电路原理图设计及Hspice仿真
电路原理图设计及Hspice仿真
实验报告
学生姓名：
学号：
指导老师：
实验内容：
用EDP原理图设计软件设计出两级运算放大器的电路图
用Hspice软件完成此两级运算放大器的仿真
实验地点：***实验室
实验时间：2009年9月——2009年12月
实验任务：
根据运算放大器的设计要求(单位增益带宽、相位裕量、输入等效噪声、功耗等)，选择电路结构，详细分析了CMOS 运算放大器的所有性能参数，使用Level one 模型进行手工计算，设计出器件的几何尺寸，最后通过Hspice 仿真软件给出了性能指标的仿真结果。
实验思路：
两级运放可以同时实现较高增益和较大输出摆幅，其设计思路是将增益和摆幅要求分别处理，而不是在同一级中兼顾增益与摆幅。即运用第一级放大器得到高增益，可以牺牲摆幅，第二级放大器主要实现大输出摆幅，以补偿第一级牺牲的摆幅，并进一步提升增益，从而克服了单级运放增益与摆幅之间的矛盾，同时实现高增益和大摆幅。
实验指标：
开环增益≥80DB；
共模抑制比≥60DB；
相位裕度≥60°；
实验步骤：
一、用EDP原理图设计软件设计两级运算放大器的电路图，电路图如图一所示：
图一：CMOS两级运算放大器电路图
1、电路工作原理：
信号由差分对管两端输入，差模电压被转化为差模电流，差模电流作用在电流镜负载上又转化成差模电压，信号电压被第一次放大后被转化为单端输出，随即进入共源级再一次被放大后从漏端输出。电路特点是通过两级结构可以同时满足增益和输出摆幅的要求，即第一级提供高增益，可以牺牲摆幅，第二级弥补摆幅，同时进一步增大增益。
2、电路主体结构
由两个两个单级放大器构成，分别是：差分输入级和共源增益级。辅助电路为偏置电路和频率补偿电路。差分输入级采用PMOS 输入对管，NMOS 电流镜负载；共源级采用NMOS 放大管，PMOS 负载管；由六个MOS 管和一个电阻构成的电流源为两级放大电路提供偏置，另外还为频率补偿MOS 管提供偏压；一个NMOS 管和一个电容构成频率补偿电路，连接在共源级的输入输出之间作为密勒补偿。图一中分别命名为M1到M13。
3、电路几何参数设计：
本设计采用0.8μm CMOS 工艺，基于Level one 模型设计各管尺寸，提取典型工艺参数如下：
μn=600cm2/v/s,μp=200cm2/v/s,λn=0.03V-1，λp=0.06V-1,
Tox=20e-9,Cox=50A/200A×6.9fF/μm2=1.73fF/μm2
（1）设计Cc：为了得到60°的相位裕度，理论上要求零点在10GBW之外，可以证明：
可以得到：Cc≥0.22C2，这里，C2= CL，因此：0.22 0.66 c L C ≥C = pF，选择Cc=1pF （2）分配电流
PDC=VDDItot≤2mW，VDD=5V，Itot=I5+I7+I8+I9≤400μA
I5≥SR×Cc=30×106×1×10-12=30μA
I7≥SR×(Cc+CL)=30×106×4×10-12=120μA
考虑单位增益带宽要尽可能大，在参照以上比例的同时稍微加大第一级的电流，分配如下：I8+I9=20μA, I5 =80μA, I7 =300μA
（3）设计M1、M6 尺寸：令两放大管M1、M6 的过驱动电压为0.2V,则：
选取L1=L6=Lmin=1.2μm,则W1=W2=70μm，W6=174μm。
（4）设计M3、M4 尺寸：M3 和M4 构成电流镜负载，当VSG4=VSG6 时，镜像最好，失调最小。这时有：
（5）设计M5、M7 尺寸：由输出动态范围确定。输出范围0.5-4.5V,则M5、M7过驱动电压为0.5V。
选取L5=L7=Lmin=1.2μm,则W5=22.3μm，W7=83.7μm
（6）设计M8、M9 尺寸
选取L8=L9=Lmin=1.2μm,则W8=W9=5.58μm 。各管尺寸和电流总结如表1：
表1：各管尺寸和电流总结
二、用Hspice软件完成步骤一中两级放大电路的仿真
1、将M9-M13 构成的偏置电路用一个20uA 恒流源代替，M14 频率补偿管用一个2K Ω电阻代替，采用Hspice 对电路进行仿真。主要的仿真图形如下：
图二：频率特性
图三：转换速率
图四：共模抑制比
2、主要性能参数的仿真结果总结如下：
由图二的频率特性曲线可知，该运放的直流开环增益为87.6dB,单位增益带宽为80.5Mhz,相位裕度为68 度；由图三的转换速率仿真曲线可知，正向压摆率为48.4V/uS；由图四共模抑制比仿真曲线可知结果为90.6dB；由Hspice 仿真输出的.lis 文件获得运放的直流功耗为2.2776mW。另外，仿真得到的运放在1Khz 时的等效输入噪声电压为:310nV/ Hz @1Khz。负
电源抑制比为95.8dB。
仿真结果与设计要求列表比较如下：
表二：仿真结果与设计要求列表
实验结论:
本文基于设计要求，选择电路结构，详细设计了MOS管的尺寸，并在直接用恒流源代替偏置电路，用电阻代替补偿MOS 管的情况下对运放进行了HSPICE 仿真。仿真结果表明，开环直流增益，相位裕度，转换速率，共模抑制比，负电源抑制比等性能参数均达到预期设计要求，但是静态功耗和等效输入噪声两项未能达到设计要求，说明还需要对设计进行优化。优化设计主要针对静态功耗和等效输入噪声两项未达标的参数，思路是适当减小静态电流以降低功耗，同时优化M1-M4 管尺寸以减小噪声。
电气原理图设计规范
电气原理图设计规范 目录 ●电器原理图及其构成●设计制图的一般规则●电原理图的幅面及其格式●简图的绘制步骤●电原理图设计的基本要求●电路图的组成要素●元器件的标注方法●电路原理图的设计●图纸的更改●文件名及图号编号规则●对电原理图的审核 电器原理图及其构成 电器电路图有原理图、方框图、元件装配以及符号标记图等： ●原理图 电器原理图是用来表明设备的工作原理及各电器元件间的作用，一般由主电路、控制执行电路、检测与保护电路、配电电路等几大部分组成。这种图，由于它直接体现了电子电路与电气结构以及其相互间的逻辑关系，所以一般用在设计、分析电路中。分析电路时，通过识别图纸上所画各种电路元件符号，以及它们之间的连接方式，就可以了解电路的实际工作时情况。 电原理图又可分为整机原理图，单元部分电路原理图，整机原理图是指所有电路集合在一起的分部电路图。 ●方框图（框图） 方框图是一种用方框和连线来表示电路工作原理和构成概况的电路图。从某种程度上说，它也是一种原理图，不过在这种图纸中，除了方框和连线，几乎就没有别的符号了。它和上面的原理图主要的区别就在于原理图上具体地绘制了电路的全部的元器件和它们的连接方式，而方框图只是简朴地将电路按照功能划分为几个部分，将每一个部分描绘成一个方框，在方框中加上简朴的文字说明，在方框间用连线（有时用带箭头的连线）说明各个方框之间的关系。所以方框图只能用来体现电路的大致工作原理，而原理图除了具体地表明电路的工作原理之外，还可以用来作为采集元件、制作电路的依据。 ●元件装配以及符号标记图 它是为了进行电路装配而采用的一种图纸，图上的符号往往是电路元件的实物的形状图。这种电路图一般是供原理和实物对照时使用的。印刷电路板是在一块绝缘板上先覆上一层金属箔，再将电路不需要的金属箔腐蚀掉，剩下的部分金属箔作为电路元器件之间的连接线，然后将电路中的元器件安装在这块绝缘板上，利用板上剩余的导电金属箔作为元器件之间导电的连线，完成电路的连接。元器件装配图和原理图中大不一样。它主要考虑所有元件的分布和连接是否合理，要考虑元件体积、散热、抗干扰、抗耦合等等诸多因素，综合这些因素设计出来的印刷电路板，从外观看很难和原理图完全一致。 ● 电器原理图幅面及其格式
硬件电路设计过程经验分享 (1)
献给那些刚开始或即将开始设计硬件电路的人。时光飞逝，离俺最初画第一块电路已有3年。刚刚开始接触电路板的时候，与你一样，俺充满了疑惑同时又带着些兴奋。在网上许多关于硬件电路的经验、知识让人目不暇接。像信号完整性，EMI，PS设计准会把你搞晕。别急，一切要慢慢来。 1)总体思路。 设计硬件电路，大的框架和架构要搞清楚，但要做到这一点还真不容易。有些大框架也许自己的老板、老师已经想好，自己只是把思路具体实现;但也有些要自己设计框架的，那就要搞清楚要实现什么功能，然后找找有否能实现同样或相似功能的参考电路板(要懂得尽量利用他人的成果，越是有经验的工程师越会懂得借鉴他人的成果)。 2)理解电路。 如果你找到了的参考设计，那么恭喜你，你可以节约很多时间了(包括前期设计和后期调试)。马上就copy?NO，还是先看懂理解了再说，一方面能提高我们的电路理解能力，而且能避免设计中的错误。 3)没有找到参考设计? 没关系。先确定大IC芯片，找datasheet，看其关键参数是否符合自己的要求，哪些才是自己需要的关键参数，以及能否看懂这些关键参数，都是硬件工程师的能力的体现，这也需要长期地慢慢地积累。这期间，要善于提问，因为自己不懂的东西，别人往往一句话就能点醒你，尤其是硬件设计。 4)硬件电路设计主要是三个部分，原理图，pcb，物料清单(BOM)表。 原理图设计就是将前面的思路转化为电路原理图。它很像我们教科书上的电路图。
pcb涉及到实际的电路板，它根据原理图转化而来的网表(网表是沟通原理图和pcb之间的桥梁)，而将具体的元器件的封装放置(布局)在电路板上，然后根据飞线(也叫预拉线)连接其电信号(布线)。完成了pcb布局布线后，要用到哪些元器件应该有所归纳，所以我们将用到BOM表。 5)用什么工具? Protel，也就是altimuml容易上手，在国内也比较流行，应付一般的工作已经足够，适合初入门的设计者使用。 6)to be continued...... 其实无论用简单的protel或者复杂的cadence工具，硬件设计大环节是一样的(protel上的操作类似windwos，是post-command型的;而cadence的产品concept&allegro是pre-command型的，用惯了protel，突然转向cadence的工具，会不习惯就是这个原因)。设计大环节都要有1)原理图设计。2)pcb设计。3)制作BOM 表。现在简要谈一下设计流程(步骤)： 1)原理图库建立。要将一个新元件摆放在原理图上，我们必须得建立改元件的库。库中主要定义了该新元件的管脚定义及其属性，并且以具体的图形形式来代表(我们常常看到的是一个矩形(代表其IC BODY)，周围许多短线(代表IC管脚))。protel创建库及其简单，而且因为用的人多，许多元件都能找到现成的库，这一点对使用者极为方便。应搞清楚ic body，ic pins，input pin，output pin，analog pin，digital pin，power pin等区别。 2)有了充足的库之后，就可以在原理图上画图了，按照datasheet和系统设计的要
hspice仿真整理
§电路级和行为级仿真 §直流特性分析、灵敏度分析 §交流特性分析 §瞬态分析 §电路优化（优化元件参数） §温度特性分析 §噪声分析 例(Hspicenetlist for the RC network circuit)： .title A SIMPLE AC RUN .OPTIONS LIST NODE POST .OP .AC DEC 10 1K 1MEG .PRINT AC V(1) V(2) I(R2) I(C1) V1 1 0 10 AC 1 R1 1 2 1K R2 2 0 1K C1 2 0 .001U .END 输出文件：一系列文本文件 ?*.ic：initial conditions for the circuit ?*.lis：text simulation output listing ?*.mt0,*.mt1…：post-processor output for MEASURE statements ?*.pa0 ：subcircuit path table ?*.st0 ：run-time statistics ?*.tr0 ,*.tr1…：post-processor output for transient analysis ?*.ac0,*.ac1…: post-processor output for AC analysis .TITLE 语句 .TITLE
电路原理图设计说明
电路原理图设计 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。本章详细介绍了如何设计电路原理图、编辑修改原理图。通过本章 的学习，掌握原理图设计的过程和技巧。 3.1 电路原理图设计流程 原理图的设计流程如图3-1 所示 . 。 图3-1 原理图设计流程 原理图具体设计步骤： （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Protel DXP 来画出电路原理图。
（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Protel DXP 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检查。 （8 ）存盘和报表输出：Protel DXP 提供了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。 3.2 原理图的设计方法和步骤 为了更直观地说明电路原理图的设计方法和步骤，下面就以图3 －2 所示的简单555 定时器电路图为例，介绍电路原理图的设计方法和步骤。
电路原理图设计规范
C 电路原理图设计规范 Hardware
Revision List
一、Purpose/ 目的 本规范规定了公司硬件电路原理图的设计流程和设计原则，主要的目的是为电路原理图设计者提供必须遵守的规则和约定。 提高原理图的设计质量和设计效率，提高原理图的可读性，可维护性，为PCB Layout做好基础。 二、Scope/ 适用范围 本规范适用于研发部硬件人员使用Altium Designer 工具绘制电路原理图，亦可作为其他工具参考规范。 三、Glossary/ 名词解释 图幅 网络标号 网络表 标称值 元器件库 图形符号 四、Necessary Equipment/ 必须文件 设计需求分析。 系统方案说明。 主要零件的datasheet，参考设计，注意事项。 产品机构图（可选） 五、Procedure/ 流程规范细则 确定图纸尺寸、标题规范 根据实际需要，电路的复杂程度选择图纸尺寸，常用的图纸尺寸有A2,A3,A4. 每个图纸可根据实际情况分为纵向和横向排版，一般选用横向。 在选用图纸时，应该能准确清晰的表达该区域电路的完整功能。 标题栏规范 项目名称宋体三号 图纸名称宋体四号 版次宋体四号 页数/页码宋体四号 设计人员宋体四号 分页规范 当同一块PCB上的电路原理图，由于内容太多，无法在同一张图纸上画完，这时需分多页绘制原理图，分页绘制的原理图，在结构属性上各页之间是同级平等的，相互可以拼接成一张图。分页绘制的首要规则是同一个子功能单元电路必须绘制在同一页上。
当分页绘制时，要注意此时网络标号和项目代号是全局变量，不同网络不能用相同的网络标号，即此时网络标号和项目代号在总图中是唯一的，不得有重复。 元器件标识规范 元器件标注的基本信息，即是显示在原理图上的信息，应包括元器件的编号和标称值。 其中元器件的编号一般根据元器件种类以不同的英文字母表示，后面加注流水编号。注意：元器件编号要连续，中间不要间断，不要出现重复。 标称值规范 标称值是器件的电器特性的必要描述，标称值的标注原则是能准确反映该器件的特征，只要选用了满足该参数的同类器件，就可以保证正常的电气性能，不会因为其它未标明的参数改变而造成原理图错误或导致电路故障。 电阻类 ≤1ohm 以小数表示,而不以毫欧表示0RXX,例如0R47,0R033 ；包含小数表示为XRX,例如4R7,4R99,49R9 ；包含小数表示为XKX,例如4K7,4K99,49K9 ；包含小数表示为XMX,例如4M7,2M2
硬件-原理图布线图-设计审核表
硬件设计检查列表——Check List 产品名称开发代号 PCB P/N PCB 版本 PCBA P/N PCBA 版本 产品功能简述： 原理图设计部分（参考《电路原理图设计规范》） 1.电路图图幅选择是否合理。（单页，多页）是?否?免? 2.电路图标题栏、文件名是否规范。是?否?免? 3.元件大小、编号、封装是否有规律，是否符合要求。是?否?免? 4.元器件标注（名称，标称值，单位，型号，精度等）是否符合要求是?否?免? 5.元器件摆放和布局是否合理、清晰。是?否?免? 6.器件间连线是否正确，规范。是?否?免? 7.电气连线交叉点放置是否合理。是?否?免? 8.重要的电气节点是否明确标示。是?否?免? 9.重要网络号是否标准清晰。是?否?免? 10.是否对特殊部分添加注释。是?否?免? 11.零件选型是否符合要求（零件封装，可购买性，电压电流是否满足等）。是?否?免? 12.是否设计测试点，Jump点。是?否?免? 13.是否符合ESD保护设计要求。是?否?免? 14.是否符合EMI/EMC设计要求。是?否?免? 15.是否有过流、过压保护设计。是?否?免? 16.元器件选项是否能满足功能设计的功耗，电压，电流的要求。是?否?免? 17.时钟晶振电容是否匹配，晶振选项是否正确(有源、无源)。是?否?免? 18.I/O口开关量输入输出是否需要隔离。是?否?免? 19.上拉、下拉电阻设计是否合理。是?否?免? 20.是否进行过DRC检查。是?否?免? 21.是否存在方框图。是?否?免? 22.是否标注模块名称。是?否?免? 23.原理图层级结构是否合理、清晰。是?否?免? 24.标注部分字体、大小是否合理。是?否?免? 25.零件选型的可采购性。是?否?免? 26.零件选型的可生产性。是?否?免?Designed by：Checked by：Approved by：
电路原理图设计规范
xxxx交通技术有限公司——原理图设计规范 目录 一、概述...........................................错误!未定义书签。 二、原理图设计.....................................错误!未定义书签。 1、器件选型：..................................错误!未定义书签。（1）、功能适合性：.........................错误!未定义书签。（2）、开发延续性：.........................错误!未定义书签。（3）、焊接可靠性：.........................错误!未定义书签。（4）、布线方便性：.........................错误!未定义书签。（5）、器件通用性：.........................错误!未定义书签。（6）、采购便捷性：.........................错误!未定义书签。（7）、性价比的考虑.........................错误!未定义书签。 2、原理图封装设计：............................错误!未定义书签。（1）、管脚指定：...........................错误!未定义书签。（2）、管脚命名：...........................错误!未定义书签。（3）、封装设计：...........................错误!未定义书签。（4）、PCB封装：............................错误!未定义书签。（5）、器件属性：...........................错误!未定义书签。 3、原理设计：.................................错误!未定义书签。（1）、功能模块的划分：.....................错误!未定义书签。
经验分享：硬件电路怎么设计
经验分享：硬件电路怎么设 计
1)总体思路。 设计硬件电路，大的框架和架构要搞清楚，但要做到这一点还真不容易。有些大框架也许自己的老板、老师已经想好，自己只是把思路具体实现;但也有些要自己设计框架的，那就要搞清楚要实现什么功能，然后找找有否能实现同样或相似功能的参考电路板(要懂得尽量利用他人的成果，越是有经验的工程师越会懂得借鉴他人的成果)。 2)理解电路。 如果你找到了的参考设计，那么恭喜你，你可以节约很多时间了(包括前期设计和后期调试)。马上就copy?NO，还是先看懂理解了再说，一方面能提高我们的电路理解能力，而且能避免设计中的错误。 3)没有找到参考设计? 没关系。先确定大IC芯片，找datasheet，看其关键参数是否符合自己的要求，哪些才是自己需要的关键参数，以及能否看懂这些关键参数，都是硬件工程师的能力的体现，这也需要长期地慢慢地积累。这期间，要善于提问，因为自己不懂的东西，别人往往一句话就能点醒你，尤其是硬件设计。 4)硬件电路设计主要是三个部分，原理图，pcb ，物料清单(BOM)表。 原理图设计就是将前面的思路转化为电路原理图。它很像我们教科书上的电路图。pcb涉及到实际的电路板，它根据原理图转化而来的网表(网表是沟通原理图和pcb之间的桥梁)，而将具体的元器件的封装放置(布局)在电路板上，然后根据飞线(也叫预拉线)连接其电信
号(布线)。完成了pcb布局布线后，要用到哪些元器件应该有所归纳，所以我们将用到BOM表。 5)用什么工具? Protel，也就是altimuml容易上手，在国内也比较流行，应付一般的工作已经足够，适合初入门的设计者使用。 6)to be continued...... 其实无论用简单的protel或者复杂的cadence工具，硬件设计大环节是一样的(protel上的操作类似windwos，是post-command型的;而cadence的产品concept & allegro 是pre-command型的，用惯了protel，突然转向cadence的工具，会不习惯就是这个原因)。设计大环节都要有： 1)原理图设计。 2)pcb设计。 3)制作BOM表。 现在简要谈一下设计流程(步骤)： 1)原理图库建立。 要将一个新元件摆放在原理图上，我们必须得建立改元件的库。库中主要定义了该新元件的管脚定义及其属性，并且以具体的图形形式来代表(我们常常看到的是一个矩形(代表其IC BODY)，周围许多短线(代表IC管脚))。protel创建库及其简单，而且因为用的人多，许多元件都能找到现成的库，这一点对使用者极为方便。应搞清楚 ic body，ic pins，input pin，output pin， analog pin， digital
(完整版)HSPICE与CADENCE仿真规范与实例..
电路模拟实验专题 实验文档
一、简介 本实验专题基于SPICE（Simulation Program With Integrated Circuit）仿真模拟，讲授电路模拟的方法和spice仿真工具的使用。 SPICE仿真器有很多版本，比如商用的PSPICE、HSPICE、SPECTRE、ELDO，免费版本的WinSPICE，Spice OPUS等等，其中HSPICE和SPECTRE功能更为强大，在集成电路设计中使用得更为广泛。因此本实验专题以HSPICE和SPECTRE作为主要的仿真工具，进行电路模拟方法和技巧的训练。 参加本实验专题的人员应具备集成电路设计基础、器件模型等相关知识。 二、Spice基本知识(2) 无论哪种spice仿真器，使用的spice语法或语句是一致的或相似的，差别只是在于形式上的不同而已，基本的原理和框架是一致的。因此这里简单介绍一下spice的基本框架，详细的spice语法可参照相关的spice教材或相应仿真器的说明文档。 首先看一个简单的例子，采用spice模拟MOS管的输出特性，对一个NMOS管进行输入输出特性直流扫描。V GS从1V变化到3V，步长为0.5V；V DS从0V变化到5V，步长为0.2V；输出以V GS为参量、I D与V DS之间关系波形图。 *Output Characteristics for NMOS M1 2 1 0 0 MNMOS w=5u l=1.0u VGS 1 0 1.0 VDS 2 0 5 .op .dc vds 0 5 .2 Vgs 1 3 0.5 .plot dc -I(vds) .probe *model .MODEL MNMOS NMOS VTO=0.7 KP=110U +LAMBDA=0.04 GAMMA=0.4 PHI=0.7 .end 描述的仿真电路如下图，
电路原理图设计步骤
电路原理图设计步骤 1.新建一张图纸,进行系统参数和图纸参数设置; 2.调用所需的元件库; 3.放置元件,设置元件属性; 4.电气连线; 5.放置文字注释; 6.电气规则检查; 7.产生网络表及元件清单; 8.图纸输出. 模块子电路图设计步骤 1.创建主图。新建一张图纸，改名，文件名后缀为“prj”。 2.绘制主图。图中以子图符号表示子图内容，设置子图符号属性。 3.在主图上从子图符号生成子图图纸。每个子图符号对应一张子图图纸。 4.绘制子图。 5.子图也可以包含下一级子图。各级子图的文件名后缀均是“sch”。 6.设置各张图纸的图号。 元件符号设计步骤 1.新建一个元件库，改名，设置参数； 2.新建一个库元件，改名； 3.绘制元件外形轮廓； 4.放置管脚，编辑管脚属性； 5.添加同元件的其他部件； 6.也可以复制其他元件的符号，经编辑修改形成新的元件； 7.设置元件属性； 8.元件规则检查； 9.产生元件报告及库报告； 元件封装设计步骤 1.新建一个元件封装库，改名; 2.设置库编辑器的参数； 3.新建一个库元件，改名； 4.第一种方法,对相似元件的封装,可利用现有的元件封装,经修改编辑形成； 5.第二种方法,对形状规则的元件封装,可利用元件封装设计向导自动形成； 6.第三种方法,手工设计元件封装： ①根据实物测量或厂家资料确定外形尺寸; ②在丝印层绘制元件的外形轮廓; ③在导电层放置焊盘; ④指定元件封装的参考点 PCB布局原则 1.元件放置在PCB的元件面，尽量不放在焊接面； 2.元件分布均匀，间隔一致，排列整齐，不允许重叠，便于装拆； 3.属同一电路功能块的元件尽量放在一起；
原理图和PCB的设计规范
一.PCB设计规范 1、元器件封装设计 元件封装的选用应与元件实物外形轮廓，引脚间距，通孔直径等相符合。元件外框丝印统一标准。 插装元件管脚与通孔公差相配合（通孔直径大于元件管脚直径8-20mil），考虑公差可适当增加。建立元件封装时应将孔径单位换算为英制（mil），并使孔径满足序列化要求。插装元件的孔径形成序列化，40mil以上按5mil递加，即40mil,45mil,50mil……，40mil以下按4mil递减，即36mil,32mil,28mil……。 2、PCB外形要求 1）PCB板边角需设计成(R=1.0-2.0MM)的圆角。 2）金手指的设计要求，除了插入边按要求设计成倒角以外，插板两侧边也应设计成（1-1.5）X45度的倒角或(R1-1.5)的圆角，以利于插入。 1.布局 布局是PCB设计中很关键的环节，布局的好坏会直接影响到产品的布通率，性能的好坏，设计的时间以及产品的外观。在布局阶段，要求项目组相关人员要紧密配合，仔细斟酌，积极沟通协调，找到最佳方案。 器件转入PCB后一般都集中在原点处，为布局方便，按合适的间距先把 所有的元器件散开。 2）综合考虑PCB的性能和加工效率选择合适的贴装工艺。贴装工艺的优先顺序为： 元件面单面贴装→元件面贴→插混装（元件面插装，焊接面贴装一次波峰成形）； 元件面双面贴装→元件面插贴混装→焊接面贴装。 1.布局应遵循的基本原则 1.遵照“先固后移，先大后小，先难后易”的布局原则，即有固定位 置，重要的单元电路，核心元器件应当优先布局。
2.布局中应该参考原理图，根据重要（关键）信号流向安排主要元器 件的布局。 3.布局应尽量满足以下要求：总的连线尽可能短，关键信号线最短， 过孔尽可能少；高电压，大电流信号与低电压，小电流弱信号完全分开； 模拟与数字信号分开。 4.在满足电器性能的前提下按照均匀分布，重心平衡，美观整齐的标 准优化布局。 5.如有特殊布局要求，应和相关部门沟通后确定。 2.布局应满足的生产工艺和装配要求 为满足生产工艺要求，提高生产效率和产品的可测试性，保持良好的可维护性，在布局时应尽量满足以下要求： 元器件安全间距（如果器件的焊盘超出器件外框，则间距指的是焊盘之 间的间距）。 1.小的分立器件之间的间距一般为0.5mm，最小为0.3mm，相邻器件 的高度相差较大时，应尽可能加大间距到0.5mm以上。如和IC （BGA），连接器，接插件，钽电容之间等。 2.IC、连接器、接插件和周围器件的间距最好保持在1.0mm以上， 最少为0.5mm，并注意限高区和禁止摆放区的器件布局。 3.安装孔的禁布区内无元器件。如下表所示 4.高压部分，金属壳体器件和金属件的布局应在空间上保证与其它 器件的距离满足安规要求。
硬件电路原理图设计审核思路和方法
硬件电路原理图设计审核思路和方法 1、详细理解设计需求，从需求中整理出电路功能模块和性能指标要 求； 2、根据功能和性能需求制定总体设计方案，对CPU进行选型，CPU 选型有以下几点要求： a）性价比高； b）容易开发：体现在硬件调试工具种类多，参考设计多，软件资源丰富，成功案例多； c）可扩展性好； 3、针对已经选定的CPU芯片，选择一个与我们需求比较接近的成功 参考设计，一般CPU生产商或他们的合作方都会对每款CPU芯片做若干开发板进行验证，比如440EP就有yosemite开发板和 bamboo开发板，我们参考得是yosemite开发板，厂家最后公开给用户的参考设计图虽说不是产品级的东西，也应该是经过严格验证的，否则也会影响到他们的芯片推广应用，纵然参考设计的外围电路有可推敲的地方，CPU本身的管脚连接使用方法也绝对是值得我们信赖的，当然如果万一出现多个参考设计某些管脚连接方式不同，可以细读CPU芯片手册和勘误表，或者找厂商确认；另外在设计之前，最好我们能外借或者购买一块选定的参考板进行软件验证，如果没问题那么硬件参考设计也是可以信赖的；但要注意一点，现在很多CPU 都有若干种启动模式，我们要选一种最适合的启动模式，或者做成兼容设计；
4、根据需求对外设功能模块进行元器件选型，元器件选型应该遵守 以下原则： a）普遍性原则：所选的元器件要被广泛使用验证过的尽量少使用冷偏芯片，减少风险； b）高性价比原则：在功能、性能、使用率都相近的情况下，尽量选择价格比较好的元器件，减少成本； c）采购方便原则：尽量选择容易买到，供货周期短的元器件； d）持续发展原则：尽量选择在可预见的时间内不会停产的元器件；e）可替代原则：尽量选择pin to pin兼容种类比较多的元器件；f）向上兼容原则：尽量选择以前老产品用过的元器件； g）资源节约原则：尽量用上元器件的全部功能和管脚； 5、对选定的CPU参考设计原理图外围电路进行修改，修改时对于每 个功能模块都要找至少3个相同外围芯片的成功参考设计，如果找到的参考设计连接方法都是完全一样的，那么基本可以放心参照设计，但即使只有一个参考设计与其他的不一样，也不能简单地少数服从多数，而是要细读芯片数据手册，深入理解那些管脚含义，多方讨论，联系芯片厂技术支持，最终确定科学、正确的连接方式，如果仍有疑义，可以做兼容设计；这是整个原理图设计过程中最关键的部分，我们必须做到以下几点： a）对于每个功能模块要尽量找到更多的成功参考设计，越难的应该越多，成功参考设计是“前人”的经验和财富，我们理当借鉴吸收，站在“前人”的肩膀上，也就提高了自己的起点；
入门电路原理图分析
入门电路原理图分析 一、电子电路的意义电路图是人们为了研究和工程的需要，用约定的符号绘制的一种表示电路结构的图形。通过电路图可以知道实际电路的情况。这样，我们在分析电路时，就不必把实物翻来覆去地琢磨，而只要拿着一张图纸就可以了。在设计电路时，也可以从容地纸上或电脑上进行，确认完善后再进行实际安装，通过调试、改进，直至成功。我们更可以应用先进的计算机软件来进行电路的辅助设计，甚至进行虚拟的电路实验，大大提高工作效率。二、电子电路图的分类常遇到的电子电路图有原理图、方框图、装配图和印版图等。1、原理图 原理图就是用来体现电子电路的工作原理的一种电路图，又被叫做“电原理图”。这种图由于它直接体现了电子电路的结构和工作原理，所以一般用在设计、分析电路中。分析电路时，通过识别图纸上所画的各种电路元件符号以及它们之间的连接方式，就可以了解电路的实际工作情况。下图所示就是一个收音机电路的原理图。2、方框图(框图) 方框图是一种用方框和连线来表示电路工作原理和构成概 况的电路图。从根本上说，这也是一种原理图。不过在这种图纸中，除了方框和连线几乎没有别的符号了。它和上面的原理图主要的区别就在于原理图上详细地绘制了电路的全
部的元器件和它们连接方式，而方框图只是简单地将电路安装功能划分为几个部分，将每一个部分描绘成一个方框，在方框中加上简单的文字说明，在方框间用连线(有时用带箭头的连线)说明各个方框之间的关系。所以方框图只能用来体现电路的大致工作原理，而原理图除了详细地表明电路的工作原理外，还可以用来作为采集元件、制作电路的依据。下图所示的就是上述收音机电路的方框图。(三)装配图它是为了进行电路装配而采用的一种图纸，图上的符号往往是电路元件的实物的外形图。我们只要照着图上画的样子，依样画葫芦地把一些电路元器件连接起来就能够完成电路的装配。这种电路图一般是供初学者使用的。装配图根据装配模板的不同而各不一样，大多数作为电子产品的场合，用的都是下面要介绍的印刷线路板，所以印板图是装配图的主要形式。在初学电子知识时，为了能早一点接触电子技术，我们选用了螺孔板作为基本的安装模板，因此安装图也就变成另一种模式。如下图：(四)印板图印板图的全名是“印刷电路板图”或“印刷线路板图”，它和装配图其实属于同一类的电路图，都是供装配实际电路使用的。印刷电路板是在一块绝缘板上先覆上一层金属箔，再将电路不需要的金属箔腐蚀掉，剩下的部分金属箔作为电路元器件之间的连接线，然后将电路中的元器件安装在这块绝缘板上，利用板上剩余的金属箔作为元器件之间导电的连线，完成电路的连接。由于这种电路板的一面
硬件电路板设计规范
硬件电路板设计规范(总36 页) -CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1 -CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除
0目录 0目录............................................... 错误!未定义书签。
1概述............................................... 错误!未定义书签。 适用范围............................................ 错误!未定义书签。 参考标准或资料 ...................................... 错误!未定义书签。 目的................................................ 错误!未定义书签。2PCB设计任务的受理和计划............................ 错误!未定义书签。 PCB设计任务的受理................................... 错误!未定义书签。 理解设计要求并制定设计计划 .......................... 错误!未定义书签。3规范内容........................................... 错误!未定义书签。 基本术语定义........................................ 错误!未定义书签。 PCB板材要求: ....................................... 错误!未定义书签。 元件库制作要求 ...................................... 错误!未定义书签。 原理图元件库管理规范：......................... 错误!未定义书签。 PCB封装库管理规范............................. 错误!未定义书签。 原理图绘制规范 ...................................... 错误!未定义书签。 PCB设计前的准备..................................... 错误!未定义书签。 创建网络表..................................... 错误!未定义书签。 创建PCB板..................................... 错误!未定义书签。 布局规范............................................ 错误!未定义书签。 布局操作的基本原则............................. 错误!未定义书签。 热设计要求..................................... 错误!未定义书签。 基本布局具体要求............................... 错误!未定义书签。 布线要求............................................ 错误!未定义书签。 布线基本要求................................... 错误!未定义书签。 安规要求....................................... 错误!未定义书签。 丝印要求............................................ 错误!未定义书签。 可测试性要求........................................ 错误!未定义书签。 PCB成板要求......................................... 错误!未定义书签。
Candence原理图库设计指南
原理图库设计 一，工具及库文件目录结构 目前公司EDA库是基于Cadence设计平台，Cadence提供Part Developer库开发工具供大家建原理图库使用。 Cadence 的元件库必具备如下文件目录结构为： Library----------cell----------view(包括Sym_1,Entity,Chips,Part-table) Sym_1:存放元件符号 Entity:存放元件端口的高层语言描述 Chips:存放元件的物理封装说明和属性 Part-table:存放元件的附加属性，用于构造企业特定部件 我们可以通过定义或修改上述几个文件的内容来创建和修改一个元件库，但通过以下几个步骤来创建元件库则更直观可靠一些。 二，原理图库建库参考标准 1,Q/ZX 04.104.1电路原理图设计规范－Cadence元器件原理图库建库要求 该标准规定了元件库的分类基本要求和划分规则，元器件原理图符号单元命名基本要求和规则，元器件原理图符号单元图形绘制基本要求和规则。 2，Q/ZX 04.125 EDA模块设计规范 此标准规定了全公司基于Cadence设计平台的EDA模块库的设计标准。 3，Q/ZX 73.1151 EDA库管理办法 此标准规定了公司统一的基于Cadence设计平台的元器件原理图库,封装库,仿真库和相应PCBA DFM评审辅助软件V ALOR的VPL库及相应的元器件资料的管理办法。从此标准中我们可以知道VPL建库流程，建库过程的各项职责以及VPL库的验证，维护等管理办法。4，Q/ZX 73.1161 EDA模块库管理办法 此标准规定了全公司基于Cadence设计平台的EDA模块库的管理办法。 三，原理图库建库step by step 第一步，建库准备 在打开或新建的Project Manager中，如图示，打开Part Developer。
第3章电路原理图设计基础.
第3章电路原理图设计基础 在本章中,您将了解到利用Protel 99 SE 进行印刷电路板的设计要经过怎样的步骤;绘制一张完整、正确、漂亮的电路原理图需要经过怎样的步骤;怎样设置图纸的尺寸和原理图编辑器的工作环境等内容。 3.1 电路原理图的设计步骤 根据电路原理图自动转换成印刷电路板图是Protel 99 SE的重要功能之一,因此首先介绍印刷电路板设计的一般步骤。 3.1.1 印刷电路板设计的一般步骤 利用Protel 99 SE 进行印刷电路板的设计,整个过程需要三个步骤。 电路原理图设计(Sch:利用Protel 99 SE的原理图设计系统,绘制完整的、正确的电路原理图。 产生网络表:网络表是表示电路原理图或印刷电路板中元件连接关系的文本文件。是连接电路原理图与印刷电路板图的桥梁。 印刷电路板设计(PCB:根据电路原理图,利用Protel 99 SE提供的强大的PCB设计功能,进行印刷电路板的设计。 3.1.2 电路原理图设计的一般步骤 电路原理图设计是整个电路设计的基础,它决定了后面工作的进展。电路原理图的设计过程一般可以按图3.1所示的设计流程进行。
图3.1 电路原理图设计流程 其中,开始:即启动Protel 99 SE原理图编辑器。 设置图纸大小:包括设置图纸尺寸,网格和光标的设置等。 加载元件库:在Protel 99 SE中,原理图中的元器件符号均存放在不同的原理图元件库中,在绘制电路原理图之前,必须将所需的原理图元件库装入原理图编辑器。 放置元器件:即将所需的元件符号从元件库中调入到原理图中。 调整元器件布局位置:调整各元器件的位置。 进行布线及调整:将各元器件用具有电气性能的导线连接起来,并进一步调整元器件的位置、元器件标注的位置及连线等。 最后存盘打印。 3.2 图纸设置
硬件电子琴电路设计
江西理工大学应用科学学院
目录 一、设计任务与要求 (1) 二、总体框图 (2) 三、选择器件 (5) 四、功能模块 (6) 1.Songer模块 (6) 1.1NoteTabs模块 (6) 1.2ToneTaba模块 (11) 1.3Speakera模块 (13) 2.div模块 (16) 3.七段译码器模块 (18) 五、总体设计电路图 (21) 1.顶层设计的电路原理图 (21) 2.顶层设计的仿真结果 (23) 3.电路的管脚图 (23) 六、结束语 (24) 七、心得体会 (25)
硬件电子琴电路设计 一、设计任务与要求 使用FPGA设计一模拟电子琴键，实现电子琴按键的DO，Re，Mi，Fa，Sol，La，Si等中音以及相应的高音。 二、总体框图 系统设计方案： 方案一： 采用单个的逻辑器件组合实现。这样虽然比较直观，逻辑器件分工鲜明，思路也比清晰，一目了然。但是由于元器件种类、个数繁多，而过于复杂的硬件电路也容易引起系统的精度不高、体积过大等不利因素。例如八个不同的音符是由八个不同的频率来控制发出的，而采用方案一就需要运用不同的分频器来对信号进行不同程度的分频。所用仪器之多显而易见。 方案二： 采用VHDL语言编程来实现电子琴的各项功能。系统主要由电子琴发声模块、选择控制模块和储存器模块组成。和 方案一相比较，方案二就显得比较笼统，只是把整个系统分 为了若干个模块，而不牵涉到具体的硬件电路。但是我们必 须看到用超高速硬件描述语言VHDL的优势，它不仅具有良 好的电路行为描述和系统描述的能力而且通俗易懂。经过对
以上两种方案的分析、比较和总结，我们选用方案二来进行八音符电子琴的设计。 (2)．ToneTaba模块：是乐曲简谱码对应的分频预置数查找表电路，其中设置了乐曲的全部音符所对应的分频置数，每一音符的停留时间由音乐节拍和音调发生器模块NoteTabs 的CLK的输入频率决定，这些值由对应于ToneTaba的4
TSPC锁存器的设计与HSPICE仿真
IC课程设计报告 题目TSPC锁存器的设计与HSPICE仿真学院 专业 班级 学生姓名 日期 指导教师（签字）
HSPICE简介 SPICE（Simulator Program with Integrated Circuit Emphasis，以集成电路为重点的模拟程序）模拟器最初于20世纪70年代在berkeley开发完成，能够求解描述晶体管、电阻、电容以及电压源等分量的非线性微分方程。SPICE模拟器提供了许多对电路进行分析的方法，但是数字VLSI电路设计者的主要兴趣却只集中在直流分析（DC analysis）和瞬态分析（transient analysis）两种方法上，这两种分析方法能够在输入固定或实时变化的情况下对节点的电压进行预测。SPICE程序最初是使用FORTRAN语言编写的，所以SPICE就有其自身的一些相关特点，尤其是在文件格式方面与FORTRAN有很多相似之处。现在，大多数平台都可以得到免费的SPICE版本，但是，往往只有商业版本的SPICE 才就有更强的数值收敛性。尤其是HSPICE，其在工业领域的应用非常广泛，就是因为其具有很好的收敛性，能够支持最新的器件以及互连模型，同事还提供了大量的增强功能来评估和优化电路。PSPICE也是一个商业版本，但是其有面向学生的限制性免费版本。本章所有实例使用的都是HSPICE，这些实例在平台版本的SPICE中可能不能正常运行。 虽然各种SPICE模拟器的细节随着版本和操作平台的不同而各不相同，但是所有版本的SPICE都是这样工作的：读入一个输入文件，生产一个包括模拟结果、警告信息和错误信息的列表文件。因为以前输入文件经常是以打孔卡片盒的方式提供给主机的，所以人们常常称输入文件为SPICE“卡片盒（deck）”，输入文件中的每一行都是一张“卡片”。输入文件包含一个由各种组件和节点组成的网表。当然输入文件也包含了一些模拟选项、分析指令以及器件模型。网吧可以通过手工的方式输入，也可以从电路图或者CAD工具的版图(layout)中提取。 一个好的SPICE“卡片盒”就好像是一段好的软件代码，必须具有良好的可读性、可维护性以及可重用性。适当地插入一些注释和空白间隔有助于提高“卡片盒”的可读性。一般情况下，书写SPICE“卡片盒”的最好方法就是：先找一个功能完备、正确的“卡片盒”范例，然后在此基础上对其进行修改。 二、要与要求 在两相时钟技术中，必须十分小心的对两个时钟信号进行布线以保证它们的