Altium Designer 软件使用练习 实验报告
更新时间:2024-05-15 23:56:01 阅读量: 综合文库 文档下载
专业:自动化(电气) 姓名:冷嘉昱 实验报告
学号:3140100926 日期:2015.8.24 地点:东三501 装 订 线课程名称:电工电子工程训练 指导老师:熊素铭 成绩:__________________
实验名称:Altium Designer 软件使用练习 实验类型:弱电 同组学生姓名:__________ 一、实验目的和要求(必填) 二、实验内容和原理(必填) 三、主要仪器设备(必填) 四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理 六、实验结果与分析(必填) 七、讨论、心得
一、实验目的
1.深入学习Altium Designer软件的基本操作 2.学习利用Altium Designer软件绘制电路原理图 3.学习利用Altium Designer软件绘制印刷电路图 4.设计直流稳压电源的电路原理图 5.设计汽车转弯闪光指示灯电路原理图
6.以汽车转弯闪光指示灯原理图设计相应PCB图 二、实验内容和原理
1.在Altium Designer 软件上画出直流稳压电源电路原理图(见图1)。 ①工作原理
降压变压器T1的原边绕组接交流220V,副边绕组中间有抽头,为二组交流15V输出,D1和电容C1、C2组成桥式整流和电容滤波电路。在电容器C1、C2两端有18V左右不稳定的直流电压,经三端集成稳压器稳压,在7812集成稳压器输出端有+12V的稳定直流电压输出,在7912集成稳压器输出端有-12V的稳定直流电压输出。该电路可用作为集成运算放大器电路、OCL功率放大电路的电源。
C3、C4用来防止电路自激振荡。C5、C6用来改善负载瞬态响应,防止负载变化时,输出电压产生较大的变动。D4、D5是发光二极管,用以防止当集成稳压器输入端短路时,因电容器C5、C6放电而损坏集成稳压器。
②元器件选择
变压器T选用额定功率为20W、输出二组交流15V的电源变压器。D1采用桥堆整流二极管。三端集成稳压器7812、7912采用S-7型封装,外加散热器。C1、C2为2200μF/25V电解电容。C3、C4可采用独石电容。C5、C6采用100pF/15V电解电容。D2、D3采用二极管1N4001。D4、D5采用直径5mm普通圆形发光二极管,可分别选用红色、绿色。R1、R2选用1kΩ、1/8W碳膜电阻。
图1 直流稳压电源电路原理图
P.2
实验名称:电工电子工程训练 姓名:冷嘉昱 学号:3140100926
2.在Altium Designer 软件上画出汽车转弯闪光指示灯电路原理图(见图2) ①工作原理
BG1、BG2组成无稳态电路,当电路通电后,无稳态电路开始工作,由于BG2不断导通与截止,从而使继电器J不断吸合与释放,使指示灯电路接通和断开,灯发出一闪一闪的亮光。K1合向左边时,汽车左边的指示灯发光;K2合向右边时,汽车右边的指示灯发光。
②元器件选择
R1选用3.3kΩ碳膜电阻,R2选用7.5kΩ碳膜电阻,R3选用20kΩ电位器,R4选用4.7kΩ碳膜电阻,R5选用220Ω碳膜电阻,R6选用51Ω碳膜电阻,R7、R8选用15kΩ碳膜电阻;C1、C2选用47pF极性电容;BG1、BG2选用9012型三极管;J选用电磁继电器;LED1、LED2选用发光二极管;K1选用标准单刀双掷开关;BT1选用12V电源。
装 订 线
图2 汽车转弯闪光指示灯电路原理图
3. 在Altium Designer 软件上设计并画出汽车转弯闪光指示灯电路PCB图(见图3)
图3 汽车转弯闪光指示灯电路PCB图
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实验名称:电工电子工程训练 姓名:冷嘉昱 学号:3140100926
三、实验步骤
1.在Altium Designer 软件上画出直流稳压电源电路原理图 ①Altium Designer 软件的启动 点击桌面图标,运行Altium Designer 软件;然后新建一个PCB Project,更名为“直流稳压电源.PrjPCB”并保存。
②启动Altium Designer电路原理图编辑器
在工程项目名称上点击右键,选择Add New Schematic to Project,则在该项目中创建了一个新的空白原理图文件,同时打开了该原理图编辑环境。将该原理图更名为“直流稳压电源.SchDoc”并保存。
③设置电路图图纸尺寸及版面
在原理图编辑窗口中,双击图纸纸边或在Design中选择Document Options可打开文档选项对话框,进行图纸尺寸、栅格等内容的设置。
④元件库载入和浏览
打开Libraries面板,然后点击“Libraries”按钮完成元件库的载入。通过Libraries面板浏览库中的元器件。本实验中所用7912型三端集成稳压器并不存在于Miscellaneous Devices库中,因此需要在第⑤步后在Design中选择Make Schematic Library,新建一个SchLib文件,并在编辑界面中根据7812型三端集成稳压器改造出7912型三端集成稳压器。
⑤在图纸上放置所需元器件
打开Libraries面板,在Miscellaneous Devices库中选定所需元器件后双击,按照图1在图纸中参考Grid找到大概位置进行放置,并修改各个器件的标号及参数属性,注意每个器件的标号(Designator)唯一,完成器件布局。
⑥绘制导线
在Place中选择Wire,根据图1完成原理图的连线。 ⑦电路原理图的完善
a. 放置电源和地符号。在Place中选择Power Ports,根据图1进行放置并修改相应参数; b. 放置文字和标注。在Place中选择Text String。 ⑧编译原理图
在Project中选择Compile。错误将出现在Message栏中。
2.在Altium Designer 软件上画出汽车转弯闪光指示灯电路原理图 ①Altium Designer 软件的启动
点击桌面图标,运行Altium Designer 软件;然后新建一个PCB Project,更名为“汽车转向灯电路.PrjPCB”并保存。
②启动Altium Designer电路原理图编辑器
在工程项目名称上点击右键,选择Add New Schematic to Project,则在该项目中创建了一个新的空白原理图文件,同时打开了该原理图编辑环境。将该原理图更名为“汽车转向灯电路.SchDoc”并保存。
③设置电路图图纸尺寸及版面
在原理图编辑窗口中,双击图纸纸边或在Design中选择Document Options可打开文档选项对话框,进行图纸尺寸、栅格等内容的设置。
④元件库载入和浏览
打开Libraries面板,然后点击“Libraries”按钮完成元件库的载入。通过Libraries面板浏览库中的元器件。本实验中所用9012型三极管并不存在于Miscellaneous Devices库中,因此需要在第⑤步后在Design中选择Make Schematic Library,新建一个SchLib文件,并在编辑界面中根据PNP Bipolar Transistor改造出9012型三极管。
装 订 线 P.4
实验名称:电工电子工程训练 姓名:冷嘉昱 学号:3140100926
⑤在图纸上放置所需元器件
打开Libraries面板,在Miscellaneous Devices库中选定所需元器件后双击,按照图1在图纸中参考Grid找到大概位置进行放置,并修改各个器件的标号及参数属性,注意每个器件的标号(Designator)唯一,完成器件布局。
⑥绘制导线
在Place中选择Wire,根据图1完成原理图的连线。 ⑦电路原理图的完善
a.放置电源。在Miscellaneous Devices库中选定Battery后双击,按照图1放置到相应位置,并修改标号为12V。
b.放置文字和标注。在Place中双击Text String。
3. 在Altium Designer 软件上设计并画出汽车转弯闪光指示灯电路PCB图
(此实验步骤前提是完成第2步实验所有步骤,即获得一个正确的“汽车转向灯电路.SchDoc”文件) ①启动Altium Designer PCB图编辑器
在工程项目名称上点击右键,选择Add New PCB to Project,则在该项目中创建了一个新的空白PCB图文件,同时打开了该PCB图编辑环境。将该PCB图更名为“汽车转向灯电路.PcbDoc”并保存。
②生成网络文件并从原理图文件导入封装后的元器件
在原理图界面中选择Design中的Netlist for Document,选择Protel,生成网络文件。在Design中选择Import changes from汽车转向灯电路.SchDoc,弹出Import对话框,先点击Validate Changes进行验证,然后点击Execute Changes将封装后的元器件添加到PCB sheet中,元器件出现在Board右侧,将其整体移动至Board中间,删除暗红色Room。
③自建元件库
由于上一步封装是默认从Miscellaneous Devices库中封装,器件外形与要求外形多有不同,因此需要自建PCBLib文件,对原有封装进行修改。在Design中选择Make PCB Library,跳转至“汽车转向灯电路.PCBLib”界面。
具体修改方法如下:(修改前注意切换到Top Overlay层)
R3所用电位器,在原有AXIAL-0.6碳膜电阻上进行修改。修改Line外形,并增加一个Pad 0置于原有Pad 1、Pad 2之间。修改后形状如图4。重命名为AXIAL-0.6-1。
装 订 线
图4 AXIAL-0.6-1
C1、C2所用极性电容,在原有POLAR0.8极性电容上进行修改。修改Line外形。修改后形状如图5。重命名为POLAR0.8-1。
P.5
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图5 POLAR0.8-1
BG1、BG2所用三极管,在原有SOT-23B三极管上进行修改。修改Line外形。注意三个Pad的位置。修改后形状如图6。重命名为SOT-23B-1。
装 订 线
图6 SOT-23B-1
J所用电磁继电器,在原有MODULE4电磁继电器上进行修改。修改Pad位置,并增加一个Pad。修改后形状如图7。重命名为MODULE4-1。
图8 TL36WW15050-1
图7 MODULE4-1
K1所用单刀双掷开关,在原有TL36WW15050单刀双掷开关上进行修改,删除Pad M,修改Line外形。修改后形状如图8。重命名为TL36WW15050-1。
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④替换元器件
回到PCB sheet界面,双击要修改的元器件,弹出Component对话框,在Footprint选项下选择Name,弹出Browse Libraries对话框,选择“汽车转向灯电路.PCBLib”库,然后选择修改过的相应元器件。
⑤调整位置
按照目标PCB板将调整各元器件位置,使得飞线尽量不交叉,元器件成散开状。 ⑥设置原点并画外边缘线
在Edit中选择Set Origin设置原点,原点应于元器件范围的左下角。然后切换到Keep-Out Layer, 点击画笔画外边缘线。
⑦修改Rules
在Design中选择Rules,切换到Route项,将相关项目勾销。并在Width选项中根据需要更改线宽。 ⑧自动布线
在Auto Route中点击All弹出Auto Route对话框。点击Route开始自动布线。 四、思考题
1.说明Grid和Electrical Grid的区别,Grids中Snap和Visible设置的含义。 答:
Snap Grid:捕获栅格。指光标移动的最小间隔。 Electrical Grid:电气栅格。电气栅格的作用是在移动或放置元件时,当元件与周围电气实体的距离在电气栅格的设置范围内时,元件与电气实体会互相吸住。
Visible Grid:可视栅格。该选项可以对栅格类型设定选择Lines和Dots,可以设定第一可视栅格和第二可视栅格的尺寸,在编辑过程中看到的网格就是可视网格。
2.了解集成库的概念,从库中找寻元器件有几种常用的方法? 答:
集成库是将原理图符号、PCB封装、仿真模型、信号完整性分析、3D模型都集成在一起。用户采用集成库中的元器件设计好原理图后,即可获得相应PCB封装模型等。
从库中寻找元器件的方法:首先在搜索框中输入通配符“*”,然后输入所需元器件的前几个字母即可。 3.元器件属性里有哪些主要参数,具体意义是什么? 答:(主要参数加粗) Designator 标识符;
Comment元件的参数定义比如元件值; Component Kind元件类型;
Component Link Description这个元件指定链接里的描述; Component Link URL这个元件的链接地址; Date sheet Version这个元件的规格书版本; Description描述; Footprint封装;
Latest Revision Date最新版本的日期; Latest Revision Note最新版本记录; Library Name所在库名; Library Reference库参考; Package Description包装描述; Package Reference参考包装; Package Version包装版本;
装 订 线 P.7
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PCB 3D元件3D图; Publisher出版方;
Signal Integrity信号完整性; Simulation仿真; Value值。
4.Wire和Line的区别是么,绘制连线时如何选用?
答:Wire是电路原理图中各元器件之间的导线,Line是元器件内部组成部分的导线。当绘制原理图时选用Wire,绘制元器件时选用Line。
5.电源端口Power Ports有哪些类型?
答:VCC Power Ports与GND Power Ports。前者为电压输入端口,后者为接地端口。 6.如何对印刷电路板进行分类? 答:
①刚性电路板和柔性电路板;
②酚醛树脂板、环氧树脂板、氮化铝板、碳化硅板等; ③目前常用的电路板有单层、双面、四层板、六层板等。 7.如何画出PCB的物理边界和电气边界?
答:在Design中选择Redefine Board Shape,画出PCB的物理边界;在Keep-Out Layer用画笔画出PCB的电气边界。
8.修改元件封装的方法?
答:自建PcbLib库文件,在库中根据需要修改Pad数量、位置;修改Line形状、位置。 9.PCB布局时应该考虑哪些问题? 答:
电路板的尺寸,长宽以3:2或4:3为最佳;当大于200mm长和150mm宽时,考虑强度。高频元器件之间的连线越短越好,隶属于输入或输出电路的元器件之间的距离越远越好。具有高电位差的元器件应加大与其它连线之间的距离,一般200V/mm比较合适。发热元器件应该远离热敏元器件。可以调节的元器件应该注意位置,应该放在比较容易调节的地方,要与整机的面板一致。太重或发热量多的元器件不宜安装在电路板上。如果没有特殊要求,尽可能的按照原理图的元件安排对元件进行布局,信号从左边进入,从右边输出,从上边输入,从下边输出。按照电路的流程,安排各个功能电路单元的位置,使信号流通更加顺畅和保持一致。以每个功能电路为核心,围绕这个核心电路进行布局,元件安排应该均匀、整齐、紧凑。数字部分与模拟部分的地线分开。线长:铜线应该尽可能的短。拐角为圆角或斜角。线宽:一般1-1.5mm的线宽,可以流过2A的电流。但是一般要选择大于0.3mm。手工制板大于0.5mm。线间距:相临铜线之间的距离应该满足电气安全要求,同时为了便于生产。间距越宽越好,最小间距应该能承受所加的电压的峰值。屏蔽与接地:铜线的公共地,应该尽可能的放在电路板的边缘部分。在电路板上应该尽可能多的保留铜箔做地线,这样可以使屏蔽能力增强。地线的形状最好做成环路或网络状。顶层、底层走线应尽量相互垂直,避免相互平行,尽量减少过孔的数量。
10.如何设置PCB布线规则?
答:在Design中选择Rules,按照需要设置相应规则。 11.完成布线后,还需要哪些后续工作? 答:
加泪滴:在Tools中选择Teardrops。 铺铜网。 放置字符串。
装 订 线
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