2010年Protel99练习

Protel99SE电子CAD设计—_上机练习

第一部分 仿真库

[练习 1] 调入仿真元件库

首先在设计管理器中选择BrowseSch页面，在该页面的BrowseSch区域中的下拉框中选择Libraries，单击Add/Remove按钮，在弹出的窗口上部搜寻下拉框中，选择Protle99SE所在的文件夹，再选择路径：Protel99SE文件夹/Library/SCH，在元件库显示窗口找到Sim单击窗口下部的ADD安钮，就可以看到窗口中的SelectedFiles区域将显示仿真元件库Sim的路径，最后单击OK按钮，就把仿真元件库添加到了元件库管理器。

注意：如果要对生成的原理图进行仿真，必须选择Sim库中的元件画图。另外，杂库miscellaneous.Lib中包含许多常用元件，也经常使用。但是用杂库中的元件所画电路图不能仿真。

[练习 2] 认识仿真元件库和库中的内容。

Protel99SE中有如下仿真元件子库：

7SEGDISP.lib：七段数码管库

74xx.Lib：通用74系列数字集成电路库

BJT.Lib：双极型三极管

BUFFER.Lib：缓冲器库

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CAMP.lib：电流放大器库

CMOS.Lib：CMOS数字集成电路库

COMPARATOR.lib：比较器库

CRYSTAL.lib：石英晶体库

DIODE.Liub：二极管库

IGBT.Lib：绝缘栅双极型晶体管库

JGBT.Lib：结型场效应管

MATH.lib：具有各种数字功能的两端口元件库

MESFET.Lib：砷化镓场效应管库

Misc.lib：杂元件库，包括数模、数模和锁相等电路

MOSFET.Lib：金属氧化物场效应管库

OPAMP.lib：运算放大器库

OPTO.Lib：光耦器库.包括4N25

REFULATOR.Lib：稳压电源库，包括7805、7812、LM317和TL431

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RELAY.Lib：继电器库，5V、12V等继电器

SCR.Lib：晶闸管库

SimulationSymbols.Lib：基本仿真元库，包括电阻、电容、电感、各种电源等基本仿真器件

SWITCHLib：开关元件库

TIMER.Lib：时基电路库，包括555和556.

TRANSFORMER.Lib：变压器元件库

TRAC.Lib：双向晶闸管库

TUBE.lib：电子管库

UJT.Lib：单结晶体管库

[练习 3] 练习认识基本仿真元件.

选择SimulationSymbols.lib，察看基本仿真元件：CAP：电容. CAP2：电解电容. RES：电阻. VSRC：直流电压源. VSIN：正弦电压源 ISRN：正弦电流源 3

INDUCTOR：电感. ISRC：直流电流源.

VPULSE：脉冲电压源。

其中电阻、电解电容、直流电压等元件具有欧洲图形，可以在元件属性设置窗口的图形（Graphical Atrs）设置页面将图形模式（Mode）转换成DEMorgan。

第三部分 模拟电路

..VCCV112VR125kVCCR35KC2COUT10uFR510kC1IN10uFV2VSINR25kBQ12N2222AER41.3KC30.01uF..

图5

[练习2] 试使用交流分析计算图5所示放大电路的放大倍数。图中V2是正弦信号源，双击该元件进入属性中Part Fields页面，将电压数值（AC Magnitude）字段内容设置为5mV。

General页面设置：执行菜单Simulate/Setup，屏幕弹出设置窗口的General页面。设置交流分析(AC Small Signal).从1Hz到10MHz，步长100，倍频.输出结果是输出端电压out的频率特性，可以使用View/Scaling菜单将X轴的标尺(X-Scale)改为对数(log)。

求该电路的放大倍数：单击New按钮，在屏幕弹出窗口中选择out信号。然后选择除号，再选择in信号，单击Create按钮关闭该窗口。

[练习3] 对练习2中所示的电路进行瞬态分析。输入端加入振幅(Amplitude)为10mV，频率(Frequency)

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为1kHz的正弦信号，然后仿真输出端波形。

[练习6] 试用工作点分析和瞬态分析方法研究图8所示的差动放大器。电压源V1为正弦电源VSIN，电压的幅值(Amplitude)为10mV，频率(Frequency)为1kHz。

VCCR27.75kR37.75kM1SUBVABR1V11kHz50Q2Q12N2222AV1V2R450QOUTIN2N2222AVfwD21N4002Vin2VIN2VSIND31N4002C2100u75Q3R63.2kD11N9142N2222AVCCV212VVEEV3-12VR52.5kR71.5kVEED41N4002VIN3VSINVin3D51N4002D21N914

图8

[练习10] 试用瞬态分析方法研究图12所示的稳压电源电路。电压源Vin为正弦电源VSIN，电压的幅值(Amplitude)为100V，频率(Frequency)为50kHz。变压器变比为10：1。

..u1TF1u2u3Q1u4VinVSIND118DB1010TO1.R1680C1100uF2N2222AC2100uFD21N4736.R22k 5

图12

第四部分 数字电路

[练习1] 试用瞬态分析方法研究图14所示555组成的多谐振荡器。

TRIGGERR1VCCVCCRST2kRA1kVCC12V48U1555DCHGRB1k0V.ICRESET2TRIGVCCDISCHGTHOLD765CVOLTC10.01uFOUTRL10k3OUTCVOLTGNDCT0.1uF1

图14

[练习2] 试用瞬态分析方法研究图15所示的数字模拟混合电路。信号源Vin是脉冲电源(VPULSE)，需要设置初始值(Initial Value=0V)、脉冲电压(Pulsed Value=5V)、时间延迟(Time Delay=0S)、上升沿(Rise Time=1uS)、下降沿(Fall Time=1uS)、脉冲宽度(Pulse Width=0.5mS)和周期(Period=1mS)。

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.VCC.10U1AQ5Q31113Q74LS1126NQ312JU1BPRQ9Q231Q74LS1127NQ22JCKKU2AQ5Q11113Q74LS1126NQ112J1044U2BPRQ9Q0VEE3CLK12JCKKPRPRCKKCLRCKKCLRQ74LS112U3A1274LS04U3B374LS0447NQ0R31kR41kR51kR61kCLRCLR15141514O4Q1NPNO3O2O1VinVPULSEQ2NPNVCCV15VVEEV215VU3C574LS04U3D974LS0486Q3NPNQ4NPN..

图15

第六部分 PCB

[练习1] 设计图22所示的电路的电路板。要求：（1）使用单层电路板（2）电源地线铜膜线的宽度为50mil（3）一般布线的宽度为25mil（4）人工放置元件封装（5）布线时只能单层走线。

单层电路的顶层为元件面，底层为焊接面，同时还需要有丝网层、底层阻焊膜层、禁止层和穿透层。布线时只要在底层布线就可以了，而线宽可以在铜膜线属性中设置。

注意：在画电路板图中更改线宽属性前需要更改最大线宽值：首先选择Dsign/Rules菜单，然后在弹出的窗口中选择Routing页面，再在RuleClasses下拉框中选择Width Constraint规则，按下该规则窗口中的Properties按钮，屏幕弹出设置窗口，将该窗口中将Maximum Width设置为100mil。如果不设置该规则，就不能改线宽。

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..TRIGGERR1VCCRST2kRA1kVCC48U1555DCHGRB1kJ14321CON4OUTRL10k2RESETTRIGVCCDISCHGTHOLD765CVOLTC10.01uF3OUTCVOLTGNDCT0.1uF1.

图22

[练习2] 单级放大器电路如图23所示，设计该电路的电路板。要求：（1）使用单层电路板（2）电源地线的铜膜线的宽度为50mil（3）一般布线的宽度为20mil（4）人工放置元件封装（5）布线时只能单层走线。

..VCCR118kR2675C2COUT0.01uFJ2CON212C1INJ1B0.01uFR33.3kQ12N2222AEVCC4321R4200C30.01uFCON4.

图23

.[练习4] 计数译码电路如图25所示，设计该电路的电路板。要求：（1）使用双层电路板（2）电源地线的铜膜线宽度为25mil（3）一般布线的宽度为10mil（4）人工放置元件封装，并排列元件封装（5）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。

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.VCCVCC.4D0U1AQ5LED3D1R01K2J121CON2CLK3DCLKPRECLRQ674LS74LED3D2U374LS138U1BR11K110R21K1211DCLKPREQ9Q0Q1Q2123ABCCLRQ874LS74VCC513G1G2AG2BY0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y715141312111097Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7LED3D3R31KLED3D4R41KLED3D5U2AQ5J221CON274LS74LED3D7C11uLED3D6VCC4R51K23DCLKPRECLRQ6R61K1R71K.LED3.

图25

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PCB封装

常用封装库位置：

D：/ Design Explorer 99SE / Library / pcb / Generic Footpringts下的：

Advpcb（即PCB Footprints）、General IC、Miscellaneous

常用封装形式：

电阻类无源元件：AXIAL0.3~AXIAL1.0。数字表示焊盘间距，单位是英寸。

无极性电容元件：RAD0.1~RAD0.4。

有极性电容元件：RB.2/.4~RB.5/1.0。斜杠前的数字表示焊盘间距，斜杠后的数字表示电容外直径。

二极管元件：DIODE0.4、DIODE0.7、DO-41。

三极管、FET、UJT：TO-xxx。xxx为数字，表示不同的封装。

双排包装的连接头（牛脚连接器）：IDCxx。xx表示管脚数。

石英晶体：XTAL1。

可变电阻：VR1~VR5。

按键开关、指拨开关：SIP2、RAD0.3、DIPx。

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电源连接头：POWER4、POWER6、SIPx。

双列直插：DIP4~DIP。

单排包装的元件或连接头：FLY4、SIP2~SIP20。

D型连接头：DB9x、DB15x、DB25x、DB37x。

注：① 1英寸=1000mil，100mil=2.毫米。

② Miscellaneous库中的封装，在数字的前面都有“-”，如：AXIAL-0.3，DIP-4。

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自动布线画电路板图步骤及注意事项

1. 画原理图是为了画电路板图，最好对原理图或部分原理图进行仿真。

2. 画原理图注意每个元件都必须有封装，封装形式见表。而且封装的焊盘号和原理图的引脚号之间必须有对应关系。

3. 对原理图进行ERC检查后，建立原理图网络表。

4. 建立电路板图文件。（File/New/PCB Document）

5. 添加封装库。在电路板设计窗口，Browse pcb页下Browse下拉框中选择Libraries，点下面的Add/Rmove，选择D：/Design Explorer99SE/library/pcb/添加Advpcb和Miscellaneous库。

6. 使用菜单View/Toggle Units改英制为公制（快捷键Q）；Design/Options/layers/visible中设置第一组可视栅格为1mm，第二组为10mm；Design/Options/option下左边的四项中设置为0.1mm 。

7. 打开工具条（view/toolbars/placement tools），确定电路板图板尺寸（布线范围）。在KeepOutLayer层上，使用Placement工具栏,点

按钮放置原点；点

按钮放置坐标,点

按钮画出电路板图板框尺寸。

8. 使用菜单Design/Load Nets将网络表调入，若有错查明原因，返回原理图并修改。一般遇到的问题是无元件封装或元件引脚和封装焊盘不对应。常见错误：Component not found 元件找不着，原因是元件封装名不正确；Node not found 节点找不着，原因是元件引脚和封装焊盘不对应。无错，执行命令将元件和元件之间的连接关系调入电路板图。

9. 将元件人工排列在电路板上，规则是电路输入端在电路板左侧；输出端在电路板右侧；元件和元件之间的连线最短；安装元件之间不能互相干涉。

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10. 设置布线层、铜膜走线宽度。若为单层板，在Design/Rules中的Routing Layers设置走线层，若为单层板则在Design/Rules中的Routing Layers下点Properties将Toplaver设置为not used返回。若为双层板，使用默认值。一般走线宽度为10mil(0.25mm)，电源和地线应该宽一些。在Design/Rules中的Width Constraint增加规则。

11. 自动布线。使用菜单Auto Route/All自动布线。在布线完成对话框中观察布线的布通率，若为100%，说明全部布通。若不能100%布通，则使用菜单Tools/Un-Route/All取消布线回到预拉线状态，重新布置元件、调整线宽后再布线。布完线可手工调整，但要先将Tools/preferences/option/Mode的下拉框中选为push obstacle推线，并且选中Automatically Remove自动回线删除。

12. 用3D立体图观察电路板（菜单View/Board in 3D）若对元件布置不满意，返回第11步。

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