电路设计与制版实验指导书.docx
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电路设计与制版实验指导书
《电路设计与制版》
实验指导书
北京印刷学院
信息工程学院
电子信息工程专业
董武
目录
实验一熟悉原理图的设计环境(2学时)
实验二简单原理图设计(2学时)
实验三层次原理图设计1(2学时)
实验四层次原理图设计2(2学时)
实验五原理图元件库中元件的制作(2学时)
实验六单层电路板的设计(2学时)
实验七插针式封装的二层电路板的设计(4学时)
实验八表面安装型封装的二层电路板的设计(4学时)2学时
实验九简单四层电路板的设计(2学时)
实验十复杂四层电路板的设计(2学时)
实验十一六层电路板的设计(4学时)
实验十二封装库中封装的制作(2学时)
实验十三电路的仿真实验(4学时)2学时
实验一熟悉AltiumDesigner的原理图设计环境
一.实验目的和要求
1.学会软件的基本安装方法。
2.熟悉ALTIUMDESIGNER界面以及组织方式并熟悉常用快捷方式,能对ALTIUMDESIGNER的基本参数设置有比较清晰的理解。
3.熟悉各常用元件的名称。
二.实验设备及器材
PC机,ALTIUMDESIGNER
三.实验内容及步骤
1.练习安装、卸载AltiumDesigner。
2.练习切换中文界面和英文界面
3.练习原理图环境设置中的各个常用选项的设置。
DocumentOptions对话框和Preferences对话框。
4.练习对象的编辑操作:
选择对象、取消对象的选择、复制选择的对象(Ctrl+C)、粘贴选择的对象(Ctrl+V)、剪切选择的对象、删除选择的对象(Delete)、将选中的器件旋转90度(space)、将选中的器件左右翻转(X)、将选中的器件上下翻转(Y)
5.练习视图的操作。
熟悉快捷键:
视图放大、缩小、END(刷新)、HOME(居中)
6.注意管脚之间的连线使用图标
,图标
表示没有电气连接特性的图形连线。
7.新建一个项目(注意保存),新建一原理图(注意保存),并将页的大小设置为A4,完成下图的原理图的绘制。
此电路图需要同学们自己保存,在第五个实验时会用到。
8:
元件的标号属性中不要包含空格,否则在加载封装会出现错误。
四.实验报告要求
1.写出实验总结,详细分析实验中出现的问题,和解决办法和思路;对实验内容和实验方法提出建议,提高实验质量。
2.附录画的电路图。
实验二简单原理图设计
一.实验目的和要求
1.熟悉器件的调用以及各种移动操作和复制技巧。
2.掌握器件的参数的修改以及其它相关参数的设置以及所代表的意思。
二.实验设备及器材
PC机,ALTIUMDESIGNER
三.实验内容及步骤
1.绘制如下AT89C51单片机的最小系统原理图,要求相同器件用复制功能实现,并修改各器件的参数。
此电路图需要同学们自己保存,后面的实验要用到。
2.AT89C51元件在给教师给出的库中,把此文件加入到自己的项目中。
常用的元器件的元件库:
MiscellaneousDevices.lib
常用的接插件的元件库:
MiscellaneousConnector.lib
3.练习使用网络标号的自动递增功能。
4.练习使用原理图的自动标注功能Tools/Annotate。
5.练习使用电气规则检查进行原理图的检查Project/CompileDocumentSheet1.SchDoc
注意:
进行检查时,原理图在一个项目中。
如果出现错误:
弹出Message窗口,提示错误信息
如果没有错误,只有警告:
不会弹出提示Message窗口。
查看警告信息:
菜单View/WorkspacePanels/System/Messages
6.网络标号的常见错误位置:
7:
在原理图的右下方放置每个学生的姓名、学号
图纸信息显示在标题栏上的方法:
以Title为例:
第一步:
在标题栏Title处放置一个文本对象
第二步:
设置此文本对象的Text属性,为“=Title”
四.实验报告要求
1.写出实验总结,详细分析实验中出现的问题,和解决办法和思路;对实验内容和实验方法提出建议,提高实验质量。
2.附录画的电路图
实验三层次原理图设计1
一.实验目的和要求
1.熟悉层次原理图的使用,
2.练习使用具有多个部分的元件的调用。
3.统计元件的数量。
二.实验设备及器材
PC机,ALTIUMDESIGNER
三.实验内容及步骤
1.绘制如下TMS320LF2407的最小系统原理图,能够熟练使用Altium进行原理图的设计。
TMS320LF2407元件在教师给出的库中,把此文件加入到自己的项目中。
此电路图需要同学们自己保存,在第7个实验时会用到。
2.练习层次原理图的使用方法:
只使用电路模块(sheetsymbol)
3.练习使用具有多个部分的元件的方法
4.练习使用Tab按键连续放置电容,实现电容的标号自动递增和PartType内容的自动填充。
。
5.进行元件的数量统计。
执行菜单Report/BillofMaterial
6.画图时,注意,多使用复制操作,提高效率。
高层原理图:
低层原理图:
7:
元件的标号属性中不要包含空格,否则在加载封装时会出现错误。
四.实验报告要求
1.写出实验总结,详细分析实验中出现的问题,和解决办法和思路;对实验内容和实验方法提出建议,提高实验质量。
2.附录画的电路图
实验四层次原理图设计2
一.实验目的和要求
1.熟悉层次原理图的使用,
二.实验设备及器材
PC机,ALTIUMDESIGNER
三.实验内容及步骤
1.练习层次原理图的使用方法。
使用电路模块(sheetsymbol)、端口(port)和模块端口(sheetentry)。
各原理图之间的信号连接:
使用端口、模块端口进行连接。
有的元件在教师提供的库文件中。
2.底层原理图Sheet2.SchDoc的内容:
C8051F020是Silabs公司生产。
3.底层原理图Sheet3.SchDoc的内容:
4.高层原理图Sheet1.SchDoc的内容:
四.实验报告要求
1.写出实验总结,详细分析实验中出现的问题,和解决办法和思路;对实验内容和实验方法提出建议,提高实验质量。
2.附录画的电路图
实验五原理图元件库的制作
一、实验目的和要求
1.熟悉自定义元件的的制作过程以及相应参数的意义
2.能将已经有的元件按照自己的要求进行编辑。
二.实验设备及器材
PC机,ALTIUMDESIGNER
三.实验内容及步骤
1.新建一个项目(注意保存),然后新建原理图元件库文件(注意保存)。
2.根据AT89C51的数据手册,绘制AT89C51元件。
注意练习低电平有效信号的输入,和元件管脚的Number属性的自动递增功能。
3.根据DSP:
TMS320LF2407的数据手册,绘制TMS320LF2407元件。
练习具有多个部分的元件的编辑和调用。
4.练习在原理图库文件之间拷贝元件。
四.实验报告要求
1.写出实验总结,详细分析实验中出现的问题,和解决办法和思路;对实验内容和实验方法提出建议,提高实验质量。
2.附录画的元件
实验六单层电路板的设计
一、实验目的和要求
1.掌握设计PCB的设计流程,PCB文件的建立,机械边界和电气边界的设置。
2.练习PCB图的环境的设置。
3.练习封装的自动布线等。
熟悉PCB图的环境。
二.实验设备及器材
PC机,ALTIUMDESIGNER
三.实验内容及步骤
1.新建立一个项目后(注意保存项目),练习新建PCB文件的操作,注意保存此文件。
2.练习电路板选项对话框菜单:
Design/BoardOptions的各个常用设置,理解常用设置的意义和方法。
根据PPT中讲解的内容练习。
3.练习Preference对话框中的各个选项卡的各种常用的设置。
菜单Tools/Preference
根据PPT中讲解的内容练习。
4.练习规划电路板,进行机械外形尺寸设置和KeepOutLayer电气边界设置。
菜单Place/Line
5.练习PCB图的对象的编辑操作,如对象的选择、取消对象的选择(X+A)、复制选择的对象(Ctrl+C)、粘贴选择的对象(Ctrl+V)、剪切选择的对象、删除选择的对象(Ctrl+Delete)、旋转器件操作:
space:
将选中的器件旋转90度,X:
将选中的器件左右翻转,Y:
将选中的器件上下翻转。
6.练习PCB图的视图操作,放大工作区(快捷键PageUp),缩小工作区(快捷键PageDown),显示整张电路图(主工具栏的图标
),对工作区进行缩小,以显示全部的器件(快捷键Ctrl+PageDown),以光标所在的位置为中心,显示原理图(快捷键Home),刷新原理图(快捷键End),重复上一次操作(主工具栏的图标
),取消上一次操作(主工具栏的图标
)
7.完成实验1原理图的PCB图的制作。
要求使用单层电路板。
单层电路板的设计步骤在课件中。
封装:
电阻:
AXIAL-0.3,电容:
RAD-0.3,接插件:
HDR1X2,三极管:
BCY-W3/E4或TO-92A
封装在:
MiscellaneousDevices.IntLib、MiscellaneousConnectors.IntLib
使用单层自动布线:
菜单:
AutoRoute/ALL
单击按钮“EditLayerDirections”,
TopLayer的CurrentSetting选择NotUsed,后点击OK按钮。
然后,点击第一个对话框的RouteAll按钮。
四.实验报告要求
1.写出实验总结,详细分析实验中出现的问题,和解决办法和思路;对实验内容和实验方法提出建议,提高实验质量。
实验7插针式封装的二层电路板的设计
一、实验目的和要求
1.掌握PCB图的各种对象的编辑操作,掌握PCB图的视图操作。
2.练习手工布局和手工布线,进行单片机最小系统的PCB图设计。
3.练习插针式封装的PCB设计。
二.实验设备及器材
PC机,ALTIUMDESIGNER
三.实验内容及步骤
1.给原理图的每个元件设置封装属性。
对实验2中的单片机AT89C51最小系统原理图进行PCB图的制作。
要求:
使用插针封装。
封装所在的库文件:
4PortSerialInterface.PcbLib、MiscellaneousDevices.IntLib、MiscellaneousConnectors.IntLib、KEMETElectronicsFootprints.PcbLib、DallasSemiconductorFootprints.PcbLib
XTAL1所在的封装库文件是4PortSerialInterface.PcbLib,此库文件所在的路径:
F:
\ProgramFiles\AltiumDesignerSummer09\Examples\ReferenceDesigns\4PortSerialInterface\Libraries\4PortSerialInterface.PcbLib
封装:
电阻:
AXIAL-0.4;无极性电容:
RAD-0.2;有极性电容:
RB7.6-15;
晶阵:
XTAL1;接插件:
HDR1X2,HDR1X8;二极管:
DIODE0.4;
AT89C51:
DIP40;排阻:
HDR1X9
2:
在建立项目后,新建一个PCB文件,设定电路板的大小:
长方形,长10cm,宽9cm,使用坐标原点对象、坐标对象。
坐标原点对象的放置使用菜单“Edit/Origin/Set”。
设定英制(mil)和公制(mm)的转换(热键q)。
要求画出机械层边界、禁止布线层的边界。
把当前工作层设置为MechanicalLayer1,使用菜单Place/Line画机械层边界。
把当前工作层设置为KeepOutLayer,使用菜单Place/KeepOut/Track,画出电路板的电气边界。
3:
加载封装。
元件的标号不能包含空格。
4:
布局。
练习各种操作:
设定捕获栅格的大小(使用主工具栏的图标
),在PCB图的信号层之间进行转换(热键:
数字小键盘的*键),测量两点的距离(菜单Reports/MeasurementDistance,快捷键Ctrl+M)
使用菜单Tools/InteractivePlacement/,和ComponentPlacement工具栏的图标。
电源接插件J1放在电路板的边缘;
电阻R1和电源指示灯D1放在J1的附近;
电容C1给电源滤波,放在J1附近;
电容C2给单片机的电源滤波,放在U1的Pin40管脚附近;
电容C4和电阻R10放在一起;
电容C3和C5、晶体CRYSTAL1放在一起,放在单片机的P18、P19附近。
自动从原理图到PCB图选择元件
目的:
使一个功能模块的多个元件放在一起
第一步:
在原理图选中要布局的元件
第二步:
使用菜单Tools/SelectPCBComponents,
或使用快捷键T+S
操作完后,会在PCB图选中原理图中选择的封装
第三步:
使用图标
(或菜单Tool/ComponentPlacement/ArrangewithinRectangle),后在PCB图中使用鼠标左键画一个矩形,就会把选中的封装放在一起,然后在进行布局
查找封装的方法:
快捷键J+C,在弹出的对话框中输入元件的标号
5:
练习手工布线。
练习放置过孔。
电源线和地线加粗为60mil。
进行多边形铺铜PloygonPlane的练习操作。
电源线宽度设置为50mil,地线设置为50mil或铺地。
6:
画完PCB图后,对PCB图进行检查。
分析检查结果。
使用菜单Tools/DesignRuleCheck,具体操作见课件
7:
观看PCB图的3D图形。
8:
元件的标号属性中不要包含空格。
9、在电路板右下角的顶层丝印层放置每个学生的姓名、学号
注意:
1.布局时要注意使器件间的走线要尽可能的短,尽量把相同器件有放到一起为了美观,同时器件要中间对齐或着焊盘对齐。
管脚多的芯片要求在周围要留一些空间方便以后焊接。
2.布线时要求:
a.走线前要设置好线和线,线和焊盘,过孔之间的距离。
b.顶层和底层走线方向要尽量垂直,顶层尽量走横线,底层尽量走竖线。
c.走线尽量不要饶着走,可以打过孔走线,
d.在走线时遇到不好走的线或着走的太长,可以调整器件位置。
四.实验报告要求
1.写出实验总结,详细分析实验中出现的问题,和解决办法和思路;对实验内容和实验方法提出建议,提高实验质量。
实验8表面安装型封装的二层电路板的设计
一、实验目的和要求
1.练习手工布局和手工布线
2.练习表面安装型封装的PCB设计。
二.实验设备及器材
PC机,ALTIUMDESIGNER
三.实验内容及步骤
1.画出下列原理图:
使用的是实验4的部分原理图。
2、给原理图的每个元件设置封装属性。
封装所在的库文件:
4PortSerialInterface.PcbLib、MiscellaneousDevices.IntLib、MiscellaneousConnectors.IntLib、KEMETElectronicsFootprints.PcbLib、DallasSemiconductorFootprints.PcbLib、AtmelFootprints.PcbLib、IPC-SM-782Section8.4TantalumCapacitor.PcbLib
封装:
接插件J1:
HDR1X2;电阻:
1206;发光二极管:
1206;
0.1μF电容:
C0805;33P电容:
0603;1μ电容:
C0805;
电感10mH:
1206;220μF电容:
3528;晶体:
XTAL1;
C8051F020:
100T1_L;JTAG1:
HDR2X5
LMS1585:
TO263由在老师提供的封装库文件中。
3:
新建一个项目后(注意保存),新建一个PCB文件(注意保存),画出PCB图。
要求:
PCB图越小越好。
4.布局要求:
在U3的A3.3V电源管脚和VDD电源管脚旁边各放置一个0.1u和1u电容。
5、注意过孔的使用。
6:
画完PCB图后,对PCB图进行检查。
分析检查结果。
使用菜单Tools/DesignRuleCheck,具体操作见课件
四.实验报告要求
1.写出实验总结,详细分析实验中出现的问题,和解决办法和思路;对实验内容和实验方法提出建议,提高实验质量。
2.附录画的PCB图
实验九简单四层电路板的设计
一、实验目的和要求
1.练习四层电路板的设置。
2.练习简单4层电路板的设计
二.实验设备及器材
PC机,ALTIUMDESIGNER
三.实验内容及步骤
1.给原理图的每个元件设置封装属性。
对实验2中的单片机AT89C51最小系统原理图进行PCB图的制作。
要求:
使用插针封装。
封装所在的库文件:
4PortSerialInterface.PcbLib、MiscellaneousDevices.IntLib、MiscellaneousConnectors.IntLib、KEMETElectronicsFootprints.PcbLib、DallasSemiconductorFootprints.PcbLib
封装:
电阻:
AXIAL-0.4;无极性电容:
RAD-0.2;有极性电容:
RB7.6-15;
晶阵:
XTAL1;接插件:
HDR1X2,HDR1X8;二极管:
DIODE0.4;
AT89C51:
DIP40;排阻:
HDR1X9
2:
新建一个PCB文件,设置4层电路板
3、加载封装,进行布局、布线。
注意电源管脚、地管脚只需要打孔即可。
4:
画完PCB图后,对PCB图进行检查。
分析检查结果。
使用菜单Tools/DesignRuleCheck,具体操作见课件。
四.实验报告要求
1.写出实验总结,详细分析实验中出现的问题,和解决办法和思路;对实验内容和实验方法提出建议,提高实验质量。
2.附录画的PCB图
实验十复杂四层电路板设计
一、实验目的和要求
1.进行TMS320LF2407的最小系统的PCB图的设计。
2.练习贴片封装的PCB图设计。
3.此实验为扩展性、综合性实验,适合有兴趣、能力强的学生完成,不对全部学生要求必须完成。
二.实验设备及器材
PC机,ALTIUMDESIGNER
三.实验内容及步骤
1、第一步:
给原理图的每个元件设置封装属性。
对实验3中的DSPTMS320LF2407最小系统原理图进行PCB图的制作。
要求电容和电阻使用表贴封装。
封装:
电阻:
3216[1206],
电容:
有极性的电容,封装:
CAPPR5-5x5
104:
C1206,10P:
C1206,
0.015u:
C1206,0.68u:
C1206,
发光二极管:
3216[1206],电感:
3216[1206],
1117-3.3:
SOT223,晶阵:
VP32-3.2,
接插件:
HDR1X2,二极管:
3216[1206],,
DSP2407:
DSP2407_144;IS61LV6416:
IS61LV6416_SOP44,
JTAG-DSP2407:
JTAG
如果Alitum的通用封装库中没有,在提供给的封装库中。
把老师提供的封装库文件加入到你的项目中。
2、第2步:
新建一个PCB文件,设置电路板的中间两层为电源层和地层。
在菜单DESIGN-LAYERStackManager设置。
设定电路板的大小:
长方形,长30cm,宽20cm,使用图标
3、第3步:
加载封装。
元件的标号不能包含空格,否则在加载封装时会出现错误。
4、第4步:
布局。
注意:
对集成电路的每个电源管脚旁边加一个滤波电容,越靠近电源管脚越好。
选择功能模块的所有元件的方法:
为了使一个功能模块的几个元件都放在一起,可以在原理图中选择这个模块的所有元件,然后使用Tools->SelectPCBComponents,就可以在PCB中一次性选择这些元件了,再把他们对齐、摆放等,这样就不用对照原理图一个一个地找了。
查找封装的方法:
使用快捷键J+C,在弹出的对话框中输入元件的标号
5、第5步:
布线,电源线、地线打孔即可。
6、第6步:
对PCB图进行检查。
分析检查结果。
7、第7步:
画出4个定位孔;观看PCB图的3D图形。
注意:
元件的标号属性中不要包含空格,否则在加载网络表会出现错误。
8:
画完PCB图后,对PCB图进行检查。
分析检查结果。
使用菜单Tools/DesignRuleCheck,具体操作见课件
四.实验报告要求
1.写出实验总结,详细分析实验中出现的问题,和解决办法和思路;对实验内容和实验方法提出建议,提高实验质量。
2.附录画的PCB图
实验十一六层电路板的设计
一、实验目的和要求
1.练习六层电路板的设计
二.实验设备及器材
PC机,ALTIUMDESIGNER
三.实验内容及步骤
1.使用实验8相同的原理图。
2、给原理图的每个元件设置封装属性。
封装:
接插件J1:
HDR1X2;电阻:
1206;发光二极管:
1206;0.1μF电容:
C0805;
33P电容:
C0805;1μ电容:
C0805;电感10mH:
1206;220μF电容:
3528;
晶体:
XTAL1;C8051F020:
100T1_L;JTAG1:
HDR2X5
LMS1585:
TO263此封装在老师提供的封装库文件中
封装所在的库文件:
4PortSerialInterface.PcbLib、MiscellaneousDevices.IntLib、MiscellaneousConnectors.IntLib、KEMETElectronicsFootprints.PcbLib、DallasSemiconductorFootprints.PcbLib、AtmelFootprints.PcbLib、AltiumNanoboardProject.IntLib
3.新建项目(保存),新建一个PCB文件(保存),设置六层电路板。
详细步骤见课件。
4.布局要求:
在U3的A3.3V电源管脚和VDD电源管脚旁边各放置一个0.1u和1u电容。
5.布线。
可以在中间布线层进行布线。
6:
画完PCB图后,对PCB图进行检查。
分析检查结果。
使用菜单Tools/DesignRuleCheck,具体操作见课件
四.实验报告要求
1.写出实验总结,详细分析实验中出现的问题,和解决办法和思路;对实验内容和实验方法提出建议,提高实验质量。
2.附录画的PCB图
实验十二封装库的制作
一、实验目的和要求
1.掌握封装的设计操作
2.熟悉封装库编辑的环境。
二.实验设备及器材
PC机,ALTIUMDESIGNER
三.实验内容及步骤
1.建立PCB的封装库文件.
2.根据AD9835的数据手册进行封装设
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