f=1KHz）。分析参数设置：运行时间为5ms，从为10us开始保存数据，最大步长取1us。给出V（V3）、V（OUT1）和V（OUT）的波形。傅立叶分析：对V（OUT）进行傅立叶分析，中心频率为1kHz，9次谐波，输出为V（OUT）。给出傅立叶分析的结果（Y坐标用对数表示），标出直流分量、基波及一次谐波分量的值。（4）温度分析温度设置为-15、27、180。给出温度分析的频率响应。（5）参数扫描及性能分析 将R1设置成全局参数R，扫描类型：Linear，变化范围：5001500，步长为100。给出R1为500，1000，1500的V（OUT）波形，Max(V(OUT)R和Max(VDB(OUT)R曲线（用两个Y坐标）。 （6）MC分析R1、R2采用同一模型参数：.model Rmode RES (R=1 LOT=10% DEV=5%)，分析设置：AC扫描分析：1Hz10kHz，100 Points/Decade；MC分析：输出变量V(OUT)，对组装20套电路进行MC分析，参数变化规律：高斯分布，随机种子数：17533（内定），Save data：All，分析结果统计方式：the greatest difference from the nominal run(YMAX)，在Data Collection 中选：At Markers Only。给出前5次V（OUT）f的曲线；-3db低通带宽LPBW（V（OUT），3）的统计直方图。（7）WC分析把图中C1C5、L1、L2元件改用Breakout库中对应元件，C1C5采用同一模型参数：.model Cmode CAP (C=1 DEV=5%)，L1、L2采用模型：.model Lmode IND (L=1 DEV=10%)，分析设置：输出V（OUT），Vary device that（ ）tolerance项选择only DEV，Worst Case Direction项选择High。给出标称值和最坏情况的Vdb（OUT）和Vp（OUT）。实验六 电路印制板设计实验一、实验目的学习用OrCAD软件的Layout Plus模块进行电路印制板设计（PCB）的方法。二、实验内容及要求绘制单片机串口电路，用自动布局和自动布线的方法绘制该电路的印制板。操作步骤：（1）新建设计项目。在Capture窗口中执行File/New/Project子命令，在New Project对话框中设置新建项目名称，选中“PC Board Wizard”选项，单击“OK”按钮。在随后出现的对话框中单击“下一步”按钮，配置元器件符号库，然后单击“确定”按钮。（2）在电路图编辑模块中绘制电路图。各元器件符号所在的库如下表所示。元器件符号名称元器件符号所在的库文件名称QZS10MEGORCADCAPTURELIBRARYPSPICEXTAL.OLB4 HEADER、8 HEADERORCADCAPTURELIBRARYCONNECTOR.OLBC、C_elect、RORCADCAPTURELIBRARYPSPICEANALOG.OLBSW PUSHBUTTONORCADCAPTURELIBRARYDISCRETE.OLB8051ORCADCAPTURELIBRARYMICROCONTROLLER.OLBMAX232ORCADCAPTURELIBRARYLINEDRIVERRECEIVER.OLBSUB-D 9ORCADCAPTURELIBRARYIECDEVICE.OLB注意：在Capture中，各集成电路的电源管脚是默认隐藏的，一定要保证集成电路的电源管脚名称与放置的电源符号名称相同，否则将无法得到正确的电连接网络表。（3）给每个元器件配置封装外形，各元器件的封装如下表所示，同时每个元器件、引线和节点也必须具有Layout支持的属性参数（见2.7.2）。元器件序号原始元器件名称所在封装库元器件属性PCB FootprintR1RTM_AXIALAX/.400X.100/.034C2、C7CTM_RADRAD/.200X.100/LS.100/.031C1、C3、C4、C5、C6、C8C_electTM_CYLNDCYL/D.300/LS.200/.034JP1、JP44 HEADERSIPSIP/TM/L.400/4JP2、JP38 HEADERSIPSIP/TM/L.800/8X1QZS10MEGTM_RADRAD/.200X.100/LS.100/.031U1MAX232DIP100TDIP.100/16/W.300/L.800U28051DIP100TDIP.100/40/W.600/L2.050VB1SUB-D 9DSUBT_HDDSUB/VS/TM/9SW1SW PUSHBUTTONTM_RADRAD/.400X.200/LS.300/.034（4）调用后处理工具对电路进行元器件编号更新、设计规则检验、元器件报表输出。确保电路图中每个元器件均有不重复的元器件编号，以及不存在违背设计规则的情况。（5）创建电连接网络表文件。在检查电路图无误后，在Capture项目管理器窗口中，选中该电路图，再执行Tools/CreateNetlist子命令，对Create Netlist对话框中的Layout标签页进行设置，单击“确定”按钮，即可得到Layout Plus所需要的电连接网络表文件。（6）选择PCB模板。启动Layout Plus软件，在Layout Plus管理窗口中执行File/New子命令，出现Load Template File设置框，在OrCADLayout_PlusDATA目录下选择模板文件DEFAULT.tch。（7）调入电连接网表文件。指定模板文件后，单击图中的“打开”按钮，随即弹出网表文件调入对话框，并指定上一步生成的MYDESIGN.MNL电连接网表文件名。在文件名设置对话框指定PCB设计文件名。Layout Plus默认PCB设计文件名与相应的电连接网络表文件名相同，扩展名为“.max”，并且存放在同一个文件夹中。保存PCB设计文件后，程序开始载入电连接网络表文件和元器件，并生成有关的报告文件(Report file)和错误信息记录文件(Error file)，同时显示进程信息。（8）错误信息的处理。如果电连接网络表文件存在问题，屏幕上将出现错误信息提示，此时无法正确导入电连接网表文件，需修改电路设计中的错误。（9）确定板框。开始PCB版图设计时，首先需要确定板框尺寸，屏幕上的虚线框表示由模板文件定义的板框，要求所有的元器件封装都在板框范围之内。1）板框定义在Global Layer层上，首先将该层设置为工作层。在工具栏下方的状态栏中，点击右边的下拉按钮，从下拉列表中选取Global Layer项即可。2）执行Tool/Obstacle/Select Tool子命令，进入放置板框状态。注意板框是障碍物的一种。3）将光标移至所要绘制的板框的一个起点位置，单击鼠标左键，再移动鼠标到合适位置单击鼠标左键，依次确定板框的各个顶点。在确定了板框的最后一个顶点后，单击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中执行End Command命令或者直接按ESC键，结束板框的绘制。（10）元器件布局。采用自动布局。执行Auto/Place/Board子命令，Layout Plus即自动进行元器件布局。（11）PCB布线。采用自动布线。执行Auto/Autoroute/Board子命令，Layout Plus开始自动布线，布线结束后屏幕上会出现一个确认对话框，表示已完成了自动布线工作。自动布线的布通率不能达到100时，可用文本编辑工具打开相应的报表文件查阅尚未布通的连线。对未布通的连线，可采取调整布局再进行布线，或者采用手工布线，直到100布通为止。（12）生成报表文件完成PCB设计后，执行Auto/Create Report子命令可以生成20种统计报表文件。其中也包括未布通的报告文件Unroute Report。（13）完成设计后，将PCB结果存入指定的文件中。三、实验报告要求1 给出单片机串口电路。2 给出单片机串口电路印制板的顶层和底层版图。练 习 题1、题图1所示为共射极放大电路：（1）给出该电路图；（2）进行直流工作点分析和灵敏度分析，给出小信号参数和灵敏度分析结果；（3）进行交流扫描给出V(out)和输入电阻Rin=V(Vin)/I(Vin)随频率变化的曲线；（4）进行噪声分析，给出V(INOISE) 频率曲线和V(ONOISE) 频率曲线（在同一波形图上用两个坐标表示），并给出OUT输出文件中Freq=1KHz的噪声分析结果数据；（5）利用交流扫描求输出电阻Rout：将Vin的AC值设为0，去掉输出端负载电阻RL，在out节点上另加一个交流信号源，其DC=0，AC=1，经过AC扫描后，Rout=V(out)/I(out)。要求：直流工作点分析设置：输入为Vin，输出为V(out)；AC扫描分析频率以每10倍频程取10点的方式，从1Hz变化到1GHz。噪声分析中的Interve取为5。题图12、如题图2，对于一个反相比例放大电路，需要确定参考电压VCC的取值，使得输入输出电压直流传输特性为：Vo= -5Vi+5。（1）将VCC的值改为vi，将其设置为全局参数。进行参数扫描，给出扫描时的V(out)曲线，标出V(out)=5v时的vi的值；（2）按（1）所得到的vi值(以下步骤vi都为该值)，给出电路图；（3）对该电路进行直流扫描，Sweep variable为Voltage source：vin1，Sweep type为Linear，从0v到3v每0.2v扫描一次。给出输入输出电压直流传输特性曲线；（4）对该电路进行AC扫描，频率以每10倍频程取10点的方式，从1Hz变化到1GHz。给出V(out)波形，标出其高频截止频率；题图2（5）将R3的值设为R，对其进行全局扫描，扫描类型为从4K到12K每2K扫描一次，给出该电路的增益随R3阻值变化的曲线图，简要说明R3的变化对电路增益的影响。3、对如题图3所示的一阶低通滤波电路：（1）给出电路图，对该电路进行AC扫描，频率以每10倍频程取10点的方式，从1Hz变化到1GHz ,分别给出Vout以及VDB(out)的曲线；题图3（2）对R2的值设为Rin，对其进行全局扫描，扫描类型为从1K到20K每1K扫描一次，分别给出V(out)的参数扫描分析曲线，LPBW(V(out),3)与Max(VDB(out)与R2的关系曲线；（3）将电路中的R1、R2和R3改为Rbreak符号，Value改为10K。模型参数分别改为：“.model Rmod RES (R=1 DEV=5%)”，将C1改为Cbreak，Value改为0.1u，模型参数改为：“.model Cmod CAP (C=1 DEV=5%)”。按（1）的AC分析设置参数后，进行MC分析，注意将Stimulation Settings窗口中的Data Collection改为“at Markers Only”，性能分析函数为 LPBW(VDB(out),3)，给出400套滤波器的直方图。4、对如题图4所示的数值比较器，其中输入端A和B为DigStim1信号源，将其设置为时钟信号，周期分别为300ns和100ns，脉宽为150ns和50ns，输入输出关系F1：AB，F2：A=B和F3：AB。（1）给出电路图；题图4（2）进行瞬态分析，模拟时间为1000ns，在同一窗口中给出A、B、F1、F2和F3的波形。5、（1）对如题图5所示的石英晶体振荡器电路，a：给出电路图；b：对该电路进行数模混合模拟，模拟时间为500ns，给出输出Vo的波形，并根据该波形求出电压Vo的最大、最小脉冲宽度。题图5（2）对题图4的电路作WC模拟，给出模拟中出错信息提示窗口，出错信息一览表和最坏情况下A、B、F1、F2和F3的波形。附录一 实验报告格式要求班级专业： 姓名： 实验序号及实验名称实验日期 给出实验电路图，按实验指导书对实验报告的要求给出分析输出的波形图，并对输出波形作简单的说明。例： 2001级信息工程2班 X X X 实验一 电路图绘制及基本电路特性分析实验报告 2004-XX-XX 1、 差分对电路图图略2、 Bias Point 分析结果：OUT输出文件中的有关内容3、 DC Sweep分析结果：V(out2)输出曲线图略，并对图及分析结果作简单说明。4、 AC Sweep/Noise 分析40附录二 实验五参考波形（1）AC分析的Vdb（OUT）和VP（OUT）的波形。噪声分析：（2）瞬态分析傅立叶分析：（3）温度分析（4）参数扫描分析附录三 常用库文件名及元器件库文件名元 器 件74007400 (四2输入与非门)、7402（四2输入或非门）、 7404（六反相器）、7408（四2输入与门）、 7413（双3输入与非门）、 7414（六输入反相器）、7420（双4输入与非门）、7425（双4输入或非门）、 7430（8输入与非门）、7432（2输入或非门）、 7442（4线10线译码器）、7445（BCD十进制译码器/驱动器）、7448（BCD七显示译码器/驱动器）、7470（有预置清除端的与门输入上升沿触发JK触发器）、7472（有预置清除端的与门输入主从JK触发器）、7473（具有清除端的双JK触发器）、7474（有预置清除端的上升沿触发D触发器）、7486（四2输入异或门）、7490（四位二进制计数器）、749l（8位移位寄存器）、7492（l2分频计数器）、7493（四位二进制计数器）、74104（与门输入主从JK触发器）、74l05（与门输入主从JK触发器）、74107（双JK触发器，有清除端）、74109（双正沿触发主从JK触发器有预置/清除端）、74123（可再触发单稳触发器）、74160（同步4位计数器）、74161（同步4位计数器）、74164（8位移位寄存器/并入串出）、74190（同步加减计数器/有加减控制）、74248（BCD七段译码驱动器）、74273（8D触发器）、74393（双4位二进制计数器）CD4000CD4000A（双三输入或门加反相器）、CD400lA（四2输入或非门）、CD4002A（双4输入或非门）、CD4002A（双4输入或非门）、CD4009A（六缓冲/反相器）、CD4010A（6缓冲器）、CD4010B（六缓冲/反相器）、CD40llUB（四2输入与非门）、CD4013B（双D触发器）、CD4O178（计数器/分频器）、CD4018B（N进制计数器）、CD4022B（计数/分频器）、CD4023UB（三3输入与非门）、CD402SUB（三2输入或非门）、CD4027B（双JK主从触发器）、CD4028B（BCD-七段译码器）、CD4029B（可预置数加减计数器）、CD4042B（四时钟D锁存器）、CD4049UB（六反相缓冲器）、CD4069UB（六反相器）、CD4070B（四异或门）、CD4071B（四2输入或门）、CD4076B（四位D寄存器）、CD408lB（四2输入与门）、CD4082B（双4输入与门）、CD4095B（门控JK主从触发器）、CD4503B（六反相器）、CD40174B（六D触发器）、CD40l75B（四D触发器）ANALOGC（电容）、C-elect（电解电容）、C-var（可变电容）、E（压控电压源）、EPOLY（压控电压源）、F（电流控电流源）、FPOLY（电流控电流源）、G（压控电流源）、GPOLY（压控电流源）、H（电流控电流源）、HPOLY（电流控电流源）、L（电感）、R （电阻）、R-var（可变电阻）、S（压控开关）、T （传输线）、TLOSSY（传输线）、W（电流控开关）BIPOLARNPN三极管：4023540240、40242、DH3724CD、DH3724CN、DH3725CD、DH3725CN、MM401、MM402、MM5262、MM2369、MPS2222、MPS2711、MPS2713、MPS2714、MPS2716、MPS2923MPS2926、MPS3392 MPS3398、MPS3642、 MPS3646、MPS3693、MPS3694、MPS3704 、MPS3707 MPS37011、MPS37021、MPS3826、MPS3827、MPS3903、MPS3904、Q2N1420、Q2N1566、Q2N1613