《电子电路CAD》实验讲义

电子信息工程专业系列CAD实验讲义（试用稿）内江师范学院电子信息教研室电子信息研究所20067月编学生实验守则1、进实验室前，必须根据每个实验的预习要求，阅读有关资料。2、按时进入实验室，保持安静和整洁，独立完成实验。3、实验开始前，应仔细检查仪器、设备是否齐备和完好。若有不全或损坏情况，应及时报告指导教师。4、爱护公物，正确使用实验仪器和设备，不得随意动用与本实验无关的仪器和设备。5、接线完毕，先自行检查，再请指导教师检查，确认无误后，方可接通电源。6要有严格的科学态度。7、实验进行中，严禁用手触摸线路中带电部分，严禁在未切断电源的情况下改接线路；若有分工合作的情况，必须要分工明确，责任分明，操作要有序，以确保人身安全和设备安全。8、实验中若出现事故或发现异常情况，应立即关断电源，报告指导教师，共同分析事故原因。9、实验完毕，应报请指导教师检查实验报告，认为达到要求后，方可切断电源。并整理好实验装置，经指导教师检查后才能离开实验室。物理学与电子信息工程系202134日目录第一部分：电路原理图绘制基本操作 4实验一电路原理图绘制基本操作 4第二部分：总线与网络标号的使用 6实验二总线与网络标号的使用 6第三部分：绘制层次电路原理图 7实验三绘制层次电路原理图 7第四部分：制作电路原理图库元件 9实验四制作电路原理图库元件 9第五部分：人工布线（单层、双层） 11实验五单级放大电路 11实验六正负电源电路 13实验七方波发生器电路 15实验八与非门组成的振荡器电路 17实验九计数器电路 19实验十计数译码电路 21实验十一稳压电源电路 23实验十二振荡分频电路 25第六部分：制作元件封装 27实验十三手工绘制元件封装 27实验十四利用PCB元件库绘制元件封装 28第七部分：自动布线（单层、双层） 29实验十五波形发生电路（单层） 29实验十六晶闸管电路（双层） 31实验十七光隔离电路（双层） 33第八部分：打印输出演示 35实验十八电路原理图和印制电路板图的输出（演示） 35附录A SCH99SE 分立元件库图形样本 36附录B PCB99SE常用元器件封装图形样本 40第一部分：电路原理图绘制基本操作实验一电路原理图绘制基本操作一、实验目的掌握SCH99SE的基本操作；二、实验内容电路原理图绘制基本操作。三、实验步骤新建文档，将文档名修改为AMP。参数设置。设置电路原理图大小为A410mil。装入元件库MiscellaneousDevices.ddb。1所示，从元件库中放置相应的元件到电路原理图中。如图2C1、标称值为104PF、封装为RAD0.1；电阻标号为R1、标称值为10kΩ、封装为AXIAL0.3号为C247μF、封装为RB.2/.4；三极管的标号为V1、封装为。SCH99SE2黑体，并将电阻的封装形式修改为AXIAL0.4L。选中所有元件，并将元件删除。绘制图3所示的两级放大电路，其中电阻封装使用AXIAL0.4、三极管封装采用封装采用RB.2/.4，完成后将文件存盘。三、思考题如何查找文件？在进行线路连接时应注意哪些问题？为什么要给元件定义封装形式？是否所有电路原理图中的元件都要定义封装形式？如何实现全局修改？第二部分：总线与网络标号的使用实验二总线与网络标号的使用一、实验目的进一步掌握SCH99SE基本操作。掌握较复杂电路原理图的绘制。掌握总线和网络标号的使用。掌握电路原理图的ERC二、实验内容总线与网络标号的使用。三、实验步骤新建一张电路原理图，在电路原理图上式样画图工具栏的按钮，绘制方波信号。.SCH”。绘制接口电路原理图。设置图纸大小选择为A44值及网络标号均采用五号字体，完成后将文件存盘。A010A1A010A19A28A37A46A55A64A73A825A92411D0A01012D1A1913D2A2815D3A3716D4A4617D5A5518D6A6419D7A73A825A924A[0..12]D[0..7]11D012D113D215D316D417D518D619D7A[0..12]D[0..A[0..12]D[0..7]U1A0A1A2A3A4A5A6A7A8A9A1A11A12D0D1D2D3D4D5D6D7U2A0A1A2A3A4A5A6A7A8A9A1A11A12D0D1D2D3D4D5D6D7A1021A1123A122A1021A1123A122MEMOSELVCC2022271CEOEPGMVPP2764VCC2022 CE27 OE1 PGMVPP2764WRMEMISEL对完成的电路原理图进行ERC校验，若有错误，加以改正，直到校验无原则性错误。内容。三、思考题使用网络标号时应注意哪些问题？如何查看电规则检查的内容？使用中应注意哪些问题？总线和一般连线有何区别？使用中应注意哪些问题？网络表文件能否直接编辑形成？如能，应注意哪些问题？第三部分：绘制层次电路原理图实验三绘制层次电路原理图一、实验目的熟练掌握SCH99SE的操作。掌握层次电路原理图的绘制方法，能够绘制较复杂的层次电路。进一步熟悉ERC二、实验内容绘制层次电路原理图。三、实验步骤新建电路原理图，图纸大小设置为A4，参照图5中，各子图符号I/O端口中，子图Modulator中的端口Vcarrier和Vsingal为输入，Vmod为输出；子Amplifier中的端口Vmod为输入，OUT“AMPMOD.prj”存盘。图5 主“AMPMOD.prj”Design→Options→Organization填写图样信息，在Sheet栏中设置图纸编号1：图纸总数。Design→CreateSheetFromModulator标左键，在产生的新电路原理图上按照图6绘制第一张子图，设置图样编号为2，并保存该电路。图6子图modulator.sch 图7 子图3．采用同样的方法，分别参数图7绘制第二张子图，设置图样编号为。对整个层次电路原理图进行ERC校验，若有错误，加以修改。三、思考题简述设计层次电路原理图的步骤。设计层次电路原理图时应注意哪些问题？第四部分：制作电路原理图库元件实验四制作电路原理图库元件一、实验目的掌握元件库编辑器的基本操作。二、实验内容制作电路原理图库元件三、实验步骤设置文档参考t，可视栅格为10mi，捕获栅格均为10mi，图纸大小为A4。8所示的桥式整流器件，元件名为Bridge31、23、4气特性均设置为Passive，元件的封装形式设置为BRIDGE。图8桥式整流 图9元件555955580mil×80mil2~7的电气特性为Passive1、8电气特性为PowerDIP8。绘制多部件元件。设计双联电位器POT3POT2相同，具体步骤如下：SCH99SE编辑状态，设置当前的元件库为MiscellaneousDevices.ddb中选中元件POT2EditPOT2状态。在项目管理器中点击Explorer选项，选中Newlib库进入库编辑。执行菜单Tools→NewComponent新建一个元件，执行菜党Tools→RenameComponent修改元件名为POT3。执行菜单Edit→Jump→OriginPOT2的点阵复制到第四象限中原10所示。图10 电位器点阵图、、3，编辑结束保存元件。执行菜单Tools→New增加一套功能单元，屏幕弹出新窗口，在新的工作窗口中按相同的方法复制POT2点阵，并定义管脚号为4进入电路原理图编辑器SCH99SE，设置Newlib理图中，观察设计好的元件是否正确及POT3中两个功能单元的区别。三、思考题如何旋转元件的管脚？设计多套部件单元的元件时，应如何操作？如何在电路原理中选用多套部件单元元件的不同部件单元？第五部分：人工布线（单层、双层）思考题设计单面板时应如何设置板层？过孔与焊盘有何区别？如何改变连线的拐弯方式？Ⅰ.单层板实验五单级放大电路一、实验目的掌握PCB99SE二、实验内容单级放大电路，电路如图11所示。VCCR1VCCR118kR26CC1BQ12N2222A0.01uFER33.3kR42C30.01uFC2OUTC2OUT0.01uFCON212J14 21

INVCCCON4三、实验步骤

图11 单级放大电路启动Protel99SE，建立设计数据库。启动电路板向导建立新的电路板文件。设置参数为：板层选择TopBottomKeep-OutTopMultiLayer和MuchancialLayer1120mil2200mil。使用单层电路板、电源地线的铜膜线的宽度为50mil、一般布线的宽度为20mil3．装入元件库Advpcb.ddb。直接使用File/New菜单建立新电路板，然后在禁止层out）2000mil×1000mil10mil。齐。元件封装和库名称参见下表。说明编号封装元件名称电阻R1R2R3R4AXIAL0.3RES2电容C1C2C3RAD0.1CAPNPN三极管Q1TO-92A2N2222A连接器J1SIP-4CON4连接器J2SIP-2CON2用放置铜膜线工具画铜膜线，人工连接铜膜线。对于双面电路板，有时需要在画线途中更换电路板层。放置铺铜、填充、轮廓、文字等。布线时考虑只能单层走线。将完成的文件存盘。四、参考电路板（图12 单级放大电路参考电路板实验六正负电源电路一、实验目的掌握PCB99SE二、实验内容正负电源电路，电路如图13所示。AAD3BRIDGECQ12N390VccJ1321CON3R1EC1100u680C2100uR25BD11N473D21N473J2123CON3C3100uR3C4100uR45F680DVee三、实验步骤

Q22N390图13 正负电源电路启动Protel99SE，建立设计数据库。启动电路板向导建立新的电路板文件。设置参数为：板层选择TopBottomKeep-OutTopMultiLayer和MuchancialLayer1120mil2200mil。使用单层电路板、电源地线的铜膜线的宽度为40mil、一般布线的宽度为20mil3．装入元件库Advpcb.ddb。直接使用File/New菜单建立新电路板，然后在禁止层out）3000mil×2000mil10mil。齐。元件封装和库名称参见下表。说明编号封装元件名称整流桥D3FLY-418DB05稳压管D1D2DIODE-0.4IN4728NPN晶体管Q1Q3TO220V2N3904电解电容C1C3C2C4RB-.3/.6CAP2电阻R1R2R3R4AXIAL0.4RES2连接器J1J2SIP-3CON3用放置铜膜线工具画铜膜线，人工连接铜膜线。放置铺铜、填充、轮廓、文字等。布线时考虑只能单层走线。将完成的文件存盘。四、参考电路板（图13 正负电源电路参考电路板实验七方波发生器电路一、实验目的掌握PCB99SE二、实验内容方波发生器电路，电路如图14所示。4011U2A132

U2B56

40114

4011U2C89

VDD J1110 2 3CON3R3470k

R447k

C2.01u三、实验步骤

图14 方波发生器电路启动Protel99SE，建立设计数据库。启动电路板向导建立新的电路板文件。设置参数为：板层选择TopBottomKeep-OutTopMultiLayer和MuchancialLayer1120mil2200mil。使用单层电路板、电源地线的铜膜线的宽度为25mil、一般布线的宽度为10mil3．装入元件库Advpcb.ddb。直接使用File/New菜单建立新电路板，然后在禁止层out）1000mil×1000mil10mil。齐。元件封装和库名称参见下表。说明编号封装元件名称电容C2RAD0.1CAP电阻R3R4AXIAL0.3RES2与非门U2AU2BU2CDIP-144011连接器J1SIP-3CON3用放置铜膜线工具画铜膜线，人工连接铜膜线。放置铺铜、填充、轮廓、文字等。布线时考虑只能单层走线。将完成的文件存盘。四、参考电路板（图15 方波发生器参考电路板实验八与非门组成的振荡器电路一、实验目的掌握PCB99SE二、实验内容与非门组成的振荡器电路，电路如图16所示。.C1.C1.01uU1A4011VDD15U1B8U1C341026940114011J1123CON3R2470. .三、实验步骤

图16 与非门组成的振荡器电路启动Protel99SE，建立设计数据库。启动电路板向导建立新的电路板文件。设置参数为：板层选择TopBottomKeep-OutTopMultiLayer和MuchancialLayer1120mil2200mil。使用单层电路板、电源地线的铜膜线的宽度为25mil、一般布线的宽度为10mil3．装入元件库Advpcb.ddb。直接使用File/New菜单建立新电路板，然后在禁止层out）1280mil×980mil10mil。齐。元件封装和库名称参见下表。说明编号封装元件名称电容C2RAD0.1CAP电阻R3R4AXIAL0.3RES2与非门U2AU2BU2CDIP-144011连接器J1SIP-3CON3用放置铜膜线工具画铜膜线，人工连接铜膜线。放置铺铜、填充、轮廓、文字等。布线时考虑只能单层走线。将完成的文件存盘。四、参考电路板（图17 与非门组成的振荡器参考电路板实验九计数器电路一、实验目的掌握PCB99SE二、实验内容计数器电路，电路如图18所示。J1J1VCC4321CON49217103456U1LDCLKCLRPETEP1P2P3P474LS160ACO15CoJ2Q1Q2Q3Q414131211Q0Q1Q2Q3.123456CON6三、实验步骤

.图18 计数器电路启动Protel99SE，建立设计数据库。启动电路板向导建立新的电路板文件。设置参数为：板层选择TopBottomKeep-OutTopMultiLayer和MuchancialLayer1120mil2200mil。使用单层电路板、电源地线的铜膜线的宽度为20mil、一般布线的宽度为20mil3．装入元件库Advpcb.ddb。直接使用File/New菜单建立新电路板，然后在禁止层out）1000mil×1000mil10mil。齐。元件封装和库名称参见下表。说明编号封装元件名称具有消除端的同步4位十进制计数器U1DIP-1674LS160A连接器J1SIP-4CON4连接器J2SIP-6CON6用放置铜膜线工具画铜膜线，人工连接铜膜线。放置铺铜、填充、轮廓、文字等。布线时考虑只能单层走线。将完成的文件存盘。四、参考电路板（图19 计数器参考电路板Ⅱ.双层板

实验十计数译码电路一、实验目的掌握PCB99SE二、实验内容计数译码电路，电路如图20所示。9Q21238Q3674LS7445三、实验步骤

图20 计数译码电路

VCCD2VCCD2R21k4LED3D3R32PREU5A5Q1J?DQ1k21CON2CLK3CLKLED36 D4CLRQR474LS741k1LED301U5B12DPREQ11U4ABCD5R5Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y715Y014Y113Y212Y311Y410Y51kCLKLED3CLRQ3G1G2AG2B74LS13897Y6Y7D6R611k4LED32DPREQU6A5VCCD7R7J?31kCLK621CON2C21uLED3D8CLRQR874LS741k1LED3D9R91k启动Protel99SE，建立设计数据库。启动电路板向导建立新的电路板文件。设置参数为：板层选择TopBottomKeep-OutTopMultiLayer和MuchancialLayer1120mil2200mil。使用双层电路板、电源地线的铜膜线的宽度为25mil、一般布线的宽度为10mil3．装入元件库Advpcb.ddb。直接使用File/New菜单建立新电路板，然后在禁止层out）2540mil×2080mil10mil。说明3~8线译码器说明3~8线译码器具有消除置位端正沿触发的双D触发器编号U4封装DIP-16元件名称74LS138U5AU5BU6CDIP-1474LS74电阻R2R3R4R5R6R7R8R9AXIAL0.3RES2电容C2RAD0.1CAP发光二极管D2D3D4D5D6D7D8D9DIODE-0.4LED0连接器J1J2SIP-2CON2用放置铜膜线工具画铜膜线，人工连接铜膜线。布线时考虑顶层和底层都走线，顶层走水平线，底层走垂直线。尽量不要过孔。放置铺铜、填充、轮廓、文字等。将完成的文件存盘。四、参考电路板（图21 计数译码参考电路板实验十一稳压电源电路一、实验目的掌握PCB99SE二、实验内容U178L0U178L0J1inTF2out01VV3out121CON2J2INOUTJ3CON4D2GND221CON2.18DB10C3100C4.1u123.410TO1三、实验步骤

.图22稳压电源电路启动Protel99SE，建立设计数据库。启动电路板向导建立新的电路板文件。设置参数为：板层选择TopBottomKeep-OutTopMultiLayer和MuchancialLayer1120mil2200mil。使用双层电路板、电源地线的铜膜线的宽度为25mil、一般布线的宽度为20mil3．装入元件库Advpcb.ddb。直接使用File/New菜单建立新电路板，然后在禁止层out）4000mil×1320mil10mil。齐。元件封装和库名称参见下表。说明编号封装元件名称整流桥D2D-3718DB10变压器TF2FLY-410TO1电容C3RB-.3/.6CAP三端稳压管U1TO220V78L05电容C4RAD-0.1CAP连接器J1J2SIP-2CON2连接器J3FLY-4CON4用放置铜膜线工具画铜膜线，人工连接铜膜线。布线时考虑顶层和底层都走线，顶层走水平线，底层走垂直线。放置铺铜、填充、轮廓、文字等。将完成的文件存盘。四、参考电路板（23稳压电源参考电路板实验十二振荡分频电路一、实验目的掌握PCB99SE二、实验内容振荡分频电路，电路如图24所示。.1U2A1U2A3U1J224011J1VDDR110CLK21CON2.1000kY111RSTR26-32.768C1Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q7Q8Q9Q1Q11Q129765324131214151CON1650pC250p404012345678910111213141516.三、实验步骤

图24 振荡分频电路启动Protel99SE，建立设计数据库。启动电路板向导建立新的电路板文件。设置参数为：板层选择TopBottomKeep-OutTopMultiLayer和MuchancialLayer1120mil2200mil。使用双层电路板、电源地线的铜膜线的宽度为25mil、一般布线的宽度为20mil3．装入元件库Advpcb.ddb。直接使用File/New菜单建立新电路板，然后在禁止层out）2240mil×1680mil10mil。齐。元件封装和库名称参见下表。说明编号封装元件名称4-2输入与非门U2DIP-144011电容C1C2RAD-0.1CAP电阻R1AXIAL0.3RES2晶体Y1SIP-2XTAL12级纹波二进制计数器U1DIP-164040连接器J1SIP-2CON2连接器J2SIP-16CON16用放置铜膜线工具画铜膜线，人工连接铜膜线。布线时考虑顶层和底层都走线，顶层走水平线，底层走垂直线。尽量不要过孔。放置铺铜、填充、轮廓、文字等。将完成的文件存盘。四、参考电路板（参见图25）图25 振荡分频参考电路板第六部分：制作元件封装实验十三手工绘制元件封装一、实验目的1．掌握PCB二、实验内容执行File/NewDesign建立数据库文件。使用File/New菜单，在弹出的窗口中双击PCBLibraryDocument图标。3．利用手工绘制方法绘制图26所示的继电器封装图，封装名为JK，焊盘尺寸外径为内径为60mil，焊盘号和具体尺寸如图26所示。图26 继电器封装图4．将元件存盘推出。三、思考题设计印制电路板元件封装时，封装的外框应放置在哪一层，为什么？如何设置元件封装的参考点？实验十四利用PCB元件库绘制元件封装一、实验目的掌握用PCB二、实验内容GeneralICDIP-8Edit/CopyComponent。建立新封装库，屏幕显示新封装库编辑窗口，使用菜单命令Edit/PasteComponentDIP-8（见图27所示）Tools/RenameComponentDIP-428所示。图27 DIP-8封装 图28 DIP-4封装三、思考题设计印制电路板元件封装时，封装的外框应放置在哪一层，为什么？如何设置元件封装的参考点？第七部分：自动布线（单层、双层）实验十五波形发生电路（单层）一、实验目的熟练掌握PCB99SE的基本操作、初步掌握PCB二、实验内容波形发生电路，电路如图29所示。R11C1 3k

R512kD1 1N4001 -12.C21

10u+1242311-12

U1ALM3

1 R44.7k

R647k+1265

4 D2 1N400U1B7 LM32411

J11234 .CON4R21

R316M

R7 -124.3k三、实验步骤

.图29 波形发生电路进入Protel99SE，新建一个项目数据库文件。进入SCH99SE29所示的波形发生电路。设置元件的封装，参见下表（采用插针式元件）说明编号封装元件名称低功耗四运放U1AU1BDIP14LM324电阻R1R2R3R4R5R6R7AXIAL0.3RES2电容C1C2RB-.2/.4CAP电位器R8VR2POT2连接器J1SIP-4CON4二极管D1D2DIODE-0.4IN4001对原理图进行电气规则检查后ER5．设置元件库为Advpcb.ddb。PCB公制Layers选项中选中信号层为BottomLaye（单面板，选中可视栅格2，设置可视栅格1为1m，20.5mm.。将元件人工排列到电路板上，排列的规则是电路的输入端放在电路板左側；输出端放在电路板右側；元件和元件之间的连线最短；安装元件时元件之间不能互相干涉。注意：最好不要使用自动布置元件，因为计算机的智能还不知道怎样排列元件才能够满足要求。规划印制电路板。将当前层设置为禁止布线层 KeepoutLayer，电路板的板框尺寸定义3000mil×1540mil。注意：禁止在螺丝上布线。4。在菜单Design/Rule中设置布线层为单层。设计自动布线。启动AutoRoute/All90°；由于是单面板，布线层仅有底层BottomLaye，走线方式为任意An10mil对丝网层上的文字进行调整，然后写上画电路板日期等文字。（阳极焊盘号为A、阴极焊盘号为12）检查电位器动端的焊盘号是否与元件动端引脚一致。进行全板自动布线。当布线完成后，在布线完成对话框中观察布线的布通率。若为100%，就说明所有连接铜膜线全部完成。若不能100%宽后再布线。Tool/Un-Route/All复预拉线，重新安排元件再布线，直到满意为止。对电路板运行电气规则检查（菜单Tool/DesignRuleChec18．观察印制电路板设计是否合理。四、参考电路板（如图30所示）图30 波形发生参考电路板五、思考题简述自动布局的步骤；自动布线前要进行哪些设置？何种类型的电路，在设计印制电路板时要使用铺铜？实验十六晶闸管电路（双层）一、实验目的掌握PCB99SE的操作、基本掌握简单双面电路板的制作二、实验内容晶闸管电路，电路如图31所示。JP1JP1..4321D1 1N40074HEADERR840kR23JP24HEADERB11234EQ32N264.B2R9q41C10.1uFR34100三、实验步骤

图31 晶闸管电路进入Protel99SE，新建一个项目数据库文件。进入SCH99SE31所示的晶闸管电路。设置元件的封装，参见下表（采用插针式元件）说明编号封装元件名称单结晶体管Q3TO462N2646电阻R2R3R8R9AXIAL0.3RES电容C1RAD0.1CAP晶闸管q4TO126H10RIA10二极管D1DIODE-0.7IN40014针连接器JP1JP2POWER44HEADER对原理图进行电气规则检查后ER5．设置元件库为Advpcb.ddb。PCB公制Layers选项中选中信号层为BottomLaye（单面板，选中可视栅格2，设置可视栅格1为1m，20.5mm.。板右側；元件和元件之间的连线最短；安装元件时元件之间不能互相干涉。注意：最好不要使用自动布置元件，因为计算机的智能还不知道怎样排列元件才能够满足要求。规划印制电路板。将当前层设置为禁止布线层 KeepoutLayer，电路板的板框尺寸定义为2560mil×2220mil。注意：禁止在螺丝上布线。4。在菜单Design/Rule中设置布线层为双层。设计自动布线。启动AutoRoute/All90°50mil。焊盘之间允许走一根铜膜线。对丝网层上的文字进行调整，然后写上画电路板日期等文字。（阳极焊盘号为A、阴极焊盘号为12）修改三极管封装焊中的盘号与原理图符号的引脚号，使其一致。进行全板自动布线。当布线完成后，在布线完成对话框中观察布线的布通率。若为100%，就说明所有连接铜膜线全部完成。若不能100%宽后再布线。Tool/Un-Route/All复预拉线，重新安排元件再布线，直到满意为止。对电路板运行电气规则检查（菜单Tool/DesignRuleChec18．观察印制电路板设计是否合理。四、参考电路板（如图32所示）五、思考题

图32 晶闸管参考电路板网络飞线是否为实际连线？叙述网络飞线的作用。元件布局调整时注意哪些问题？设计规则参数主要设置哪些内容？实验十七光隔离电路（双层）一、实验