二阶高通滤波器电路设计要点.pdf

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1、课程设计任务书 学生姓名： _ _ 专业班级：电信班 指导老师： _ _ 工作单位：信息工程学院 课程设计名称：Protel应用课程设计 课程设计题目：PROTEL 应用实践课程设计 要求完成的主要任务： （包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求） 1)课程设计时间：1 周； 2)课程设计内容：根据指导老师给定的18 套题目，按规定选择其中1 套完成； 设计任务： 二阶高通滤波器 设计要求： 1)熟悉 PROTELDXP2004 软件及其应用环境，在电脑上安装该软件； 2)完成电路图设计； 3)完成电路的仿真； 4)完成网表的打印； 5)完成自动布线印制版图； 6)对自动布线

2、的结果进行手动布线； 7)打印元器件清单； 8)撰写课程设计说明书。 （打印稿） 指导老师签名：年月日 系主任 ( 或指导老师签名): 年月日 武汉理工大学Protel 应用实践课程设计说明书 目录 1 protel 简介 . 1 1.1 Protel2004 简介 1 1.1.1 Protel DXP 2004 概述 . 1 1.1.2 Protel DXP 2004 的特点 1 1.2 DXP 2004 与 SE99 区别 1 2 Protel 电路设计 . 2 2.1 Protel 电路设计步骤 2 2.2 原理图设计 . 3 2.2.1 加载元件库 3 2.2.2 放置元件 3 2.2

3、.3 输出网络报表 4 2.2.4 输出元件清单 4 2.3 电路仿真 . 5 2.3.1 添加仿真信号源元件库 5 2.3.2 添加仿真信号源 5 2.3.3 仿真 6 2.4 PCB 设计 7 2.4.1 绘制电路板电气边界 7 2.4.2 导入元器件 7 2.4.3 排列元器件 7 2.4.4 布线 7 参考文献 9 附件 10 武汉理工大学Protel 应用实践课程设计说明书 1 1 protel 简介 1.1 Protel2004 简介 1.1.1 Protel DXP 2004 概述 DXP 2004是一种 EDA （Electronic Design Automation,电子设

4、计自动化）设计软件， 主要用于电路的设计、仿真及印刷电路板（PCB ）的制作。它还提供超高速集成电路硬件 描述语言的设计工具（ VHDL ） 。 1.1.2 Protel DXP 2004的特点 （1）集成式的元件与元件库。在Protel DXP 2004 软件中，采用了集成式的元件。一个元 件包括了元件符号、元件封装、SPICE 元件模型（仿真时用）、SI 元件模型（电路板信号 分析时用）等。 （2）复和式设计。 Protel DXP 2004 提供复合式设计，类似于重复阶层式电路设计。只要 设计了其中一部分电路图，即可多层次使用该电路图，就像有多个电路图一样。这个功能 也支持印刷电路板的设

5、计。 （3）超强的比较功能。 Protel DXP 2004 新增了超强的比较功能，能对两个相同格式的工 程文件进行比较，以得到其版本的差异性;也可以对不同格式的工程文件进行比较。 （4）直接在电路板里分析。在Protel DXP 2004 中，设计者可直接在PCB 编辑器中进行信号分析。 1.2 DXP 2004 与 SE99 区别 （1）DXP 的功能更强大 . （2） DXP 的操作尤其快捷键更接近于windows 的基本操作 ,比如复制为 ctrl+c,粘贴 ctel+v,删除 不在是 trl+delete 而是直接用 delete. 更方便的是 dxp 中有一个图章可以像photsh

6、op中一样方便 的复制 . （3） DXP 中的原理图元件库元件直接把他相对应的封装带上去了.不用在去设置封装 ,当然 2 自己设计的元件库就也要把封装添加上. （4） DXP 设计东西是不在是先建立一个数据库,而是可以单独创建一个文件,想让原理图和 PCB 相关联就必须建立一个PCB 项目工程 . （5）DXP 的 PCB 设计中 ,由原理图转换成PCB后不用再添加电源和地的输入焊接焊盘,软 件会直接添加 . （6） 99SE体积只有几十M, 而 DXP 有 600 多 M。这个首先要肯定一点就是多出来的东西不是白多的首 先是 DXP 能够用来设计CPLD,FPGA 等 ,而 99SE 是不

7、行的。然后在界面上DXP 比 99SE 要友好得多 , 初学者用DXP 要比用99SE 上手容易得多。再次，时代在进步,用功能强大的DXP 的用户越来越多,你 在网上下载的很多SCHDOC 文件和 PCBDOC 文件是 99SE 打不开的 . 2 Protel 电路设计 2.1 Protel 电路设计步骤 （1）新建原理图文件。首先确定所要设计电路的具体实现方式，然后在集成开发环境中 新建原理图设计文件，并进行原理图设计。 （2）设置原理图的工作环境。主要根据所设计电路的复杂程度，确定图纸的大小，以及 网络、光标及系统参数的设置。 （3）放置元器件。主要从元件库中选取所需要的元器件，放置在图纸

8、中，并进行合理的 布局，然后根据需要修改元器件的名称、封装等。 （4）布线。根据实际电路，将图纸中元器件的引脚用具有电气意义的导线连接起来，构 成一张完整的电路原理图。 （5）生成网络表。原理图布线完成后，为了进行后续设计，这里需要生成一个网络表文 件。网络表文件时是联系电路原理图和PCB 图的主要文件。 （6）原理图电气规则检查。 对于建立的原理图文件， Protel 2004提供了原理图电气规则检 3 查功能，我们可以根据错误检查报告信息来修改原理图。 （7）输出报表。它提供了各种报表工具，可以生成网络表，元件清单等，还可以进行原 理图的输出及打印等操作。 2.2 原理图设计 2.2.1

9、加载元件库 软 安 装 完 成 后 ， 可 用 元 件 库 只 有Miscellaneous connectors.IntLib,和Miscellaneous Devices.IntLib 和一些 FPGA 相关的元件库， 可以通过操作把一些集成元件库加到元件可列 表中。 2.2.2 放置元件 （1）选取元件 先 从 元 件库 中把各 个元 件找到 ， 放在设 计 图纸 中。 先找 到电 阻 ， 在 Miscellaneous connectors.IntLib 库中找到 Res1 ，然后用鼠标点元件外栏上边的Place按键，即可将元件移入 当前工作区。按同样操作移入4 个电阻。按同样的方法找

10、到2 个电容和 1 运算放大器。在放 置元件时， 按 Tab 键，弹出“元件属性对话框，也可在以放置的元件上双击打开属性“对 话框”。 （2）摆放元件 移动元件：用鼠标左键点中元件，并按住不放，然后移动元件。 元件的旋转：就是改变元件的方向。用鼠标点中元件后，按住不放此时可用功能键实现元件 的旋转。 SPACE键：让元件 90 度旋转。 X 键：是元件左右对调，即是以自光标为轴水平对调。 Y 键：是元件上下对调，即是以自光标为轴垂直对调。 （3）元件连线 启动放置导线命令后，光标变成十字状，将它移到放置的起点位置，单击或按Enter 键确 定第一个端点，移到终点，单击或按Enter 键即可确定

11、导线的第二个端点。每次转折都要单击 4 或按 Enter 键。 软件提供四种导线模式，即是90 、45 、任意角度及自动布线模式。在画导线过程中 按住 Shift 键+空格键可以切换到各种模式。 完成导线布置后单击右键或按Esc 键，即可退出画导线状态。 （4）放置电源端口 启动放置电源端口命令后，即可放置并设置电源端口属性。 结果如图： 图 1.二阶高通滤波器原理图 2.2.3 输出网络报表 执行 Design Netlist Protel 命令生成网络报表。（打印附于最后） 2.2.4 输出元件清单 执行 Reports Bill of Materials 在弹出对话框中单击Export

12、输出元件清单。 5 2.3 电路仿真 2.3.1 添加仿真信号源元件库 在原理图编辑面板中的 “Libraries” 面板中，单机 “Libraries” ， 弹出加载元件库（Add Remove Libraries)对话框。单击 Add Libraries弹出 Open对话窗执行 Libraries Simulation Simulation Source.IntLib 命令，单击 Open，返回 Add Remove Libraries 对话框，单击 Close，完成对仿真信号元件库的添加。 2.3.2 添加仿真信号源 在Libraries 中选择 Simulation Source.In

13、tLib 库，在其中选择信号源。 本次设计计划使用交 流小信号分析，选用分段现行电压源（VPWL) 。利用仿真元快速选择工具为运算放大器加 上工作电压。在信号源输入端及运放输出端分别加入网络节int 和 out，得到如下电路： 图 2.二阶高通滤波器仿真原理图 6 2.3.3 仿真 执 行 Design Simulate Mixed Sim 命 令 ， 弹 出Analyses Setup 对 话 框 。 在 Analyses/Options对话框中勾选AC Small Signal Analysis，选中AC Small Signal Analysis在右侧栏中将 start frequenc

14、y 与 stop frequency 分别设置为 1.000 与 120.0K； 在 Sheet to Netlist列表中选择 Active project；将 Available Signal中的 int与 out 导入 Active Signal中，单击 OK ，得到如下 图 3.仿真输出曲线 7 2.4 PCB 设计 2.4.1 绘制电路板电气边界 在 PCB 设计工作区的下面，单击“ Keep-out Layer” ，进入布线层。选择“放置”“直线” 命令，在适当的位置做起始点，最后单击左键结束，然后以同样的方法绘制整个电路板的 边界。 2.4.2 导入元器件 自动更新生成的PCB

15、设计文档中，执行Design Import changes from命令将元件导入 PCB 图中。 2.4.3 排列元器件 单击需要移动的元件，然后单击工具栏中的“+”按钮，再选中该元件即可将它移到合适 的位置。按照以上的步骤逐一移动各个元件，最后得到元件的布局。 2.4.4 布线 （1）自动布线：执行Auto Route All 命令，弹出 Situs Routing Strategies对话框，单击 Route All。得到下图 1： （2）手动修改：在 Top layer和 Bottom layer 利用导线绘制工具进行修改，得到下图2： 8 图 4.自动布线结果 图 5.手动修改结果

16、9 参考文献 1.Protel DXP 电路设计与制版主编：王浩全 2.PCB 电流与信号完整性设计作者：道格拉斯布鲁克斯 3.高质量PCB 设计作者：陆敏技 10 附件 原件报表： 打印网表： 5Vneg VSRC 5Vpos VSRC 100KHz VSIN AR1 H-08A Op Amp C7 RAD-0.3 Cap C8 RAD-0.3 Cap R1 AXIAL-0.3 Res1 R2 AXIAL-0.3 Res1 R3 AXIAL-0.3 Res1 11 ( OUTPUT AR1-2 AR1-6 R1-1 R2-1 ) ( NetAR1_3 AR1-3 C8-2 R3-2 ) ( NetC7_2 C7-2 C8-1 R2-2 ) ( IN 100KHz-1 C7-1 ) ( GND 5Vneg-2 5Vpos-2 100KHz-2 R1-2 R3-1 ) ( -5 5Vneg-1 AR1-4 ) ( +5 5Vpos-1 AR1-7 )