《電子線路CAD》實驗指導書-光電

1、電子線路CAD實驗指導書趙雙琦編寫目 錄實驗一 Multisim10界面設置及原理圖繪制（2學時）實驗二 Multisim10虛擬儀表使用（2學時）實驗三 Multisim10模擬電路仿真分析（2學時）實驗四 Multisim10數(shù)字電路仿真分析（2學時）實驗五 Altium Designer原理圖設計（2學時）實驗六 Altium Designer層次原理圖設計（2學時）實驗七 Altium Designer PCB步線練習（4學時）實驗一 Multisim10界面設置及原理圖繪制（2學時，驗證型）實驗目的：1.熟悉Multisim10軟件基本界面。2.學習原理圖繪制的基本操作。3.學習Mu

2、ltisim10元件庫的操作方法。實驗內(nèi)容：1.創(chuàng)建新的電路圖設計工程2.新建原理圖設計文檔，設置設計環(huán)境3.元件庫加載、放置元件、連接元件4.處理多個電源系統(tǒng)5.文字、圖形注釋6.編輯對象屬性7.放置總線8.層次電路的設計實驗步驟：1、熟悉界面設置：打開Multisim軟件，創(chuàng)建新的電路圖設計工程，新建原理圖設計文檔，用Options/Preferences、View及右鍵做下面的練習：顯示/隱藏柵格、改變符號系統(tǒng)，改變背景顏色、元件顏色、連線顏色、紙張大小，顯示/隱藏紙張邊界，顯示/隱藏/編輯標題欄，插入文本，顯示/編輯文本描述框，顯示/隱藏節(jié)點序號，元器件序號和參數(shù)值的顯示和隱藏，設置自

3、動連線功能，設置元件移動時的自動連線功能，元件箱取用方式設置，元件放置方式設置，改變顯示字體和大小，等等。2、熟悉原理圖設計：在Multisim中作下述練習：1）雙擊元件，查看并理解電源元件、虛擬元件、真實元件屬性窗口，了解Label、Display、Value、Analysis Setup、Fault標簽頁的含義。2）元器件操作：取用（包括從In User List取用）、查找、拷貝、刪除、旋轉(zhuǎn)、替換、插入。3.繪制單管放大電路：4.繪制發(fā)光二極管驅(qū)動電路，并驗證電路功能：5.繪制光柱顯示電路，并驗證電路功能：6. 繪制四位加法器電路，并驗證電路功能：7. 繪制交通燈控制電路，學習子電路設計

4、方法：、8總線繪制練習，并用字信號發(fā)生器對74LS138進行輸入，觀察數(shù)碼管的變化：思考題：1. Multisim仿真軟件的優(yōu)點是什么？2. 簡述繪制一張電路原理圖的操作步驟。3. 虛擬元件和真實元件的區(qū)別是什么？使用時應該注意什么問題？實驗二 Multisim10虛擬儀表使用（2學時，驗證型）實驗目的：1 熟悉元件庫的使用2 熟悉虛擬儀表的使用實驗內(nèi)容：1. 信號發(fā)生器、萬用表、示波器的使用2. 探測器、邏輯分析儀、邏輯轉(zhuǎn)換儀、字信號發(fā)生器的使用3. 波特圖儀的使用實驗步驟：1. 信號發(fā)生與示波器觀察。2. 觀察李莎育圖形。3. 驗證歐姆定律。4使用示波器確定下圖電路的放大倍數(shù)。5.電路如圖

5、，J1位時間延遲開關，用示波器觀察電容兩端電壓的波形情況，并繪制出曲線（觀察到截止時間=1s）。6.試用示波器A、B通道同時測量信號源V(t)=10sin(21000t)(V)的信號，掃描方式分別為Y/T、A/B，觀察顯示波形的差異，思考其原因。7.元件ADC，當 VREF+ 接 +15V 電壓，VREF- 接地，輸入模擬電壓為5.8V時，請寫出輸出的二進制碼，并連接電路，用探測器和邏輯分析儀觀察輸出。8用邏輯分析儀觀察字信號發(fā)生器的輸出信號。試將字信號發(fā)生器設置成遞增編碼方式，在0000H 0100H范圍內(nèi)循環(huán)輸出，頻率為1kHz。試將如下地址設置為斷點，0015H、0016H、0038H。

6、 9試設置字信號發(fā)生器，使得七段碼管從0到F顯示。10用邏輯轉(zhuǎn)換儀將下列邏輯函數(shù)轉(zhuǎn)換為真值表： Y=(ABC)D+(AB)CD+A(BC)D+A(CD)，并轉(zhuǎn)換成與非電路。11用邏輯轉(zhuǎn)換儀分析下圖所示電路：12121212使用波特圖儀確定下面電路的頻率特性。思考題：1 李莎育圖形有什么意義？2 邏輯轉(zhuǎn)換儀有哪幾種轉(zhuǎn)換形式，分別如何操作？3 波特圖儀的橫縱坐標如何選擇？實驗三 Multisim10模擬電路仿真分析（2學時，驗證型）實驗目的：熟悉使用Multisim10的模擬電路仿真功能、主要分析方法和后處理功能。實驗內(nèi)容：1. Multisim10 RLC串聯(lián)諧振電路仿真 2. Multisim

7、10占空比可調(diào)的矩形波發(fā)生電路仿真3. Multisim10電路分析方法應用實驗步驟：1 RLC串聯(lián)諧振電路仿真：1） 調(diào)節(jié)電源頻率，使電路進入諧振狀態(tài)（電抗等于0、電流與電源電壓同相時），測量電路諧振時的電流I0、VR、VL、VC，計算電路Q值。填入表中。f(Hz)I0(mA)VR(V)VL(V)VC(V)Q2） 測量電路的諧振頻率、幅頻特性、相頻特性。3） 改變電路參數(shù)，測量不同Q值時的I0、VR、VL、VC、幅頻特性、相頻特性。f(Hz)I0(mA)VR(V)VL(V)VC(V)Q2 占空比可調(diào)的矩形波發(fā)生電路仿真： 1）測量矩形波的頻率、幅度及占空比。2）如果要得到占空比為40%的矩形

8、波，應如何實現(xiàn)？調(diào)試并得到占空比40%的矩形波，記錄波形。3）調(diào)節(jié)電位器Rp1將出現(xiàn)什么結果？分別將它調(diào)成30%和70%，觀察并測量、記錄電路波形的振蕩頻率、幅值和占空比（注：Rp2設置為60%）。3 多級放大電路分析1）直流工作點分析：選擇所有變量，寫出分析結果。2） 交流分析：對R10上端輸出節(jié)點進行分析，畫出幅頻和相頻曲線。3） 瞬態(tài)分析：求出電壓放大倍數(shù)。4） 參數(shù)掃描分析：對電阻R2=35k，R2=45k，R2=55k進行分析，畫出幅頻曲線。5） 溫度掃描分析：對溫度-250C，250C，500C進行分析，畫出瞬態(tài)波形曲線。6） 容差分析：分析三極管2N5224的模型參數(shù)Cje的容差

9、，相對誤差為80%，分析該容差對電路頻率特性的影響，畫出曲線。7） 將上述分析作成批處理分析，寫出設置步驟。思考題：1在RLC串聯(lián)諧振電路仿真實驗中需要用到哪些虛擬儀器儀表？2簡要說明矩形波發(fā)生電路的工作原理。3簡要說明實驗中兩級放大電路的工作原理。實驗四 Multisim10電路特性仿真及分析功能（2學時，驗證型）實驗目的：熟悉使用Multisim10的數(shù)字電路仿真功能、主要分析方法和后處理功能。實驗內(nèi)容：1. Multisim10六十進制計數(shù)器仿真2. Multisim10 A/D轉(zhuǎn)換電路仿真3. Multisim10彩燈循環(huán)控制器的設計與仿真分析實驗步驟：1. 六十進制計數(shù)器仿真：連線后

10、運行正確即可。2. A/D轉(zhuǎn)換電路仿真：4） 調(diào)節(jié)Input的百分比進行仿真實驗，并將指示燈表示的輸入電壓的二進制數(shù)和輸入的實際電壓值填入下表。電位器Input百分比輸入二進制數(shù)實際輸入電壓值5） 計算本實驗A/D轉(zhuǎn)換器的分辨率。6） 分析實驗中兩個電位器的作用。3. 彩燈循環(huán)控制器的設計與仿真分析1） 測量LM555CM輸出波的頻率、占空比。2） 估算LM555CM電路振蕩頻率、占空比。3） 如何實現(xiàn)彩燈循環(huán)頻率快慢調(diào)節(jié)。思考題：1簡要說明74LS90D的工作原理。2簡要說明A/D轉(zhuǎn)換電路的工作原理。3簡要說明實驗中彩燈循環(huán)控制器的工作原理。實驗五 Altium Designer原理圖設計（

11、2學時，設計型）實驗目的：3 熟悉Altium Designer10操作環(huán)境4 掌握電子線路原理圖設計步驟及方法實驗內(nèi)容：4. 設計單片機最小應用系統(tǒng)5. 畫出單片機最小應用系統(tǒng)原理圖6. 輸出元件報表文件及網(wǎng)絡報表文件實驗步驟：1. 新建原理圖文件繪制如下電路圖在這個過程中，熟練掌握對器件庫的操作、對器件放置的操作、對器件之間連接的操作（導線、總線、網(wǎng)絡標號）2. 元件編號管理，自動分配元件標號3 對原理圖進行電氣檢測及編譯4 輸出元件報表及網(wǎng)絡報表思考題a) 列出此電路的所有器件庫b) 元件屬性都有哪些？如何編輯？c) 報表文件有何意義？d) 項目編譯有何意義？實驗六 Altium Des

12、igner層次原理圖設計（2學時，設計型）實驗目的：5 進一步熟練原理圖設計的技巧，熟練原理圖繪制過程2 掌握AD層次原理圖的基本設計方法 實驗內(nèi)容：7. 自頂向下設計單片機應用系統(tǒng)的層次原理圖8. 畫出單片機應用系統(tǒng)的層次原理圖9. 輸出元件報表文件及網(wǎng)絡報表文件實驗步驟：2. 新建原理圖文件繪制如下電路圖 圖1 母原理圖 圖2 子原理圖單片機系統(tǒng)電路 圖3 子原理圖擴展存儲器電路 圖4 子原理圖擴展顯示及鍵盤電路在這個過程中，熟練掌握對器件庫的操作、對器件放置的操作、對器件之間連接的操作（導線、總線、網(wǎng)絡標號）2. 元件編號管理，自動分配元件標號3 對原理圖進行電氣檢測及編譯4 輸出元件報

13、表及網(wǎng)絡報表思考題a) 大型系統(tǒng)為什么要采用層次化設計？b) 層次原理圖由哪兩部分構成？層次原理圖的設計主要有哪兩種設計方法？c) 如何在母原理圖和子原理圖之間進行切換？d) 如何由子原理圖文件生成母原理圖中的圖紙符號？實驗七 Altium Designer10 PCB設計（4學時，設計型）實驗目的：6 掌握Altium Designer10 PCB設計步驟及方法7 掌握PCB設計規(guī)則的設置及元件封裝技術8 學會運用各種布線方法設計PCB板實驗內(nèi)容：10. 元器件在Altium Designer中的驗證11. 設計單片機最小應用系統(tǒng)PCB板圖12. 輸出完整布線后的PCB圖及3D效果圖實驗步驟：3. 創(chuàng)建PCB文件，對電路板進行規(guī)劃及參