直流電路放大的反相電路的設(shè)計(jì).doc

EDA設(shè)計(jì)電子信息工程084班 李國(guó)成 2008131073 1. 概述 為了更好地實(shí)踐已學(xué)習(xí)到的理論知識(shí)，在老師的指導(dǎo)和幫助下，我利用兩個(gè)星期的時(shí)間，設(shè)計(jì)了一個(gè)反相輸入放大電路的設(shè)計(jì)。這次設(shè)計(jì)我采用的Protel DXP是深受廣大電路設(shè)計(jì)者喜愛(ài)并現(xiàn)今比較流行的設(shè)計(jì)工具。它們使繪制原理圖、PCB板布局線等功能更加完備。在這個(gè)設(shè)計(jì)中，我用Protel DXP繪制原理圖和PCB板圖，更好的完成設(shè)計(jì)。1.1 設(shè)計(jì)目的設(shè)計(jì)一個(gè)可以進(jìn)行直交流電路放大的反相電路。在普通環(huán)境下能正常的工作，由于在該設(shè)計(jì)中用到了有源器件（放大器、電容）在較強(qiáng)的電磁場(chǎng)環(huán)境下其工作狀態(tài)會(huì)受到一定的影響。1.2 Protel DXP的介紹Protel DXP拓展了Protel軟件的原設(shè)計(jì)領(lǐng)域，在Design Explorer這個(gè)統(tǒng)一的設(shè)計(jì)環(huán)境下集成了強(qiáng)大的前端設(shè)計(jì)工具，町完成電路原理圖和FPGA的前端設(shè)計(jì)輸入、仿真和驗(yàn)證；集成了功能卓越的板級(jí)設(shè)計(jì)系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)帶有高密度小型化封裝的復(fù)雜PCB板的布局、布線，包括布線前后的信號(hào)完整性分析在內(nèi)的各種規(guī)則檢測(cè)，以及與內(nèi)嵌的CAMtasitic輔助制造軟件相結(jié)合的完備的生產(chǎn)制造輸出文件管理。以上兩個(gè)方面保證了從電學(xué)原理設(shè)計(jì)開(kāi)始直到印制板生產(chǎn)制造文件輸出的無(wú)縫連接。因此，Protel DXP是當(dāng)今世界最先進(jìn)、應(yīng)用最廣的EDA軟件之一。它具有以下的特點(diǎn)：（1）Protel DXP包含電路原理圖設(shè)計(jì)、電路原理圖仿真測(cè)試、印制電路板設(shè)計(jì)、自動(dòng)布線器和FPGA/CPLD設(shè)計(jì)，覆蓋了以PCB為核心的整個(gè)物理設(shè)計(jì)。（2）Protel DXP提供了進(jìn)行層次原理圖設(shè)計(jì)的環(huán)境、豐富的元件原理圖庫(kù)和PCB封裝庫(kù)、件集成庫(kù)的概念、路原理圖的混合仿真功能、豐富的設(shè)計(jì)檢查功能、豐富的快捷鍵支持以及連續(xù)操作功能和全新的FPGA/CPLD設(shè)計(jì)功能，支持“自上而下”和“自下而上”的層次電路設(shè)計(jì)，能夠完成更加大型、更為復(fù)雜的電路設(shè)計(jì)。（3）Protel DXP全面兼容TANGO以及Protel以前的版本。（4）Protel DXP中同一設(shè)計(jì)的電路原理圖和PCB之間具有動(dòng)態(tài)連接功能。（5）Protel DXP提供了豐富的元件原理圖庫(kù)和PCB封裝庫(kù)，并且?guī)斓墓芾砗途庉嫻δ芨油晟疲僮鞲雍?jiǎn)便。（6）Protel DXP提供了元件集成庫(kù)的概念。（7）Protel DXP提供了電路原理圖的混合仿真功能。（8）Protel DXP提供豐富的設(shè)計(jì)檢查功能。2.設(shè)計(jì)原理2.1反相輸入放大電路的設(shè)計(jì)2.1.1 原理圖的設(shè)計(jì)初步工作啟動(dòng)protelDxp 2004, 單擊菜單 FileNew PCBProject,然后單擊 FileNew schematic,保存項(xiàng)目名稱為反相輸入式放大電路.prjPCB,原理圖文件名為反相輸入式放大電路.schDOC。選項(xiàng)設(shè)置：?jiǎn)螕舨藛卧趶棾龅膶?duì)話框中的選項(xiàng)中選定其它選項(xiàng)默認(rèn)單擊保存按鈕，保存文件。繪制電路：查找元件及加載庫(kù)文件：?jiǎn)?dòng)Browse libraries對(duì)話框，單擊Find按鈕進(jìn)行查找運(yùn)算放大器，電阻在Miscellameous Perices intlib庫(kù)中選擇，在Miscellaneos Connectors.Intlib庫(kù)中查找電源和“地”信號(hào)，在庫(kù)瀏覽器對(duì)話框中單擊“search”按鈕，在搜索庫(kù)對(duì)話框中，于 Name 后輸入要查找的電容和二極管 ，最后單擊search開(kāi)始查找。放置元件：?jiǎn)螕舨藛沃小?place ”“ part”，在彈出的 place part對(duì)話框中單擊“”按鈕，在彈出的Browse libraries對(duì)話框中，選擇libraries為T(mén)IOperational Amplifier.Intlib,Mask后輸入A741 單擊“OK”返回 place part對(duì)話框單擊“OK”。移動(dòng)鼠標(biāo)到工作區(qū)中間單擊鼠標(biāo)放置A741。放置電阻。在Browse libraries此對(duì)話框中，選擇libraries為Miscellaneos Devices.lntLib,Mask后輸入Res2,找到電阻，放置于A741的引腳左側(cè) 三個(gè)、引腳下方二個(gè)。二極管、電容用同樣的方法放置，放置“地”，單擊地工具按鈕，待鼠標(biāo)變?yōu)椤?”時(shí)。2.1.2用protel DXP 2004新建項(xiàng)目和原理圖文件開(kāi)始設(shè)計(jì)前，照例先創(chuàng)建一個(gè)項(xiàng)目和原理圖文件。啟動(dòng)Protel DXP 2004，單擊菜單“File”“New”“PCB Project”，然后單擊“File”“New”“Schematic”，保存項(xiàng)目名稱為 ：反相輸入式放大電路.PrjPCB、原理圖文件名為：反相輸入式放大電路.SchDOC。圖3-1反相輸入式放大電路原理圖 2.1.3 原理圖設(shè)計(jì)系統(tǒng)后期處理 利用Protel DXP 2004集成環(huán)境設(shè)計(jì)一個(gè)電路時(shí)，原理圖的繪制只是完成了電路設(shè)計(jì)的第一步，在PCB板設(shè)計(jì)和制作之前，還必須對(duì)電路圖進(jìn)行必要的后期處理和分析。項(xiàng)目編譯就是其中重要工作之一。在進(jìn)行項(xiàng)目編譯時(shí)，詳盡的設(shè)計(jì)和電氣規(guī)則，將用于驗(yàn)證設(shè)計(jì)（ERC）。當(dāng)確保原理圖設(shè)計(jì)無(wú)誤后，編譯的結(jié)果將被啟動(dòng)的ECO加載到目標(biāo)文件（如PCB文件）。另外后期處理中還涉及一些輸出報(bào)表，如網(wǎng)絡(luò)表。這些輸出文件不僅溝通了原理圖與PCB文件的聯(lián)系，而且能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)計(jì)的同步更新。2.2 PCB板的制圖2.2.1編譯工程原理圖設(shè)計(jì)完畢后，在制作PCB板之前，必須進(jìn)行檢查。檢查一般包括兩種手段，一個(gè)是人工檢查原理圖是否符合設(shè)計(jì)要求、元件選用和導(dǎo)線的連接等是否有誤，當(dāng)然人工檢查是有局限性的，對(duì)于復(fù)雜的電路來(lái)說(shuō)，人工檢查就有些力所不及了。另外一個(gè)是利用Protel DXP 2004提供的電氣驗(yàn)證功能，進(jìn)行自動(dòng)化的設(shè)計(jì)驗(yàn)證工作，這樣可以極大地提高工作效率和設(shè)計(jì)可靠性。（1） 項(xiàng)目選項(xiàng)的設(shè)置啟動(dòng)Protel DXP 2004，打開(kāi)項(xiàng)目反相輸入式放大電路.PrjPCB。單擊菜單“Project”“Project Options”，彈出原理圖選項(xiàng)設(shè)置對(duì)話框。其中Error Reporting標(biāo)簽的選項(xiàng)采用默認(rèn)即可。修改Connection Matrix標(biāo)簽的選項(xiàng)Unconnected-Output Sheet Entry、Unconnected- Bi-directional Sheet Entry、Unconnected- Unspecified Sheet Entry選項(xiàng)為No Report。其它各項(xiàng)設(shè)置采用默認(rèn)。（2） 啟動(dòng)工程編譯在Projects面板中，右擊反相輸入式放大電路.PrjPCB，單擊快捷菜單的“Compile PCB Project 反相輸入式放大電路.PrjPCB”或單擊菜單“Project”“Compile PCB Project反相輸入式放大電路.PrjPCB”，則系統(tǒng)按照項(xiàng)目選項(xiàng)的設(shè)置對(duì)該項(xiàng)目文件進(jìn)行工程編譯，從而完成電氣檢查。在Messages窗口顯示是否有錯(cuò)誤信息。如果有在Compile Error 窗口，點(diǎn)擊某個(gè)錯(cuò)誤信息，則原理圖中違反規(guī)則的對(duì)象高亮顯示，這樣便于檢查或修改錯(cuò)誤。2.2.2創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)表網(wǎng)絡(luò)表是電路原理圖設(shè)計(jì)和印制板設(shè)計(jì)軟件之間的橋梁和紐帶。網(wǎng)絡(luò)表不僅描述電路的電氣連接特性，而且包含原理圖中的元件封裝信息。在PCB設(shè)計(jì)中，導(dǎo)入正確的網(wǎng)絡(luò)報(bào)表，即可以獲得PCB設(shè)計(jì)所需要的一切信息，可以說(shuō)，網(wǎng)絡(luò)報(bào)表的生成即是原理圖設(shè)計(jì)的結(jié)束， 又是PCB設(shè)計(jì)的開(kāi)始。概況地講網(wǎng)絡(luò)表主要有兩個(gè)作用，即支持印刷電路板的自動(dòng)布線及電路仿真；與最后從印刷電路板圖中得到的網(wǎng)絡(luò)表文件進(jìn)行比較，檢查錯(cuò)誤。Protel 2004產(chǎn)生的網(wǎng)絡(luò)表文件與大部分EDA軟件的網(wǎng)絡(luò)表兼容。（1） 設(shè)置網(wǎng)絡(luò)表創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)表之前，應(yīng)該通過(guò)ERC檢查，確保電路圖在設(shè)計(jì)階段沒(méi)有致命的錯(cuò)誤，同時(shí)要對(duì)網(wǎng)絡(luò)表的有關(guān)產(chǎn)生進(jìn)行必要的設(shè)置。單擊菜單“Project”“Project Options”，在打開(kāi)的項(xiàng)目選項(xiàng)設(shè)置對(duì)話框中，單擊Options標(biāo)簽。在Output Paths選項(xiàng)中設(shè)置網(wǎng)絡(luò)表的保存路徑。默認(rèn)路徑是在當(dāng)前項(xiàng)目文件夾內(nèi)創(chuàng)建的，如本例中輸出路徑是C:Documents and Settingslichen桌面mchen文件夾。設(shè)置完成后單擊OK按鈕保存設(shè)置。（2） 創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)表單擊菜單“Design”“Netlist for Project”“Protel”，系統(tǒng)即按照預(yù)定的設(shè)置創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)表，創(chuàng)建完成后。2.2.3 PCB設(shè)計(jì)(1)加載網(wǎng)絡(luò)表 在Protel DXP 2004中，采用了雙向同步設(shè)計(jì)技術(shù)，就是在原理圖設(shè)計(jì)和PCB設(shè)計(jì)中，可以進(jìn)行雙向轉(zhuǎn)化，因此可以利用原理圖設(shè)計(jì)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)同步器加載網(wǎng)絡(luò)表。在原理圖設(shè)計(jì)系統(tǒng)中，單擊菜單“Design”“Update PCB Document”. 在工程變化對(duì)話框中，提供了原理圖詳細(xì)的網(wǎng)絡(luò)連接信息。在Action列給出了變化的操作，Affected Object列給出了影響到的元件，Affected Document列給出了影響到的文件?！癡alidate Changes”按鈕是用來(lái)查看裝入的元件是否正確的，在Status欄中的Check項(xiàng)中會(huì)出現(xiàn)對(duì)勾和叉子形的標(biāo)記，如果有錯(cuò)誤的標(biāo)記出現(xiàn)的話，必須重新返回原理圖檢查該元件的連接是否正確；“Execute Changes”按鈕是將網(wǎng)絡(luò)和元件封裝載入到PCB文件中的命令按鈕，如果確認(rèn)所有的元件封裝和網(wǎng)絡(luò)連接都正確，可以單擊該按鈕，將網(wǎng)絡(luò)信息加載到PCB文件中。驗(yàn)證準(zhǔn)確，單擊“Execute Changes”按鈕，加載網(wǎng)絡(luò)表的信息，PCB窗口成為當(dāng)前窗口。2.2.4 元件布局元件的布局可以使用系統(tǒng)提供的自動(dòng)布局功能，也可以使用手工布局。一般地將在PCB制作中，通常是綜合采用這兩種方式進(jìn)行。（1） 元件的自動(dòng)布局單擊Auto Placer子菜單，在彈出的自動(dòng)布局對(duì)話框中采用Cluster Placer方式。單擊OK按鈕開(kāi)始自動(dòng)布局。圖4-1 PCB制版效果圖2.2.5 3D生成效果圖圖4-2 3D效果圖3.總結(jié)（1）元件可以進(jìn)行直交流的放大和方向的變換。最終完成了我們的設(shè)計(jì)的目的。（2）反相輸入放大電路的EDA設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)剛開(kāi)始，拿著選定的題目不知如何入手。畢竟反相輸入放大電路的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)不同于實(shí)驗(yàn)課，電路圖都要自己設(shè)計(jì)。靜下心來(lái)，仔細(xì)分析題目，再加上指導(dǎo)老師的說(shuō)明與提示，心中才有了譜。將整個(gè)系統(tǒng)根據(jù)不同的功能化分成模塊，再分別進(jìn)行設(shè)計(jì)，逐個(gè)攻破，最后再將其整合即可。（3）通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，使我受益頗多。既鞏固了課堂上學(xué)到的理論知識(shí)，又掌握了常用集成電路芯片的使用。在此基礎(chǔ)上學(xué)習(xí)了數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本思想和方法，學(xué)會(huì)了科學(xué)地分析實(shí)際問(wèn)題，通過(guò)查資料、分析資料及請(qǐng)教老師和同學(xué)等多種途徑，獨(dú)立解決問(wèn)題。同時(shí)，也培養(yǎng)了我認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)。參考文獻(xiàn)1 朱丹宇，周正康. 數(shù)據(jù)通訊和網(wǎng)絡(luò)M. 機(jī)械工業(yè)出版社,20002 吳堅(jiān)，劉高平.基于GPRS網(wǎng)絡(luò)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)圖像傳輸方案J.計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究，2004，5：222-223,2313 Androw S. 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