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PROTEL课程设计实验报告.doc

发布时间：2022-06-08 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：0.58M 资料格式：doc 举报 版权申诉
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    摘 要
    1 Protel99 SE简介
    1.1 电路设计部分
    1.2 电路仿真与PLD部分
    2 实验目的与要求
    2.1 实验目的
    2.2 实验要求
    3 二阶有源低通滤波器的原理介绍
    4.有源低通滤波器的设计思路
    4.2上机调试流程图
    5电路原理图绘制
    6.原理图元件库以及封装
    6.1 元件清单
    6.2网络报表
    6.3 仿真测试
    7心得体会
    8参考文献
    目 录 摘 要...............................................................................................................................................1 1 Protel99 SE 简介..........................................................................................................................1 1.1 电路设计部分 ......................................................................................................................................... 2 1.2 电路仿真与 PLD 部分........................................................................................................................... 2 2 实验目的与要求.......................................................................................................................3 2.1 实验目的 ................................................................................................................................................. 3 2.2 实验要求 .................................................................................................................................................. 3 3 二阶有源低通滤波器的原理介绍.............................................................................................4 4.有源低通滤波器的设计思路......................................................................................................5 4.1 题目 ......................................................................................................................................................... 5 4.2 上机调试流程图...................................................................................................................................... 6 5 电路原理图绘制..........................................................................................................................7 6.原理图元件库以及封装..............................................................................................................7 6.1 元件清单 ................................................................................................................................................. 8 6.2 网络报表 ................................................................................................................................................. 8 6.3 仿真测试 ................................................................................................................................................. 9 7 心得体会....................................................................................................................................12 8 参考文献....................................................................................................................................13
    班级：电 071 姓名：孙宇 学号：40750010 摘 要 本次课程设计运用所学 Protel 的软件知识作一个基于 Protel 的二阶有源低通滤波电路 的设计，通过设计熟悉 Protel 的基本操作，学会运用 Protel 软件制作电路图，并对所制作 的电路图进行仿真测试以及 PCB 的制作。此外，通过此次设计了解有源低通滤波器（LPF） 的基本工作原理，加强自己的动手能力。 1 Protel99 SE 简介 Protel99 SE 是 Protel 公司近 10 年来致力于 Windows 平台开发的结晶，能实现从电学 概念设计到输出物理生产数据，以及这之间的所有分析、验证和设计数据管理。因而今天 的 Protel 最新产品已不是单纯的 PCB（印制电路板）设计工具，而是一个系统工具，覆盖 了以 PCB 为核心的整个物理设计。最新版本的 Protel 软件可以毫无障碍地读 Orcad、Pads、 Accel(PCAD)等知名 EDA 公司设计文件，以便用户顺利过渡到新的 EDA 平台。 1
    班级：电 071 姓名：孙宇 学号：40750010 1.1 电路设计部分 1. 电路原理图设计系统（Advanced Schematic 99） 电路原理图设计系统包括电路图编辑（SCH 编辑器）、电路图零件库编辑器和各种文 本编辑器。本系统的主要功能是：绘制、修改和编辑电路原理图；更新和修改电路原理图 零件库；查看和编辑有关电路图和零件库的各种报表。 2. 印刷电路板设计系统（Advanced PCB 99） 印刷电路板设计系统包括印刷电路板编辑器、零件封装编辑器和电路板组件管理器， 本系统的主要功能是：绘制、修改和编辑印刷电路板；更新和修改零件封装；管理电路板 组件。 3. 自动布线系统（Advanced Route 99） 自动布线系统包含一个基于形状的无栅格自动布线器，用于印刷电路板的自动布线，。 1.2 电路仿真与 PLD 部分 1. 电路模拟仿真系统（Advanced SIM 99） 电路模拟仿真系统包含一个数字/模拟信号仿真器，可提供连续的小信号和模拟信号， 以便对电路原理图进行信号模拟仿真。 2. 可编程逻辑设计系统（Advanced PLD 99） 可编程逻辑设计系统包含一个有语法功能的文本编辑器和波形编辑器。本系统主要功 能是：对逻辑电路进行分析、综合；观察信号的波形。 3. 高级信号完整性分析系统（Advanced Integrity 99） 高级信号完整性分析系统提供了一个精确的信号完整性模拟器，可用来分析 PCB 设 计，检查电路设计参数、实验超调量、阻抗和信号谐波要求等。 2
    班级：电 071 姓名：孙宇 学号：40750010 2 实验目的与要求 2.1 实验目的 具备电子电路的设计知识和能力，并且具备利用所学绘图软件对绘出所需电路图的能 力，利用 Protel99 SE 软件设计一有源低通滤波器，绘出其电路图，对电路图进行仿真测试 并制作相应的 PCB 板。 2.2 实验要求 设计一个有源低通滤波器，在 protel 中绘出其电路图，对电路图进行仿真测试并制作 相应的 PCB 板。 题目：电路图及参数 二阶有源低通滤波器的 f=400HZ,Q 值为 0.7，C=0.1uF ,R=3.9K,R1=21.5K,Rf=12.2k 解：根据 f ，选取 C ,再求 R, C 的容量不易超过 1uF 因大容量的电容器体积大， 价格高，应尽量避免使用。 取 C=0.1uF    6  f 0 R   π2 π2 400 1 1.0 1 RC  计算出 R=3979  取 根据Ｑ值求 R1 和 Rf ，因为 f=f0 时 Q=1/(3-Avp)=0.7,Avp=1.57, 根据 R1 与 Rf 、 Avp 的关 图 2.2.1 二阶有源低通滤波器 k9.3R  Hz 10 系，集成运放两输入端外接电阻的对称条件: 1  R f R 1  A v P  1.57 R R 1 f //    R R 2 R R 解得： 1  5.51  , R R f  3.14  , R R  3.9k     R 1 R f 5.51 3.14 R   R   5.51 3.9k 3.14 3.9k       21.5k 12.2k   3
    班级：电 071 姓名：孙宇 学号：40750010 3 二阶有源低通滤波器的原理介绍 图 3.1 二阶有源低通滤波器电路图 图 3.2 二阶有源 LPF 幅频特性 二阶有源低通滤波器的电路图及其幅频特性如图 3.1，3.2 所示。相关参数如下： （1）通带增益 A VF 1  f R R 1 （2）传递函数 vA )( s  3(1   f 令 0  1 2 CR ， Q  1 A  vp 3 则可得出传递函数的典型表达式 ( sCR ) A VF 2 ) A VF sCR  ( sCR ) 2 )( sA  2 wA c o w ws c  c Q 2 2 s  （3）幅频响应 用 s=jw 代入上式，可得幅频响应和相频响应表达式 20lg ) ( jwA A 0 =20lg  (1    w w c 2 ) 1 2    4 ( w Qw c 2 )
    班级：电 071 姓名：孙宇 学号：40750010  ) w ( arctan /( ) Qww 2) (1  c w w c A vF   ) A 0 ( jwA 上式表明，当 w=0 时， 波电路的特性。由幅频响应表达式可画出不同 Q 值下的幅频响应，如图 3.1 所示。由图可 。显然，这是低通滤 ；当 w  时， ( jwA ) 0 见，当 Q=0.707 时，幅频响应较平坦。当 Q=0.707 和 w/ cw =1 情况下，20lg ) ( jwA A 0 =-3dB； 而当 w/ cw =10 时，20lg ) ( jwA A 0 =-40dB。这表明二阶比一阶低通滤波电路的滤波效果好得多。 当进一步增加滤波阶数，其幅频响应就更加接近理想特性。 4.有源低通滤波器的设计思路 4.1 题目：设计一个低通滤波器，要求上限截止频率 f0=400Hz,Q=0.7 设计：二阶有源低通滤波器的 f=400Hz,Q 值为 0.7，C=0.1uF ,R=3.9K ,R1=21.5K ,Rf=12.2k 解：根据 f ，选取 C ,再求 R, C 的容量不易超过 1uF    因大容量的电容器体积大， 价格高，应尽量避免使用。 取 C=0.1uF    6 0 f    R π2 400 π2  1 1.0 1 RC 计算出 R=3979  取 根据Ｑ值求 R1 和 Rf ，因为 f=f0 时 Q=1/(3-Avp)=0.7,Avp=1.57, 根据 R1 与 Rf 、 Avp 的关 图 4.1 二阶有源低通滤波器 k9.3R Hz 10  系，集成运放两输入端外接电阻的对称条件: 1  R f R 1  A v P  1.57 R R 1 f //    R R 2 R R 解得： 1  5.51  , R R f  3.14  , R R  3.9k     R 1 R f 5.51 3.14 R   R   5.51 3.9k 3.14 3.9k       21.5k 12.2k   5
    班级：电 071 姓名：孙宇 学号：40750010 4.2 上机调试流程图 进入 protel 环境画 出原理图 在元件库中找出元 件并设定参数 检查错误并生 成网络表 进 行 仿 真 将 元 件 入 PCB 生 成 仿 真 图 形及分析 用 protel 自动 布 线 及 手 动 布线 图 4.2 流程图 6
    班级：电 071 姓名：孙宇 学号：40750010 5 电路原理图绘制 图 5.1 二阶有源低通滤波器的原理图 6.原理图元件库以及封装 根据设计要求在 protel 中画图，并调整参数，在元件库中找相关元件，调试并检查错 误。经过修改和调试，最终完成二阶有源低通滤波电路原理图仿真及 PCB 的制作。操作步 骤如下： 7
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