大專畢業(yè)論文——基于Multisim與Protel軟件聯(lián)合設(shè)計(jì)PCB板的研究1.doc

目 錄一、引言1頁(yè)（一）研究背景1頁(yè)（二）問題的提出與研究意義1頁(yè)二、電子設(shè)計(jì)部分2頁(yè)(一) 實(shí)驗(yàn)所需儀器 2頁(yè)(二) 電路圖繪制及仿真 2頁(yè)(三) multisim與protel軟件的兼容 3頁(yè)(四) protel制板10頁(yè)三、總結(jié)12頁(yè)四、參考文獻(xiàn)13頁(yè)五、謝詞13頁(yè)13 / 15【摘要】當(dāng)前電子技術(shù)發(fā)展日新月異，電子繪圖和制版技術(shù)專業(yè)化程度越來越高，電子CAD技術(shù)（電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化EDA-Electronic Design Automation)已經(jīng)成為專業(yè)基礎(chǔ)技術(shù)。在眾多的CAD技術(shù)軟件中，Protel就是應(yīng)用最為廣泛的EDA軟件之一。本文通過研究與實(shí)驗(yàn),在計(jì)算機(jī)上應(yīng)用Multisim7軟件對(duì)電子電路進(jìn)行仿真.仿真成功后,輸出電路網(wǎng)絡(luò)表文件,在Protel 99 SE軟件中設(shè)計(jì)出印制電路板(PCB),解決了兩個(gè)軟件的相互連接與兼容問題?！娟P(guān)鍵詞】：Protel 99 SE Multisim7 PCB設(shè)計(jì) 網(wǎng)絡(luò)表文件 電子電路仿真 ABSTRACT The current electronic technology development changes with each new day, the electronic cartography and the making lithograph plates technology specialization degree is getting higher and higher, the electronic CAD technology (electronic design automation EDA-Electronic Design Automation) already became the specialized foundation technology. In the numerous CAD technology software, Protel applies one of most widespread EDA softwares. This article through the research and the experiment, carries on the simulation on the computer using the Multisim7 software to the electronic circuit. After simulation success, the output circuit network table document, softwares designs print circuit wafer (PCB) in Protel in 99 SE, has solved two softwares interconnections and the compatible question.【Key words】：Multisim；Protel；PCB design；network table；Electronic circuit simulation.一、引言（一）研究背景隨著時(shí)代的發(fā)展,計(jì)算機(jī)技術(shù)在電子電路設(shè)計(jì)中發(fā)揮著越來越大的作用,20世紀(jì)80年代后期,出現(xiàn)了一批優(yōu)秀的電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化(Elcertonic Design Automation,EDA)軟件.Multisim7是目前國(guó)內(nèi)高校和科研部門中應(yīng)用較多的電子電路仿真軟件.它功能強(qiáng)大,界面友好，形象的“虛擬儀表：使它成為至今為止在世界使用最方便，最直觀的仿真軟件之一。具有以下特點(diǎn):用戶界面直觀,種類繁多的元件和模型,元件放置迅速和連線簡(jiǎn)捷方便,進(jìn)行SPICE仿真強(qiáng)大的電路分析功能等.Protel是在 TAGO基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種印制電路版(PCB)設(shè)計(jì)的首選軟件. Protel 99 SE提供了高級(jí)數(shù)模器件混合仿真功能,其仿真引擎使用的是伯克利分校的SPICE3F5/Xspice,它可精確地仿真由各種器種構(gòu)成的電路.同時(shí)不需要用戶去編寫電路網(wǎng)表文件,系統(tǒng)將根據(jù)所畫電路自動(dòng)生成網(wǎng)表并進(jìn)行仿真,與一般電路仿真軟件相比,其使用更加靈活方便.其特點(diǎn):強(qiáng)大的分析工具,豐富的信號(hào)源,充分的仿真模型庫(kù),友好的操作界面.盡管兩個(gè)軟件都存在與之兼容的制版和仿真軟件，然而許多人更青睞用Multisim7進(jìn)行設(shè)計(jì)電路仿真，成功后用PROTEL99SE進(jìn)行電路設(shè)計(jì)。兩個(gè)軟件是通過格式相互兼容的網(wǎng)絡(luò)表實(shí)現(xiàn)的。而二軟件含有元件封裝形式，互不兼容，因而，如何準(zhǔn)確改變網(wǎng)絡(luò)表中的使用元件封裝成為設(shè)計(jì)研究的關(guān)鍵。（二）問題的提出與研究意義1.問題的提出（1）如何準(zhǔn)確改變網(wǎng)絡(luò)表中使用的元件封裝.（2）如何將Multisim中的電路圖導(dǎo)入ProtelPCB板.2.研究意義在計(jì)算機(jī)上應(yīng)用Multisim 7軟件對(duì)電子電子進(jìn)行仿真設(shè)計(jì)。仿真通過之后，輸出電路網(wǎng)絡(luò)表文件。在Protel SE軟件環(huán)境下修改網(wǎng)絡(luò)表文件，設(shè)計(jì)出印制電路板（PCB）.巧妙的解決了兩種軟件的兼容問題。利用本文的設(shè)計(jì)方法，在制好的印制電路板上，進(jìn)行實(shí)物安裝，并利用各種儀器進(jìn)行調(diào)試，從而完成實(shí)際電路的設(shè)計(jì)與修改。從虛擬元器件，虛擬儀表的仿真使用到真實(shí)器件與儀表的安裝，測(cè)試這樣一個(gè)完整的過程。虛，實(shí)結(jié)合，軟，硬并舉。是一個(gè)很好的EAD訓(xùn)練過程。在高校中采用該訓(xùn)練方式，可以使學(xué)生對(duì)現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)理念有一個(gè)較全面的理解，學(xué)到扎實(shí)的技能，大大增強(qiáng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力，提高學(xué)生就業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)能力。二、電子設(shè)計(jì)部分（一）實(shí)驗(yàn)所需儀器計(jì)算機(jī) Protel 99 SE Multisim7 軟件（二）電路圖繪制及仿真我們采用低頻電子線路中使用率最高的電路共發(fā)射極放大電路為例進(jìn)行仿真分析和制板的全部過程。其特點(diǎn)是：它既有電壓增益，又有電流增益，是一種廣泛應(yīng)用的放大電路，常用作各種放大電路中的主放大級(jí)，如圖所示。它是一種電阻分壓式單管放大電路，其偏置電路采用由R3、R4和R2組成的分壓電路，在發(fā)射極中接有電阻R5、R6，以穩(wěn)定放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)。當(dāng)放大電路輸入信號(hào)Ui后，輸出端便可輸出一個(gè)與Ui相位相反、幅度增大的輸出信號(hào)Uo，從而實(shí)現(xiàn)了放大電壓的功能。圖1共發(fā)射極放大電路（1） 運(yùn)行仿真電路，通過虛擬儀表，輸出圖表觀察輸出，如結(jié)果不正確，修改電路，再仿真，直至輸出正確為止。（2） 從仿真結(jié)果看，電路工作正常。然后，進(jìn)行仿真電路處理。A、輸入輸出波形晶體管VT從部件中調(diào)用晶體三極管，信號(hào)源設(shè)置為10MV/1KHZ，調(diào)整變阻器R3的變化，通過示波器觀察使放大電路輸入與輸出波形不失真，如圖2所示。為觀察方便，將B通道輸出波形下移一格，A通道輸入波形上移一格。圖2放大電路的輸入與輸出波形B、直流工作點(diǎn)分析在輸出波形不失真情況下，單擊Simulate菜單中的Analysis命令下的DC Operating Point命令項(xiàng)，在Output variable標(biāo)簽中選擇需防真的變量，然后單擊Simulate按鈕，系統(tǒng)自動(dòng)顯示運(yùn)行結(jié)果，如圖3所示。圖3放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)分析(三) multisim與protel軟件的兼容1、輸出網(wǎng)絡(luò)表文件選擇菜單：Transfer/Transfer to other PCB lanout 命令，保存類型選擇Protel PCB(. NET)。輸入網(wǎng)絡(luò)表文件名，選擇網(wǎng)絡(luò)表文件保存地址。2. Protel中修改網(wǎng)絡(luò)表（1） 雙擊Multisim文件輸出的Protel格式網(wǎng)絡(luò)表文件。進(jìn)入Protel軟件并自動(dòng)打開網(wǎng)絡(luò)表，其部分內(nèi)容如下所示。R1RES0.251.0kOhm_5%R2RES0.2520kOhm_5%R3LIN_POT100K_LINR4RES0.2520kOhm_5%R5RES0.25100Ohm_5%R6RES0.251.0kOhm_5%R7RES0.252.4kOhm_5%Q1TO-392N1711C1CAP510uFC3CAP510uFR8RES0.252.4kOhm_5%C2CAP51.0uF(7R1-1)(0R2-2R6-2R8-2C2-2)（2）網(wǎng)絡(luò)表包括元件描述和元件連接描述兩部分該網(wǎng)絡(luò)表盡管是Protel格式，但其元件描述中的封裝仍保留Multisim格式，導(dǎo)入Protel軟件時(shí)不能通過。按Protel形式修改網(wǎng)絡(luò)表中存在的Multisim形式元件封裝，修改后與上述相對(duì)應(yīng)網(wǎng)絡(luò)表如下所示R1AXIAL0.4 1.0kOhm_5%R2AXIAL0.4 20kOhm_5%R3LIN_POT100K_LINR4AXIAL0.4 20kOhm_5%R5AXIAL0.4 100Ohm_5%R6AXIAL0.4 1.0kOhm_5%R7AXIAL0.4 2.4kOhm_5%Q1TO-92A2N1711C1RAD0.210uFC3RAD0.210uFR8AXIAL0.42.4kOhm_5%C2RAD0.21.0uF(7R1-1)(0R2-2R6-2R8-2C2-2) (四) protel制板1.采用向?qū)ЫCB文件（規(guī)化電路板）采用向?qū)гO(shè)置。Protel中運(yùn)行菜單File/New命令，選擇Wizards標(biāo)簽下：Printed Circuit Board Wizard(印刷電路板向?qū)?進(jìn)入向?qū)С绦?。?） 選擇形板（Rectangular）,輸入寬，高尺寸，去掉切角選項(xiàng)：Corner cutoff Inner cutoff。（2） 電路板層數(shù)設(shè)置對(duì)話框：如設(shè)計(jì)單面布線板，則選雙層，穿孔式，不帶過孔：Twolayer-Nonplated.（3） 布線技術(shù)選擇：選主要含有穿孔式元件，相鄰焊盤間元件允許通過線路數(shù)為一條。（4） 進(jìn)入電路板制造工藝約束參數(shù)設(shè)置頁(yè)面：設(shè)置參數(shù)按需要添入圖中。（5） PCB規(guī)劃完成，點(diǎn)擊Finish。生成相應(yīng)的PCB設(shè)計(jì)文件自動(dòng)打開。電路板的板框如圖所示。2.導(dǎo)入網(wǎng)絡(luò)表（1） PCB軟件選擇為當(dāng)前活動(dòng)窗口。（2） 管理器切換到Browse PCB標(biāo)簽下，選擇Libraries,觀察加載封裝信息庫(kù)。（3） 點(diǎn)擊Add/Remove ,改變（添加或移去）PCB環(huán)境下的封裝信息庫(kù)。（4） 在PCB中導(dǎo)入網(wǎng)絡(luò)表，元器件的封裝正確無誤后出現(xiàn)以下畫圖：圖4 網(wǎng)絡(luò)表載入對(duì)話窗口3.載入元件（封裝）點(diǎn)擊網(wǎng)絡(luò)表載入PCB的設(shè)計(jì)對(duì)話窗口下方的Execute按鈕，當(dāng)成功載入網(wǎng)絡(luò)表，PCB文件上將出現(xiàn)添加進(jìn)來的元件（封裝）。由于元器件都堆放在一起，所以我們要用軟件排擠工具將其排擠開并進(jìn)行自動(dòng)布局。4.手動(dòng)布局由于電腦布局處理的效果總是不太理想，仍需人工做較大的改動(dòng)。布局對(duì)于制作電路板來說是關(guān)鍵的一步。布局是否合理直接影響到整個(gè)電路的穩(wěn)定性和可靠性。因此花一定的時(shí)間去做好布局的工作是非常重要的。圖是經(jīng)過人工調(diào)整好的整個(gè)電路板的布局，電路板的布局較為合理，可以加快布線的速度。 圖5 進(jìn)行手工布局后的圖版5.設(shè)置布線規(guī)則接下來就是設(shè)置布線規(guī)則，準(zhǔn)備布線。為了實(shí)現(xiàn)單層布線，在這里我們把Design/Rules/Routing頁(yè)面Edit Rule標(biāo)簽下Rule Attributes區(qū)中Top Laver設(shè)置為Not Used,并將布線寬度加粗。6.自動(dòng)布線將各個(gè)布線規(guī)則設(shè)置好過后，運(yùn)行Auto Route菜單，打開自動(dòng)布線對(duì)話框。點(diǎn)擊對(duì)話框下面Route All按鈕。生成一種布線結(jié)果。7.手工調(diào)整布局一般布局不滿意或復(fù)雜電路中未布通的剩下布線仍需手工調(diào)整，進(jìn)行人工布線，以滿足我們的要求。經(jīng)過調(diào)整后實(shí)際制成的電路板布線如圖所示。圖6 調(diào)整后的電路板三、總結(jié)通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我得到了一次用專業(yè)知識(shí)、專業(yè)技能分析和解決問題全面系統(tǒng)的鍛煉。在計(jì)算機(jī)上應(yīng)用Multisim8軟件對(duì)電子電路進(jìn)行仿真設(shè)計(jì)，仿真通過之后，輸出電路網(wǎng)絡(luò)表文件。在Protel 99se軟件環(huán)境下修改網(wǎng)絡(luò)表文件，設(shè)計(jì)出印制電路板（PCB）。巧妙地解決了兩種軟件的兼容問題。利用本文的設(shè)計(jì)方法，在制好的印制電路板上，進(jìn)行實(shí)物安裝，并利用各種儀表進(jìn)行調(diào)試，從而完成實(shí)際電路的設(shè)計(jì)與制作。從“虛擬元器件”、“虛擬儀表”的仿真使用到真實(shí)器件與儀表的安裝、測(cè)試這樣一個(gè)完整的過程，“虛”、“實(shí)”結(jié)合，“軟”、“硬”并舉，是一種很好的EDA訓(xùn)練過程。使我在Protel 99 SE ，Multisim8 ，PCB設(shè)計(jì)掌握方面都能向前邁了一大步，為日后成為合格的應(yīng)用型人才打下良好的基礎(chǔ)。