实验四 简单电路的PCB设计
pcb实验报告
pcb实验报告在电子工程学习中，PCB（Printed Circuit Board）是不可或缺的部分。
因为PCB可以将电子元件有机地组合起来，使得电路的搭建更为简单和精确。
在PCB的实验中，我了解到了PCB的设计制作流程，并学会了使用KiCad软件进行电路的绘制及排版布局。
下面我将就我的PCB实验过程进行详细介绍。
实验流程第一步：PCB设计。
利用KiCad软件进行电路的绘制及排版布局，确定每个元器件的布放位置和相互连接的路径，完成PCB的布局设计。
第二步：PCB转化。
将KiCad软件中的电路图转换为PCB板绘制软件中的PCB设计文件，该文件可以输出Gerber文件，用于制作PCB板。
由软件给出的元件图形与库文件进行核对，找出错误更正。
第三步：PCB切割。
将PCB板依据设计文件进行切割。
第四步：PCB组装。
对元器件进行组装，根据原理图制定组装计划，在PCB板上插入各种海量型号的元器件，制作不同的电路。
实验结果这次PCB实验我设计了一个数字电子钟，并采取了8片7段LED数码管显示时间，外部接电源，采用DS1302作为实时时钟芯片进行秒级时间计算，并将计算结果通过单片机输出控制给LED显示器，完成对时间的显示。
最终PCB板的制作如图所示。
经过测试，实验设计的数字电子钟显示正常，秒级时间数字正常跳动，且显示精准无误。
证明我在PCB实验过程中的每一个步骤都较为成功。
反思与收获通过这次的PCB设计实验，我不仅掌握了KiCad软件的使用技能，而且更可以向工程师那样进行 PCB 设计。
同时，我还能更好地理解它的内部机制，为我今后的电子工程学习奠定了坚实的基础。
而且，这次实验中我还意识到了严谨性的重要性，包括在元器件选用方面，芯片选择与电源大小、电压等基本参数的匹配等。
所以我作为一个学生，在接下来的电子工程学习中，会更严谨认真地对待每个实验报告。
绘制简单电路原理
绘制简单交流电路图
04
正弦交流信号特性分析
01
02
03
频率和周期
正弦交流信号具有固定的 频率和周期，决定了信号 的振荡速度。
幅度和有效值
信号的幅度表示振荡的最 大值，有效值则表示信号 的平均功率。
相位和相位差
相位描述信号在时间上的 位置，相位差则表示两个 信号之间的时间差。
阻抗、感抗和容抗概念引入
电阻器在电路图中的 符号为一个波浪形线 条。
电阻器的阻值可以通 过色环或数字标识来 识别。
电容器
电容器是一种储能元件，用于在 电路中储存电荷。
电容器的容量可以通过标识来识 别，单位是法拉（F）。
电容器在电路图中的符号为两个 平行的直线，表示两个极板。
电感器
电感器是一种储能元件，用于在电路 中储存磁场能量。
案例分析：手电筒工作原理
手电筒电路组成
手电筒通常由电池、开关、灯泡和外壳等部分组成。其中电池提供电能，开关控制电路的通断，灯泡 将电能转换为光能。
工作原理
当手电筒开关打开时，电池的正负极通过开关和灯泡形成闭合回路。此时电池提供的电能经过灯泡转 换为光能发出光线。手电筒的亮度取决于灯泡的功率和电池提供的电压。当电池电量耗尽时需要及时 更换电池以保证手电筒正常工作。
Байду номын сангаас
PCB制作工艺流程
字符制作
在板子上印刷元器件标记、版本号等信息，以便后续生产和维修。
成型与测试
将板子裁剪成所需形状，并进行电气性能测试，确保产品质量。
总结回顾与拓展延伸
07
关键知识点总结回顾
电路基本元件
了解电阻、电容、电 感等基本元件的特性 和作用。
欧姆定律
CAD实验报告
实验一电原理图的编辑一、实验目的：1、了解Protel 99 SE的启动、绘图环境、各个功能模块、界面环境设置方法和文件管理方法。
2、掌握电路原理图的设计步骤、Portel 99 SE电路原理图设计环境，图纸设置的内容和方法。
3、掌握装载元器件库，放置、编辑和调整元器件，设置网格、电气节点和光标形状的方法，并能绘制简单的电原理图。
二、实验设备：装有protel 99 se 软件的PC机一台。
三、实验要求：1.试验前，仔细阅读教材相关内容，设计能够完成试验内容的试验步骤，写好试验预习报告。
2.试验后，完成试验报告，其中的试验步骤应是经过试验证明为正确的步骤。
四、试验内容：1.查看Protel 99 SE的运行环境，包括所用机器的硬件与软件环境。
2.学习使用Protel 99 SE的基本操作，包括进入Protel 99 SE主程序、菜单操作，工具栏操作及退出等基本操作。
3.打开安装目录\Examples\Z80 Microprocessor.ddb设计数据库，通过打开其中的各种设计文件熟悉Protel 99 SE的绘图环境，各个功能模块，界面环境，并练习Protel 99 SE的文件管理功能。
4.在自己的用户目录下，创建一个自己的设计数据库，新建一个原理图文件并打开。
（设计数据库、原理图文件的主文件名自定）5.设置自己喜爱的绘图环境，如图纸类型、尺寸、底色、光标形状、可视栅格、栅格形状、大小等等。
6.在新建的原理图文件中绘制教材图2-10所示的原理图。
五、实验步骤：1.安装并启动Protel 99 SE，单击桌面上的Protel 99 SE快捷方式打开主界面中。
然后执行“File”菜单下的“New”命令，创建一个新的文件库，后缀名为（.ddb）。
双击工作窗口内的“Documents”标签，执行“File”菜单下的“New”命令，选择“Schematic Document”单击“OK”，即创建了一个以“Sheet n.Sch”作为文件名的原理图文件。
实验4 使用Altium Designer绘制电路原理图(上机)
1 实验4 使用Altium Designer绘制电路原理图一、实验目的1、熟悉Altium Designer的软件使用界面2、掌握Altium Designer的原理图绘制流程及方法二、实验原理机器狗控制板的前端电路是主要由多个三极管构成的触发脉冲产生电路，如图4-1所示。
咪头S1采集声音信号，经电容C1耦合送入由三极管Q1与电阻R1、R2、R5组成的单管共射放大电路，声音信号经放大电路放大后再经电容C2耦合作为三极管Q2的基极控制电压。
如果控制电压足够大，则Q2管发射结导通，Q2管处于饱和状态，集电极电压为低电平，经接头P2的1脚送出去触发后端的单稳态触发器；如果控制电压不够大，Q2管发射结不导通，Q2管处于截止状态，集电极电压为高电平，将无法触发单稳态触发器。
图4-1 机器狗控制板前端电路原理图接头P2的2脚接单稳态触发器的输出端。
当单稳态触发器被触2 发了，则该端接高电平，经二极管D2给电容C3充电，当C3两端电压足够高了，这三极管Q3导通，将Q2的基极电位强制拉回到低电平，Q2截止，为下一次触发做准备。
但Q3导通后，电容C3放电，C3两端电压下降到一定值后，Q3截止。
通过D2、C3和Q3组成的反馈控制，使得单稳态触发器可以被多次重复触发。
三、实验条件及设备1、计算机2、EDA设计软件Altium Designer 13四、实验内容与操作步骤绘制电路原理图步骤见图4-2。
3步骤1.创建PCB 设计项目（*.PrjPCB ）启动Altium Designer,创建PCB 设计项目：Cat.PrjPCB 。
步骤2.创建原理图文件在AD 初步.PrjPCB 项目下，执行选单命令【File 】/【New 】/【Schematic 】,创建原理图文件，并另存为“AD 初步.SchDoc ”。
这里应注意的是做项目的思想，尽量把一个工程的文件另存为到同一文件夹下，方便以后的管理。
进入原理图编辑器后，设计者可以通过浏览的方式熟悉环境、各菜单命令。
pcb课程设计实验报告
pcb课程设计实验报告本次课程设计实验的内容是设计一块包含多个功能的PCB电路板，该电路板包含电源管理、信号放大、滤波和控制逻辑等多个模块。
本文将从电路板的设计思路、实验步骤、成果展示和问题与改进等方面进行阐述。
一、设计思路该电路板的设计需要考虑电源管理、信号放大、滤波和控制逻辑等多个方面，并且需要将这些模块有机地结合在一起，保证整个电路板的性能和可靠性。
在设计中，我们选用了TI的TINA软件进行仿真，并根据仿真的结果对电路进行了优化设计，最终得到了符合要求的电路原理图和PCB电路板布局图。
二、实验步骤1、电源管理模块设计：该模块主要包括两个先后级别的稳压电路和一个电压监测芯片。
先后级别的稳压电路用于将电源电压从12V降压到5V和3.3V，保证整个电路板的稳定工作。
电压监测芯片用于监测电池电压，在电压低于预设值时发出警报信号。
2、信号放大和滤波模块设计：该模块主要用于放大和滤波采集到的传感器信号。
我们选用了一款高精度可编程运放作为信号放大电路的核心部件，并在其前后分别添加了高通和低通滤波器，以保证信号的稳定性和精度。
3、控制逻辑模块设计：该模块主要用于控制整个电路板的工作，并且需要能够根据用户的输入产生相应的控制信号。
我们选用了一款基于STM32F0的微控制器，并在其周围添加了相应的外设电路，比如USB接口、LCD显示屏和按键输入等。
4、PCB电路板设计：在得到以上模块的原理图和电路板布局图后，我们对整个电路板进行了逐层布线和优化设计，并且通过3D模拟软件进行了可视化仿真。
最终，我们得到了一块符合要求的PCB电路板。
三、成果展示最终实验成果如下图所示：（此处插入图片）可以看到，整个电路板具有紧凑、结构合理、线路清晰等特点，并且每个模块都可以独立集成或拆卸。
在实际测试中，该电路板的各模块均能正常工作，达到了预期的效果和性能。
四、问题与改进在设计中，我们也遇到了一些问题，比如信号放大的误差问题、电源管理的功耗问题等。
《PCB板设计实训》课程标准
《PCB板设计实训》课程标准一、课程名称PCB板设计实训二、内容简介《PCB板设计实训》课程是应用电子技术专业的一门单开实践课程。
本课程主要以EDA 设计软件Altium Designer Summer09为设计平台，以实际工程项目为依托，熟悉电路原理图的设计和PCB板的设计方法；同时应用现有实训设备熟悉PCB板的基本制作流程。
通过该课程学习，使学生能够较熟练的使用计算机进行电路原理图的设计和PCB板的设计，熟悉PCB板的生产的工艺流程，为将来从事电子行业相关工作打下必要的基础。
三、课程定位本课程与先修课程《PCB设计与制作》的专业核心课程知识相衔接，并将其进行综合运用。
目的是以应用为出发点，以应用为目的，培养学生读电路图、绘制电路原理图、PCB 板设计与制作的实际工作能力，并能熟悉PCB板的生产工艺流程，为今后从事相关工作奠定良好的基础。
四、课程设计指导思想及原则本课程根据应用电子技术专业的培养目标，以职业能力培养为重点，充分体现职业性、实践性和开放性的要求。
根据高职学生的实际情况和工作岗位，以及本课程在培养计划中的作用，确定本课程的设计思路为：以PCB板设计为出发点，逐步掌握印制电路板设计岗位的一些基本操作技能，掌握层次电路、元件库编辑、相关规则、电路板后期处理的方法和技能，并能根据印制电路板图，熟悉PCB板的生产流程，熟悉相关PCB板生产设备的操作方法，培养学生具有良好的职业道德和社会责任感以及良好的行为习惯和个人品质。
本课程需要在理实一体化教室进行教学。
五、建议课时：该课程实训学时为16学时。
六、课程目标：（一）课程能力目标1、总体目标结合应用电子技术专业人才培养方案，根据课程内容和定位，规范课程教学的基本要求，制定本课程目标。
课程总目标是使学生具有PCB板设计的方法与技能、具备较高的职业素质，具有简单电路板设计的能力，能胜任绘图员、电路板设计员、生产工艺员等岗位工作。
并培养学生良好的职业道德和职业素养，具备团队合作和人际交往的能力，能吃苦耐劳、诚实守信、精益求精、创新发展。
Altium Designer 09实验指导书
实验一熟悉Altium Designer 09软件及原理图工作环境设置一、实验目的(1)掌握Altium Designer软件的安装激活及中文转化方法。
(2)掌握Altium Designer软件的文件系统的创建方法。
(3)了解Altium Designer软件的工作界面。
(4)掌握原理图编辑的操作界面设置。
(5)掌握原理图图纸及工作环境的设置。
(6)学会原理图图纸模板的创建及调用。
二、实验原理参看《Altium Designer Summer 09》教材第1章和第2章。
三、实验设备个人计算机、Altium Designer软件。
四、实验内容(1)Altium Designer 09软件的安装及激活：找到Altium Designer 09 文件夹，执行setup.exe文件，完成软件安装，然后打开AltiumDesigner09破解文件夹，将ad80.alf和dxp.exe文件拷贝到安装目录下激活软件。
（由于机房已经安装好了软件，此小题大家可回去在自己的电脑上完成，也可以将机房电脑上的软件先卸载再完成安装）(2)PCB项目文件及原理图文件的创建及保存：在E盘或者F盘以自己的学号为文件名新建一个文件夹，然后建立一个新的项目文件和一个原理图文件，要求两个文件都以自己姓名的首字母(如张三，则用ZS)命名保存到学号文件夹中。
（实验报告要求：将学号文件夹打开进行截图打印粘贴）(3)熟悉窗口界面、主菜单、各工具栏及图纸参数的设置：A：反复尝试各项窗口和菜单设置命令，如工作区面板的切换等。
B：新建一个原理图文件，将原理图图纸大小设为Letter、标题栏设为ANSI，图纸底色设为浅绿色，设计者设为自己姓名，设计单位设为湖工商贸。
（实验报告要求：将B内容进行截图打印粘贴）C：如何设置在移动具有电气意义的对象位置时，将保存对象的电气连接状态，系统会自动调整导线的长度和形状？（实验报告要求：将操作步骤描述在实验报告上）。
CAD课程实验结果报告
实验一电原理图的编辑（1）一、实验目的：1、了解Protel 99 SE的启动、绘图环境、各个功能模块、界面环境设置方法和文件管理方法。
2、掌握电路原理图的设计步骤、Portel 99 SE电路原理图设计环境，图纸设置的内容和方法。
3、掌握装载元器件库，放置、编辑和调整元器件，设置网格、电气节点和光标形状的方法，并能绘制简单的电原理图。
二、实验设备：装有protel 99 se 软件的PC机一台。
三、实验要求：1.试验前，仔细阅读教材相关内容，设计能够完成试验内容的试验步骤，写好试验预习报告。
2.试验后，完成试验报告，其中的试验步骤应是经过试验证明为正确的步骤。
四、试验内容：1.查看Protel 99 SE的运行环境，包括所用机器的硬件与软件环境。
2.学习使用Protel 99 SE的基本操作，包括进入Protel 99 SE主程序、菜单操作，工具栏操作及退出等基本操作。
3.打开安装目录\Examples\Z80 Microprocessor.ddb设计数据库，通过打开其中的各种设计文件熟悉Protel 99 SE的绘图环境，各个功能模块，界面环境，并练习Protel 99 SE的文件管理功能。
4.在自己的用户目录下，创建一个自己的设计数据库，新建一个原理图文件并打开。
（设计数据库、原理图文件的主文件名自定）5.设置自己喜爱的绘图环境，如图纸类型、尺寸、底色、光标形状、可视栅格、栅格形状、大小等等。
6.在新建的原理图文件中绘制教材图2-10所示的原理图。
五、实验步骤：1、启动Protel99SE，单击“设计文件管理”窗口内的“Documents”文件夹或双击工作窗口的”Documents”标签后执行“File”菜单下的“NEW”命令，选择相应的文件类型，Schematic Documents，单击ok按钮将生成相应的设计文件。
2、设置SCH编辑器的工作参数。
3、选择图纸封面、标题栏格式样、图纸放置方向。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
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实验四简单电路的PCB设计
一、实验目的
(1)熟练掌握项目工程文件、原理图文件、PCB文件、原理图元件库和封装库的建立；
(2)熟练掌握电路原理图的绘制；
(3)熟悉PCB的运行环境，了解PCB板的编辑环境及参数设置；
(4)熟练掌握PCB的设计流程；
(3)熟悉PCB中元件的布局、电路板的布线等设置。
二、实验原理
电路设计的一般流程如下：
(1)电路图的设计：根据给定的功能和特性指标要求，通过各种方式，确定采用的拓扑结构及各个元件的参数值。
(2)新建PCB项目工程文件(.PrjPcb)和原理图文件(.SchDoc)，并保存。
(3)打开原理图编辑窗口，修改原理图工作环境参数的设置(如图纸尺寸、栅格、标题栏等)；
(4)绘制电路原理图：
A：在库工作面板点击“库”按键装载常用元件库：Miscellaneous Devices.IntLib和Miscellaneous Connectors.IntLib。
如果已知某元件在哪个库也可按此方法装载此库。
B：如果已知某元件名称，则在库工作面板点击“搜索”按键，按元件名称进行搜索。
C：如果在所有的库中找不到想要的元件，或者所有库中的元件不符合设计电路的要求，则可以按要求创建需要的元件。
创建原理图元件库(.SchLib)，在其元件库编辑界面绘制元件符号，然后在SCH Library面板为其添加封装。
如果系统库中没有合适的封装，则创建元器件封装库(.PcbLib)为其绘制符合要求的封装。
D：找到电路图中所有元器件放到原理图编辑窗口，然后将所有元器件进行合理布局。
E：绘制电源、接地、导线、总线、总线端口和网络标签等其他电路元素。
F：对绘制好的电路原理图中所有元器件的属性参数进行设置。
(5)检查绘制好的电路原理图：
A：执行“设计/工程的网络表/Protel”命令生成网络表文件，通过此文件查看元器件的名称、封装、注释和电路中各网络节点的连接状态。
B：执行“工具/封装管理器”命令启动封装管理器检查电路中所有元器件的封装。
C：执行“工程/Compile Pcb Project *** .PriPcb”命令，或者在项目管理器中的项目名称处点右键执行“Compile Pcb Project *** .PriPcb”命令编辑该项目文件。
通过编辑项目检查设计文件中的原理图和电气规则的错误，如果有错误则会自动弹出Messages窗口，并将错误显示在此窗口中。
如果通过以上三项检查电路有错，则根据错误信息对电路原理图进行修改。
可直接到原理图编辑窗口修改错误，也可通过Navigator(导航)面板修改错误。
(6)创建PCB文件：
在绘制PCB前，应对PCB板的设计有一个初步的规划，如采用板材的物理尺寸、各元件的封装形式及其安装位置，以及采用几层电路板等。
这项工作极其重要，直接影响最终电路板的优劣成败。
A：手工创建PCB文件：执行“文件/新建/PCB”，然后在禁止布线层绘制PCB板的电气边界即一个闭合的禁止布线区(一定要做)，可在机械层绘制PCB 板的物理边界(可做可不做)。
B：向导创建PCB文件：在右下角面板切换标签system中打开files面板，从模板新建文件中单击PCB Board Wizard，根据向导界面的提示创建PCB文件。
创建文件后并保存。
注意：原理图文件(.SchDoc)、PCB文件(.PcbDoc)、原理图元器件库(.SchLib)和元器件封装库(.PcbLib)都应该放在PCB项目工程(.PrjPcb)里。
(7)PCB板的编辑环境及参数设置：
A：执行“工具/优先选项”命令打开“喜好”对话框。
在此对话框左侧的树形列表内，PCB Editor文件夹内有13个子选项，通过这些选项，用户可以对PCB 设计模块进行系统的设置。
B：执行“设计/层叠管理”命令打开“层叠管理器”对话框。
在此对话框设置PCB板的层数，修改层的名字，添加阻焊层、信号层、平面层等。
C：执行“设计/板层颜色”命令或按键盘L按键打开“视图配置”对话框。
在此对话框查看和设置各板层的颜色等。
(8)加载网络表文件(Netlist)及元件封装：Netlist是电路板自动布线的灵魂，也是电路原理图设计系统与印制电路板设计系统的接口。
只有加载Netlist之后，才能完成电路板的自动布线。
在原理图编辑窗口执行“设计/Updata Pcb Document *** .PcbDoc”命令，或者在PCB编辑窗口执行“设计/Import Changes From *** .PrjPCB”命令，系统弹出“工程变化订单”对话框，点击对话框中的“执行更改”，如果状态栏中的检测栏提示有错则要根据提示改错，如果检测栏全部正确则点击“生效更改”，则状态栏中的Done栏全部勾“√”即完成元件的装载，关闭工程变化订单对话框，在PCB编辑窗口可看到所有元件封装显示。
(9)PCB元件布局：
元件布局分为自动布局和手动布局两种。
系统自动布局是按照一定的算法来实现元件布局，基本上所有的自动布局都不符合电路的布局布线要求，所以通常我们采用手动布局来完成元件布局。
选中某元件后，在元件上按住鼠标左键将元件拖到想要放置的位置松开左键，即可完成元件的定位。
可按空格键将元件进行旋转。
布局以两个焊盘直接的飞线最短，飞线尽可能少交叉为原则进行放置。
(10)PCB元件布线：
元件布线分为自动布线和手动布线两种，软件中有布通率很高的Situs布线器。
自动布线之前应设置自动布线规则，在PCB编辑窗口执行“设计/规则”命令打开“PCB规则及约束编辑器”对话框。
在此对话框中可设置电气、布线、表贴技术、阻焊层、电源层、测试点、制造、高频、布局和信号完整性等10大类规则，每大类规则里又包含若干项具体的规则。
自动布线结束后，有时存在令人不满意之处，需要进行手工调整。
完成电路板布线后，保存完成的PCB文件。
(11)设计规则检查：执行“工具/设计规则检查”打开“设计规则检查”对话框，采用默认设置，点击“运行DRC”按键。
通过打开的报告文件检查错误，如果有错，根据报告文件提示进行修改。
并且有错误之处在PCB文件中会呈现绿色高亮显示。
（注意：每修改一次注意保存文件）
(12)待设计规则检查无差错后再保存文件。
各部分详细操作见课本详解。
三、实验设备
个人计算机、Altium Designer 09软件。
四、实验内容
完成图4-1电路的PCB设计，PCB板的大小由自己定义，元件的封装根据实际使用的情况决定。
要求先用自动布线设计双面印制电路板，然后采用手动布线设计单面板。
(实验报告打印：电路原理图，双面PCB布线图，网络表，滑动电阻修改截图，工程projects面板截图)
图4-1
提示：
1、建立一个学号文件夹，将所有文件放入此文件夹中。
2、电路中滑动电阻在系统中没有，可采用Miscellaneous Devices.IntLib库中类似元件进行修改。
（创建一个原理图元器件库(.SchLib)，然后将类似的元器件复制到新建元器件库中进行修改即可。
）
3、各元器件封装，仅供参考：(可自行查找资料修改封装)
4、布线时，电源线和地线需要加粗，线宽自行设置。
注意电源有+24v和-24v两种，应先将二者归为一类，然后再设置电源的线
宽。
(类的添加：执行“设计/类”打开对象类浏览器，在Net Classes栏添加
类。
)
五、实验总结与心得。