甲乙类放大电路课程设计

电子CAD 课 程

课 程 设 计 说 明 书

设计题目： 甲乙类放大电路 专 业： 电子信息工程技术 班级学号： 姓 名： 指导教师：

年 月 日

教务处印制

课 程 设 计 任 务 书

课题名称： 甲乙类放大电路 设计内容： Protel 99 SE 基础知识、甲乙类放大电路的基本 知识 、印制电路板布线流程和如何制作印刷电路板。 技术条件或要求： 使用双层电路板，手工放置元件封装，要求 各元件布局合理、紧凑，板子的尺寸为 2200mil×1700mil ，布 线时考虑顶层和底层都走线，顶层走水平线，底层走垂直线, 有 实际的元件放 在电路板上。

指导教师（签名）： 教研室主任（签名）：

开题日期： 2011 年 10 月 24 日 完成日期： 2011 年 10 月28 日

目录

1.Protel 99 SE 基础知识 ................................................ 4

1.1 Protel 99 SE的简介 ............................................. 6 1.2 Protel 99 SE的功能特性 ......................................... 6 1.3 Protel 99 SE的文件类型及说明 ................................... 6 2.Protel 99 SE 基础知识 ................................................ 7

2.1 印刷电路版...................................................... 7 2.2 电路原理图..................................... 错误！未定义书签。 2.3印制电路版结构 ................................. 错误！未定义书签。 2.4元件封装 ....................................... 错误！未定义书签。 2.5铜膜导线 ....................................... 错误！未定义书签。 2.6焊点 ........................................... 错误！未定义书签。 2.7 丝印层......................................... 错误！未定义书签。 3. 印制电路板布线流程 .................................................. 11

3.1绘制电路图 ..................................... 错误！未定义书签。 3.2. 规划电路板..................................... 错误！未定义书签。 3.3设置参数 ....................................... 错误！未定义书签。 3.4 装入网络表及元件封装........................................... 11 3.5 元件的布局..................................... 错误！未定义书签。 3.6自动布线 ....................................... 错误！未定义书签。 3.7手工调整 ....................................... 错误！未定义书签。 3.8 文件保存及输出................................. 错误！未定义书签。 3.9 Protel 99 SE的文件类型及其说明 ................ 错误！未定义书签。 4. 如何制作印刷电路板 .................................................. 11

4.1进入Protel 原理图编辑器Sch..................... 错误！未定义书签。 4.2生成电气法则测试报表 ........................................... 12 4.3生成元件列表 ................................................... 12 4.4产生网络表 ..................................................... 13 4.5进入PCB 编辑器 ................................................. 14 4.6网络表与元件的装入 ............................................. 20 4.7元件的布局和电路板的3D 效果 .................... 错误！未定义书签。 5. 设计体会 ............................................................ 22 6 参考文献 ............................................................ 24

1. Protel99SE 基础知识 1.1Protel99SE 简介

Protel99SE 是应用于Windows9X/2000/NT操作系统下的EDA 设计软件，采用设计库管理模式，可以进行联网设计，具有很强的数据交换能力和开放性及3D 模拟功能，是一个32位的设计软件，可以完成电路原理图设计，印制电路板设计和可编程逻辑器件设计等工作，可以设计32个信号层，16个电源--地层和16个机加工层。

按照系统功能来划分，Protel99se 主要包含以下俩大部分和6个功能模块。

1.1.1电路工程设计部分

(1)电路原理设计部分（Advanced Schematic 99）：电路原理图设计部分包括电路图编辑器

（简称SCH 编辑器）、电路图零件库编辑器（简称Schlib 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（简称PCB 编辑器）、零件封装编辑器（简称PCBLib 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）：本系统包含一个基于形状（Shape-based ）的无栅格自动布线器，用于印刷电路板的自动布线，以实现PCB 设计的自动化。

1.1.2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，可提供连续的数字信号和模拟信号，以便对电路原理图进行信号模拟仿真，从而验证其正确性和可行性。

（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一个波形编辑器（Waveform ）。本系统的主要功能是；对逻辑电路进行分析、综合；观察信号的波形。利用PLD 系统可以最大限度的精简逻辑部件，使数字电路设计达到最简化。 （3）高级信号完整性分析系统（Advanced Integrity 99）：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。

1.2 Protel 99 SE的功能特性 ①开放式集成化的设计管理体系

②超强功能的、修改与编辑功能

③强大的设计自动化功能

1.3 Protel 99 SE的文件类型及其说明

表1.1 Protel 99 SE的文件类型及其说明

2．甲乙类放大电路的基本知识

2.1概念解释

甲乙类放大电路——甲类功放是指在信号的整个周期内（正弦波的正负两个半周），放大器

的任何功率输出元件都不会出现电流截止（即停止输出）的一类放大器。甲类放大器工作时会产生高热，效率很低，但固有的优点是不存在交越失真。单端放大器都是甲类工作方式，推挽放大器可以是甲类，也可以是乙类或甲乙类。乙类功放是指正弦信号的正负两个半周分别由推挽输出级的两“臂”轮流放大输出的一类放大器，每一“臂”的导电时间为信号的半个周期。乙类放大器的优点是效率高，缺点是会产生交越失真。甲乙类功放界于甲类和乙类之间，推挽放大的每一个“臂”导通时间大于信号的半个周期而小于一个周期。甲乙类放大有效解决了乙类放大器的交越失真问题，效率又比甲类放大器高，因此获得了极为广泛的应用。

2.2甲乙类放大电路原理图

图2.1是采用一个电源的互补对称原理电路， 图中由Q3组成前置放大级，Q1和Q2组成互补对称电路输出级。

3. 甲乙类放大电路的设计

3.1 Protel 99 SE的启动

在F 盘下建立一个名为“班级名字学号”的文件夹，并在文件夹中建立名为MyGCUJGY.ddb 的设计数据库文件。

操作步骤：

1. 启动Protel 99 SE（双击桌面上的Protel 99 SE快捷图标 ，进入

Protel99SE 设计环境。）

2. 在设计环境中，执行菜单命令File|New ，系统将弹出新建设计数据

库对话框，如图3-1所示。

图3-1

3.2创建原理图和PCB 文件

在MyGCUJGY .ddb 设计数据库下，打开“Document ”文件夹，并在该文件夹下，分别创建原理图

（Schematic ）和PCB 文件，所有名称均采用系统默认名甲乙类放大电路.Sch 、甲乙

类放大电路.PCB 。

操作步骤：

1、 打开“Document ”文件夹：用鼠标左键双击Documents 文件夹。

2、 在工作窗口空白处单击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中选择New ，或执行菜单命令

File|New。

3、 在New Documen对话框中选取图标 。如图3-2所示。

3.3原理图元件的加载

操作步骤： 1、 第一种方法：

① 按两下P 键，系统弹出Place Part（放置元件）对话框，如图3-3所示。

② 在对话框中依次输入元件的各属性值后单击Ok 按钮。

③ 光标变成十字形，且元件符号处于浮动状态，随十字光标的移动而移动。 ④

在元件处于浮动状态时，可按空格键旋转元件的方向、按X 键使元件水平翻转、按Y 键使元件垂直翻转。 ⑤ ⑥

调整好元件方向后，单击鼠标左键放置元件。

系统继续弹出Place Part （放置元件）对话框，重复上述步骤，放置其他元件，或单击Cancel 按钮，退出放置状态。

2、 第二种方法：

单击Wiring Tools工具栏中的 图标， 如图3-4所示。系统弹出Place Part（放置元件） 对话框，如图3-3所示，以下操作同上。 3、 第三种方法：

执行菜单命令Place/Part，系统弹出Place Part（放件）对话框，如图3-3

所示，以下操作同上。

4、 第四种方法：（以放置CAP 为例）

① 在原理图管理器中，选中Browse Sch ，并在在Browse 区域中的下拉框中选择Library ，在元件库选择区中选择相应的元件库名Miscellaneous Devices.Lib。 ② 在元件浏览区中选择元件名CAP ，如图3-5所示。 ③ 单击Place 按钮，则该元件符号附着在十字光标上，处于浮动状态。

④ 此时可移动，也可按空格键旋转、按X 键或Y 键翻转。

⑤ 移动到适当位置后，单击鼠标左键放置元件。 ⑥ 单击鼠标右键退出放置元件状态。 5、 第五种方法：

置元

如果元件名不知道，可在Place Part对话框中单击Browse 按钮，如图3-3所示。出现Browse Libraries （浏览元件库）对话框。在Libraries 下拉列表框中选择相应的元件库名（如果列表框中没有所需的元件库，可单击Add / Remove按钮加载元件库），在Components 区域的元件列表中选择元件名，则在旁边的显示框中显示该元件的图形，找到所需的元件后，单击Close 按钮，元件的属性设置完毕，返回Place Part对话框继续下面的操作。

3.4绘制原理图

操作步骤：

1、 单击主菜单中的 图标，加载元件库，放置元件。

2、 连接导线：单击Wiring Tools 工具栏中的 图标。连线时一定要等鼠标被电气栅格捕捉到

时，再单击鼠标放线。当元件被电气栅格捕捉时，会出现一个黑点，如图3-2所示。 3、 放置电源、地线，单击Wiring Tools工具栏中的

图标。放置网络标号时，一定要等标号左下角的黑点出现在连线上再单击鼠标

将网络标号放下，如图3-6所示。

4、绘制出的原理图如图3-7所示

图3-

7

3.5原理图对象属性的编辑与修改

1、 元件的属性编辑在Part （元件属性）对话框中进行，调出元件属性对话框的方法有四种。

第一种方法：在放置元件过程中元件处于浮动状态时，按Tab 键，如图3-8所示。 第二种方法：双击已放置好的 元件。

第三种方法：在元件标号上单 击鼠标右键，在弹出的快捷菜 单中选择Properties 。 第四种方法：执行菜单命令 Edit|Change，用十字光标单 击对象。

其他对象的属性对话框均可 采用这四种方法调出。

3.6元件封装

元件的封装就是元件的外形，对于每个装入的元件必须有相应外形封装，才能保证电路板布线的顺利进行。

3.7生成电气法则测试报表

执行菜单命令Tools/ERC命令，点击OK 即可生成相应的测试错误报告如图3-9。

图3-9 甲乙类放大电路测试报表（ERC ）

3.8生成元件列表

打开原理图文件，执行菜单命令Reports/Bill of Material,一直点击NEXT 直到最后FINISH, 程序会自动进入表格编辑器，并形成后缀为*.xls的元件列表。

图3-10 甲乙类放大电路元件列表

3.9产生网络表

网络表是电路板自动布线的灵魂，也是电路原理图设计和印制电路板设计系统的接口。 执行菜单命令Design/Create Netlist, 将Output Format 一览设置成PROTEL 格式。单击OK, 自动保存为.net 的文件。产生如图3-11的网络表。

图3-11 网络表

4.PCB 设计

4.1建立设计数据库文件，并建立电路板文件

操作提示：

同原理图文件的建立方法，只是在如图3-1所示的对话框中选择 图标。 就建立了以PCB1.PCB 为默认名的电路板文件 。

4.2在PCB 编辑器中，练习画面管理的各种操作操作

1、 画面的放大与画面的缩小

①

用鼠标左键单击主工具栏的

按钮。

② 执行菜单命令View|Zoom in、View|Zoom out

③ 使用快捷键Page Up、Page Down键。

④ 在工作窗口中的某一点，单击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中选择Zoom in、Zoom out命令，或直接按Page Up、Page Down键键，则画面以该点为中心进行放大或缩小。 ⑤ 在PCB 管理器中，单击Browse PCB 选项卡，在Browse 下拉列表框中，选择浏览类型（如网络或元件），再选择浏览对象（如网络名、节点名或焊盘名），单击Zoom 或Jump 按钮，也可对被选中对象进行放大。 2、对选定区域放大

此种放大有两种操作方法。

① 区域放大： View|Area或用鼠标单击主工具栏的 ② 中心区域放大： View|Around Point， 3、 显示整个电路板/整个图形文件

① 显示整个电路板：View|Fit Board ，在工作窗口显示整个电路板，但不显示电路板边框

外的图形。

② 显示整个图形文件：View|Fit Document 或单击图标 ，可将整个图形文件在工作窗

口显示。如果电路板边框外有图形，也同时显示出来。

4、 采用上次显示比例显示： View|Zoom Last

5、 画面刷新： View|Refresh或使用快捷键END 键，可清除因移动元件等操作而已留下的残痕。 注意，在工作窗口，单击鼠标右键后弹出的菜单，也收集了View 菜单中最常用的画面显示命令。

图标，

4.3 自动布局与布线

操作提示：

1、 使用电路板向导建立电路板图，执行菜单File/New，在弹出的窗口中选择Wizards

页面，再

选择Printed Circuit Board Wizard图标，就进入了电路板向导，如图4-1所示。 2、 向导第1步：选择Custom Mode Board，如图4-2所示。

3、 向导第2步：设置板的宽（Width ）、高（Height ）、形状（Rectangular 、Circular 和Custom ）

边界层（Boundary Layer ）、尺寸层（Dimension ）、铜膜线宽度（Track Width ）、尺寸线宽度(Dimension Line Width) 、禁止层与板边沿的距离（Keep out Distance From Board Edge）以及是否需要标题栏（Title ）、标尺（Scale ）、图例（Legend String ）、尺寸线（Dimension ）、是否切外角（Corner Cutoff）和是否切内角（Inner CutOff），如图4-3所示。

4、向导第3步：若是对电路板尺寸不满意，还可以在这个窗口修改，方法是用鼠标直接修改尺寸数值，如图4-4所示。

图4-4

5、向导第4步：设置信号层数、是否电镀过孔和内层层数，如图4-5所示。

6、向导第5步：设置过孔形式，确认是否只有通孔（Thruhole ），或是盲孔（Blind ）和埋孔

（Buried ）。

7、向导第6步：选择电路板上大部分安装元件的类型，是插针元件（Through-Hole Component ）还是表面贴装元件(Surface-Mount Component) 。同时还要选择两个相邻焊盘之间允许通过几条铜膜线，如图4-6所示。

8、向导第7步：设置制作方面的参数，最小铜膜线宽度（Minimum Track Size ）

、最小过孔外直

径（Minimum Via Width）、最小过孔的孔直径（Minimum Via Hole size) 和任两个含铜对象之间的最小距离（Minimum Clearance），如图4-7。

9、向导设置完毕，关闭向导的最后一个窗口，屏幕显示标有板框的电路板文件。直接装入网络

表文件： 在PCB 编辑器中，执行菜单命令Design|Load Nets 。导入后有序的排列元器件，点击Auto Route\ All如图4-8所示再点击Route All自动布线如图4-9所示。

a

图4-8

图4-9

4.4建立图层

通过选择Toplayer 和Bottomlayer 在上述图中画层如图4-10所示

图4-10

4.5电路板的3D 效果

对电路板进行3D 预览，执行ViewBoard in 3D命令，即可显示电路板3D 效果如图4-11所示。

图4-11

图4-12

5. 设计体会

这次课程设计很有意义，通过这次课程设计，使我更加扎实的掌握了有关

Protel99se 软件方面的知识，增强了我的动手、思考问题和解决问题的能力。在全盘设计与制作过程中，我亲自画出甲乙类放大电路的原理图的和PCB 的封装等，虽然遇到了一些问题，但经过一次又一次的思考，一遍又一遍的检查终于找出了原因所在，也暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足。实践出真知，通过亲自动手制作，使我掌握的知识不再是纸上谈兵。过而能改，善莫大焉。在课程设计过程中，我不断发现错误，不断改正，不断领悟，不断获取。

做完课程设计，可以记住很多东西。比如一些元器件，芯片等的功能，平时看课本，这次看了，下次就忘记了，通过动手实践让我对各个元件映象深刻。认识来源于实践，实践是认识的动力以及最终目的，实践是检验真理的独一尺度。

课程设计诚然是一门专业课，给我很多专业知识以及专业技能上的提升，同时又是一门讲道课，一门辩思课，给了我许多道，给了我很多思，给了我莫大的空间。同时，设计让我感触很深。使我对抽象的理论有了具体的认识。此次课程设计，学到了很多课内学不到的东西，比如独立思考解决问题，出现失闪的因地制宜，以及与人合作共同提高，都受益非浅，此后的制作应该更轻松，自己也都能扛的起并高质量的完成项目

这次课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多专业知识问题，最后在老师的辛勤指导下，终于游逆而解。同时，对给过我帮助的所有同学再次表示忠心的感谢！。此次设计也让我明白了思路即出路，有什么不懂不明白的地方要及时请教或上网查询，只要认真钻研，动脑思考，动手实践，就没有弄不懂的知识，收获颇丰。对我而言，知识上的收获重要，精神上的丰收更加可喜。挫折是一份财富，经历是一份拥有。这次实习必将成为我人生旅途上一个非常美好的回忆！

在此，感谢洪老师的仔细指导，也一样谢谢其他各组同学的无私帮助！

6. 参考文献

[1] 华成英, 童诗白. 模拟电子技术基础[M].2007,231-256.

[2] 吴志荣, 李伟, 林杞楠. 微带SIR 有源滤波电路寄生通带的分析[J].电路与系统学报.2003.8-11.

[3] 于枫, 宋占伟 李海富. 电子工程师制图与制版技术-Protel 应用[M].北京:科学技术出版社,2004.26-41.

[4] 余家春.Protel 99 se电子设计应用教程[M].中国铁道出版社.2006 [5] 张伟. 从零开始学Protel 99 se. 人民邮电出版社.2004

西安航空职业技术学院

课程设计（论文）成绩评定表