第10章-Protel DXP电路仿真技术

Protel DXP教学指导及操作方法编者寄语：根据我们长期以来使用DXP开发软件总结经验表示：目前在市场上的一些有关书籍的介绍比较烦琐，学生参考学习较为吃力，而且不宜懂；从而在实际的操图软件还有protel99、99SE等，DXP的功能是在其基础之上建立的，性能比更优越。

一、protel DXP的环境界面图（1）图（1）为protel DXP的打开环境界面，如图箭头所指的是“FILE”文件名，在建立文件时须先打开此文件；在下面会作详细的说明。

一、原理图的建立：在做电路设计时，首先要设计一个原理图，当然在自己的脑海里应有电路图的大致概况，然后再通过查询一些所用的芯片和器件功能及连接方式，确认无误后，方可画原理图（在作图时考虑电路工作时的稳定性）。

在分析清楚原理图的基础上才能进行做PCB图。

原理图给我们一目了然的感觉，也是作图的首要步骤。

以下是建立原理图的步骤：1、建立工程如图（1）所示，箭头指向的是“FILE”文件，左键单击打开文件，会发现“NEW”菜单如图（2）所示，在“NEW”的子菜单中，选择“PCB P r o j ec t”PCB工程。

（记住：在DXP系统中首先要建立“PCB工程”，然后在工程中建立原理图，PCB图及其库文件；）2、单击“PCBDocuments Added”字样，提示我们要保存该工程，在工程中添加其子文件；鼠标右键单击“PCB Project1.prjPCB”字样的蓝色地带，显示如图（4）所示；图（3）图（4）3、保存工程在图（4）中，鼠标左键单击“save project”字样；在桌面上显示所要保存的地址，在这里是保存在桌面的“电路图”文件中，如图（5）中显示，选择“电路图”文件，然后点击打开；在图（6）中显示的红色椭圆范围内，是文件名“PCB project1”和“保存”。

单击“保存”即可把该工程保存在电路图文件中，以后可随时查找到。

记住这些步骤了吗？如果不熟悉就赶快再操作几遍，以免下次不会建立保存。

一创建一个新项目ProtelDXP做为一个电子设计自动化的多功能开发环境，集成了原理图、PCB板图、电路仿真和VHDL程序等设计的开发。

我们在借助ProtelDXP进行一个电路板图设计时，会用到多种多样的文件单元，ProtelDXP的一个项目会包含所有的文件连接和与设计有关的设置，让我们的设计很方便地查询和修改所需要的关联文件。

所以，在绘制数字录音机的原理图和PCB之前，首先创建一个项目文件，选择File>>New>>PCB Project。

最好保存一下这个项目，选择File>>Save Project As可以进行保存。

建议把一个项目里用到的所有文件和项目文件本身都保存在一个专有的文件夹下，不然会让文件管理变得很混乱。

所以我们现在硬盘中建立一个record的文件夹，然后将项目改名为record.PRJPCB存在这个文件夹下。

之后，我们在这个项目下来设计数字录音机的原理图。

二原理图的设计1 创建一个新的原理图继续File>>New>>Schematic创建一个空白的原理图，保存在同一个目录下，起名为record.SCHDOC。

其实完全可以用另外的名字，也完全不必用这样的顺序来操作，这样做的目的只是使这些文件更好管理，并且更规范。

按顺序操作原理图文件应该被自动添加到项目之中，有时会发生原理图文件在Free Document下，这会导致不能正确生成PCB板，所以只需要用鼠标将.sch拖入相应的项目之下就行了。

2 更改原理图属性如果你觉得需要做的原理图非常大，可以在空白原理图上右击，选择Document Option，可以改变原理图的尺寸。

在Tools>>Schematic Preferences里可以更改有关原理图的所有属性。

在这个项目中使用默认选项就足够了，所以我们继续。

3 在库中寻找所需器件我们所要完成的原理图如图2.1所示。

ProtelDXP教程欢迎使用ProtelDXP欢迎来到ProtelDXP世界--ProtelDXP是一款WindowsNT/XP 的全32位电子设计系统。

ProtelDXP提供一套完全集成的设计，这些工具让你很容易地将你的设计从概念形成最终的板设计。

所有的ProtelDXP工具需要在一个单一应用环境--设计探索者（theDesignExplorer）中运行。

启动ProtelDXP，设计探索者打开，将你所有的设计工具放在你的手指尖。

你将从一个单一的、一致的、个性化的用户环境受益。

这个教程的设计是为了为你提供一个怎样建立一张原理图、从PCB更新设计信息以及产生生产输出文件的预览。

ProtelDXP设计探索者设计探索者是你与你的设计和设计工具的界面。

要启动Protel并打开设计探索者，从Windows开始菜单选择Programs?Altium?ProtelDXP。

当你打开ProtelDXP后，将显示最常用的初始任务以便方便选择（如图）。

在你建立了你的设计文件夹后，你就能在编辑器之间转换，例如，原理图编辑器和PCB编辑器。

设计探索者将根据你当前所工作的编辑器来改变工具栏和菜单。

一些工作区面板的名字最初也会显示在工作区右下角。

在这些名字上点击将会弹出面板，这些面板可以通过移动、固定或隐藏来适应你的工作环境。

下图展示了当几个文件和编辑器同时打开并且窗口进行平铺时的设计探索者。

设计文件怎样保存ProtelDXP将所有的设计文件和输出文件都作为个体文件保存在你的硬盘。

你可以使用WindowsExplorer来查找。

项目文件可以的建立可以包含设计文件的连接，这样使得设计验证和同步成为可能。

创建一个新项目在ProtelDXP中，一个项目包括所有文件夹的连接和与设计有关的设置。

一个项目文件，例如xxx.PrjPCB，是一个ASCII文本文件，用于列出在项目里有哪些文件以及有关输出的配置，例如打印和CAM。

那些与项目没有关联的文件称作“自由文件（freedocuments）”。

Protel DXP概述Protel DXP是一款功能强大且易于使用的电子设计自动化（EDA）工具, 它为电子工程师提供了全面的电路设计解决方案。

Protel DXP集成了原理图设计、PCB布局、仿真和设计规则检查等功能，为用户提供了便捷的设计流程，并帮助用户提高设计效率。

主要特性原理图设计Protel DXP提供了直观、易于使用的原理图设计界面，用户可以通过拖放和连接元件来快速创建电路图。

同时，它还支持多种元件库和符号，用户可以根据需要自定义和管理元件库。

PCB布局Protel DXP提供了高度灵活和强大的PCB布局功能，用户可以根据实际需求对元件进行排列和布线。

它支持自动布线和手动布线两种方式，用户可以根据设计要求选择合适的布线方式。

此外，Protel DXP还提供了先进的电磁兼容分析和信号完整性分析工具，帮助用户解决信号干扰和传输线耦合等问题。

仿真Protel DXP集成了强大的仿真功能，用户可以对电路进行精确的数字和模拟仿真，以验证电路的性能和稳定性。

它支持SPICE模型和原理图级仿真，用户可以根据需要选择适合的仿真方法。

设计规则检查Protel DXP提供了设计规则检查功能，用户可以根据自定义规则对设计进行检查，以确保符合设计要求。

该功能可以检查电路连接、元件封装、布线规则等方面的错误，并提供详细的错误报告。

项目管理和版本控制Protel DXP提供了项目管理和版本控制功能，用户可以方便地管理和跟踪电路设计的不同版本。

通过版本控制，用户可以轻松回溯设计历史和进行团队合作。

系统要求•操作系统：Windows 7/8/10•处理器：Intel Core i5或更高版本•内存：8GB或更多•硬盘空间：至少10GB可用空间•显示器分辨率：1920x1080或更高安装步骤1.下载Protel DXP安装包并运行安装程序。

2.按照安装向导的提示进行安装，选择安装路径和组件。

3.完成安装后，启动Protel DXP，并按照注册指南进行注册和激活。

第1章概述电路设计自动化（Electronic Design Automation ）EDA 指的就是将电路设计中各种工作交由计算机来协助完成。

如电路图（Schematic ）的绘制，印刷电路板（PCB ）文件的制作执行电路仿真（Simulation ）等设计工作。

随着电子工业的发展，大规模、超大规模集成电路的使用是电路板走线愈加精密和复杂。

电子线路CAD 软件产生了，Protel 是突出的代表，它操作简单、易学易用、功能强大。

1.1 Protel 的产生及发展1985 年诞生dos 版Protel1991 年Protel for Widows1998 年Protel98 这个32 位产品是第一个包含 5 个核心模块的EDA 工具1999 年Protel99 既有原理图的逻辑功能验证的混合信号仿真，又有了PCB 信号完整性分析的板级仿真，构成从电路设计到真实板分析的完整体系。

2000 年Protel99se 性能进一步提高，可以对设计过程有更大控制力。

2002 年Protel DXP 集成了更多工具，使用方便，功能更强大。

1.2 Protel DXP 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，这好似以前的版本所没有提供的功能。

Protel DXP 仿真设计教程仿真设计Protel DXP允许你从原理图直接运行一个大型电路仿真的阵列。

在本教程的以下部分，我们将仿真由我们的多谐振荡器电路所产生的输出波形。

设置仿真在我们运行仿真之前，我们需要添加一些物件到我们的电路中：振荡器的电压源；用于仿真的参考地和一些我们希望查看波形的电路点的网络标签。

1、点击窗口顶部的Multivibrator.SchDoc 使原理图为当前文档。

2、我们必须再放一个有电压源的连接器。

要删除连接器，在连接器体上点击一次选取它，然后按键盘上的DELETE 键。

3、这时没有足够的空间来放置电压源，因此我们要移动导线的自由端点。

要移动12V导线的垂直端，点击一次导线选取。

当小方块编辑点出现时，点击一次导线的自由端的点，然后向上尽可能移动该点到导线改变方向的地方。

再点击放下该点。

4、对GND导线的垂直端重复这个进程，将其移动到图纸的底部。

5、选择View ? Toolbars ? Simulation Sources 显示仿真源工具栏。

6、点击仿真源工具栏的+12V source 按钮。

一个电源符号将悬浮在光标上。

按键盘上的TAB 键编辑其属性。

在出现的对话框中，点击Attributes 标签使其激活，并设置Designator 为V1。

点击OK 按钮关闭对话框，然后将这个电源放在12V和GND导线的垂直端点之间。

7、使用你用于移动12V和GND导线部分的垂直端点的相同技巧，再将他们移动到电压源的两个端点，如图Figure 9所示。

我们在运行仿真之前最后的任务是在电路的合适的点放置网络标签，这样我们可以很容易地认出我们希望查看的信号。

在本教程电路中，较好的点是两个晶体管的基极和集电极。

1、从菜单选择Place ? Net Label （快捷键P，N）。

按TAB 键编辑网络标签的属性。

在Net Label 对话框，设置Net 栏为Q1B ，然后关闭对话框。

2、将光标放在与Q1基极连接的导线上。

Protel DXP 的电路仿真实验1. Protel DXP 电路仿真设计的一般步骤电路仿真是指在计算机上通过软件来模拟具体电路的实际工作过程,并计算出在给定条件下电路中各节点(包括中间节点和输出节点) 的输出波形。

电路仿真是否成功,取决于电路原理图、元件模型的仿真属性、电路的网表结构以及仿真设置等。

Protel DXP 执行混合信号仿真的设计流程如图1所示。

图1 电路仿真流程a ) 原理图设计: 首先, 新建一个原理图文件*.schdoc ,打开编辑环境,与普通原理图大致相同;然后,打开Libraries ,加载必要的元器件库,添加元器件并设置参数,这里所有的元器件都必须具有Simulation 仿真属性,否则仿真时将出现错误信息,在DXP中假定所有元器件都是理想元器件;最后,用导线进行电气连接或网络标号,对整个电路进行编译ERC 校验,确保整个电路没有错误。

b) 设置仿真环境: 执行菜单命令,打开Analysessetup 对话框,设置仿真方式并指定要显示的数据,DXP 提供10 种分析仿真方式,包括直流工作点、直流扫描、交流小信号、瞬态过程、Fourier 、噪声、传输函数、温度扫描、参数扫描以及蒙特卡罗分析等。

c) 仿真:设置仿真环境后单击OK 按钮,系统进行电路仿真,生成一*.sdf 文件,同时打开窗口显示分析结果。

d) 分析结果:观察电路仿真结果,分析仿真波形是否符合电路设计要求,如果不符合,则重新调整电路参数进行仿真,直到满意为止。

2.仿真分析电路以下图所示的分压式偏置电路放大器进行性能分析。

分析分两步进行:首先进行直流分析(静态分析) ,求出晶体管各极的静态工作点电压和电流IB、IC、IE、VB、VC、VE 等,使晶体管大致处于放大区中心处;然后进行交流分析(动态分析) ,即在输入信号作用下求出静态工作点上叠加的各极信号电压和电流,计算放大器的性能指标,其中最基本的是电压放大倍数Au(电压增益) 、输入电阻和输出电阻等,这里主要介绍Au 。

《电路设计与仿真》Protel Dxp实验指导书目录实验一、原理图设计基础 (3)实验二、设计电路原理图 (10)实验三、设计层次原理图 (18)实验四、编译实验及生成原理图报表 (31)实验五、原理图元件库的管理 (19)实验六、印制电路板设计基础 (35)实验七稳压电源PCB板设计 (41)实验八、单片机控制报警显示电路PCB板设计 (52)实验九、生成PCB报表及打印PCB图 (57)实验六、制作元件封装与创建PCB元件库......................... 错误！未定义书签。

实验十、PCB板的制作.......................................... 错误！未定义书签。

附录1 常用原理图元件符号、PCB封装及所在库................. 错误！未定义书签。

附录2 Protel DXP常用快捷键................................ 错误！未定义书签。

实验一、原理图设计基础【目标】熟悉原理图设计界面，会新建与保存设计文件，会设置图纸大小、方向、颜色和格点以及放置元器件。

【范例】绘制出如图1-1所示的稳压电源电路原理图，其中纸型设置为A4、改变工作区颜色、方向设置为水平方向，最后将图纸命名为“Power-7805.SchDoc ”进行保存。

IN13OUT 2GND7805U1IN4007D1IN4007D2IN4007D3IN4007D4100uFC1100uFC212Header 2JP1AOUT图1-1 稳压电源电路原理图【步骤】1.建立PCB 设计实验，启动原理图编辑器并保存新建原理图文件（1）从 Protel DXP 的主菜单下执行命令 File/New/PCB Project ，建立一份PCB 设计实验，如图1－2所示。

在“Projects ”面板中使用鼠标右键单击实验“PCB Project1.PrjPCB ”，将弹出如图1-3所示的保存菜单。

第11章电路仿真分析Altium Designer不但可以绘制原理图和制作印制电路板，而且还提供了电路仿真和PCB 信号完整性分析工具。

用户可以方便地对设计的电路和PCB进行信号仿真。

本章将讲述Altium Designer的电路仿真以及电路仿真分析的基本方法。

11.1 仿真元件库描述Altium Designer为用户提供了大部分常用的仿真元件，这些仿真元件库在Library/ Simulation目录中，其中：仿真信号源的元件库为Simulation Sources.IntLib、仿真专用函数元件库为Simulation Special Function.IntLib、仿真数学函数元件库为Simulation Math Function.IntLib、信号仿真传输线元件库为Simulation Transmission Line.IntLib。

11.1.1 仿真信号源元件库1．直流源在Simulation Sources.IntLib库中，包含了两个直流源元件：VSRC电压源和ISRC电流源。

仿真库中的电压／电流源符号如图11-1所示。

这些仿真源提供了用来激励电路的一个恒定的电压或电流输出。

2．正弦仿真源在Simulation Sources.IntLib库中，包含了两个正弦源元件：VSIN正弦电压源和ISIN正弦电流源。

仿真库中的正弦电压／电流源符号如图11-2所示，通过这些仿真源可创建正弦电压和电流源。

图11-1 电压/电流源符号图11-2 正弦电压/电流源符号3．周期脉冲源在Simulation Sources.IntLib库中，包含了两个周期脉冲源元件：VPULSE电压周期脉冲源和IPULSE电流周期脉冲源。

利用这些仿真源可以创建周期性的连续脉冲。

周期脉冲源的符号如图11-3所示。

3064．分段线性源在Simulation Sources.IntLib库中，包含了两个分段线性源元件：VPWL分段线性电压源和IPWL分段线性电流源。