CAD大型作业.docx
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CAD大型作业.docx
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CAD大型作业
电
子
C
A
D
大
型
作
业
综合项目:
Seven-segment数码显示电路
班级:
***
姓名:
******
学号:
***********
指导老师:
*******
2010年12月28日
目录
(一):
AltiumDesigner6简介……………………………..
(二):
试验目的及要求…………………………………….
(三):
摘要………………………………………………
(四):
试验有关的操作步骤……………………………….
(1)建立PCB工程……………………………....
(2)绘制原理图…………………………………..
(3)绘制PCB图…………………………………
(4)导出Bill……………………………………..
(5)生成3D图形…………………………………
(五):
试验心的体会………………………………………
AltiumDesigner6.0
简单介绍
2005年年底,Protel软件的原厂商Altium公司推出了Protel系列的最新高端版本AltiumDesigner6.0。
AltiumDesigner6.0,它是完全一体化电子产品开发系统的一个新版本,也是业界第一款也是唯一一种完整的板级设计解决方案。
AltiumDesigner是业界首例将设计流程、集成化PCB设计、可编程器件(如FPGA)设计和基于处理器设计的嵌入式软件开发功能整合在一起的产品,一种同时进行PCB和FPGA设计以及嵌入式设计的解决方案,具有将设计方案从概念转变为最终成品所需的全部功能。
这款最新高端版本AltiumDesigner6.除了全面继承包括99SE,Protel2004在内的先前一系列版本的功能和优点以外,还增加了许多改进和很多高端功能。
AltiumDesigner6.0拓宽了板级设计的传统界限,全面集成了FPGA设计功能和SOPC设计实现功能,从而允许工程师能将系统设计中的FPGA与PCB设计以及嵌入式设计集成在一起。
首先:
在PCB部分,除了Protel2004中的多通道复制;实时的、阻抗控制布线功能;SitusTM自动布线器等新功能以外,AltiumDesigner6.0还着重在:
差分对布线,FPGA器件差分对管脚的动态分配,PCB和FPGA之间的全面集成,从而实现了自动引脚优化和非凡的布线效果。
还有PCB文件切片,PCB多个器件集体操作,在PCB文件中支持多国语言(中文、英文、德文、法文、日文),任意字体和大小的汉字字符输入,光标跟随在线信息显示功能,光标点可选器件列表,复杂BGA器件的多层自动扇出,提供了对高密度封装(如BGA)的交互布线功能,总线布线功能,器件精确移动,快速铺铜等功能。
交互式编辑、出错查询、布线和可视化功能,从而能更快地实现电路板布局,支持高速电路设计,具有成熟的布线后信号完整性分析工具.AltiumDesigner6.0对差分信号提供系统范围内的支持,可对高速内连的差分信号对进行充分定义、管理和交互式布线。
支持包括对在FPGA项目内部定义的LVDS信号的物理设计进行自动映射。
LVDS是差分信号最通用的标准,广泛应用于可编程器件。
AltiumDesigner可充分利用当今FPGA器件上的扩展I/O管脚。
其次,在原理图部分,新增加“灵巧粘帖”可以将一些不同的对象拷贝到原理图当中,比如一些网络标号,一页图纸的BOM表,都可以拷贝粘帖到原理图当中。
原理图文件切片,多个器件集体操作,文本筐的直接编辑,箭头的添加,器件精确移动,总线走线,自动网标选择等!
强大的前端将多层次、多通道的原理图输入、VHDL开发和功能仿真、布线前后的信号完整性分析功能。
在信号仿真部分,提供完善的混合信号仿真,在对XSPICE标准的支持之外,还支持对Pspice模型和电路的仿真。
对FPGA设计提供了丰富的IP内核,包括各种处理器、存储器、外设、接口、以及虚拟仪器。
第三在嵌入式设计部分,增强了JTAG器件的实时显示功能,增强型基于FPGA的逻辑分析仪,可以支持32位或64位的信号输入。
除了现有的多种处理器内核外,还增强了对更多的32位微处理器的支持,可以使嵌入式软件设计在软处理器,FPGA内部嵌入的硬处理器,分立处理器之间无缝的迁移。
使用了Wishbone开放总线连接器允许在FPGA上实现的逻辑模块可以透明的连接到各种处理器上。
AltiumDesigner6.0支持XilinxMicroBlaze,TSK3000等32位软处理器,PowerPC405硬核,并且支持AMCC405和SharpBlueStreakARM7系列分立的处理器。
对每一种处理器都提供完备的开发调试工具。
实验目的:
完成SEVEN-SEGMENT数码显示电路
实验要求:
1.按照PCB板设计的方法步骤(元件设计、原理图设计、PCB图设计、3D效果)设计给定题目对应的PCB板,并编写相应文档。
2.在AltiumDesigner6中完成原理图及PCB板的创建,并编写要完成所需功能(元件的设计、封装和放置以及PCB板的布线等),要求设计的PCB板和所给的实物在外观上类似,功能上一样。
3.把以上两步整理编写出《大型作业设计说明书》,《大型作业设计说明书》的格式为:
封面、大型作业任务书、摘要、前言、目录、正文、总结、参考资料。
字数不少于5000字,页数不少于15页。
摘要:
实验内容:
1.SEVEN-SEGMENT数码显示电路
2.SEVEN-SEGMENT数码显示电路PCB图。
要求:
1.电路中所用元件封装也可自行选择,电路板外形尺寸,设计规则,电路布局、连线可自行设计。
2.设计完成后生成PCB3D视图文件。
实验目的:
1.考察学生动手能力,是否掌握一般基本电路设计的步骤。
2.更好的掌握PCB的设计方法,达到教学的目标。
实验步骤是:
新建原理图→图纸设置→装载元件库→放置元件→元件属性修改→元件位置调整→连线→检查修改→保存→创建PCB板→导入元件→手动布局→自动布线→手动修改→保存→生成3D视图→保存→打印输出PCB板。
原理图设计:
(1)新建PCB项目文件执行File/New/Project/PCBProject创建PCB项目文件,命名为“SEVEN-SEGMENT数码显示电路”,并保存文件。
(2)新建原理图文件执行File/New/Schematic,创建原理图文件,命名为“SEVEN-SEGMENT数码显示电路”。
(3)原理图图纸设置执行菜单Design/DocumentOptions,弹出DocumentOptions对话框。
图纸类型设置为A4,显示标准标题栏,捕获栅格设置为5,可视栅格设置为10,电气栅格设置为4。
(4)查找并放置元器件在元件库中查找元件以及元件的封装,原理图中所使用的元件,电阻Res2,发光二极管LED1,抗饱和二极管Diode,都在MiscellaneousDevices.IntLib元件库中可找到。
查找并放置元器件到原理图中。
(5)排列布局元器件使用元器件排列命令排列布局元器件。
常用排列命令在“Edit/Align”菜单子菜单中,也可使用快捷键,选择合适命令对元器件进行对齐、均匀分布等操作。
(6)元器件自动标识选择菜单命令“Tools/AnnotateSchematics...”打开“Annotate”对话框,在该对话框中对元器件进行自动标识操作。
(7)连线连接线路,选择Place/Wire菜单命令,或用快捷键P、W放置导线。
完成后如图所示:
(8)保存单击工具栏中的保存按钮,保存。
或着执行File/save保存。
PCB图设计:
(1)新建PCB文件在Files面板中,在Newfromtemplate栏中选择PCBBoardWizard选项,打开PCB创建向导,利用向导创建一个尺寸为60mm×50mm,禁止布线边界为1.3mm的电路板,重命名为“单管放大电路PCB”并保存文件。
(2)导入元件封装与网络在PCB环境中执行菜单命令Design\ImportChangesFrom贺春灯电路.Prjpcb,在弹出的“EngineeringChangeOrder”对话框中,依次单击【Validate】、【ExecuteChanges】按钮,导入元件封装与网络。
(3)手动布局在PCB电路板的TopLayer层手动布局元器件封装。
(4)自动布线1.执行菜单命令Design\Rules,打开“PCBRulesandconstraintsEditor(PCB规则和约束编辑)”对话框。
在Routing项中Width子项设置布线宽度规则,鼠标右键选择NewRule...创建新的规则,重命名Name为GND,选择Net为GND,设置线宽为0.9mm。
用同样方法创建并设置+6V网络的布线宽度规则,并单击【Apply】按钮应用规则。
2.执行菜单命令AutoRoute\All,“SitusRoutingStrategies”(自动布线设置)对话框。
单击【RoutingAll】按钮,程序就开始对电路板进行自动布线,同时打开Message窗口显示自动布线信息。
(5)补泪滴执行菜单命令Tools/Teardrops...打开“TeardropOptions”对话框。
对在该对话框中对补泪滴选项进行设置。
(6)放置多边形覆铜执行菜单命令Place/PolygonPour...,鼠标变成十字光标,在需要覆铜区圈出封闭图形。
(5)保存单击工具栏中的保存按钮,保存。
或着执行File/save保存。
3D效果:
(1)3D显示执行菜单命令View/Legacy3D,可生成PCB的3D显示文件。
(2)用鼠标拖动3D文件,查看3D视图。
3D试图(正面)
3D试图(背面)
打印输出:
(1)执行File/PageSetup命令,系统将弹出PCB打印属性对话框。
设置各项参数。
在这个对话框中需要设置打印机类型、选择目标图形文件类型、设置颜色等
(2)打印机设置
执行File/Print命令,系统将弹出的“打印机配置”对话框。
设置打印机的配置,包括打印的页码、份数等,设置完毕后,单击“OK”按钮,如果用鼠标左键单击“打印机配置”对话框中的“Properties”按钮,会弹出其他属性对话框,可以设置打印纸张的方向。
(3)打印预览
单击“Preview”按钮,则可以对打印的图形进行预览,如下图即为PCB的打印预览图形。
(4)打印
实训总结
一、画好原理图
设计PCB前,首先要做的工作是画好原理图。
原理图的连接一定要正确,注意各个管脚的输入输出属性
二、布局
画好原理图和元器件封装,就可以生成网表,进行元器件的布局了。
布局的总体思想:
在符合产品电气以及机械结构要求的基础上考虑整体美观,在一个PCB板上,元件的布局要求要均衡,疏密有序。
布局原则:
首先要考虑PCB尺寸。
PCB尺寸国道是,印制线条长,阻抗增加,抗噪声能力下降,成本也增加;过小时,散热不好,且临近线条易受干扰。
在确定PCB尺寸后,在确定特殊元件的位置。
最后根据电路的功能单元对电路的全部元器件进行布局。
在确定特殊元件位置时要遵守以下原则:
1.元件在二维、三维空间上有无冲突?
2.元件布局是否疏密有序,排列整齐?
是否全部布完?
3.需经常更换的元件能否方便的更换?
插件板插入设备是否方便?
在插上连接线后在二维、三维是否有冲突?
4.热敏元件与发热元件之间是否有适当的距离?
5.调整可调元件是否方便?
三、布线
在PCB设计中,布线是PCB设计的重要步骤。
布线有单面布线、双面布线和多层布线。
方式主要有三种:
自动布线、手动布线、手动自动结合布线。
为了避免输入端与输出端的边线相邻平行而产生反射干扰,在PCB布线工艺设计中一般考虑以下几方面:
1.连线精简原则:
连线要精简,尽可能短,尽量少拐弯,力求线条简单明了。
如输入/输出,交流/直流,强/弱信号,高频/低频,高压/低压等...,它们的走向应该是呈线形的(或分离),不得相互交融。
其目的是防止相互干扰。
最好的走向是按直线,但一般不易实现,避免环形走线。
对于是直流,小信号,低电压PCB设计的要求可以低些。
输入端与输出端的边线应避免相邻平行,以免产生反射干扰。
必要时应加地线隔离,两相邻层的布线要互相垂直,平行容易产生寄生耦合。
2.接地设计原则:
要遵循“选择好接地点:
数字地线与模拟线分开、一点接地”的技术原则接地线应尽量加粗。
接地线线宽应在2-3mm以上。
3.合理布置电源滤波/退耦电容:
布置这些电容就应尽量靠近这些元部件,离得太远就没有作用了。
在贴片器件的退耦电容最好在布在板子另一面的器件肚子位置,电源和地要先过电容,再进芯片。
4.走线原则:
铜膜导线的拐角处应为圆角或斜角,因为高频时直角或尖角的拐角处会影响电气性能。
5.电源线设计原则:
根据印制电路板电流的大小,要尽量加大电源线宽度,减少环路电阻。
同时,尽量是电源线、地线的走向和数据传递的方向一致,有利于增强抗噪声能力。
四.设计规则检查
1.线与线,线与元件焊盘,线与贯通孔,元件焊盘与贯通孔,贯通孔与贯通孔之间的距离是否合理,是否满足生产要求。
2.对于关键的信号线是否采取了最佳措施,如长度最短,加保护线,输入线及输出线被明显地分开。
3.电源线和地线的宽度是否合适,电源与地线之间是否紧耦合(低的波阻抗)。
4.在PCB中是否还有能让地线加宽的地方。
5.对于关键的信号线是否采取了最佳措施,如长度最短,加保护线,输入线及输出线被明显地分开。
五.注意事项
执行菜单命令Design\ImportChangesFrom贺春灯电路.Prjpcb之前必需满足三个条件,缺一不可:
1.绘制好原理图,并生成网络表文件。
2.项目中使用的元器件所属元件库必须加载。
3.创建PCB电路板文件,并保存到项目中。
参考文献
[1]胡应战AltiumDesigner6电路设计使用教程.河南:
河南科学技术出版社,2009.
[2]田磊邢鹏康《电子CAD》实验实训指导书.河南:
河南工业职业技术学院。
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- CAD 大型 作业
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