电子系统实验报告

重庆邮电大学通信与信息工程学院电子综合设计与仿真

实验报告

时间2015上学年

教室YF101

指导老师陈莉

专业电子信息工程

班级0121209

学号2012213314

姓名胡晓玲

Multisim 设计应用

1·实验目的

掌握软件的基本操作，元器件查询、选取，工具仪表的使用，简单电路的绘制和仿真。

2·重点和难点

电路仿真及结果分析。

3·内容及要求

软件的基本操作，元器件查询、选取，工具仪表的使用，简单电路的绘制和仿真，仿真结果。分析利用Multisim完成一个线性稳压电源的设计与仿真，要求输入220AVC，输出+5V（1A），+3.3V（800mA）直流电压，每路输出电源带指示灯；可选扩展功能：

1）-5VDC（1A）；

2）尽可能提高各路电源转换效率。

4·软件简介

Multisim来源于加拿大图像交互技术公司（Interactive Image Technologies简称IIT公司)推出的以Windows为基础的仿真工具，原名EWB。IT公司于1988年推出一个用于电子电路仿真和设计的EDA工具软件Electronics Work Bench（电子工作台，简称EWB），以界面形象直观、操作方便、分析功能强大、易学易用而得到迅速推广使用。

1996年IIT推出了EWB5.0版本，在EWB5.x版本之后，从EWB6.0版本开始，IIT 对EWB进行了较大变动，名称改为Multisim(多功能仿真软件)，专用于电路级仿真。T 后被美国国家仪器（NI，National Instruments）公司收购，软件更名为NI Multisim，已经有Multisim2001、Multisim7、Multisim8、Multisim9 、Multisim10。软件模块：Multisim（电路仿真设计模块）；Ultiboard（PCB设计软件）；Ultiroute（布线引擎）；Commsim（通信电路分析与设计模块）软件分增强专业版（Power Professional）、专业版（Professional）、个人版（Personal）、教育版（Education）、学生版（Student）和演示版（Demo），各版本的功能和价格有明显差异。

元器件工具栏（图1.1）

图1.1

5·电路设计

（1）选取元器件

元件数据库：主元件库（Master Database）,用户元件库（User Database），合作元件库（Corporate Database）,后两个库由用户或合作人创建，新安装的Multisim这两个数据库是空的。菜单Place Component；元件工具栏Place—Component；绘图区右击利用弹出菜单；快捷键Ctrl+W。

1）选取元器件（在元器件工具栏查找自己想要的器件）

2）放置元器件

3）连线

4）放置测量仪表（在虚拟仪器工具栏里）

5）检查

（2）电路连接

5v/3.3v电路连接图（图1.2）

图1.2 5v/3.3v/-5v电路连接图（图1.3）

图1.3

6·结果分析

按照图1.2,图1.3连接连接电路图，并对其进行电压测试可得到图中参数。对其添加示波器分析得到如下图1.4结果。图中可知电压分别为4.995v，3.312v，-4.682v。5v 和3.3v电压很稳定，近似为直线，-5v电压趋于平稳，波动幅度不大。

图1.4

7·实验总结

通过本次实验，基本掌握了Multisim软件的使用，绘制电路图的方法。基本完成了实验要求。但是因为对软件的不熟悉，在绘制电路图过程中还是遇到了很多问题，主要问题总结如下：

1）对Multisim软件不熟悉，所以功能元件的查找比较困难，要经过多次尝试才能成功。

2）在连线的期间，会遇到过线的问题，还有LM317，LM7805cv引脚的关系。会应用到公式V0=1,.25*(1+R2/R1)+Iadj*R2。过线的会出现交点，点击点沿着线回拉。利用这个计算公式，在知道输出电压，可以知道R1\R2的关系。

3）-5v电压原理图设计时，不能得到平稳的电压，会上下波动，相比起5v和3.3v 来电压波动较大，且未能找到改进方法。

Altium Designer 设计电路-SCH

1·实训目的

初步掌握Altium Designer制图软件的使用，掌握原理图和PCB设计的流程和方法。2·重点和难点

原理图设计，元件封装库的制作和PCB布局布线。

3·内容及要求

要求通过Altium Designer软件完成线性稳压电源的原理图设计，元件封装库的制作，以及从原理图导入网表数据到PCB，完成PCB的布局，布线。并掌握自动布线和手动布线的设计方法。v使用A4图纸绘制上次Multisim仿真的电路，其中输入电压为DC9V，输出为5.0V和3.3V（亦可以将3.3V这路为输出电压值可调）各个元器件的使用参考如下。

1）DC-005

2）L7805CV

3）LM317

4）可调电阻

5）电容

6）输出端子

7）指示灯

4·软件简介

传统电子产品设计工具更多的关注电路原理图设计和PCB设计，Altium Designer还包含了基于FPGA/CPLD的电路设计和面向FPGA的嵌入式智能设计。

Altium Designer安装

Altium Designer按照通常的软件安装步骤进行安装，破解。花费的时间较长。Altium Designer算是一个绿色软件，第一次安装并破解后，可以拷贝到其他硬盘上运行。花费的时间较短。Altium Designer对电脑配置的要求比较高。在设计比较简单的2层/4层电路时更多人愿意使用Protel 99 se，软件响应速度快。

5·电路设计

原理图设计准备

（1）电路的复杂度分析（元器件数量、元器件封装密度），确定图纸结构、纸张。

1) 元器件数量较少，采用单张图纸绘制，无需阶层模块电路图。

2) 只有1个集成电路，且3个引脚，无需使用复合元件。

3) 选用A4纸。

（2）元器件的收集

1）元器件的下载；

2) 打开Datasheet，找到对应的封装信息；

3) 找到引脚信息。

（3）原理图设计

1）建立工程，并规范命名（非常重要）。文件夹、工程名称：DC_5V3.3V、DC_5V3.3V.PrjPCB（每做好一个文档，就要保存一下工程）。（图2.1）2）添加原理图。文件名称：DC_5V3.3V.SchDoc。保存SchDoc文档，命名为DC_5V-3V.SchDOC,在保存一下工程DC_5V-3V.PrjPCB。

图2.1

3）填写图纸信息（非常重要）。项目名称、图纸名称、版本、序号、作者。（图2.2）

图2.2

4）元器件绘制。创建元件库：DC_5V.SchLib 。在SchLib文档中绘制元器件：LM7805。完善元器件属性（点击SCH Libarary）。第一步点击Edit ，第二完善信息，第三点击add，然后设置为footprint，再完善信息。修改元器件名字，同一个库中增加其他元器件，点击add。填写添加器件的名字然后保存schlib，保存工程。打开原理图库管理标签，然后重新打开schlib，重复前面的步骤，画LM317,电源PwR2.5，然后保存schlib，保存工程。（图2.3）

图2.3

5）元器件放置。（在schdoc文件中，进行画图）。在最右边上，点击Libraries，查找器件（找到后拖到图纸上）。修改元器件值，连接好电路，然后进行元器件编号（Tools/Annotate Schematics Quietly）。完成图纸。（图2.4）

1) 集成电路。

2) 电源。

3) 其他元器件。

4）按草图放置。

5）连线。

图2.4

6）最后生成Bom表

6·实验总结

通过本次实验，学会了使用Altium Designer绘制简单电路图。但是在过程中到许多问题，比如工程名字出错，上下不一致等，经过多次修改尝试才成功。

电路图连接的时候，没用用电源代替VCC，导致后面制作PCB板的时候不成功，在老师的帮助下修改了电源。

在绘制元件的时候，不能掌握大小，导致后面电路图的连接不协调，引脚锁定也多次出现失误。在电路设计时比较茫然，有的元件库里面找不到需要的元件不知道应该用什么代替。

在Altium Designer的常用命令为：

1) 放大（PageUp）

2) 缩小（PageDown）

3) 移动（鼠标右键拖动）

4) 元器件旋转（空格）

5) 复制（Ctrl+C）

6) 粘贴（Ctrl+V）。

PCB制作

1·实验目的

初步掌握Altium Designer制图软件的使用，掌握原理图和PCB设计的流程和方法。2·重点和难点

原理图设计，元件封装库的制作和PCB布局布线。

3·Altium Designer简介

Altium Designer是一个功能强大的电路设计软件。经历如下的版本演进：

1.1985年-----TANGO

2.1988年-----Protel for DOS

3.1998年-----Protel 98

4.1999年-----Protel 99

5.2000年-----Protel 99 se

6.2001年-----Protel DXP

7.2004年-----Protel DXP 2004

8.2006年-----Altium Designer 6.0

9.2009年-----Altium Designer Winter 09（8.3）

传统电子产品设计工具更多的关注电路原理图设计和PCB设计，Altium Designer还包了基于FPGA/CPLD的电路设计和面向FPGA的嵌入式智能设计。

Altium Designer安装

Altium Designer按照通常的软件安装步骤进行安装，破解。花费的时间较长。Altium Designer算是一个绿色软件，第一次安装并破解后，可以拷贝到其他硬盘上运行。花费的时间较短。Altium Designer对电脑配置的要求比较高。在设计比较简单的2层/4层电路时更多人愿意使用Protel 99 se，软件响应速度快。

4·内容及要求

要求通过Altium Designer软件完成线性稳压电源的原理图设计，元件封装库的制作，以及从原理图导入网表数据到PCB，完成PCB的布局，布线。并掌握自动布线和手动布线的设计方法。在上一次完成的电路原理图的基础上绘制对应电路的PCB图。各个元器件的使用参考如下。各个元器件的使用参考如下。

1）DC-005

2）L7805CV

3）LM317

4）可调电阻

5）电解电容

6）输出端子2.54mm

7）指示灯?3mm

5·电路PCB图的设计

(1)在制作了SchDoc基础上创建PCB封装文件（DC_5_3.3V.Pcblib）（图3.1）

图3.1

(2)创建PCB封装

1) 选择PCB Library标签。

2) 创建PCB封装。

3) 选择手动绘制或向导绘制。、

4) 填写封装信息。

5) 从原点开始，放置焊盘：4个.

6) 修改焊盘尺寸：形状、内径、外径、镀锡。第一个引脚方形、内径大0.2mm，外径大0.4mm（经验值）。

7) 调整焊盘位置。

8) 绘制轮廓线（丝印）：选择Top Overlay

9) 添加散热焊盘。

然后保存PCB封装,其它器件的PCB封装重复上述步骤.(图3.2)

图3.2

(3)创建PCB图

保存PCB并改名字，图层介绍。（图3.3）

1）Toplayer:顶层走线层（默认红色）；

2）Bottomlayer:底层走线层（默认蓝色）；

3）TopOverlayer:顶层丝印层，用于字符的丝印（默认黄色）；

4）BottomOverlayer:底层丝印层（黄绿色）；

5）KeepOutlayer:禁止层，用于定义PCB板框（粉红色）；

6）Multilayer:穿透层（焊盘镀锡层）；

7）MechanicalLayer1~4:机械层，用于尺寸标注等。

绘制板型：选择Keep-Out Layer，调整格点、重新定位原点、绘制轮廓线。

图3.3

（5）绘制PCB图

导入元器件（注意在电路图Shcdoc界面进行），按照电路原理图摆放元器件。（如果器件变为绿色，说明器件挨得太紧凑了，调整一下距离）。PCB 图（尽量要紧凑些）在摆放电源时应该插头的方向一定要向外)。

走线：底层走线：Bottom Layer，处理全部与拉线。

调整丝印加板名称，点击A。然后修改名字。

调整线宽为50mm。（点击Design 然后Rules）然后连接电路（一定要摆好才连接图不然就要重新再来，看是否在连接是有没有交叉的线，如果有就重新调整一下，直到没有交叉了）。

绘制完整的PCB图（如果器件变为绿色，说明器件挨得太紧凑了，调整一下距离）。

规则检查：Tools/Design Rule Check。

排除错误。检查电路无误，PCB图就完成了。（图3.4）。

图3.4

6·实验总结

本次实验是第二次实验的后续，所以必须保证前一项的准确无误才能正确完成本实验。本次实验相对前面更加困难，主要遇到的问题有如下几个：

1）在创建PCB时，Shcdoc和pcb封装没有取相同的名字。

2）封装时没有对应封装信息，导致PCB图导入的时候不成功。

3）PCB封装对应的尺寸大小不对。

4）在摆放电源时，插孔朝里摆放了。

5）在摆放元器件时，太过紧凑，而且在没有确定是否有没有交叉线时，就开始走线，到最后还是重新再来摆放，然后走线。

6）第一次摆放电路图是距离过宽，造成浪费。

7）走线的时候没有修改线宽，导致线宽太小。

8）没有添加输出端口。

制作PCB实物板

1·实验目的

了解PCB制作流程，熟悉PCB板的注意事项，在遇到问题时，怎样解决问题。2·实验步骤：

首先用热转硬质进行PCB图打印，再根据图纸的尺寸锯板。先磨掉板上的氧化层，用图纸将板包住，将图纸上的电路图都印在板上。检查是否有路线没有完全印上去，如果有，就用油笔涂抹一下，检查板子上的电路完整后，将板子放进热水，加入环保蚀刻剂，过程中慢慢摇晃，待板上的铜完全消失，取出打孔。在打孔的时候要注意控制键的距离，以免两孔之间打通。打完孔后用砂纸抹掉表面的连接线（铜线清晰）。

接下来就是焊电路，（注意链接时器件的正负极，还有7805,317的各个引脚所对应孔，而可调电阻中间的引脚时第3引脚，在接入之前将可调电阻调到对应的阻值，），将器件按照对应电路图连接，然后用电烙铁焊接。

最后检查电路无误，然后连接9v的电源用万能电路表看是否有显示，如果没有，在检查电路，看是哪里出现问题。如果没有问题，电路板就完成了。

当两连个孔焊在一起时，一定要焊锡软化的情况下，用吸焊器把焊吸走，不然铜会掉落。如果在焊的过程中，如果有铜掉落，可以用焊锡来充当铜，（这个过程一定要注意），当焊好电路后，检查器件是否虚焊（看上去焊好了，实际没有焊好），如果有虚焊，重新焊接。

3·实验结果（图4.1,图4.2）

4·实验总结

在制作过程中，出现了很多问题：

1）制作PCB图的时候最开始用的30mm的走线，导致线路之间很容易短路。

2）PCB图中的元件封装没有严格按照说明书的参数。导致最后器件与板不匹配。

3）板在热转应机的次数不足导致线路没有完全印上去。

4）三极管的封装没有修改。导致三极管两孔之间的距离十分小，极易短路。

5）焊接的时候应当十分小心，不要将两条线或孔短路。

6）焊接元器件的时候一定要检查是否有虚焊。

7）电容一定要对应正负极连接，不然会发生爆炸。

8）焊接过程中铜线脱落可用焊锡代替。

9）发光二极管的选用要正确，不然不能发光，起不到作用。