电路原理图设计要点篇1
关键词：板级设计；eDa工具；硬件连接检查；perl语言
中图分类号：tp311文献标识码：a文章编号：1009-3044(2008)33-1496-02
DiscussionofHardwareConnectivityvalidationmethodinBoardLevelDesign
JianGYuan-jun,wUXiu-long
(SchoolofelectronicScienceandtechnology,anhuiUniversity,Hefei230039,China)
abstract:Basedonthedevelopingtrendofboarddesign'shigh-speedandcomplication,itisnosurprisethathowtoshortenthetime-to-marketofproductsisanimportmetricforeverydesigncompany.afterfixingonthearchitectureofsystemandfinishingthedesignentry,engineerscanuseeDatoolstodoeRCcheckinordertoreducedesignerrors.ButeDatoolsareshortofthefunctioninhardwareconnectivitycheck.inthisarticle,wewilldiscussthefeasibilityandsuperiorityofusinganewmethodtogoonwiththehardwareconnectivitycheck,whichisbasedonperl(practicalextractionandReportLanguage).
Keywords:boardleveldesign;eDatool;hardwareconnectivityvalidation;perl
1引言
目前的电子设计大多数是集成系统级设计，整个项目中既包含硬件整机设计又包含软件开发。这种技术特点向电子工程师提出了新的挑战。
首先，如何在设计早期将系统软硬件功能划分得比较合理，形成有效的功能结构框架，以避免冗余循环过程；
其次，如何在短时间内设计出高性能高可靠的pCB板。因为软件的开发很大程度上依赖硬件的实现，只有保证整机设计一次通过，才会更有效的缩短设计周期。
众所周知，电子技术的发展日新月异，而这种变化的根源，主要因素来自芯片技术的进步，半导体工艺日趋物理极限，超大规模电路成为芯片发展主流[1]。而这种工艺和规模的变化又带来了许多新的电子设计瓶颈，板级设计也受到很大的冲击，最明显的一个变化是芯片封装的种类极大丰富，功能集成度、复杂度明显增高；另外，芯片工作频率提高，使得系统工作频率的提高成为可能。而这些变化必然给板级设计带来许多问题和挑战。首先，由于高密度引脚及引脚尺寸日趋物理极限，导致低的布通率；其次，由于系统时钟频率的提高，引起的时序及信号完整性问题；第三，工程师希望使用功能更完备的eDa工具来完成复杂的高性能的设计[2]。
据此，我们不难看出，板级设计有以下三种趋势：
1)高速时钟频率及快速边沿的设计成为主流[3]；
2)产品小型化及高性能必须面对在同一块板上由于混合信号设计技术（即数字、模拟及射频混合设计）所带来的分布效应；
3)设计难度的提高，导致传统的设计流程及设计方法很难胜任当前的技术。
基于板级设计的发展趋势，目前有许多厂商从事电子设计自动化(eDa)工具的开发工作，如Cadence,Synopsis,mentorGraphics等eDa工具供应商。eDa所涉及的领域非常广泛，包括网络、通信、计算机、航天航空等。产品则涉及系统板级设计、系统数字/中频模拟/数模混合/射频仿真设计、系统iC/aSiC/FpGa的设计/仿真/验证，软硬件协同设计等。任何一家eDa供应商均很难提供满足各类用户的不同设计需求的最强的设计流程。
2板级电路的硬件连接验证方法
2.1电路原理图设计流程
我们知道原理图设计是电路设计的基础，只有在设计好原理图的基础上才可以进行印刷电路板的设计和电路仿真等。电路原理图设计流程如图1所示。
原理图具体设计步骤如下[4]：
1)新建原理图文件。在进人SCH设计系统之前，首先要构思好原理图，即必须知道所设计的项目需要哪些电路来完成，然后用相应的设计输入工具来画出电路原理图。
图1电路原理图设计流程图
2)设置工作环境。根据实际电路的复杂程度来设置图纸的大小。在电路设计的整个过程中，图纸的大小都可以不断地调整，设置合适的图纸大小是完成原理图设计的第一步。
3)放置元件。从元件库中选取元件，布置到图纸的合适位置，并对元件的名称、封装进行定义和设定，根据元件之间的走线等联系对元件在工作平面上的位置进行调整和修改使得原理图美观而且易懂。
4)原理图的布线。根据实际电路的需要，利用SCH提供的各种工具、指令进行布线，将工作平面上的器件用具有电气意义的导线、符号连接起来，构成一幅完整的电路原理图。
5)建立网络表。完成上面的步骤以后，可以看到一张完整的电路原理图了，但是要完成电路板的设计，就需要生成一个网络表文件。网络表是电路板和电路原理图之间的重要纽带。
6)原理图的电气检查。当完成原理图布线后，需要设置项目选项来编译当前项目，利用工具提供的错误检查报告修改原理图。
7)编译和调整。如果原理图已通过电气规范检查，那么原理图的设计就完成了。这是对于一般电路设计而言，尤其是较大的项目，通常需要对电路的多次修改才能够通过电气规范检查。
8)存盘和报表输出：电路图输入工具一般会提供利用各种报表工具生成的报表（如网络表、元件清单等），同时可以对设计好的原理图和各种报表进行存盘和输出打印，为印刷板电路的设计做好准备。
2.2硬件连接验证方法的目的和验证范围
在2.1中描述的原理图设计流程中，电气规范检查是完成原理图设计的必要条件[5]。对于一个庞大复杂的系统板级设计来说，由于设计工具在硬件连接性方面的检查功能不完善，或者由于设计人员在设计中的忽视，硬件连接方面的一些错误在通过电气规范检查并报表输出后的板级设计中时有出现。在这里所说的硬件连接方面的错误主要是指：原理图中器件symbol中的芯片引脚名称与该芯片说明书中命名的引脚名称不同；没有连接的引脚；输入/输出脚的冲突；电路设计中是否按照每个芯片说明书中规定的供电电压为该芯片供电；电路设计中是否存在芯片的某一个引脚存在重复的上拉、下拉电阻或者同时存在一个上拉电阻和一个下拉电阻的矛盾情况。其中输入/输出脚的冲突包括两个方面：一是驱动芯片和接收芯片的连接引脚的信号方向是否存在同为输入或者同为输入的相悖情况，二是驱动芯片输出脚的输出高低电平和接收芯片输入脚的高低电平是否存在过驱动或者不足驱动的情况。
为了进一步分析进行硬件连接验证的必要性，以下按照连接性错误的类型逐一阐述：
1)电路设计中是否存在未连接的节点：进行节点连接验证通常是为了确认器件的引脚是否存在没有正确连接的情况，或者是否存在孤立节点即电路设计中是否存在某器件的一个节点没有连接到其他任何器件的情况。通常情况下，电路设计人员会对电路设计中一些故意悬空的芯片引脚标注上“nC”，这种情况则不属于未连接的节点。在分析中，我们认为未连接的节点既可以是器件的一个引脚未连接，也可以是完全没有连到其他器件；对于电容，电阻和电感这样的器件，我们也需要去确定它们的两个引脚在设计中是否都被使用。
2)电路设计中的是否存在芯片说明书中明确指出未连接时需要进行特殊处理的输入脚：进行输入脚测试的目的和进行节点测试的目的很相似。电路图中的浮空的输入脚必须被给予特别的关注，因为由于它们处于逻辑“1”和逻辑“0”的不确定性可能会给器件带来不稳定的工作状态，或者引入了电子噪声从而影响该器件的其他功能。
3)电路设计中的是否存在错接的电源脚或者地脚：进行电源和地脚的连接验证的目的是为了确保电路设计中的每一个器件的电源和地脚都接入到正确的电源网络上。此处的“正确”包含两个方面的含义，其一是指电源脚接到电源节点，且地脚接地；其二是指电源脚所接的电压值处在该芯片说明书要求的工作电压范围之内。此外，输入脚和输出脚是否存在重复的上拉或下拉电阻，以及是否存在冲突的上/下拉电阻这两个问题也必须予以关注。
4)电路设计中的是否存在相悖的引脚方向：
图2纠错流程图
我们进行此部分验证所遵循的评价标准如下：
a.所有接收器件的输入脚都至少被一个驱动器件的输出脚驱动；
b.电路设计中的任意一个特定的节点只允许连接一个输出脚；
c.输出脚不能直接和电源/地脚连接。
5)电路设计中的是否存在数字驱动脚和数字接收脚的DC特性不匹配：我们进行此部分验证是为了检查驱动脚和输出脚的高/低电平是否匹配，防止芯片存在过驱动或者不足驱动的情况出现。
6)电路设计中的是否存在命名不一致性的情况：我们进行此部分验证的目的是检查电路设计中引脚的功能和节点命名是否存在不一致性。不一致性通常会发生在FpGa和连接性器件上，因为这些器件的引脚功能在电路设计中没有明确提及。同时，差分信号的极性连接正确性也可以在此部分检查。
2.3硬件连接验证方法的实现
为了完成2.2中列举的板级设计的硬件连接验证，我们需要按照以下三个步骤：
1)首先比对原理图中所有器件的供电电压、引脚信号方向、数字脚的高低电平等一系列参数是否与对应的芯片说明书的参数一致，如图2所示：
2)其次检查原理图中所有芯片的连接，特别是没有使用的引脚的特殊处理、open-Drain的引脚、电源的去耦电容等是否满足其对应的芯片说明书中的特定要求。
3)最后检查原理图中所有存在连接关系的芯片中互相连接的引脚的输入输出方向是否正确，即不存在两个输入或者输出脚对接的情况；检查设计中存在互相连接的驱动与被驱动关系的芯片之间对接的数字脚的高低电平是否匹配，即不存在过驱动或者不足驱动的情况。
为完成上面提到的硬件连接验证的三个步骤，我们需要精确地比对电路原理图中的器件参数和芯片说明书中的对应参数的数值或者范围是否一致。在日趋复杂的板级设计中要准确无误地完成参数的比对工作，单单凭借设计师的经验或者肉眼观察是很难做到的，这就要求我们必须借助有效的辅助工具进行参数处理，排除电路原理图和芯片说明书参数已经匹配的连接，缩小检查的范围，最终凭借设计经验和芯片说明书的规范来锁定设计中确实存在的硬件连接错误，整个流程如图2所示。
3结论
本文介绍了一种新的基于perl语言[4]的数据库处理工具进行系统板级设计中的硬件连接性验证的方法，运用此方法，我们可以在系统设计的早期阶段发现系统内潜在的芯片功能性或者参数匹配方面的错误，将硬件设计的错误降到最低，便于大大提升设计一次成功率，降低设计成本，缩短产品进入市场的周期。
参考文献：
[1]王卫平.电子工艺基础：第2版.2003年09月.北京：电子工业出版社.
[2]集成系统pCB板设计的新技术.[2003-11-25].上海泰齐科技网.
[3]周润景，袁伟亭编著.Cadence高速电路板设计与仿真（第2版）.2007年09月.北京：电子工业出版社.
[4]李刚，王艳林，孙江宏等编著.protelDXp电路设计标准教程.2005年06月.北京：清华大学出版社.
电路原理图设计要点篇2
关键词：protelDXp网络表pCB原理图布局
中图分类号：tn41文献标识码：a文章编号：1007-9416（2013）07-0109-02
1引言
altiumprotelDXp是altium公司的电路和电路板软件开发平台，它将原理图绘制、电路仿真、pCB设计、设计规则检查、FpGa及逻辑器件设计等完美地融合在一起，并自带了比较丰富的pCB元件封装库，为用户提供了全面的设计解决方案，是电子线路设计人员首选的计算机辅助设计软件。
2protelDXp的主要特点
（1）通过设计档包的方式，将原理图编辑、电路仿真、pCB设计及打印这些功能有机地结合在一起，提供了一个集成开发环境。（2）提供了混合电路仿真功能，为设计实验原理图电路中某些功能模块的正确与否提供了方便。（3）提供了丰富的原理图组件库和pCB封装库，并且为设计新的器件提供了封装向导程序，简化了封装设计过程。（4）提供了层次原理图设计方法，支持“自上向下”的设计思想，使大型电路设计的工作组开发方式成为可能。（5）提供了强大的查错功能。原理图中的eRC（电气法则检查）工具和pCB的DRC（设计规则检查）工具能帮助设计者更快地查出和改正错误。（6）全面兼容protel系列以前版本的设计文件，并提供了orCaD格式文件的转换功能。（7）提供了全新的FpGa设计的功能。
3设计步骤
设计pCB印刷电路板要经过4个基本的主要步骤，即电路原理图设计、生成网络表、pCB的设计和生成pCB报表并打印pCB图。
3.1电路原理图设计
作为电路设计的基础，首先要设计出高质量的原理图，才能为后期的pCB制作及信号仿真奠定基础。（1）建立工程，然后再建立【原理图】和【pCB】，并全部保存。（2）绘制原理图。
3.2绘制原理图的流程
（1）启动protelDXp原理图编辑器。（2）设置原理图图纸大小及版面。绘制原理图前，必须根据实际的复杂程度来设置图纸的大小，设置图纸的过程实际上是建立一个工作平面的过程，用户可以设置图纸的大小、方向、网格大小及标题栏等。（3）元器件放置。根据电路的实际需要，从元器件库里取出所需的元器件放置到工作平面上，用户可以根据元器件之间的布线关系，在工作平面上对元器件的位置进行调整、修改，并对元器件的封装、编号进行设定，为下一步的设计打好基础。
如（图1）元件属性设置：元件属性设置窗口内含元件序号设置、参数设置、子元件选择、方向设置、pin锁定/解锁、pin脚编辑、封装等设置。
（1）对元器件布局布线。根据电路原理图中各元器件之间的电器链接关系，对元器件用具有电气意义的导线、符号连接起来，构成一个完成的原理图。（2）对布线后元器件进行调整。在这一阶段，用户利用protelDXp提供的强大功能对原理图进行调整和修改，保证电路原理图的美观和正确。（3）电器检查。布线完成后，根据protelDXp提供的错误检查报告重新修改原理图。（4）保存原理图并打印输出。保存原理图，利用报表工具生成所需要的各种报表，设置打印参数进行原理图打印，为生成pCB做好准备工作。
3.3生成网络表
图所产生的各种报表中，网络表是最重要的。网络表是电路原理图的另一种表现形式。一个电路可以看成是由若干个网络组成，网络表中包含了电路原理图中所有的元器件的信息和网络信息。在由原理图产生网络表时，使用的是逻辑的连通性原则，是通过网络标签进行连接的，而不需要用导线将网络端口实际连接在一起。
网络表可以由原理图文档生成，也可以由项目生成。
（1）单个文档的网络表：执行菜单命令【文件】/【打开】，在弹出的【打开文件】对话框中选中以SCHDoC为扩展名的文档；执行菜单命令【设计】/【文档的网络表】/【protel】，系统会自动生成当前文档的一个网络表，并命名为扩展名为net的文件。（2）项目的网络表：项目的网络表生成方法与单个文档网络表的生成方法类似。首先打开项目文件，然后执行菜单命令【设计】/【设计项目的网络表】/【protel】，系统会自动生成当前项目的网络表。
3.4pCB的设计
（1）创建一个新的pCB文档：方法有很多种，既可以利用菜单创建，也可以通过工作区面板创建，还可以通过protelDXp主页面创建。推荐使用的方法是根据pCB向导创建新的pCB文档，因为这种方法能够在创建的过程中比较方便地设置pCB的许多参数。在设计pCB的过程中，环境参数的正确设置也是非常重要的，包括对图纸参数的设置和编辑器参数的设置。
（2）从原理图到pCB编辑器：打开原理图执行【设计】/【UpdatepCBDocumentpCB1.pcbDoc】点击【UpdatepCBDocumentpCB.pcbDoc】后弹出了上图对话窗口，在此点击【生效更改】，也可以直接点击【执行更改】，待全部完成后点击关闭，系统会自动帮您切换到pCB编辑器界面。但在设计中建议先点击【生效更改】之后看看有无错误，有错误点击关闭，改正错误后从新执行更新“命令”，之后点击【执行更改】。
（3）pCB的布局与布线：第一、布局：pCB起到搭载电子元器件平台的作用，因此必须考虑各种电子元器件的电气特性和它们的电气连接。随着电子设备复杂程度的提高，pCB上的元器件也越来越密集，连接元器件间的电气线路也越来越密集，因此pCB上元气件的合理布局就显得尤为重要。元器件的布局是否合理不仅影响到自动布线的成功率，还影响到这个系统能否正常稳定的工作。
一般情况下，元器件载入pCB环境后是堆放在pCB的左下角位置，此时是无法进行布线操作的。因此在布线以前首先应进行元器件的布局操作。元器件的布局就是把堆放在一起的元器件合理地分布在pCB上，以便布线的顺利完成。pCB上元器件的布局分为自动布局和手动调整布局两种。一般情况下，对元器件布局时，需要将两种布局结合起来使用。
执行菜单命令【工具】/【放置元件】/【自动布局】，系统弹出【自动布局】对话框。在该对话框中，有两个复选框，分别是【分组布局】和【统计式布局】。分组布局：分组布局是先根据连接关系将元器件划分成组，然后再根据几何关系放置元器件组。这种布局方式适合元器件较少的电路，运行速度较慢。如果选中【快速元器件布局】，可以增加元器件布局的速度。即使对同一电路原理图，每次执行自动布局后的效果一般也是不一样的，因此应当多进行几次自动布局，从中选择一个较合理的布局。统计式布局：选中统计式布局后，基于统计的自动布局器，系统以最小连接长度放置元器件。该布局方式使用统计型算法，适合元器件数量较多的情况。一般情况下，元器件的自动布局情况都不是很理想，存在很多不合理的地方。因此，在完成了自动布局后，还要进行手工布局，以使元器件的布局更加合理，这样有利于元器件的连接。
第二、布线：布线可以选中自动布线也可以手工布线。自动布线。自动布线常用方法主要有：对全部对象进行布线，对选定网络进行自动布线，对Room空间进行自动布线，对指定元器件进行自动布线，对两连接点进行自动布线，对指定区域进行自动布线。
以对全部对象进行布线为例：点击【自动布线】【全部对象】，在新弹出窗口中点击【Routeall】即系统会自动进行布线。
手工布线。尽管protelDXp提供了强大的自动布线功能，但是自动布线时总会存在一些令人不满意的地方，尤其时在线路板比较复杂的时候更为明显。为了使得布线更加美观合理，就需要在自动布线的基础上进行手动调整。如果不需要系统提供的自动布线功能，也可以直接采用手动布线的方法对pCB电路板进行布线。一般我们先自动布线看看结果，那些需要变动布局的，那些需要提前预布线，对于重要的信号线建议手工布好线路，将其锁定。在进行自动布线。手工布线需用到【布线工具栏】。
2.5生成pCB报表并输出pCB图
pCB报表的作用在于为用户提供一个电路板的完整信息，包括电路板尺寸、电路板上的焊点、过孔的数量，以及pCB板上的元器件标号等信息。altiumprotelDXp为用户提供了pCB3D输出效果图这一强大的预览功能，可以使用户方便地预览生成的pCB电路板的元器件分布等整体效果，极大地提高了设计者的设计效率。
3结语
altiumprotelDXp具有强大的设计功能，是目前用户群最大、实际工程应用最广泛的eDa软件。protelDXp已不是单纯的pCB印制电路板设计工具，而是由多个模块组成的系统工具，分别是SCH原理图设计、SCH原理图仿真、pCB印制电路板设计、autoRouter自动布线器和FpGa设计等，覆盖了以pCB为核心的整个物理设计。它将项目管理方式、原理图和pCB图的双向同步技术、多通道设计、拓朴自动布线以及电路仿真等技术结合在一起，为电路设计提供了强大的支持。
电路原理图设计要点篇3
《DXp2004》竞赛教学多媒体上机操作
随着计算机技术和电子技术的不断发展，计算机辅助电路设计技术，已经成为人们进行电子设计不可缺少的工具。利用该工具，可以将电子产品从电路设计、性能分析到设计出印制板的整个过程在计算机上自动处理完成。
近年来，我指导学生参加了泰州市高职组和中职组电子产品装配竞赛，取得了一等奖、二等奖、三等奖的可喜成绩，对技能大赛及相关课程教学改革深有感触，现结合《protelDXp2004》竞赛要点谈谈技巧。
一、如何使学生快速入门
1.理论联系实际，先认识电路图和印制电路板
在学习protelDXp软件前，可先给学生展示一些现实生活中出现的电路图和印制电路板，激发学生对所要学习的内容产生兴趣。
2.必须新建项目工程文件
在这里强调一点，在教学过程中，应要求学生在新建原理图之前要先新建一个工程项目，而不是自由文件（Free）。这样要求可以使学生养成良好的设计习惯。因为在利用protelDXp设计时，有一系列的工作要做，而不仅仅是画一张电路原理图。先新建一个工程再新建其他文件便于管理和设计。如果是只画一张原理图而无pCB板设计，那么只新建原理图也可以。
二、竞赛教学中注意的问题
protelDXp包含了原理图设计和pCB电路板设计两个板块。在教学时，可以先介绍原理图设计部分，然后介绍pCB设计部分，分块讲授，逐层深入地进行讲解。
1.原理图设计部分
在protel电子电路板设计中，原理图的设计是其他设计的基础和前提。在原理图设计时，应注意向学生强调以下问题：
（1）放置元件。对于初学者来说，两个基本元件库就基本够用了。复杂的电路画法我们更多是采用搜索元件的办法来查找元件。
（2）电气对象和非电气对象要区别开来。在教学过程中，常发现学生在初学时容易犯混淆电气对象和非电气对象的错误，常见的有两种：①wire（导线）和Line（直线）的混淆。wire是电气对象是电线；而Line是非电气对象，是一种图形，是画图的铅笔，学生就明白了。
2.pCB设计部分
pCB设计是protelDXp设计的核心内容。在学习pCB设计时，应注意重点强调以下问题：
（1）规划电路板。电气边界在Keep—outLayer（禁止布线）层绘制，不管是电路板的物理边界还是电气边界，都必须是闭合图形。
（2）放置元件。pCB上元件的放置是指元件封装的放置。放置元件封装有自动放置和手动放置有两种方式。一般采用自动放置，特殊情况可手工修改元件封装。
（3）正确地设置布线规则。
三、电子设计竞赛对实验教学内容提出了新要求
1.快速制图制板
除上述常规放置元件的方法外，还可以快速放置和修改元件。例如：
①先放一个元件R1，修改完属性、封装后按shift键，同时按鼠标左键拖动便会有R2，同样的方法拖动放置R3、R4，等等。当然也可以采用全局设置的方法对元件属性、封装进行统一修改，大大提高了竞赛设计速度。
②在元件库栏点击要放置的元件，移动鼠标到工作区，此时鼠标上有浮动的元件，按tab键，出现元件属性修改对话框，修改完R1元件属性封装后，放置R1，再单击一次鼠标放置了R2，再单击一次鼠标放置了R3……
③采用粘贴队列的方法
2.举例说明——2008年全国技能大赛电子产品装配与调试技能竞赛试题
要求：绘制双面电路板图
（1）电路板尺寸为不大于：4000mil（宽）×3800mil（高）；
（2）将单片机控制与显示电路和风扇及加热电路分区域布局；所有元件均放置在topLayer；
（3）信号线宽10mil，VCC线宽20mil，接地线宽30mil；
（4）对风扇及加热电路区域进行铺铜操作，填充格式为45Degree，与GnD网络连接，工作层为BottomLayer；
（5）在电路板边界外侧注明自己的工位号。
布线规则要点：
①可以在Files中根据模板新建区域，点击pCBBoardwizard来规划电路板的尺寸，也可以在pCB文件中，在禁止布线层规划尺寸。
②两个电路元件放置时分区域布局，所有元件放置顶层；
③设置布线规则：最小间隙默认10mil，不要修改，拓扑结构不要修改；信号线宽设置是选择全部，10mi默认不要修改，然后点击width，点击鼠标右键，选择新建规则出现width_1对话框，在第一匹配对象中选择网络VCC，线宽20mil；点击width_1点击鼠标右键，选择新建规则，出现width_2对话框，在第一匹配对象中选择网络GnD，线宽30mil。
RoutingLayers选择topLayer和BottomLayer
④布线优先级Routingpriority全部对象优先级别0，如上新建规则Routingpriority_1，网络VCC优先级别1，如上新建规则Routingpriority_2，网络GnD优先级别2，数字越大级别越高。
⑤自动布线全部对象，点击Routeall，完成自动布线。
⑥对风扇及加热电路区域进行铺铜操作。
3.加强实践环节
原先的市赛DXp2004从给定电路图生成pCB板，到江苏省竞赛给你一个产品实物，以给定实物来画电路图再制成电路板也就是驳图竞赛，这使我们充分认识到我们在训练上更应严要求。
要掌握pCB识读技巧，首先了解元件的布局、元件的功能和单元电路功能的划分等。
要认清单元电路功能、要认清pCB板上芯片或元件的型号、平时多掌握一些元器件的封装形式。此外还应抓住核心元件，以核心元件的供电和信号输入输出作为识别pCB的出发点来进行驳图。通常核心元件是集成电路、三极管、场效应管、78系列三端稳压器、数码管、晶闸管等等。这些核心元件是有源器件，须供电才能工作。常见的封装有to—92、to—220等。国产的90系列，除9012、9015是pnp管外，其余均是npn管，管脚分别为1、2、3分别为e、B、C。
当然要学好驳图不是一朝一夕，无论是电子工程师，还是电子维修人员、竞赛的是学生还是老师，都应学无止静，只有经过不懈的努力才能成功。
参考文献：
电路原理图设计要点篇4
一、对电学实验原理和方法进行充分解析
实验原理是实验设计的依据和思路，复习中必须明确实验原理，才能真正掌握实验.
实例电源电动势和内阻的测量原理实质分析
原理原理是闭合电路欧姆定律e=U+ir，变量是路端电压和干路电流，实验关键是通过电路实现对U和i的测量，列方程或作图可求出e和r.题目形式多样，但都要遵循一个思路，那就测路端电压和总电流，即e=U+ir或e=iR+ir.
方法：
1.直接利用电流表和电压表测量
电路图：有两种连接方式，如图1所示电流表内接法和如图2所示的电流表外接法（对变阻器）.
3.用电流表a和电阻箱R测量e和r
如图5，e=U+ir，用电流表和电阻箱阻值的乘积获得路端电压U=iR，变式为e=iR+ir，电流表分压造成误差，因此在量程合适的前提下选择内阻小的电流表.若电流表内阻已知表达式e=i（R+ra）+iR，测量获得多组i和R数据，求解e和r.
例1选择器材：2节电池串联而成的电池组（电动势e和内阻r（约几欧））、电压表V1（量程3V，内阻1kΩ）、电压表V2（量程15V，内阻2kΩ）、电阻箱R0（0-9999Ω）、电流表a（量程0.6a，内阻0.1Ω）、电键、导线若干.设计实验电路图，选择器材完成实验.
方法一如图3，选择电压表V1和电阻箱R0完成实验
方法二如图5，选择电流表a（量程0.6a，0.1Ω）和电阻箱R0完成实验；
方法三如图4，选择电压表V1和电阻箱R0（0-9999Ω）完成实验
分析三种方法都可通过测量U、R或i、R数据，代入求解，或作相应的函数图象求解.
4.用两个电流表和定值电阻R测e和r
若没有电压表或电压表量程不合适，又已知电流表的内阻，用电流表串联定值电阻代替电压表，完成实验，原理是e=U+ir，表达式：e=i1（r1+R1）+（i1+i2）r.多次测量i1和i2，完成实验.
例题2（2009海南第14题）图6是利用两个电流表a1和a2测量干电池电动势e和内阻r的电路原理图.固定电阻R1和a1内阻之和为10000Ω（比r和滑动变阻器的总电阻都大得多），a2为理想电流表.
③闭合开关S，移动滑动变阻器的滑动端c至某一位置，读出电流表a1和a2的示数i1和i2.多次改变滑动端c的位置，得到的数据为在坐标纸上以i1为纵坐标、i2为横坐标画出所对应的i1-i2曲线.
④利用所得曲线求电源电动势e=V，内阻r=Ω.
⑤该电路中电源输出的短路电流im=a.
点评以上4种测量类型的实验原理和思路都是相同的，即用不同的仪器，设计不同电路，直接或间接通过“转换测量”测出路端电压和总电流，从而得到电动势和内阻.
二、重视电学实验数据处理方法的复习
高中物理电学实验处理数据方法有（1）函数法（2）图象法
学生对用图象法处理实验数据困难较突出，如何提高学生用图象处理实验数据的能力，可从以下几点尝试：
1.识图.明确（1）坐标轴的物理含义，（2）变量之间函数关系式，（3）图线上任一点、截距、斜率、交点等的含义，
2.作图.（1）将数据列表归类整理，（2）以相应的物理量为横轴、纵轴建立坐标系，定出标度.（3）描点.正确将两个物理变量的数据以点的形式呈现在坐标上，按照点的分布规律拟合成平滑的曲线或直线.
3.用图，由图线所给信息得出相应物理量或结论.
中学物理实验运用图象法，一般情况下会得出y=kx+b形式的一次函数关系，即结果是一条直线（一次函数拟合），图线画出后，可以用截距、斜率或图线围成的面积求出相应的物理量，还可以用图线反映一定的物理规律.如果描出的数据点连成了一条曲线.则应变换物理量，最终要得到一条直线（一次函数）.
实例1选择器材，设计一电路测量“金属丝的电阻率”.要求有尽可能高的测量精度，并能得到多组数据.
金属丝（L）：长度L0，直径D，电流表（a1）：量程10ma，内阻r1=40Ω
电流表（a2）：量程500a，内阻r2=750Ω电压表（V）：量程10V，内阻10kΩ
电阻（R1）：阻值为100Ω，起保护作用滑动变阻器（R2）：总阻值约20Ω
电池（e）：电动势1.5V，内阻很小，开关（S）导线若干.
（1）画电路图，并标明所用器材代号.
三、培养学生的实验设计能力
电路原理图设计要点篇5
关键词：问题分析proteus流水灯控制电路
中图分类号：tp391文献标识码：a文章编号：1007-9416（2015）05-0000-00
1专业课程教学过程中存在的问题分析
众所周知，《模拟电路》、《数字电路》、《单片机原理》等课程是电子信息、自动化和机电类专业的重要专业课程，这些课程都具有理论知识体系严谨、抽象和逻辑性强的特点，在教学过程中普遍存在的问题是：老师抱怨学生难教，学生认为课程难学、难理解，抱怨理论知识枯燥乏味，听不懂，这样就形成了一个恶性循环。出现这种恶性循环的原因分析如下：（1）从传统的由教师讲授、板书、学生做笔记的教学模式，到多媒体课件演示教学模式的转变，教学效果有了逐步的改善，但手、脑、口并用的追求却得不到学生的配合，学生自主参与性不高。（2）课堂教学与实践教学分离，老师先在课堂上讲完理论知识，然后再到实验室做一些验证性的实验，这样既达不到锻炼学生实际动手能力的效果，又使学生缺乏感性认识，致使教学效果较差。（3）实验条件有限。除了机房，相同功用的实验室一般只有一间，远远无法满足实际的教学需求。（4）实验设备投资、损耗大，易过时、滞后、使用率低。电子技术的发展日新月异，与一般实验室相比，设备使用周期较短，无法保证及时更新；实验仪器设备损耗、损坏、烧毁严重，无形中增加教师的工作量。基于以上因素，最终导致的结果是：在有限的教学时间中达不到较好的教学效果，同时学生在课外几乎没有自己做实验的机会，致使缺乏学习的积极性和主动性，日积月累就对专业课程的学习没了兴趣，厌学情绪加重。那么，有没有较好的解决办法呢？实践证明，在教学过程中引用仿真软件是非常有效的方法，而proteus软件凭借自身的特点在教学过程中得到了普遍的应用。proteus软件很好地解决了硬件电路设计和软件调试的问题，具有设计开发周期短的特点，节省时间的同时减少了反复进行硬件接线造成的元器件损坏的问题，学生可以自主地进行软硬件模拟，很容易实现教、学、做一体化，极大地激发了学生的学习兴趣和成就感。
2proteus仿真软件概述
proteus仿真软件由英国Labcenterelectronics公司开发，是一款先进的eDa工具软件，具有如下特点：包含iSiS.eXe（电路原理图设计、电路原理仿真）和aReS.eXe（印刷电路版设计）两个主要程序，可以实现对分立元件的仿真，对电路原理的仿真和对多种带CpU的可编程逻辑器件的仿真，不仅可以完成电路分析、模拟电路、数字电路等课程的实验仿真，还可以完成单片机与接口等综合系统的仿真实验。此外，proteus电路原理图设计中，电路激励源、虚拟仪器（示波器、信号源等）、图表以及探针一起出现在电路中，能够帮助完成电路的仿真和测试，便于电路的分析和修改。
3proteus仿真软件在教学中的应用
《单片机原理与应用》课程在电子类专业课程中起着举足轻重的作用，但因概念及理论较为抽象，程序设计较难理解和掌握，想要教好和学好这门课就存在着较大的困难。因此，在教学过程中，借助proteus软件完成从硬件电路原理图、代码调试到单片机与电路的协调仿真，使学生对单片机的工作原理和应用有比较直观的感受和认识，进而帮助他们理解所学的知识。采用pRoteUS软件，既可以提高学生的学习兴趣，又可以有效的改善教学效果。下面以流水灯控制电路的设计为例，来说明proteus仿真软件在教学中发挥的巨大作用。
3.1电路原理图绘制与设计
设计流水灯控制电路之前，首先需要在proteus软件中绘出电路原理图。proteus为我们提供了丰富的元件库。用鼠标左键单击模式选择工具栏中的按钮，在元器件选择模式中单击按钮，在弹出的窗口中输入所需元件的关键字，选择好需要的元件后单击“oK”即可将元件添加到元器件列表中。按照同样的方法将电路中需要的所有元件添加到元器件列表。在流水灯控制电路中，我们需要依次选择at89C51、10KΩ电阻、220Ω电阻、30pF电容、CRYStaL晶振和LeD发光二极管。之后采用合理的布局方式将所有元件放置到电路编辑区，并通过点击鼠标左键来连接电路中的所有元件，连接好电路，如图1所示。
3.2创建.aSm文件
绘制好电路原理图之后，还需要创建.aSm文件，完成电路的软件控制。点击SoURCe菜单栏，选择add/Removesourcefiles命令，创建lsd.aSm文件，在Sourceeditor窗口中编写源程序，如图2所示。
3.3源程序的编译和调试
选择Source菜单栏中Buildall选项进行源程序的编译。如程序中存在错误，编译器将给出提示，检查源程序并进行修改，直至编译通过，显示无错误。
3.4电路仿真
完成程序的编译和调试之后，进行电路的模拟仿真。点击Debug菜单栏中Start/RestartDebugging按钮，开始进行仿真。图1所示电路中8个LeD发光二极管循环点亮，即完成流水灯控制电路的设计。
3.5能力拓展
完成控制电路的设计之后，还可以进行能力拓展，进一步加深对所学内容的理解。要求学生在原电路的基础上进行改进，使LeD灯一次点亮的时间延长以及改变LeD流水灯循环点亮的方向。
可见，将proteus软件引入到教学中，可以在课堂上完成从理论到电路原理图设计再到仿真的一整套完整的验证过程，同时可以让学生更加直观的看到硬件电路的组成、程序设计的执行以及设计结果的验证等过程。这对于培养学生将抽象的理论知识转变为感性认识，提高实践动手能力和创新思维能力都有着积极的促进作用。此外，还可以有效的缓解学校实验实训设备件不足的问题，同时对优化教学资源、降低教学成本、提高教学效率同样也具有积极的作用。
4结语
在不同课程的实际教学过程中，通过引入proteus软件的仿真，有效地延伸了实验时间、实验内容和实验场所，激发了学生的学习兴趣，使学生能够更加深刻的理解理论知识，对提高教学质量起到了很好的促进作用。同时，proteus软件操作简单，容易上手，没有元器件的损耗问题，学生可以结合自身的特点和需要进行电路设计，进而锻炼解决实际工程问题的能力。将proteus仿真引入电子类专业课程的课堂教学后，实现了实验室与课堂的有机结合，很多重点、难点可以通过仿真试验得到解决。实践证明，proteus仿真软件是学生学与用、理论与实践相结合的优秀平台，实现了软硬件的良好统一，可操作性强，充分调动了学生的学习兴趣和积极性，激发了学生对知识和技能的探究欲。
参考文献
[1]朱月秀.单片机原理及应用[m].北京：电子工业出版社，2012.8.
[2]杨恢先，黄辉先.单片机原理及应用[m].北京：人民邮电出版社，2006.10.
电路原理图设计要点篇6
【关键词】整车电气原理设计；电源分配设计；接地分配设计；回路匹配设计；压接点设计
【abstract】theschematicisusedtoindicatethevehicleelectricalsystemofthevehiclewiringharnesstoeachelectricalpowerandsignaltransmissionconnectionbetweencircuits.Vehicleelectricalschematicdesign，allrelatedtothevehicle’selectricalfunctionstoachieve，isanimportantbasisfortheanalysisofelectricalcircuits，troubleshootelectricalfaults.
【Keywords】Vehicleelectricalschematicdesign；powerdistributiondesign；Grounddistributiondesign；matchingcircuitdesign；Splicesdesign
0引言
整车电气原理，是整车电气系统的核心，它表明了整车线束系统为实现各用电器的功能，一方面通过导线将电源及用电器连接构成回路，为用电器传导电流，另一方面通过导线回路实现相连接的用电器之间的信号传递，从而使各电器件能够按照操作者的意图正常工作。整车电气原理设计是否合理，直接关系到汽车电器件能否正常工作以及全车的安全性、可靠性、经济性和舒适性，它是整车开发过程中的一个重要环节。
整车电气原理设计的主要内容包括电源分配设计、接地分配设计、回路匹配设计、inLine的选型以及回路压接点设计。
1整车电气原理的设计输入文件
整车电气原理的设计输入阶段，应获得以下文件：①整车配置表；②各电器子系统信息，包括子系统工作原理图、接口定义及负载特性等；③各电器件在汽车上的布置信息。
2整车电气原理设计
2.1电源分配设计
电源分配主要是基于整车各用器的工作原理，在满足各子系统工作原理的前提下，确定采用何种方式给用电器供电，同时对线路保护进行设计。
整车电源类型大致可分为以下三种：①蓄电池直接供电系统（常电或30电）；②点火开关控制的供电系统（iG电或15电）；③发动机起动时卸掉负载的电源（aCC电）。根据车型的电气系统组成情况，给与合理的电源分配。
电源分配设计一般要遵循以下原则：①所有电源回路都需要进行回路保护；②考虑负载的重要等级以及行车安全，对于重要的安全件，需要单独的熔断器来保护，如近光灯回路；③考虑不同系统的功能关联性和失效模式，减少不同系统和功能之间的相互影响；④区分负载类型是扰动负载还是稳态负载；⑤就近原则，靠近负载的实际安装位置分配电源。
电源分配设计的步骤如下：首先，根据整车蓄电池、起动机、发电机的相关参数，以及子系统负载信息，进行电源类型的分配，以及保险丝、继电器的种类及个数确定。然后，结合车内空间、可扩展性、成本、平台化等因素，对电器盒进行选型并确定其个数。一般车型主要有前舱电器盒和仪表板电器盒，外加蓄电池处的前端保险丝盒，有的车型可能会增加后行李箱电器盒。最后，根据就近原则及负载布置信息，进行电器盒内的负载电源分配。如前舱电器盒主要对前舱的电器件进行供电，仪表板电器盒主要对驾驶舱内的电器件进行供电。
2.2接地分配设计
在整车电路中，一般会使用导线与车身、发动机或变速箱连接在一起，这样可以车身、发动机、变速箱实现共地。这种实现接地的做法，称为“搭铁”。
为避免接地导线过长，造成不必要的电压降，一般采用就近接地。另外，接地分配也需要考虑到以下三种接地要求：①发动机eCU、aBS/eSp、epS、SRS等对整车性能及安全影响大，且易受其他用电设备干扰，所以这些件需要单独接地。尤其对于安全气囊系统SRS，其接地点不仅应单设，而且为了确保其安全可靠，最好设计两个及两个以上接地点。其目的是其中一个接地失效，系统可通过另一接地点搭铁，确保系统安全工作。②音箱系统为避免电磁干扰，也要单独接地；弱信号传感器的接地最好独立，接地点最好是在离传感器较近的位置，以保证信号的真实传递。③有些电器件必须共用接地点，以防止不同接地点之间的电位差影响到电器件之间功能的正常实现。
其他电器件可根据具体布置情况相互组合共用接地点。蓄电池负极线、发动机搭铁线等因导线截面较大，因此一定要控制好线长和走向，减小电压降。为增加安全性，发动机、车身一般要单独连到蓄电池负极搭铁。
2.3回路匹配设计
回路匹配设计，主要是根据负载信息，设定熔断器的型号和容量，从而确定匹配的回路线径。
2.3.1负载信息确认
根据收集到的整车子系统信息，确认负载类型、负载电流特性曲线。负载类型、负载电流特性曲线如下图1所示：
2.3.2设定熔断器的型号和容量
熔断器的作用是保护导线，其类型分为快熔型熔断器和慢熔型熔断器。小电流负载和短时间脉冲电流负载，一般选择快熔型熔断器，大电流负载和锁电流负载一般选择慢熔型熔断器。
熔断器的容量设定主要遵循以下原则：一般来说，熔断器负荷电流不超过熔断器额定电流的70%。同时，还要考虑以下因素。①快熔型熔断器容量：需要考虑负载额定电流值、负载类型、环境温度影响、继电器盒类型、暂态电流波形；②慢熔型熔断器容量：需要考虑和区分连续负载、间歇性负载、特殊负载。
2.3.3确定回路线径
根据已确定的熔断器来选择与之匹配的回路线径。此过程要综合考虑回路所在的环境温度、回路导线的容许温度、通电时回路导线的温升以及成捆线束容许电流的折减系数。总的原则是要求发生短路时熔断器的熔断时间短于导线发烟时间。如图2，橙色线代表熔断器的熔断时间，粉色线代表导线的发烟时间，回路导线与熔断器的匹配判定左图是可取的，右图则是不可取的。
2.4inLine选型
inLine即线对线连接器。inLine的选型，需要考虑以下三点：第一，inLine的端子线径压接范围要与所接回路的线径匹配；第二，inLine连接器的孔位数要满足所接回路的总数；第三，回路走向要与inLine所在车上的安装位置匹配，一般采用就近原则。特殊回路如安全气囊系统回路对端子镀层有特殊要求，一般不与其他回路共接同一inLine。
2.5回路压接点设计
整车电气原理回路的压接点设计，需要遵循以下三点：第一，单边回路数最多不超过7根，总回路数最多不超过12根；第二，压接的所有回路中，最小回路线径与总回路线径之比必须大于或等于5%；第三，各回路之间的线径匹配须满足导线的压接工艺要求。
3整车电气原理设计校核验证
整车电气原理需与子系统信息作进一步的校核，并通过以下相关试验进行验证其设计的合理性：①过载试验；②堵转试验；③短路保护试验；④整车配电工作电流测试；⑤供电及接地回路电压降测试；⑥熔断器熔断情况下的功能故障测试；⑦接地不良情况下的功能故障测试；⑧整车搭载耐久试验。
4结束语
整车电气原理，是整车电气系统的核心。整车电气原理设计得合理，才能保证汽车各用电器能按照操作者的意图来实现其功能，也才能保证汽车的安全性、可靠性、经济性以及舒适性。
【参考文献】
[1]李元胜.汽车电路系统设计与multisim仿真[D].青岛大学，2014.
[2]吴建刚.目前汽车电路存在的问题与对策[J].汽车电器，2007.
电路原理图设计要点篇7
集成电路(integratedCircuit)产业是典型的知识密集型、技术密集型、资本密集和人才密集型的高科技产业，是关系国民经济和社会发展全局的基础性、先导性和战略性产业，是新一代信息技术产业发展的核心和关键，对其他产业的发展具有巨大的支撑作用。经过30多年的发展，我国集成电路产业已初步形成了设计、芯片制造和封测三业并举的发展格局，产业链基本形成。但与国际先进水平相比，我国集成电路产业还存在发展基础较为薄弱、企业科技创新和自我发展能力不强、应用开发水平急待提高、产业链有待完善等问题。在集成电路产业中，集成电路设计是整个产业的龙头和灵魂。而我国集成电路设计产业的发展远滞后于计算机与通信产业，集成电路设计人才严重匮乏，已成为制约行业发展的瓶颈。因此，培养大量高水平的集成电路设计人才，是当前集成电路产业发展中一个亟待解决的问题，也是高校微电子等相关专业改革和发展的机遇和挑战。[1_4]
一、集成电路版图设计软件平台
为了满足新形势下集成电路人才培养和科学研究的需要，合肥工业大学(以下简称"我校”从2005年起借助于大学计划。我校相继开设了与集成电路设计密切相关的本科课程，如集成电路设计基础、模拟集成电路设计、集成电路版图设计与验证、超大规模集成电路设计、 aSiC设计方法、硬件描述语言等。同时对课程体系进行了修订，注意相关课程之间相互衔接，关键内容不遗漏，突出集成电路设计能力的培养，通过对课程内容的精选、重组和充实，结合实验教学环节的开展，构成了系统的集成电路设计教学过程。56]
集成电路设计从实现方法上可以分为三种：全定制(fullcustom)、半定制(Semi-custom)和基于FpGa/CpLD可编程器件设计。全定制集成电路设计，特别是其后端的版图设计,涵盖了微电子学、电路理论、计算机图形学等诸多学科的基础理论，这是微电子学专业的办学重要特色和人才培养重点方向，目的是给本科专业学生打下坚实的设计理论基础。
在集成电路版图设计的教学中，采用的是中电华大电子设计公司设计开发的九天eDa软件系统(ZenieDaSystem),这是中国唯1的具有自主知识产权的eDa工具软件。该软件与国际上流行的eDa系统兼容，支持百万门级的集成电路设计规模，可进行国际通用的标准数据格式转换，它的某些功能如版图编辑、验证等已经与国际产品相当甚至更优，已经在商业化的集成电路设计公司以及东南大学等国内二十多所高校中得到了应用，特别是在模拟和高速集成电路的设计中发挥了强大的功能，并成功开发出了许多实用的集成电路芯片。
九天eDa软件系统包括设计管理器，原理图编辑器，版图编辑工具，版图验证工具，层次版图设计规则检查工具，寄生参数提取工具，信号完整性分析工具等几个主要模块，实现了从集成电路电路原理图到版图的整个设计流程。
二、集成电路版图设计的教学目标
根据培养目标结合九天eDa软件的功能特点，在本科生三年级下半学期开设了为期一周的以九天eDa软件为工具的集成电路版图设计课程。
在集成电路版图设计的教学中，首先对集成电路设计的_些相关知识进行回顾，介绍版图设计的基础知识，如集成电路设计流程，CmoS基本工艺过程，版图的基本概念，版图的相关物理知识及物理结构，版图设计的基本流程，版图的总体设计，布局规划以及标准单元的版图设计等。然后结合上机实验，讲解Unix和Linux操作系统的常用命令，详细阐述基于标准单元库的版图设计流程，指导学生使用ZeniSe绘制电路原理图，使用ZenipDt进行nmoS/pmoS以及反相器的简单版图设计。在此基础上，让学生自主选择_些较为复杂的单元电路进行设计，如数据选择器、moS差分放大器电路、二四译码器、基本RS触发器、六管moS静态存储单元等，使学生能深入理解集成电路版图设计的概念原理和设计方法。最后介绍版图验证的基本思想及实现，包括设计规则的检查(DRC),电路参数的检查(eRC),网表一致性检查(LVS),指导学生使用ZeniVeRi等工具进行版图验证、查错和修改。7]
集成电路版图设计的教学目标是：
第熟练掌握华大eDa软件的原理图编辑器ZeniSe、版图编辑模块ZenipDt以及版图验证模块ZeniVeR丨等工具的使用;了解工艺库的概念以及工艺库文件technology的设置，能识别基本单元的版图，根据版图信息初步提取出相应的逻辑图并修改，利用eDa工具ZSe画出电路图并说明其功能，能够根据版图提取单元电路的原理图。
第二，能够编写设计版图验证命令文件(commandfile)。版图验证需要四个文件(DRC文件、eRC文件、ne文件和LVS文件)来支持，要求学生能够利用ZeniVeR丨进行设计规则检查DRC验证并修改版图、电学规则检查(eRC)、版图网表提取(ne)、利用LDC工具进行LVS验证，利用LDX工具进行LVS的查错及修改等。
第三，能够基本读懂和理解版图设计规则文件的含义。版图设计规则规定了集成电路生产中可以接受的几何尺寸要求和可以达到的电学性能，这些规则是电路设计师和工艺工程师之间的_种互相制约的联系手段，版图设计规则的目的是使集成电路设计规范化，并在取得最佳成品率和确保电路可靠性的前提下利用这些规则使版图面积尽可能做到最小。
第四，了解版图库的概念。采用半定制标准单元方式设计版图，需要有统一高度的基本电路单元版图的版图库来支持，这些基本单元可以是不同类型的各种门电路，也可以是触发器、全加器、寄存器等功能电路，因此，理解并学会版图库的建立也是版图设计教学的一个重要内容。
三、CmoS反相器的版图设计的教学实例介绍
下面以一个标准CmoS反相器来简单介绍一下集成电路版图设计的一般流程。
1.内容和要求
根据CmoS反相器的原理图和剖面图，初步确定其版图;使用eDa工具pDt打开版图编辑器;在版图编辑器上依次画出p管和n管的有源区、多晶硅及接触孔等;完成必要的连线并标注输入输出端。
2.设计步骤
根据CmoS反相器的原理图和剖面图，在草稿纸上初步确定其版图结构及构成;打开终端，进入pdt文件夹，键入pdt,进入ZenipDt版图编辑器;读懂版图的层次定义的文件，确定不同层次颜色的对应，熟悉版图编辑器各个命令及其快捷键的使用;在版图编辑器上初步画出反相器的p管和n管;检查画出的p管和n管的正确性，并作必要的修改，然后按照原理图上的连接关系作相应的连线，最后检查修改整个版图。
3.版图验证
打开终端，进入zse文件夹，键入zse,进入ZeniSe原理图编辑器，正确画出CmoS反相器的原理图并导出其网表文件;调出版图设计的设计规则文件，阅读和理解其基本语句的含义，对其作相应的路径和文件名的修改以满足物理验证的要求;打开终端，进入pdt文件夹，键入pdt，进入ZenipDt版图编辑器，调出CmoS反相器的版图，在线进行DRC验证并修改版图;对网表一致性检查文件进行路径和文件名的修改，利用LDC工具进行LVS验证;如果LVS验证有错，贝懦要调用LDX工具，对版图上的错误进行修改。
4.设计提示
要很好的理解版图设计的过程和意义，应对moS结构有一个深刻的认识;需要对器件做衬底接触，版图实现上衬底接触直接做在电源线上;接触孔的大小应该是一致的，在不违反设计规则的前提下,接触孔应尽可能的多，金属的宽度应尽可能宽;绘制图形时可以多使用〃复制"操作，这样可以大大缩小工作量，且设计的图形满足要求并且精确;注意p管和n管有源区的大小，一般在版图设计上，p管和n管大小之比是2:1;注意整个版图的整体尺寸的合理分配，不要太大也不要太小;注意不同的层次之间应该保持一定的距离，层次本身的宽度的大小要适当，以满足设计规则的要求。四、基本moS差分放大器版图设计的设计实例介绍在基本moS差分放大器的版图设计中，要求学生理解构成差分式输入结构的原理和组成结构，画出相应的电路原理图，进行eRC检查，然后根据电路原理图用pDt工具上绘制与之对应的版图。当将基本的版图绘制好之后，对版图里的输入、输出端口以及电源线和地线进行标注，然后利用几何设计规则文件进行在线DRC验证，利用版图与电路图的网表文件进行LVS检查，修改其中的错误并优化版图，最后全部通过检查，设计完成。
五、结束语
集成电路版图设计的教学环节使学生巩固了集成电路设计方面的理论知识，提高了学生在集成电路设计过程中分析问题和解决问题的能力，为今后的职业生涯和研究工作打下坚实的基础。因此，在今后的教学改革工作中，除了要继续提高教师的理论教学水平外，还必须高度重视以eDa工具和设计流程为核心的实践教学环节，努力把课堂教学和实际设计应用紧密结合在一起，培养学生的实际设计能力，开阔学生的视野，在实验项目和实验内容上进行新的探索和实践。
参考文献：
[1]孙玲.关于培养集成电路专业应用型人才的思考[J].中国集成电路,2007,(4):19-22.
[2]段智勇，弓巧侠，罗荣辉，等.集成电路设计人才培养课程体系改革[J].电气电子教学学报,2010,(5):25-26.
[3]唐俊龙，唐立军，文勇军，等.完善集成电路设计应用型人才培养实践教学的探讨J].中国电力教育,2011,(34):35-36.
[4]肖功利，杨宏艳.微电子学专业丨C设计人才培养主干课程设置[J].桂林电子科技大学学报,2009,(4):338-340.
[5]窦建华，毛剑波，易茂祥九天”eDa软件在"中国芯片工程〃中的作用[J].合肥工业大学学报(社会科学版),2008,(6):154-156.
[6]易茂祥，毛剑波，杨明武，等.基于华大eDa软件的实验教学研究[J].实验科学与技术，2006,(5):71-73.
电路原理图设计要点篇8
关键词protelDXp2004电路原理图印制电路板
中图分类号：tn79文献标识码：a
随着计算机技术的发展，为电子自动化设计提供了丰富的软件，protel是altium公司推出的一款功能强大的电子电路CaD软件，是目前国内电子行业使用最广泛的电子电路设计软件。有多个版本，而职业院校普遍使用的是protelDXp2004，主要用于绘制电路原理图设计、电路仿真、pCB板设计等。本文主要介绍在教学实习中运用protelDXp2004制作印制电路板的方法及注意事项。
1电路板设计
对于在实验室进行的电子产品制作来说是先进行原理图的设计，在原理图设计完成之后再生成pCB文件，布线完成后分层打印，再热转印到电路板上，腐蚀电路板、钻孔、按装元件、固定电路板，最后就是调试性能。对于用protelDXp2004制作印制电路板，其流程图如图1所示。
1.1创建新的项目文件
运用protelDXp2004设计印制电路板，首先要创建一个项目工程文件，接着创建原理图文件和印制电路板设计文件，遇到标准库中没有的元件还要创建原理图库文件和元件封装库文件等，每一个文件都要保存在同一个文件夹里，以便于管理。
1.2电路原理图设计
电路原理图设计是整个pCB项目工程的开始，是pCB文件设计乃至最后制板的基础。其最基本的要求是正确性，只有设计正确的原理图才能生成一块具有指定功能的印制电路板，其次是布局合理，最后在是正确性和布局合理的前提下力求美观。
1.3印制电路板设计
电路设计的最终目的是为了设计出电子产品，而电子产品的物理结构是通过印制电路板来实现的。protelDXp2004为设计学习者提供了一个完整的电路板设计环境，使电路设计更加方便有效。具体步骤如下：
（1）新建pCB文件。
在当前设计项目文件中新建pCB文件，与原理图文件保存在同一个文件夹。
（2）设置电路板尺寸。
在Keep―outlayer层用直线工具绘制电气边界，根据元件大小与多少来确定其尺寸，一般采用标准矩形。
（3）封装制作。
对于一些特殊元件的封装或DXp标准库中不存在的封装，就必须自制该元件的封装。元件的封装可以用手工绘制也可以用向导绘制，首先都要知道元件的外形尺寸和引脚间尺寸，还有外形和引脚间的尺寸，这些尺寸供应商提供的资料中可以查到，假设查找不到，要用千分尺进行测量，测量后的尺寸是公制单位，换算成以mil为单位的尺寸（可以取2.54mm=100mil）。要求pCB中的封装要与元器件实物大小和形状相符合，以满足电路板的装配要求。
（4）更新生成pCB
在完成原理图设计和元件封装设计后就可以通过原理图生成印制电路板pCB。采用设计同步器更新目标pCB电路板，用户可以不必生成网络表文件，直接实现网络和元件的装入，更新生成pCB后，将进行合理的布局。
（5）元器件布局。
对于pCB设计，布局和布线是最为关键的一步。根据电源接口，输入输出接口，或是大功率元件等特殊要求，来确定各元器件的位置，对于同一功能块的元器件应该尽量放置在一起，布局上的技术性问题主要靠电路专业知识作为基础，特别是集成度较高、较复杂的电路板。布局应当从机械结构、散热、电磁干扰、布线方便等方面进行综合考虑。
布局元件一般先放置与结构紧密配合的固定位置的元件，比如电源插座、指示灯、开关和连接插件等；再放置特殊元件，比如发热元件、变压器、集成电路等；最后放置小元件，比如电阻、电容二极管等。注意元件离电路板边沿的距离应在3mm以上便于电路板的定位与安装。
（6）布线与调整。
布线是将逻辑连接转换为物理连接的过程，这些物理连接包括：连线、过孔、焊盘、弧线、填充、多边形覆铜和电源层等。protelDXp2004提供了手工布线和自动布线两种，在布线之前，必须先设定布线规则。对于电源、地线，它们的宽度关系是：地线>电源线>信号线，普遍信号线宽度为12mil，电源线不低于18mil，地线一般大于20mil为宜；可以采用大面积铜层做地线。
自动布线结束后，往往存在令人不满意之处，需要手工调整，把电路板设计得尽善尽美。
（7）存盘打印。
设计好的印制电路板需要热转印到电路板上，这就需要分层打印，顶层、底层分开打印，丝印层要镜面打印。
2使用protelDXp2004过程中的注意事项
（1）新元件编辑时，不能用导线代替元件引脚，且每一个引脚都要有自己的名称。
（2）在为元件添加引脚时，一定注意引脚的方向，电气连接点向外。
（3）原理图绘制时，导线的起始点一定要设置在元件的引脚上。
（4）原理图符号与元器件封装的对应关系，是通过原理图符号引脚的序号与元器件封装的焊盘序号之间一一对应建立起来的，二者的序号应相同。
（5）必须将原理图文件和印制电路板文件同时链接到同一个工程项目文件下，才能自动生成印制电路板。
（6）注意先把印刷电路板文件保存，软件才能进行加载网络表等操作。
（7）自动布线前，所有元件都必须放置到电路板的电气边界内，否则会影响布线的布通率。
3制作单面板
3.1单面板制作流程
电路设计覆箔板下料表面处理打印电路图热转印补缺腐刻（浸泡在1：4FeCl3溶液中腐刻）去膜涂助焊、防氧化剂钻孔焊接元件检查调试检验包装成品。
3.2需要注意的问题
在初次表面处理时，需要用p240-320之间的水沙纸打磨覆铜表面，去除表面的氧化层。并且用5%FeCl3溶液浸泡1分钟，以增强印墨的粘敷力。腐刻溶液的温度最好在25℃左右。助防氧化剂是把松香按照1：10的体积比，放入95%的酒精中浸泡24h以上形成的。
电路原理图设计要点篇9
[关键词]低噪声放大器；射频识别；噪声系数；增益；稳定系数
中图分类号：tn722.3文献标识码：a文章编号：1009-914X（2015）44-0072-02
1引言
射频识别（RFiD）是一种利用射频通信实现非接触的自动识别技术，Lna作为RFiD系统的关键器件之一，主要功能是放大从天线接收到的信号，用于后级电路处理，同时抑制噪声干扰，提高系统的灵敏度，在实现数据无线传输过程中起重要作用。为了减少射频前端电路及天线的体积，目前针对RFiD系统的研究主要集中于5.8GHz的高频段。本文采用atF-541m4晶体管，利用aDS软件通过电路级以及版图级联合仿真，设计了一种可用于RFiD系统的5.8GHz单级低噪声放大器。
2电路设计
设计Lna电路时，需要综合考虑放大器的增益、噪声系数与输入输出匹配等参数。本文采用atF-541m4晶体管实现低噪声放大器的设计，放大器晶体管的静态工作点将决定所设计的放大器的工作状态，偏置状态不同，晶体管的阻抗特性差别会很大，需要在选定器件后根据设计指标来获得偏置电压信息，设置atF-541m4晶体管的直流工作点为。所设计的Lna电路原理如图1所示。
其中，R1、R2、R3为直流偏置电阻，Vdc为工作电压，C1、C2为隔直电容，L1、L2为扼流电感，C3、C4为旁路电容，C5、C6、C7为去耦电容。tL1、tL2和tee1组成了输入端的微带线匹配电路，tee2、tee3、tL3、tL4和tL5组成了输出端的微带线匹配电路。电路的稳定性是放大器能够正常工作的前提，因此需要对晶体管进行增强稳定性的设计。仿真结果表明在3GHz-8GHz频带内，稳定性因子k=1.004，大于1，放大器保持绝对稳定。偏置电路是射频电路的设计中不可缺少的一部分，其主要作用是为放大器等有源器件提供合适的静态工作点，以保证整个电路能够正常工作。根据晶体管的直流工作点可以计算出，R1=28Ω，R2=222Ω，R3=33Ω。输入、输出匹配网络的作用是减小信号反射。若电路不匹配，则会形成反射，降低效率。对于低噪声放大器而言首先需要考虑的是最小噪声，再根据最佳噪声匹配来设计输入端的匹配电路。输出匹配网络的设计主要考虑Lna的驻波比和增益，输出端一般采用共轭匹配以获得最小驻波比和最大增益。通过仿真优化得出本文设计的Lna输出阻抗ZL=73.17-j16.719Ω。
3电路及版图级联合仿真结果
针对图1所示的电路原理图，利用计算出的各元件参数进行aDS仿真，得出Lna的增益、噪声系数、输入/输出反射系数等的电路仿真结果。再根据原理图生成版图，在版图设计中，需增加一定数量的接地过孔，如果缺少接地过孔，会导致无法得到S参数理想结果。优化后得到的电路版图如图2所示。
图3所示为利用版图进行的联合仿真以及原理图级仿真结果对比。当工作频率为5.8GHz时，联合仿真中增益为10.25dB，满足大于10dB的设计指标，与电路仿真结果相比略有减小；联合仿真中放大器的噪声系数与电路仿真结果良好吻合，约为0.95dB；联合仿真的输入反射系数S11=-30.16dB，输出反射系数S22=-15.72dB，说明该放大器的输入匹配较好，但由于输出匹配中微带线的长度较长等原因，输出匹配没有输入匹配的效果好，但满足设计要求。
4总结
本文以atF-541m4晶体管为核心，通过设计静态工作点、增益反馈、输入/输出匹配等电路，仿真实现了一种单级低噪声放大器，利用aDS进行了电路级、版图级联合仿真优化，结果表明在5.8GHz处，放大器增益为10.25dB，噪声系数为0.95dB，输入与输出的反射系数分别为-30.16dB和-15.72dB，稳定系数大于1。
参考文献
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[2]ZhihongDai，YongzhongHu，？KunzhiXu.two-stageLownoiseamplifierforBD-iireceiverapplication[C].millimeterwaves（GSmm），2012：303-306
[3]Gupta，S.K.Garg，a.Singh，n.p.Designandsimulationofanimproveddualband？LnaforwLanapplications[C].ComputerandCommunicationtechnology（iCCCt），2010：678-682.
[4]张萌，王志功，李智群等.应用于无线传感器网络的低噪声放大器设计[J].电子器件，2010，33（1）：32-36.
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[6]程骏，李海华.一种S波段低噪声放大器的设计[J].电子器件，2013，36（2）：206-210.
电路原理图设计要点篇10
关键词：SimulinkGUi整流电路仿真
中图分类号：tp391.9文献标识码：a文章编号：1672-3791（2013）06（a）-0105-01
整流电路作为电力电子电路中出现最早的一种，它的作用是将交流电能变为直流电能供给直流用电设备，不仅应用于一般工业，也广泛应用于交通运输、电力系统、通信系统、能源系统等其他领域。因此，学习与研究整流电路具有重要的意义。随着计算机技术的迅速发展，使得人们可以使用计算机进行电路的分析和设计，极大地激发人们探索和研究整流电路分析和设计的理论和方法[1]。本文以matlab/Simulink仿真软件为基础，利用powerSystem工具箱完成整流电路的建模与仿真，同时利用matlab的图形用户界面（GUi）设计了整流电路的分析界面，借助此界面对Simulink模型进行操作，可以方便地实现对模型参数的设置和修改、模型的查看和修正、仿真的显示及相关的辅助操作[2]。
1单相桥式全控整流电路建模
单相桥式全控整流电路电路由交流电源u1、整流变压器t、晶闸管Vt1～Vt4、负载电阻R以及触发电路组成。在变压器次级电压u2的正半周触发晶闸管Vt1和Vt3；在u2的负半周触发晶闸管Vt2和Vt4，则负载上可以得到方向不变的直流电，改变晶闸管的控制角可以调节输出直流电压和电流的大小。根据单相桥式全控整流电路原理图，在Simulink的powerSystem工具箱里提取交流电源、晶闸管、RLC串联电路、脉冲发生器、变压器、示波器等元器件。在Simulink操作平台上连接这些模块，即可构成单相桥式全控整流电路模型，图略。
2GUi界面及仿真实现
利用matlabGUi功能建立了整流电路的仿真界面，该界面集参数设置、电路说明、模型修改、模型查看、仿真操作、结果显示和结果显示辅助工具等为一体，大大减化了仿真操作流程，极大提高仿真测试效率。
整流电路仿真界面分为电路原理图显示区、参数设置区、波形显示区、功能按钮区，点击“单相桥式全控整流电路原理图”，即会在电路原理图显示区中显示单相桥式全控整流电路原理图。要进行参数设置，可以直接在对应的方框中输入数值，然后点击按钮“仿真开始”，则会在右边的波形显示区中显示相应的波形。点击右下角的“电路模型”后则会显示Simulink下单相桥式全控整流电路的仿真电路。在仿真界面上，既可以改变参数的值来得到不同的波形，也可以直接进入电路的Simulink模型中进行修改。
该软件平台的技术要点主要包括：（1）matLaBGUi中对SimULinK模型的调用；（2）SimULinK模型中仿真算法的选择；（3）如何将SimULinK中仿真输出的波形和数据在GUi界面中直观的显示。
在单相桥式整流电路仿真中，将交流电源电压设置为100V，相位角为0°，频率为50Hz，设置仿真结束时间为0.16s，脉冲宽度为10，取R=20，L=20，C取20，仿真得到的结果如下图所示。
当学习者改变电路参数，如改变负载、信号源、触发角等，输出波形会发生明显的变化情况，从而可以更好地帮助他们理解电路的功能。
3结论
计算机辅助设计方法已经进入电子设计的领域并广泛应用，仿真软件的应用大大有助于提升教学的效率。此次设计以matlab2009a为软件平台，利用powerSystem工具箱完成整流电路的建模与仿真，同时利用matlab的图形用户界面（GUi）搭建整流电路的分析界面，借助此界面对Simulink模型进行操作，能帮助学习者轻松获取不同的仿真波形，具有很强的教学意义。
参考文献