直流電路放大的反相電路的設(shè)計.doc

EDA設(shè)計電子信息工程084班 李國成 2008131073 1. 概述 為了更好地實踐已學(xué)習(xí)到的理論知識，在老師的指導(dǎo)和幫助下，我利用兩個星期的時間，設(shè)計了一個反相輸入放大電路的設(shè)計。這次設(shè)計我采用的Protel DXP是深受廣大電路設(shè)計者喜愛并現(xiàn)今比較流行的設(shè)計工具。它們使繪制原理圖、PCB板布局線等功能更加完備。在這個設(shè)計中，我用Protel DXP繪制原理圖和PCB板圖，更好的完成設(shè)計。1.1 設(shè)計目的設(shè)計一個可以進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)計中用到了有源器件（放大器、電容）在較強的電磁場環(huán)境下其工作狀態(tài)會受到一定的影響。1.2 Protel DXP的介紹Protel DXP拓展了Protel軟件的原設(shè)計領(lǐng)域，在Design Explorer這個統(tǒng)一的設(shè)計環(huán)境下集成了強大的前端設(shè)計工具，町完成電路原理圖和FPGA的前端設(shè)計輸入、仿真和驗證；集成了功能卓越的板級設(shè)計系統(tǒng)，可實現(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完整性分析在內(nèi)的各種規(guī)則檢測，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。以上兩個方面保證了從電學(xué)原理設(shè)計開始直到印制板生產(chǎn)制造文件輸出的無縫連接。因此，Protel DXP是當(dāng)今世界最先進、應(yīng)用最廣的EDA軟件之一。它具有以下的特點：（1）Protel DXP包含電路原理圖設(shè)計、電路原理圖仿真測試、印制電路板設(shè)計、自動布線器和FPGA/CPLD設(shè)計，覆蓋了以PCB為核心的整個物理設(shè)計。（2）Protel DXP提供了進行層次原理圖設(shè)計的環(huán)境、豐富的元件原理圖庫和PCB封裝庫、件集成庫的概念、路原理圖的混合仿真功能、豐富的設(shè)計檢查功能、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)計功能，支持“自上而下”和“自下而上”的層次電路設(shè)計，能夠完成更加大型、更為復(fù)雜的電路設(shè)計。（3）Protel DXP全面兼容TANGO以及Protel以前的版本。（4）Protel DXP中同一設(shè)計的電路原理圖和PCB之間具有動態(tài)連接功能。（5）Protel DXP提供了豐富的元件原理圖庫和PCB封裝庫，并且?guī)斓墓芾砗途庉嫻δ芨油晟?，操作更加簡便。?）Protel DXP提供了元件集成庫的概念。（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)計檢查功能。2.設(shè)計原理2.1反相輸入放大電路的設(shè)計2.1.1 原理圖的設(shè)計初步工作啟動protelDxp 2004, 單擊菜單 FileNew PCBProject,然后單擊 FileNew schematic,保存項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。選項設(shè)置：單擊菜單在彈出的對話框中的選項中選定其它選項默認單擊保存按鈕，保存文件。繪制電路：查找元件及加載庫文件：啟動Browse libraries對話框，單擊Find按鈕進行查找運算放大器，電阻在Miscellameous Perices intlib庫中選擇，在Miscellaneos Connectors.Intlib庫中查找電源和“地”信號，在庫瀏覽器對話框中單擊“search”按鈕，在搜索庫對話框中，于 Name 后輸入要查找的電容和二極管 ，最后單擊search開始查找。放置元件：單擊菜單中“ place ”“ part”，在彈出的 place part對話框中單擊“”按鈕，在彈出的Browse libraries對話框中，選擇libraries為TIOperational Amplifier.Intlib,Mask后輸入A741 單擊“OK”返回 place part對話框單擊“OK”。移動鼠標到工作區(qū)中間單擊鼠標放置A741。放置電阻。在Browse libraries此對話框中，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、引腳下方二個。二極管、電容用同樣的方法放置，放置“地”，單擊地工具按鈕，待鼠標變?yōu)椤?”時。2.1.2用protel DXP 2004新建項目和原理圖文件開始設(shè)計前，照例先創(chuàng)建一個項目和原理圖文件。啟動Protel DXP 2004，單擊菜單“File”“New”“PCB Project”，然后單擊“File”“New”“Schematic”，保存項目名稱為 ：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)計系統(tǒng)后期處理 利用Protel DXP 2004集成環(huán)境設(shè)計一個電路時，原理圖的繪制只是完成了電路設(shè)計的第一步，在PCB板設(shè)計和制作之前，還必須對電路圖進行必要的后期處理和分析。項目編譯就是其中重要工作之一。在進行項目編譯時，詳盡的設(shè)計和電氣規(guī)則，將用于驗證設(shè)計（ERC）。當(dāng)確保原理圖設(shè)計無誤后，編譯的結(jié)果將被啟動的ECO加載到目標文件（如PCB文件）。另外后期處理中還涉及一些輸出報表，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)計完畢后，在制作PCB板之前，必須進行檢查。檢查一般包括兩種手段，一個是人工檢查原理圖是否符合設(shè)計要求、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，對于復(fù)雜的電路來說，人工檢查就有些力所不及了。另外一個是利用Protel DXP 2004提供的電氣驗證功能，進行自動化的設(shè)計驗證工作，這樣可以極大地提高工作效率和設(shè)計可靠性。（1） 項目選項的設(shè)置啟動Protel DXP 2004，打開項目反相輸入式放大電路.PrjPCB。單擊菜單“Project”“Project Options”，彈出原理圖選項設(shè)置對話框。其中Error Reporting標簽的選項采用默認即可。修改Connection Matrix標簽的選項Unconnected-Output Sheet Entry、Unconnected- Bi-directional Sheet Entry、Unconnected- Unspecified Sheet Entry選項為No Report。其它各項設(shè)置采用默認。（2） 啟動工程編譯在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)按照項目選項的設(shè)置對該項目文件進行工程編譯，從而完成電氣檢查。在Messages窗口顯示是否有錯誤信息。如果有在Compile Error 窗口，點擊某個錯誤信息，則原理圖中違反規(guī)則的對象高亮顯示，這樣便于檢查或修改錯誤。2.2.2創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)表網(wǎng)絡(luò)表是電路原理圖設(shè)計和印制板設(shè)計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)計中，導(dǎo)入正確的網(wǎng)絡(luò)報表，即可以獲得PCB設(shè)計所需要的一切信息，可以說，網(wǎng)絡(luò)報表的生成即是原理圖設(shè)計的結(jié)束， 又是PCB設(shè)計的開始。概況地講網(wǎng)絡(luò)表主要有兩個作用，即支持印刷電路板的自動布線及電路仿真；與最后從印刷電路板圖中得到的網(wǎng)絡(luò)表文件進行比較，檢查錯誤。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ERC檢查，確保電路圖在設(shè)計階段沒有致命的錯誤，同時要對網(wǎng)絡(luò)表的有關(guān)產(chǎn)生進行必要的設(shè)置。單擊菜單“Project”“Project Options”，在打開的項目選項設(shè)置對話框中，單擊Options標簽。在Output Paths選項中設(shè)置網(wǎng)絡(luò)表的保存路徑。默認路徑是在當(dāng)前項目文件夾內(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(1)加載網(wǎng)絡(luò)表 在Protel DXP 2004中，采用了雙向同步設(shè)計技術(shù)，就是在原理圖設(shè)計和PCB設(shè)計中，可以進行雙向轉(zhuǎn)化，因此可以利用原理圖設(shè)計系統(tǒng)的設(shè)計同步器加載網(wǎng)絡(luò)表。在原理圖設(shè)計系統(tǒng)中，單擊菜單“Design”“Update PCB Document”. 在工程變化對話框中，提供了原理圖詳細的網(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。“Validate Changes”按鈕是用來查看裝入的元件是否正確的，在Status欄中的Check項中會出現(xiàn)對勾和叉子形的標記，如果有錯誤的標記出現(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。驗證準確，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行。（1） 元件的自動布局單擊Auto Placer子菜單，在彈出的自動布局對話框中采用Cluster Placer方式。單擊OK按鈕開始自動布局。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）元件可以進行直交流的放大和方向的變換。最終完成了我們的設(shè)計的目的。（2）反相輸入放大電路的EDA設(shè)計實驗剛開始，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)計實驗不同于實驗課，電路圖都要自己設(shè)計。靜下心來，仔細分析題目，再加上指導(dǎo)老師的說明與提示，心中才有了譜。將整個系統(tǒng)根據(jù)不同的功能化分成模塊，再分別進行設(shè)計，逐個攻破，最后再將其整合即可。（3）通過這次課程設(shè)計，使我受益頗多。既鞏固了課堂上學(xué)到的理論知識，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)計的基本思想和方法，學(xué)會了科學(xué)地分析實際問題，通過查資料、分析資料及請教老師和同學(xué)等多種途徑，獨立解決問題。同時，也培養(yǎng)了我認真嚴謹?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)。參考文獻1 朱丹宇，周正康. 數(shù)據(jù)通訊和網(wǎng)絡(luò)M. 機械工業(yè)出版社,20002 吳堅，劉高平.基于GPRS網(wǎng)絡(luò)的點對點圖像傳輸方案J.計算機應(yīng)用研究，2004，5：222-223,2313 Androw S. Tanenbaum. 計算機網(wǎng)絡(luò)（第4版）M. Pearson，20044 楊杉，歐大生.電路設(shè)計與制板Protel DXP實用教程.西安電子科技大學(xué)出版社，20045W.Simpson, Editor. The Point-to-Point Proto