直流电路放大的反相电路的设计

EDA设计电子信息工程084班李国成200813107311.概述为了更好地实践已学习到的理论知识，在老师的指导和帮助下，我利用两个星期的时间，设计了一个反相输入放大电路的设计。这次设计我采用的ProtelDXP是深受广大电路设计者喜爱并现今比较流行的设计工具。它们使绘制原理图、PCB板布局线等功能更加完备。在这个设计中，我用ProtelDXP绘制原理图和PCB板图，更好的完成设计。1.1设计目的设计一个可以进行直交流电路放大的反相电路。在普通环境下能正常的工作，由于在该设计中用到了有源器件（放大器、电容）在较强的电磁场环境下其工作状态会受到一定的影响。1.2ProtelDXP的介绍ProtelDXP拓展了Protel软件的原设计领域，在DesignExplorer这个统一的设计环境下集成了强大的前端设计工具，町完成电路原理图和FPGA的前端设计输入、仿真和验证；集成了功能卓越的板级设计系统，可实现带有高密度小型化封装的复杂PCB板的布局、布线，包括布线前后的信号完整性分析在内的各种规则检测，以及与内嵌的CAMtasitic辅助制造软件相结合的完备的生产制造输出文件管理。以上两个方面保证了从电学原理设计开始直到印制板生产制造文件输出的无缝连接。因此，ProtelDXP是当今世界最先进、应用最广的EDA软件之一。它具有以下的特点：（1）ProtelDXP包含电路原理图设计、电路原理图仿真测试、印制电路板设计、自动布线器和FPGA/CPLD设计，覆盖了以PCB为核心的整个物理设计。（2）ProtelDXP提供了进行层次原理图设计的环境、丰富的元件原理图库和PCB封装库、件集成库的概念、路原理图的混合仿真功能、丰富的设计检查功能、丰富的快捷键支持以及连续操作功能和全新的EDA设计电子信息工程084班李国成20081310732FPGA/CPLD设计功能，支持“自上而下”和“自下而上”的层次电路设计，能够完成更加大型、更为复杂的电路设计。（3）ProtelDXP全面兼容TANGO以及Protel以前的版本。（4）ProtelDXP中同一设计的电路原理图和PCB之间具有动态连接功能。（5）ProtelDXP提供了丰富的元件原理图库和PCB封装库，并且库的管理和编辑功能更加完善，操作更加简便。（6）ProtelDXP提供了元件集成库的概念。（7）ProtelDXP提供了电路原理图的混合仿真功能。（8）ProtelDXP提供丰富的设计检查功能。2.设计原理2.1反相输入放大电路的设计2.1.1原理图的设计初步工作⑴启动protelDxp2004,单击菜单File—New—PCBProject,然后单击File—New—schematic,保存项目名称为反相输入式放大电路.prjPCB,原理图文件名为反相输入式放大电路.schDOC。⑵选项设置：单击菜单在弹出的对话框中的选项中选定其它选项默认单击保存按钮，保存文件。⑶绘制电路：①查找元件及加载库文件：启动Browselibraries对话框，单击Find按钮进行查找运算放大器，电阻在MiscellameousPericesintlib库中选择，在MiscellaneosConnectors.Intlib库中查找电源和“地”信号，在库浏览器对话框中单击“search”按钮，在搜索库对话框中，于Name后输入要查找的电容和二极管，最后单击search开始查找。⑷放置元件：单击菜单中“place”—“part…”，在弹出的placepart对话框中单击“…”按钮，在弹出的Browselibraries对话框中，选择libraries为TIOperationalAmplifier.Intlib,Mask后输入μEDA设计电子信息工程084班李国成20081310733A741单击“OK”返回placepart对话框单击“OK”。移动鼠标到工作区中间单击鼠标放置μA741。放置电阻。在Browselibraries此对话框中，选择libraries为MiscellaneosDevices.lntLib,Mask后输入Res2,找到电阻，放置于μA741的引脚左侧三个、引脚下方二个。二极管、电容用同样的方法放置，放置“地”，单击地工具按钮，待鼠标变为“+”时。2.1.2用protelDXP2004新建项目和原理图文件开始设计前，照例先创建一个项目和原理图文件。启动ProtelDXP2004，单击菜单“File”－“New”－“PCBProject”，然后单击“File”－“New”－“Schematic”，保存项目名称为：反相输入式放大电路.PrjPCB、原理图文件名为：反相输入式放大电路.SchDOC。EDA设计电子信息工程084班李国成20081310734图3-1反相输入式放大电路原理图2.1.3原理图设计系统后期处理利用ProtelDXP2004集成环境设计一个电路时，原理图的绘制只是完成了电路设计的第一步，在PCB板设计和制作之前，还必须对电路图进行必要的后期处理和分析。项目编译就是其中重要工作之一。在进行项目编译时，详尽的设计和电气规则，将用于验证设计（ERC）。当确保原理图设计无误后，编译的结果将被启动的ECO加载到目标文件（如PCB文件）。另外后期处理中还涉及一些输出报表，如网络表。这些输出文件不仅沟通了原理图与PCB文件的联系，而且能够实现设计的同步更新。2.2PCB板的制图2.2.1编译工程原理图设计完毕后，在制作PCB板之前，必须进行检查。检查一般包括两种手段，一个是人工检查原理图是否符合设计要求、元件选用和导线的连接等是否有误，当然人工检查是有局限性的，对于复杂的电路来说，人工检查就有些力所不及了。另外一个是利用ProtelDXP2004提供的电气验证功能，进行自动化的设计验证工作，这样可以极大地提高工作效率和设计可靠性。（1）项目选项的设置启动ProtelDXP2004，打开项目反相输入式放大电路.PrjPCB。单击菜单“Project”－“ProjectOptions”，弹出原理图选项设置对话框。其中ErrorReporting标签的选项采用默认即可。修改ConnectionMatrix标签的选项Unconnected-OutputSheetEntry、Unconnected-Bi-directionalSheetEntry、Unconnected-UnspecifiedSheetEntry选项为NoReport。其它各项设置采用默认。（2）启动工程编译在Projects面板中，右击反相输入式放大电路.PrjPCB，单击快捷菜单的“CompilePCBProject反相输入式放大电路.PrjPCB”或单击菜单“Project”－“CompilePCBProject反相输入式放大电路.PrjPCB”，EDA设计电子信息工程084班李国成20081310735则系统按照项目选项的设置对该项目文件进行工程编译，从而完成电气检查。在Messages窗口显示是否有错误信息。如果有在CompileError窗口，点击某个错误信息，则原理图中违反规则的对象高亮显示，这样便于检查或修改错误。2.2.2创建网络表网络表是电路原理图设计和印制板设计软件之间的桥梁和纽带。网络表不仅描述电路的电气连接特性，而且包含原理图中的元件封装信息。在PCB设计中，导入正确的网络报表，即可以获得PCB设计所需要的一切信息，可以说，网络报表的生成即是原理图设计的结束，又是PCB设计的开始。概况地讲网络表主要有两个作用，即支持印刷电路板的自动布线及电路仿真；与最后从印刷电路板图中得到的网络表文件进行比较，检查错误。Protel2004产生的网络表文件与大部分EDA软件的网络表兼容。（1）设置网络表创建网络表之前，应该通过ERC检查，确保电路图在设计阶段没有致命的错误，同时要对网络表的有关产生进行必要的设置。单击菜单“Project”－“ProjectOptions…”，在打开的项目选项设置对话框中，单击Options标签。在OutputPaths选项中设置网络表的保存路径。默认路径是在当前项目文件夹内创建的，如本例中输出路径是C:\DocumentsandSettings\lichen\桌面\mchen文件夹。设置完成后单击OK按钮保存设置。（2）创建网络表单击菜单“Design”－“NetlistforProject”－“Protel”，系统即按照预定的设置创建网络表，创建完成后。2.2.3PCB设计(1)加载网络表在ProtelDXP2004中，采用了双向同步设计技术，就是在原理图EDA设计电子信息工程084班李国成20081310736设计和PCB设计中，可以进行双向转化，因此可以利用原理图设计系统的设计同步器加载网络表。在原理图设计系统中，单击菜单“Design”－“UpdatePCBDocument”.在工程变化对话框中，提供了原理图详细的网络连接信息。在Action列给出了变化的操作，AffectedObject列给出了影响到的元件，AffectedDocument列给出了影响到的文件。“ValidateChanges”按钮是用来查看装入的元件是否正确的，在Status栏中的Check项中会出现对勾和叉子形的标记，如果有错误的标记出现的话，必须重新返回原理图检查该元件的连接是否正确；“ExecuteChanges”按钮是将网络和元件封装载入到PCB文件中的命令按钮，如果确认所有的元件封装和网络连接都正确，可以单击该按钮，将网络信息加载到PCB文件中。验证准确，单击“ExecuteChanges”按钮，加载网络表的信息，PCB窗口成为当前窗口。2.2.4元件布局元件的布局可以使用系统提供的自动布局功能，也可以使用手工布局。一般地将在PCB制作中，通常是综合采用这两种方式进行。（1）元件的自动布局单击AutoPlacer…子菜单，在弹出的自动布局对话框中采用ClusterPlacer方式。单击OK按钮开始自动布局。EDA设计电子信息工程084班李国成20081310737图4-1PCB制版效果图EDA设计电子信息工程084班李国成200813107382.2.53D生成效果图图4-23D效果图EDA设计电子信息工程084班李国成200813107393.总结（1）元件可以进行直交流的放大和方向的变换。最终完成了我们的设计的目的。（2）反相输入放大电路的EDA设计实验刚开始，拿着选定的题目不知如何入手。毕竟反相输入放大电路的设计实验不同于实验课，电路图都要自己设计。静下心来，仔细分析题目，再加上指导老师的说明与提示，心中才有了谱。将整个系统根据不同的功能化分成模块，再分别进行设计，逐个攻破，最后再将其整合即可。（3）通过这次课程设计，使我受益颇多。既巩固了课堂上学到的理论知识，又掌握了常用集成电路芯片的使用。在此基础上学习了数字系统设计的基本思想和方法，学会了科学地分析实际问题，通过查资料、分析资料及请教老师和同学等多种途径，独立解决问题。同时，也培养了我认真严谨的工作作风。EDA设计电子信息工程084班李国成200813107310参考文献[1]朱丹宇，周正康.数据通讯和网络[M].机械工业出版社,2000[2]吴坚，刘高平.基于GPRS网络的点对点图像传输方案[J].计算机应用研究，2004，5：222-223,231[3]AndrowS.Tanenbaum.计算机网络（第4版）[M].Pearson，2004[4]杨杉，欧大生.电路设计与制板——ProtelDXP实用教程.西安电子科技大学出版社，2004[5]W.Simpson,Editor.ThePoint-to-PointProtocol,RFC1661[EB/OL].July1994[6]W.RichardStevens,范建华译.TCP/IP详解卷1：协议[M].机械工业出版社，2000[7]李东生、张勇等编著，ProtelDXP电路设计教程，电子工业出版社，北京：2003[8]张松、张霆、廖科、胡科编著，Protel2004