电子线路CAD课件

1、2022-3-24psp20041l画简单的原理图（SCH）*l学会创建SCH零件 *l对电路进行仿真分析（SIM）*l把原理图转换成电路板（PCB）* l对PCB进行自动布线 l学会创建PCB零件库2022-3-24psp20042软件：Protel 99 SE教材：Protel99SE电子线路设计教程第二版作者：姚四改 考核标准：听课、实验、小试学时： 40 （讲授、实验各半）2022-3-24psp20043l Protel 99 SE的组成和特点 SCH PCB SIM PLD l Protel 99 SE的安装l系统参数的设置 2022-3-24psp20044 双击Protel 9

2、9SE 图标，点击File(文件)中new项，新建设计数据库。 新建设计文件，有两种方式：1.MS Access Database方式，全部文件存储在单一的数据库中。2.Windows File System方式，全部文件被直接保存在对话框底部指定的磁盘驱动器中的文件夹中，在资源管理器中可以直接看到所建立的原理图或PCB文件。 2022-3-24psp200452022-3-24psp20046 在Browse选项中选取需要存储的文件夹，然后点击OK即可建立自己的设计数据库1设计组（Design Team） 2回收站（ Recycle Bin） 3设计管理器（Documents） 2022-3

3、-24psp200472022-3-24psp20048Protel 99 SE包括许多设计例子，我们下面可以举例说明。选 择 文 件 打 开 菜 单 D e s i g n E x p l o r e r 99SEExample ，点击photoplotter.ddb文件，左侧窗口呈现树状结构。点呈现下一层子目录或文件，点将关闭此文件夹点Photohead.pcb 文件，PCB版图将出现，点Photohead.prj,原理图管理文件将被打开。关闭文件，可以用鼠标右键，选择Close也可以用CTRL+F4来关闭。 2022-3-24psp20049开Photoplotte.ddb设计数据库，点

4、找到Electronics 和Photohead文件夹，打开Photohead P a r t s l i s t 设 计 窗 口 ， 用 同 样 方 法 打 开Photohead.pcb文件和Photohead.prj文件。在Photohead Parts List窗口下击鼠标右键，选择Split Horizontal”菜单，界面将被水平分割。在Photohead.prj设计窗口下点右键，选Split Vertical 菜单。界面将被垂直分割可以用鼠标调整分割窗口的大小。要想分割更多的窗口，可重复上述操作。2022-3-24psp2004102022-3-24psp200411下面举例说明：

5、打开LCD Controller.ddb设计文件，打开LCD Controller.prj原理图设计窗口。我们看到许多绿色矩形框，叫做原理图模块，每一个原理图模块里包含一张图纸，一个总的原理图可以包含多个子原理图。选择“Design”下的“Create Sheet From Symbols “由符号生成图纸，如果已经画好原理图，选择“Design”下的”Create Symbol Form Sheet”由图纸生成符号。利用工具条上的点取输入端口，可以在总的原理图与子原理图之间切换。 2022-3-24psp2004122022-3-24psp2004131.启动原理图设计系统 2.原理图设计系

6、统环境的设置 设置图纸 设置网格与光标 View视图菜单的使用3.工具栏的打开与关闭 2022-3-24psp2004141.挂接、卸载元器件库2.放置元器件方法 用菜单放置元器件 用元件库管理器放置元器件 用工具栏放置元器件 2022-3-24psp200415编辑单个元件属性 批量编辑元件属性2022-3-24psp200416元件的移动 元件的选态与取消选态元件拷贝与剪切元件的阵列粘贴 元件的删除 元件的排列与对齐2022-3-24psp2004172022-3-24psp200418放置节点 放置连接线 确定起始点和终止点，Protel 99 SE 就会自动地在原理图上连线，从菜单上选

7、择“Place/Wire”后，按空格键切换自动连线方式。观察状态栏就可以看出“Auto Wire”Protel 99 SE 自动连线、任意角度、45连线、90连线，使得设计者在设计时更加轻松自如。只要简单地定义AutoWire方式。自动连线可以从原理图的任何一点进行，不一定要从管脚到管脚。2022-3-24psp2004192022-3-24psp2004201 层次电路图绘制方法 自顶向下层次电路图设计方法 自底向上的层次电路图设计方法 重复性层次图设计方法 2022-3-24psp2004212022-3-24psp2004222022-3-24psp2004232022-3-24psp2

8、00424l方块电路符及属性l电路内部端口及属性l一般端口及其属性l总线及其属性l总线分支线及其属性 2022-3-24psp200425例：Design Explorer 99 SEExamplesZ80 Microprocessor .ddb2022-3-24psp200426l层次电路原理图绘制l层次电路原理图元件编号l建立层次关系 2022-3-24psp2004271. ERC报表 l电气规则检测ERC设置 lERC检测报表 2022-3-24psp200428lERC报告管脚没有接入信号：a.创建封装时给管脚定义了I/O属性；b.创建元件或放置元件时修改了不一致的grid属性，管脚

9、与线没有连上；c.创建元件时pin方向反向，必须非pinname端连线。2022-3-24psp200429l元件跑到图纸界外：没有在元件库图表纸中心创建元件。l创建的工程文件网络表只能部分调入pcb：生成netlist时没有选择为global。l当使用自己创建的多部分组成的元件时，千万不要使用annotate.2022-3-24psp200430l设定产生网络表的各种选项lProtel 原理图网络表格式l网络表产生过程l原理图网络表的检查2022-3-24psp2004314 交叉参考表 2022-3-24psp2004321 元件库编辑器 l元件库编辑器启动l元件库编辑器界面简介 2022

10、-3-24psp200433l元件管理器l利用Tools菜单管理元件l查找元件l元件及元件库报表 2022-3-24psp200434Protel99 SE可以对模拟和数字信号混合电路仿真。其仿真引擎与3F5完全兼容，支持所有标准的SPICE模型。它可以让我们精确地仿真由各种器件，比如TTL、CMOS、BJT等构成的电路。 Protel中支持的电路分析类型有：静态工作点分析，交流小信号分析，瞬态分析，付立叶分析，噪声分析，直流分析，参数扫描分析，温度扫描分析和蒙特卡罗分析。 2022-3-24psp200435 仿真的电路，必须满足以下条件l 首先，必须用仿真库中的器件（或用户自己建的器件仿真

11、模型和器件符号）搭成电路;l 其次必须有激励源；l 对所关心的节点建立网络标号；l 如需要，设定初始条件。2022-3-24psp2004367.1.1 添加仿真库 仿真库在Design Explorer 99 SELibrarySchSim.ddb7.1.2 仿真库的研究 2022-3-24psp200437l二极管模型 IS： 饱和电流 RS： 欧姆电阻 CJ0：零偏压结电容TT： 渡越时间BV：反向击穿电压IBV：反向击穿时电流2022-3-24psp200438 IS 饱和电流 BF 放大倍数 ISE B-E漏饱和电流 BR 反向放大倍数 ISC B-C漏饱和电流 RE 发射极电阻 R

12、C 集电极电阻 CJE B-E零偏压结电容 CJC B-C零偏压结电容 CJS(CCS) C-衬底结电容 2022-3-24psp200439Simulation symbols.lib7.2.1 直流仿真电源 2022-3-24psp200440属性选项。lDC 直流分析幅度lAC 交流小信号分析时，幅度，通常为1VlAC Phase AC相位lOffset 偏置电压2022-3-24psp200441lAmplitude 交流信号幅度lFrequency 频率lDelay 延迟时间lDamping 阻尼因子lPhase 初始相位 l见图sin.sch2022-3-24psp200442lD

13、C DC幅度（忽略)） lAC AC幅度（交流小信号分析时，通常为1V）lAC Phase 交流相位lInitial 初始电压lPulsed 脉冲电压值lTime Delay 延迟时间2022-3-24psp200443lRise Time 上升时间lFall Time 下降时间lPulse Width 脉冲宽度lPeriod 脉冲周期lPhase 脉冲相位l 在Protel99 SE中，脉冲电压源为VPULSE; 脉冲电流源为IPULSE。 2022-3-24psp200444l分段线性源形中的每一点可由（Ti，Vi）描述，并且每一对值（Ti，Vi）表明信号源在时刻Ti的值。l在99SE中，

14、分段线性电压源的名称为VPWL，分段线性电流源名称为IPWL。可在分段线性电压源属性对话框的Time/Voltage 区域中输入各时刻所对应的电压值。如是分段线性电流源则输入各时刻所对应的电流值。lFile Name区域，用户也可以通过文件输入的方法给出分段线性电压源的波形数据。此法对波形复杂、数据量大时使用。用户只需把分段线性源的波形数据存于一个扩展名为.pwl的文件即可。 2022-3-24psp200445l7.3.1 节点电压设置NS l7.3.2 初始条件设置IC 2022-3-24psp2004462022-3-24psp200447lRe交直流负反馈lCe发射极旁路电容，降低Re

15、 交流负反馈2022-3-24psp200448l7.5.1 显示单个波形 l7.5.2 显示测量光标 l7.5.3 波形局部放大 l7.5.4 插入新的波形单元格 l7.5.5 观察该电路中其他节点信号 2022-3-24psp2004492022-3-24psp200450静态工作点分析是其它各种仿真分析的基础，一般而言，在进行各种分析之前，应首先分析其静态工作点。此时，所有电感视为短路，所有电容视为开路，对于二极管或三极管的电路元件参数与其直流工作点有关，直流工作点也叫静态工作点或偏置点。我们要看它的静态工作点，只要运行仿真分析，点击仿真界面下面的Operating Point选项，就可

16、弹出不同节点的静态工作点电压，在仿真界面的左侧“Waveforms”中，选择要看的节点，点击“Show”，仿真界面就会显示出选中点的静态工作点电压。 2022-3-24psp200451l 在瞬态分析中，被分析的变量是时间的函数，所得到的是电路时域分析响应。瞬态分析的仿真参数设置十分关键，如果设置不合理，将影响仿真分析，得不到仿真结果。付立叶分析是利用瞬态分析的输出结果用离散形式表示出来。付立叶级数的系数可用前面提到的仿真设置中的公式计算得到。因此，付立叶分析要结合瞬态分析同时仿真，利用Protel99 SE就可轻松得到付立叶级数结果。2022-3-24psp200452l注意：在做付立叶分析

17、时，主菜单设置界面中的“Collect Date For”选项中通常选择“Node Voltage and Supply Current”。2022-3-24psp200453例7.1 基本放大器的静态工作点分析和时域(暂态)分析1、添加仿真元件库本例添加的仿真元件库路径在： Design Explorer 99 SELibrarySchSim.ddb2022-3-24psp2004542、放置仿真元器件方法和绘制Sch原理图一样 3、放置电源或信号源方法1：用菜单SimulateSource下的命令 方法2：用仿真电源工具条中的命令(执行菜单命令ViewToolbarsSimution So

18、urces命令来切换) 。本例用+12V的电源和10K、1mV的正弦信号。 2022-3-24psp200455例7.1 电路原理图2022-3-24psp2004564、设置节点方法1、用PlaceNet Label命令；方法2、用画线工具条中的Net命令(执行菜单命令ViewToolbarsWrings Tools命令来切换)。 2022-3-24psp2004575、启动仿真本例进行时域(暂态)模拟，所以执行SimulateSetup SimulatorTransient命令，即 2022-3-24psp2004586、进行仿真设置在上一步骤中弹出“时域分析对话框”： 2022-3-24

19、psp200459其中：Duration(s):指时域分析结果显示的时间长度。一般显示信号三、四个周期的波形比较合适。Display(s):指相邻显示点的时间间隔。Start(s):显示起始时间，缺省为0。Run:单击该按钮，程序开始进行时域分析。最后得到仿真结果：2022-3-24psp2004602022-3-24psp200461直流扫描分析是使输入源电压从设定的初始值到终止值阶梯状改变，从而观察所关心节点的直流传输特性曲线，也就是电路的直流转移特性。如果分析一个三极管限幅器的限幅特性，利用直流扫描分析即可获得。在此电路中，我们设置V2为主独立源，在直流扫描对话框中输入起始电压，终止电压

20、和步长，运行分析可以看到E、B、C三点的传输电压。 2022-3-24psp200462交流小信号分析是在一定的工作频率范围内分析电路的频率响应，被分析的变量是频率的函数。在交流分析中，电路中必须有一个交流电源。在交流小信号设置菜单中设置起始频率终止频率（参考前面的仿真设置章节），运行分析就可得到频率响应曲线。在选中的波形上点击鼠标右键可以观看输出的虚部、实部，幅值（幅度或分贝数），相位（度或弧度）和群时延。同时，我们还可以利用Protel99 SE丰富的波形运算函数建立新的波形。可以利用左侧测量标尺A、B测量波形。X轴可以是线性的也可以是对数的，Y轴是幅度。在此电路中我们可以测量出交流小信号

21、的主频大约在10MHZ。 2022-3-24psp200463温度扫描分析用来确定温度漂移性能指标。我们只要简单的设置温度范围，运行分析就可得到仿真结果。如果波形重叠在一起不容易观测，可以调整X、Y轴比例，或用鼠标左键拉伸窗口放大显示。2022-3-24psp200464参数扫描分析是在用户指定的参数变化范围内，分析对电路特性发生的影响。扫描的参数对于电阻是它的阻值变化范围，对于三级管可以是放大倍数（BF）。参数分析通常与直流、交流或瞬态分析结合使用。 Protel 99 SE 参数扫描分析 ?2022-3-24psp200465如图所示 17V0.1A 倍压整流电路2022-3-24psp2

22、00466lTransient 分析，观察Ui、Uo波形分析工作原理。l调整C1,C2为合理参数,Uo输出的谷值大于 17V。l 提示:C1,C2的值在200uF - 2000uF 之间选择.2022-3-24psp200467噪声源:电路中每个产生噪声的元件都视为一个噪声源,电路都会产生内部噪声。在噪声分析中，电容、电感和受控源视为无噪声元件。输出节点的总噪声用每个噪声源的噪声电压的均方根值相加得到。利用噪声分析可以计算出噪声增益及输入等效噪声电平。特别是对于设计微弱模拟信号放大器，噪声分析是很有意义的。 2022-3-24psp200468传递函数用于观测整个电路的直流输入、输出电阻和直流

23、增益。 2022-3-24psp200469l蒙托卡洛来自欧洲著名赌城Monte Carlo，后来就以通过随机模拟和统计实验来求解数学、物理和工程技术问题近似解的方法称作蒙托卡洛方法。2022-3-24psp200470l在电路中，电阻、电容、电感等器件都存在误差，碳膜电阻的相对误差通常为10%，半导体器件的模型参数误差达20%-25%。在容差分析中，做法之一就是先规定元件、电源或温度的容差，计算电路的特性容差，以验证是否符合设计要求。容差统计分析的方法之一就是蒙托卡洛分析。l在Protel99 SE中可以用三种形式观看蒙托卡洛分析结果：均匀分布（Unifor）、高斯分布（Gaussian）、最坏情况分布（Worst Case）。 2022-3-2