大专毕业论文——基于Multisim与Protel软件联合设计PCB板的研究1.doc

目 录一、引言1页（一）研究背景1页（二）问题的提出与研究意义1页二、电子设计部分2页(一) 实验所需仪器 2页(二) 电路图绘制及仿真 2页(三) multisim与protel软件的兼容 3页(四) protel制板10页三、总结12页四、参考文献13页五、谢词13页13 / 15【摘要】当前电子技术发展日新月异，电子绘图和制版技术专业化程度越来越高，电子CAD技术（电子设计自动化EDA-Electronic Design Automation)已经成为专业基础技术。在众多的CAD技术软件中，Protel就是应用最为广泛的EDA软件之一。本文通过研究与实验,在计算机上应用Multisim7软件对电子电路进行仿真.仿真成功后,输出电路网络表文件,在Protel 99 SE软件中设计出印制电路板(PCB),解决了两个软件的相互连接与兼容问题。【关键词】：Protel 99 SE Multisim7 PCB设计 网络表文件 电子电路仿真 ABSTRACT The current electronic technology development changes with each new day, the electronic cartography and the making lithograph plates technology specialization degree is getting higher and higher, the electronic CAD technology (electronic design automation EDA-Electronic Design Automation) already became the specialized foundation technology. In the numerous CAD technology software, Protel applies one of most widespread EDA softwares. This article through the research and the experiment, carries on the simulation on the computer using the Multisim7 software to the electronic circuit. After simulation success, the output circuit network table document, softwares designs print circuit wafer (PCB) in Protel in 99 SE, has solved two softwares interconnections and the compatible question.【Key words】：Multisim；Protel；PCB design；network table；Electronic circuit simulation.一、引言（一）研究背景随着时代的发展,计算机技术在电子电路设计中发挥着越来越大的作用,20世纪80年代后期,出现了一批优秀的电子设计自动化(Elcertonic Design Automation,EDA)软件.Multisim7是目前国内高校和科研部门中应用较多的电子电路仿真软件.它功能强大,界面友好，形象的“虚拟仪表：使它成为至今为止在世界使用最方便，最直观的仿真软件之一。具有以下特点:用户界面直观,种类繁多的元件和模型,元件放置迅速和连线简捷方便,进行SPICE仿真强大的电路分析功能等.Protel是在 TAGO基础上发展起来的一种印制电路版(PCB)设计的首选软件. Protel 99 SE提供了高级数模器件混合仿真功能,其仿真引擎使用的是伯克利分校的SPICE3F5/Xspice,它可精确地仿真由各种器种构成的电路.同时不需要用户去编写电路网表文件,系统将根据所画电路自动生成网表并进行仿真,与一般电路仿真软件相比,其使用更加灵活方便.其特点:强大的分析工具,丰富的信号源,充分的仿真模型库,友好的操作界面.尽管两个软件都存在与之兼容的制版和仿真软件，然而许多人更青睐用Multisim7进行设计电路仿真，成功后用PROTEL99SE进行电路设计。两个软件是通过格式相互兼容的网络表实现的。而二软件含有元件封装形式，互不兼容，因而，如何准确改变网络表中的使用元件封装成为设计研究的关键。（二）问题的提出与研究意义1.问题的提出（1）如何准确改变网络表中使用的元件封装.（2）如何将Multisim中的电路图导入ProtelPCB板.2.研究意义在计算机上应用Multisim 7软件对电子电子进行仿真设计。仿真通过之后，输出电路网络表文件。在Protel SE软件环境下修改网络表文件，设计出印制电路板（PCB）.巧妙的解决了两种软件的兼容问题。利用本文的设计方法，在制好的印制电路板上，进行实物安装，并利用各种仪器进行调试，从而完成实际电路的设计与修改。从虚拟元器件，虚拟仪表的仿真使用到真实器件与仪表的安装，测试这样一个完整的过程。虚，实结合，软，硬并举。是一个很好的EAD训练过程。在高校中采用该训练方式，可以使学生对现代电子设计理念有一个较全面的理解，学到扎实的技能，大大增强了学生的创新能力，提高学生就业的竞争能力。二、电子设计部分（一）实验所需仪器计算机 Protel 99 SE Multisim7 软件（二）电路图绘制及仿真我们采用低频电子线路中使用率最高的电路共发射极放大电路为例进行仿真分析和制板的全部过程。其特点是：它既有电压增益，又有电流增益，是一种广泛应用的放大电路，常用作各种放大电路中的主放大级，如图所示。它是一种电阻分压式单管放大电路，其偏置电路采用由R3、R4和R2组成的分压电路，在发射极中接有电阻R5、R6，以稳定放大电路的静态工作点。当放大电路输入信号Ui后，输出端便可输出一个与Ui相位相反、幅度增大的输出信号Uo，从而实现了放大电压的功能。图1共发射极放大电路（1） 运行仿真电路，通过虚拟仪表，输出图表观察输出，如结果不正确，修改电路，再仿真，直至输出正确为止。（2） 从仿真结果看，电路工作正常。然后，进行仿真电路处理。A、输入输出波形晶体管VT从部件中调用晶体三极管，信号源设置为10MV/1KHZ，调整变阻器R3的变化，通过示波器观察使放大电路输入与输出波形不失真，如图2所示。为观察方便，将B通道输出波形下移一格，A通道输入波形上移一格。图2放大电路的输入与输出波形B、直流工作点分析在输出波形不失真情况下，单击Simulate菜单中的Analysis命令下的DC Operating Point命令项，在Output variable标签中选择需防真的变量，然后单击Simulate按钮，系统自动显示运行结果，如图3所示。图3放大电路的静态工作点分析(三) multisim与protel软件的兼容1、输出网络表文件选择菜单：Transfer/Transfer to other PCB lanout 命令，保存类型选择Protel PCB(. NET)。输入网络表文件名，选择网络表文件保存地址。2. Protel中修改网络表（1） 双击Multisim文件输出的Protel格式网络表文件。进入Protel软件并自动打开网络表，其部分内容如下所示。R1RES0.251.0kOhm_5%R2RES0.2520kOhm_5%R3LIN_POT100K_LINR4RES0.2520kOhm_5%R5RES0.25100Ohm_5%R6RES0.251.0kOhm_5%R7RES0.252.4kOhm_5%Q1TO-392N1711C1CAP510uFC3CAP510uFR8RES0.252.4kOhm_5%C2CAP51.0uF(7R1-1)(0R2-2R6-2R8-2C2-2)（2）网络表包括元件描述和元件连接描述两部分该网络表尽管是Protel格式，但其元件描述中的封装仍保留Multisim格式，导入Protel软件时不能通过。按Protel形式修改网络表中存在的Multisim形式元件封装，修改后与上述相对应网络表如下所示R1AXIAL0.4 1.0kOhm_5%R2AXIAL0.4 20kOhm_5%R3LIN_POT100K_LINR4AXIAL0.4 20kOhm_5%R5AXIAL0.4 100Ohm_5%R6AXIAL0.4 1.0kOhm_5%R7AXIAL0.4 2.4kOhm_5%Q1TO-92A2N1711C1RAD0.210uFC3RAD0.210uFR8AXIAL0.42.4kOhm_5%C2RAD0.21.0uF(7R1-1)(0R2-2R6-2R8-2C2-2) (四) protel制板1.采用向导建立PCB文件（规化电路板）采用向导设置。Protel中运行菜单File/New命令，选择Wizards标签下：Printed Circuit Board Wizard(印刷电路板向导)进入向导程序。（1） 选择形板（Rectangular）,输入宽，高尺寸，去掉切角选项：Corner cutoff Inner cutoff。（2） 电路板层数设置对话框：如设计单面布线板，则选双层，穿孔式，不带过孔：Twolayer-Nonplated.（3） 布线技术选择：选主要含有穿孔式元件，相邻焊盘间元件允许通过线路数为一条。（4） 进入电路板制造工艺约束参数设置页面：设置参数按需要添入图中。（5） PCB规划完成，点击Finish。生成相应的PCB设计文件自动打开。电路板的板框如图所示。2.导入网络表（1） PCB软件选择为当前活动窗口。（2） 管理器切换到Browse PCB标签下，选择Libraries,观察加载封装信息库。（3） 点击Add/Remove ,改变（添加或移去）PCB环境下的封装信息库。（4） 在PCB中导入网络表，元器件的封装正确无误后出现以下画图：图4 网络表载入对话窗口3.载入元件（封装）点击网络表载入PCB的设计对话窗口下方的Execute按钮，当成功载入网络表，PCB文件上将出现添加进来的元件（封装）。由于元器件都堆放在一起，所以我们要用软件排挤工具将其排挤开并进行自动布局。4.手动布局由于电脑布局处理的效果总是不太理想，仍需人工做较大的改动。布局对于制作电路板来说是关键的一步。布局是否合理直接影响到整个电路的稳定性和可靠性。因此花一定的时间去做好布局的工作是非常重要的。图是经过人工调整好的整个电路板的布局，电路板的布局较为合理，可以加快布线的速度。 图5 进行手工布局后的图版5.设置布线规则接下来就是设置布线规则，准备布线。为了实现单层布线，在这里我们把Design/Rules/Routing页面Edit Rule标签下Rule Attributes区中Top Laver设置为Not Used,并将布线宽度加粗。6.自动布线将各个布线规则设置好过后，运行Auto Route菜单，打开自动布线对话框。点击对话框下面Route All按钮。生成一种布线结果。7.手工调整布局一般布局不满意或复杂电路中未布通的剩下布线仍需手工调整，进行人工布线，以满足我们的要求。经过调整后实际制成的电路板布线如图所示。图6 调整后的电路板三、总结通过这次毕业设计，使我得到了一次用专业知识、专业技能分析和解决问题全面系统的锻炼。在计算机上应用Multisim8软件对电子电路进行仿真设计，仿真通过之后，输出电路网络表文件。在Protel 99se软件环境下修改网络表文件，设计出印制电路板（PCB）。巧妙地解决了两种软件的兼容问题。利用本文的设计方法，在制好的印制电路板上，进行实物安装，并利用各种仪表进行调试，从而完成实际电路的设计与制作。从“虚拟元器件”、“虚拟仪表”的仿真使用到真实器件与仪表的安装、测试这样一个完整的过程，“虚”、“实”结合，“软”、“硬”并举，是一种很好的EDA训练过程。使我在Protel 99 SE ，Multisim8 ，PCB设计掌握方面都能向前迈了一大步，为日后成为合格的应用型人才打下良好的基础。