电路设计与制版实验指导书董武.doc

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1、电路设计与制版 实验指导书北京印刷学院信息工程学院电子信息工程专业董武目 录实验一 熟悉原理图的设计环境（2学时）实验二 简单原理图设计（2学时）实验三 层次原理图设计1（2学时）实验四 层次原理图设计2（2学时）实验五 原理图元件库中元件的制作（2学时）实验六 单层电路板的设计（2学时）实验七 插针式封装的二层电路板的设计（4学时）实验八 表面安装型封装的二层电路板的设计（4学时）2学时实验九 简单四层电路板的设计（2学时）实验十 复杂四层电路板的设计（2学时）实验十一 六层电路板的设计（4学时）实验十二 封装库中封装的制作（2学时）实验十三 电路的仿真实验（4学时）2学时实验一熟悉Alti

2、um Designer的原理图设计环境一实验目的和要求1.学会软件的基本安装方法。2.熟悉ALTIUM DESIGNER界面以及组织方式并熟悉常用快捷方式，能对ALTIUM DESIGNER的基本参数设置有比较清晰的理解。3.熟悉各常用元件的名称。二实验设备及器材PC机，ALTIUM DESIGNER三实验内容及步骤1.练习安装、卸载Altium Designer。2练习切换中文界面和英文界面3练习原理图环境设置中的各个常用选项的设置。Document Options对话框和Preferences对话框。4练习对象的编辑操作：选择对象、取消对象的选择、复制选择的对象（CtrlC）、粘贴选择的对

3、象（CtrlV）、剪切选择的对象、删除选择的对象（Delete）、将选中的器件旋转90度（space）、将选中的器件左右翻转（X）、将选中的器件上下翻转（Y）5练习视图的操作。熟悉快捷键：视图放大、缩小、END（刷新）、HOME （居中） 6.注意管脚之间的连线使用图标，图标表示没有电气连接特性的图形连线。7.新建一个项目（注意保存），新建一原理图（注意保存），并将页的大小设置为A4，完成下图的原理图的绘制。此电路图需要同学们自己保存，在第五个实验时会用到。8:元件的标号属性中不要包含空格，否则在加载封装会出现错误。四实验报告要求1写出实验总结，详细分析实验中出现的问题，和解决办法和思路；对实

4、验内容和实验方法提出建议，提高实验质量。2 附录画的电路图。实验二 简单原理图设计一实验目的和要求1熟悉器件的调用以及各种移动操作和复制技巧。2掌握器件的参数的修改以及其它相关参数的设置以及所代表的意思。二实验设备及器材 PC机，ALTIUM DESIGNER三 .实验内容及步骤1.绘制如下AT89C51单片机的最小系统原理图，要求相同器件用复制功能实现，并修改各器件的参数。此电路图需要同学们自己保存，后面的实验要用到。2.AT89C51元件在给教师给出的库中，把此文件加入到自己的项目中。常用的元器件的元件库：Miscellaneous Devices.lib常用的接插件的元件库：Miscel

5、laneous Connector.lib3.练习使用网络标号的自动递增功能。4练习使用原理图的自动标注功能Tools/Annotate。5练习使用电气规则检查进行原理图的检查Project / Compile Document Sheet1.SchDoc 注意：进行检查时，原理图在一个项目中。如果出现错误：弹出Message窗口，提示错误信息如果没有错误，只有警告：不会弹出提示Message窗口。查看警告信息：菜单View / Workspace Panels / System / Messages 6.网络标号的常见错误位置： 7:在原理图的右下方放置每个学生的姓名、学号图纸信息显示在标题

6、栏上的方法：以Title为例：第一步：在标题栏Title处放置一个文本对象第二步：设置此文本对象的Text属性，为“=Title”四实验报告要求1写出实验总结，详细分析实验中出现的问题，和解决办法和思路；对实验内容和实验方法提出建议，提高实验质量。2 附录画的电路图实验三 层次原理图设计1一实验目的和要求1熟悉层次原理图的使用，2练习使用具有多个部分的元件的调用。3统计元件的数量。二实验设备及器材 PC机，ALTIUM DESIGNER三 .实验内容及步骤1绘制如下TMS320 LF2407的最小系统原理图，能够熟练使用Altium进行原理图的设计。TMS320 LF2407元件在教师给出的库

7、中，把此文件加入到自己的项目中。此电路图需要同学们自己保存，在第7个实验时会用到。2.练习层次原理图的使用方法：只使用电路模块 ( sheet symbol )3.练习使用具有多个部分的元件的方法4.练习使用Tab按键连续放置电容，实现电容的标号自动递增和Part Type内容的自动填充。 5进行元件的数量统计。执行菜单Report/Bill of Material 6画图时，注意，多使用复制操作，提高效率。高层原理图：低层原理图：7:元件的标号属性中不要包含空格，否则在加载封装时会出现错误。四实验报告要求1写出实验总结，详细分析实验中出现的问题，和解决办法和思路；对实验内容和实验方法提出建议

8、，提高实验质量。2 附录画的电路图 实验四 层次原理图设计2一实验目的和要求1熟悉层次原理图的使用，二实验设备及器材 PC机，ALTIUM DESIGNER三 .实验内容及步骤1练习层次原理图的使用方法。使用电路模块(sheet symbol)、端口(port)和模块端口(sheet entry)。各原理图之间的信号连接：使用端口、模块端口进行连接。有的元件在教师提供的库文件中。2.底层原理图Sheet2.SchDoc的内容：C8051F020是Silabs公司生产。3.底层原理图Sheet3.SchDoc的内容：4.高层原理图Sheet1.SchDoc的内容：四实验报告要求1写出实验总结，详

9、细分析实验中出现的问题，和解决办法和思路；对实验内容和实验方法提出建议，提高实验质量。2 附录画的电路图 实验五 原理图元件库的制作一、实验目的和要求1熟悉自定义元件的的制作过程以及相应参数的意义2能将已经有的元件按照自己的要求进行编辑。二实验设备及器材 PC机，ALTIUM DESIGNER三.实验内容及步骤1新建一个项目（注意保存），然后新建原理图元件库文件（注意保存）。2根据AT89C51的数据手册，绘制AT89C51元件。注意练习低电平有效信号的输入，和元件管脚的Number属性的自动递增功能。3根据DSP：TMS320LF2407的数据手册，绘制TMS320LF2407元件。练习具有

10、多个部分的元件的编辑和调用。4练习在原理图库文件之间拷贝元件。四实验报告要求1写出实验总结，详细分析实验中出现的问题，和解决办法和思路；对实验内容和实验方法提出建议，提高实验质量。2附录画的元件实验六 单层电路板的设计一、实验目的和要求 1掌握设计PCB的设计流程，PCB文件的建立，机械边界和电气边界的设置。2练习PCB图的环境的设置。3练习封装的自动布线等。熟悉PCB图的环境。二实验设备及器材 PC机，ALTIUM DESIGNER三.实验内容及步骤1 新建立一个项目后（注意保存项目），练习新建PCB文件的操作，注意保存此文件。2练习电路板选项对话框菜单：Design / Board Opt

11、ions 的各个常用设置，理解常用设置的意义和方法。根据PPT中讲解的内容练习。3练习Preference对话框中的各个选项卡的各种常用的设置。菜单Tools / Preference根据PPT中讲解的内容练习。4练习规划电路板，进行机械外形尺寸设置和KeepOutLayer电气边界设置。菜单Place/Line5练习PCB图的对象的编辑操作，如对象的选择、取消对象的选择（X+A）、 复制选择的对象（CtrlC）、粘贴选择的对象（CtrlV）、剪切选择的对象、删除选择的对象（CtrlDelete）、旋转器件操作：space：将选中的器件旋转90度，X：将选中的器件左右翻转，Y：将选中的器件上下

12、翻转。6练习PCB图的视图操作，放大工作区（快捷键PageUp），缩小工作区（快捷键PageDown），显示整张电路图（主工具栏的图标），对工作区进行缩小，以显示全部的器件（快捷键CtrlPageDown），以光标所在的位置为中心，显示原理图（快捷键Home），刷新原理图（快捷键End），重复上一次操作（主工具栏的图标），取消上一次操作（主工具栏的图标） 7完成实验1原理图的PCB图的制作。要求使用单层电路板。单层电路板的设计步骤在课件中。封装：电阻：AXIAL-0.3，电容：RAD-0.3，接插件：HDR1X2，三极管：BCY-W3/E4 或TO-92A封装在：Miscellaneous D

13、evices.IntLib、Miscellaneous Connectors.IntLib使用单层自动布线：菜单：Auto Route/ ALL单击按钮“Edit Layer Directions”，TopLayer的Current Setting 选择 Not Used，后点击OK按钮。然后，点击第一个对话框的Route All 按钮。 四实验报告要求1写出实验总结，详细分析实验中出现的问题，和解决办法和思路；对实验内容和实验方法提出建议，提高实验质量。实验7 插针式封装的二层电路板的设计一、实验目的和要求1掌握PCB图的各种对象的编辑操作，掌握PCB图的视图操作。2练习手工布局和手工布线，

14、进行单片机最小系统的PCB图设计。3练习插针式封装的PCB设计。二实验设备及器材 PC机，ALTIUM DESIGNER三.实验内容及步骤1给原理图的每个元件设置封装属性。对实验2中的单片机AT89C51最小系统原理图进行PCB图的制作。要求：使用插针封装。封装所在的库文件：4 Port Serial Interface.PcbLib、Miscellaneous Devices.IntLib、Miscellaneous Connectors.IntLib、KEMET Electronics Footprints.PcbLib、Dallas Semiconductor Footprints.Pc

15、bLibXTAL1所在的封装库文件是4 Port Serial Interface.PcbLib，此库文件所在的路径：F:Program FilesAltium Designer Summer 09ExamplesReference Designs4 Port Serial InterfaceLibraries4 Port Serial Interface.PcbLib封装：电阻：AXIAL-0.4； 无极性电容：RAD-0.2； 有极性电容：RB7.6-15；晶阵：XTAL1； 接插件：HDR1X2，HDR1X8； 二极管：DIODE0.4；AT89C51：DIP40； 排阻：HDR1X92

16、：在建立项目后，新建一个PCB文件，设定电路板的大小：长方形，长10cm，宽9cm,使用坐标原点对象、坐标对象。坐标原点对象的放置使用菜单“Edit/Origin/Set”。 设定英制(mil)和公制(mm)的转换（热键q）。要求画出机械层边界、禁止布线层的边界。把当前工作层设置为Mechanical Layer1，使用菜单Place / Line画机械层边界。把当前工作层设置为KeepOutLayer，使用菜单Place/KeepOut/Track, 画出电路板的电气边界。 3：加载封装。元件的标号不能包含空格。4：布局。练习各种操作：设定捕获栅格的大小（使用主工具栏的图标），在PCB图的信

17、号层之间进行转换（热键：数字小键盘的*键），测量两点的距离(菜单Reports/Measurement Distance，快捷键Ctrl+M)使用菜单Tools/Interactive Placement/，和Component Placement工具栏的图标。电源接插件J1放在电路板的边缘；电阻R1和电源指示灯D1放在J1的附近；电容C1给电源滤波，放在J1附近；电容C2给单片机的电源滤波，放在U1的Pin40管脚附近；电容C4和电阻R10放在一起；电容C3和C5、晶体CRYSTAL1放在一起，放在单片机的P18、P19附近。自动从原理图到PCB图选择元件目的：使一个功能模块的多个元件放在一

18、起第一步：在原理图选中要布局的元件第二步：使用菜单Tools / Select PCB Components， 或使用快捷键 T+S 操作完后，会在PCB图选中原理图中选择的封装第三步：使用图标 （或菜单Tool/Component Placement/Arrange within Rectangle），后在PCB图中使用鼠标左键画一个矩形，就会把选中的封装放在一起，然后在进行布局查找封装的方法：快捷键J+C，在弹出的对话框中输入元件的标号5：练习手工布线。练习放置过孔。电源线和地线加粗为60mil。进行多边形铺铜Ploygon Plane的练习操作。电源线宽度设置为50mil，地线设置为50

19、mil或铺地。6：画完PCB图后，对PCB图进行检查。分析检查结果。 使用菜单Tools / Design Rule Check，具体操作见课件7：观看PCB图的3D图形。8:元件的标号属性中不要包含空格。9、在电路板右下角的顶层丝印层放置每个学生的姓名、学号注意：1. 布局时要注意使器件间的走线要尽可能的短，尽量把相同器件有放到一起为了美观，同时器件要中间对齐或着焊盘对齐。 管脚多的芯片要求在周围要留一些空间方便以后焊接。 2.布线时要求:a.走线前要设置好线和线，线和焊盘，过孔之间的距离。b.顶层和底层走线方向要尽量垂直，顶层尽量走横线，底层尽量走竖线。c.走线尽量不要饶着走，可以打过孔走

20、线， d.在走线时遇到不好走的线或着走的太长，可以调整器件位置。四实验报告要求1写出实验总结，详细分析实验中出现的问题，和解决办法和思路；对实验内容和实验方法提出建议，提高实验质量。实验8 表面安装型封装的二层电路板的设计一、实验目的和要求1练习手工布局和手工布线2练习表面安装型封装的PCB设计。二实验设备及器材 PC机，ALTIUM DESIGNER三.实验内容及步骤1画出下列原理图：使用的是实验4的部分原理图。2、给原理图的每个元件设置封装属性。封装所在的库文件：4 Port Serial Interface.PcbLib、Miscellaneous Devices.IntLib、Misc

21、ellaneous Connectors.IntLib、KEMET Electronics Footprints.PcbLib、Dallas Semiconductor Footprints.PcbLib、Atmel Footprints.PcbLib 、IPC-SM-782 Section 8.4 Tantalum Capacitor.PcbLib封装：接插件J1：HDR1X2； 电阻：1206； 发光二极管：1206； 0.1F电容：C0805； 33P电容：0603； 1电容：C0805；电感10mH：1206； 220F电容：3528； 晶体：XTAL1； C8051F020：100T

22、1_L； JTAG1：HDR2X5 LMS1585：TO263由在老师提供的封装库文件中。 3：新建一个项目后（注意保存），新建一个PCB文件（注意保存），画出PCB图。要求：PCB图越小越好。4.布局要求：在U3的A3.3V电源管脚和VDD电源管脚旁边各放置一个0.1u和1u电容。5、注意过孔的使用。6：画完PCB图后，对PCB图进行检查。分析检查结果。 使用菜单Tools / Design Rule Check，具体操作见课件四实验报告要求1写出实验总结，详细分析实验中出现的问题，和解决办法和思路；对实验内容和实验方法提出建议，提高实验质量。2 附录画的PCB图实验九 简单四层电路板的设计

23、一、实验目的和要求1练习四层电路板的设置。2练习简单4层电路板的设计二实验设备及器材 PC机，ALTIUM DESIGNER三.实验内容及步骤1给原理图的每个元件设置封装属性。对实验2中的单片机AT89C51最小系统原理图进行PCB图的制作。要求：使用插针封装。封装所在的库文件：4 Port Serial Interface.PcbLib、Miscellaneous Devices.IntLib、Miscellaneous Connectors.IntLib、KEMET Electronics Footprints.PcbLib、Dallas Semiconductor Footprints.

24、PcbLib封装：电阻：AXIAL-0.4； 无极性电容：RAD-0.2； 有极性电容：RB7.6-15；晶阵：XTAL1； 接插件：HDR1X2，HDR1X8； 二极管：DIODE0.4；AT89C51：DIP40； 排阻：HDR1X92：新建一个PCB文件，设置4层电路板3、加载封装，进行布局、布线。注意电源管脚、地管脚只需要打孔即可。4：画完PCB图后，对PCB图进行检查。分析检查结果。 使用菜单Tools / Design Rule Check，具体操作见课件。四实验报告要求1写出实验总结，详细分析实验中出现的问题，和解决办法和思路；对实验内容和实验方法提出建议，提高实验质量。2 附录

25、画的PCB图 实验十 复杂四层电路板设计一、实验目的和要求1进行TMS320LF2407的最小系统的PCB图的设计。2练习贴片封装的PCB图设计。3此实验为扩展性、综合性实验，适合有兴趣、能力强的学生完成，不对全部学生要求必须完成。二实验设备及器材 PC机，ALTIUM DESIGNER三.实验内容及步骤1、第一步：给原理图的每个元件设置封装属性。对实验3中的DSP TMS320LF2407最小系统原理图进行PCB图的制作。要求电容和电阻使用表贴封装。封装：电阻：32161206，电容：有极性的电容，封装：CAPPR5-5x5104：C1206, 10P：C1206，0.015u：C1206，

26、 0.68u：C1206，发光二极管：32161206， 电感：32161206，1117-3.3：SOT223， 晶阵：VP32-3.2，接插件：HDR1X2， 二极管：32161206，DSP2407：DSP2407_144； IS61LV6416：IS61LV6416_SOP44,JTAG-DSP2407: JTAG如果Alitum的通用封装库中没有，在提供给的封装库中。把老师提供的封装库文件加入到你的项目中。2、第2步：新建一个PCB文件，设置电路板的中间两层为电源层和地层。在菜单DESIGN-LAYER Stack Manager设置。设定电路板的大小：长方形，长30cm，宽20cm

27、,使用图标3、第3步：加载封装。元件的标号不能包含空格，否则在加载封装时会出现错误。4、第4步：布局。注意：对集成电路的每个电源管脚旁边加一个滤波电容，越靠近电源管脚越好。选择功能模块的所有元件的方法：为了使一个功能模块的几个元件都放在一起，可以在原理图中选择这个模块的所有元件，然后使用Tools-Select PCB Components，就可以在PCB中一次性选择这些元件了，再把他们对齐、摆放等，这样就不用对照原理图一个一个地找了。查找封装的方法：使用快捷键J+C，在弹出的对话框中输入元件的标号5、第5步：布线，电源线、地线打孔即可。6、第6步：对PCB图进行检查。分析检查结果。7、第7步

28、：画出4个定位孔；观看PCB图的3D图形。注意:元件的标号属性中不要包含空格，否则在加载网络表会出现错误。8：画完PCB图后，对PCB图进行检查。分析检查结果。 使用菜单Tools / Design Rule Check，具体操作见课件四实验报告要求1写出实验总结，详细分析实验中出现的问题，和解决办法和思路；对实验内容和实验方法提出建议，提高实验质量。2 附录画的PCB图 实验十一 六层电路板的设计一、实验目的和要求1练习六层电路板的设计二实验设备及器材 PC机，ALTIUM DESIGNER三.实验内容及步骤1使用实验8相同的原理图。2、给原理图的每个元件设置封装属性。封装：接插件J1：HD

29、R1X2；电阻：1206； 发光二极管：1206； 0.1F电容：C0805； 33P电容：C0805； 1电容：C0805； 电感10mH：1206； 220F电容：3528； 晶体：XTAL1； C8051F020：100T1_L； JTAG1：HDR2X5 LMS1585：TO263 此封装在老师提供的封装库文件中封装所在的库文件：4 Port Serial Interface.PcbLib、Miscellaneous Devices.IntLib、Miscellaneous Connectors.IntLib、KEMET Electronics Footprints.PcbLib、Da

30、llas Semiconductor Footprints.PcbLib、Atmel Footprints.PcbLib、Altium Nanoboard Project.IntLib3新建项目（保存），新建一个PCB文件（保存），设置六层电路板。详细步骤见课件。4.布局要求：在U3的A3.3V电源管脚和VDD电源管脚旁边各放置一个0.1u和1u电容。5.布线。可以在中间布线层进行布线。6：画完PCB图后，对PCB图进行检查。分析检查结果。 使用菜单Tools / Design Rule Check，具体操作见课件四实验报告要求1写出实验总结，详细分析实验中出现的问题，和解决办法和思路；对实验

31、内容和实验方法提出建议，提高实验质量。2附录画的PCB图实验十二 封装库的制作一、实验目的和要求 1掌握封装的设计操作2熟悉封装库编辑的环境。二实验设备及器材 PC机，ALTIUM DESIGNER三.实验内容及步骤1建立PCB的封装库文件.2.根据AD9835的数据手册进行封装设计。3.根据DSP2407的数据手册进行封装设计。4.练习PCB封装库文件中的封装的复制，粘贴，剪切操作。练习在不同的封装库文件之间进行封装的复制、粘贴操作。5.练习修改已有的封装。6.练习调用自己创建的封装。四实验报告要求1写出实验总结，详细分析实验中出现的问题，和解决办法和思路；对实验内容和实验方法提出建议，提高

32、实验质量。2 附录画的封装 实验十三 电路的仿真实验一、实验目的和要求1熟悉电路仿真的元件库。2熟悉电路仿真的环境设置。二实验设备及器材 PC机，ALTIUM DESIGNER三.实验内容及步骤1练习加载仿真库仿真元件库的路径和名称:D:PROGRAM FILESALTIUM DESIGNER SUMMER 09Library Miscellaneous Devices.IntLib仿真原理图的激励源和初始条件所在的路径和库名：D:Program FilesAltium Designer Summer 09LibrarySimulation Simulation Sources.IntLib2练习仿真环境的常用设置。General选项卡、Transient瞬态分析选项卡。3练习RC电路的充电仿真。 4练习集成运放电路仿真：反相放大电路5.半波整流电路仿真：四实验报告要求1写出实验总结，详细分析实验中出现的问题，和解决办法和思路；对实验内容和实验方法提出建议，提高实验质量。