武汉理工大学《Protel应用实践》课程设计
3 Protel 电路仿真
对于“脉冲宽度调制信号控制电路”,一方面由于在protel仿真元件库里,即在sim.ddb里,有些仿真元件没有,不能进行仿真;另一方面,在本人选取protel课程设计的原理图时,一开始注重电路的复杂和丰富,希望在绘制原理图比较有挑战性,但是忽略了对电路图原理的理解。虽然对芯片NE555有一定的了解,但对于其应用电路并不是很熟悉,不能准确分析电路并正常进行仿真。所以进行局部仿真,只对整流稳压电路进行仿真。
3.1 绘制原理图
元件必须选自Sim.ddb,其它所有的元件库都不能用于仿真。所以首先要在原理图编辑器中载入仿真元件库Sim.ddb。在电路图上放置仿真元件,并设置元件的仿真参数;放置连线,绘制仿真电路原理图;在仿真电路原理图中添加电源及激励源;设置仿真节点以及电路的初始状态;接着对电力原理图进行ERC检查,如果电路中存在错误,要先纠正错误才能进行仿真。这些步骤及绘制方法与第四部分电路原理图的绘制内容完全一致,最后绘制的仿真原理图如图9。最重要的是设置仿真分析的参数。
图12用仿真元件绘制的稳压电路
3.2 电路仿真分析的设置
执行菜单命令【Simulation】/【Setup...】,弹出如图10的对话框。 在【General】标签中的【Select Analyses to Run】栏下,选择仿真分析
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的方法。这里选择【Operating Point Analysis】(直流工作点分析)和【Transient/Fourier Analysis】(瞬态分析/傅里叶分析)。在对话框中的【Collect Data For】下拉表中,有5个不同的数据存储类型。这里选择“Node Voltages ,Supply Currents ,Device Currents and Powers”(存储每个节点的电压、每个供电电源的电流以及每个元件上的电流和功耗)。接着指定所要显示数据的节点,直接双击【Available Signals】列表总需要的节点,就会在【Active Signals】列表栏中列出。如图13所示,选中“VIN”和“VOUT”。其他需要修改的参数,可以在另外的8个标签下的设置项修改。
图13 仿真分析对话框
3.3 运行电路仿真
仿真器在仿真时需要用到SPICE网络表。执行菜单命令【Simulate】/【Create SPICE Netlist】生成SPICE网络表文件*.nsx。在设置好电路原理图和仿真分析的参数后,执行菜单命令【Simulated】/【Run】就可以运行电路仿真了。仿真结果文档*.sdf将存储在本电路的设计数据库文件中,并在一个新的窗口(仿真波形分析器窗口)中显示,同时还会生成一个“*.cfg”的文件,其内保存有仿真分析参数的设置内容。如图11,是稳压电路进行仿真后的波形分析器窗口。在另一个波形分析标签“Operating Point”的显示如图12。
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图15 在Operating Point下的显示
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图14 在Transient Analysis仿真波形分析器窗口
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图16 报警电路文件
4 PCB印制板电路的绘制
4.1创建PCB文件
同创建sch电路图文件一样,双击进入document,执行菜单命令
/
【NEW】,双击 即可创建PCB文件。在生成PCB文件之前应保证原理图没有错误,文件生成后将所需要的库文件导入到PCB,否则即使原理图无错误系统也会报错。
4.2规划PCB版并导入网络表
(1)设定工作层面:执行菜单命令Design/Options后,得到图13所示对话框。
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图17 Design/Options页面
基本工作层面说明:
信号层(Signal Layers):用来放置元件、导线等与电气信号有关的电气元素。对于制作双面板而言,要选中顶层铜膜布线面(Top Layers)和底层铜膜布线面(Bottom Layers)。
丝印层(Silkscreen):用于绘制元件的外形轮廓,元件序号和标注字符等。一般选中顶层(Top overlay)即可。
防护层(Mask):自动生成,不选。
禁止布线层(Keep Out Layer):用于规定放置元件和布线的区域。 多层面(Multi layer):用于快速把对象(例如,焊盘和过孔)加入到所有的信号层,选中即可。其它的选项使用默认设置即可。
(2)规划电气边界:在禁止布线层(Keep Out layer)进行。首先点击相应的层面标签:然后在此层面上绘制一个区域(一般为方形)。
在*.Sch文件界面下,执行菜单命令Design/Update PCB,会出现一个界面。全部使用默认值。若元件封装、原理图均无错误后即可在PCB版上生成元器件。单击按钮
进入Update Design对话框的Changes选项卡,可
以发现更新过程是否存在错误。如果没有错误,单击对话框的按钮Execute即可将本次更新的变动反映的PCB文件中。
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