protel应用实践-共集电极三级晶体管放大器设计

课程设计任务书学生姓名：专业班级：指导教师：工作单位：信息工程学院题目: 共集电极三级晶体管放大器设计初始条件：具备PROTEL应用的理论知识；具备模拟基本电路的设计能力；具备PROTEL中模拟电路的基本调试手段；自选相关电子器件；可以使用实验室仪器调试。

要求完成的主要任务:（1）熟悉PROTELDXP2004软件及其应用环境，在电脑上安装该软件；（2）完成电路图设计；（3）完成电路的仿真；（4）完成网表的打印；（5）完成自动布线印制版图；（6）对自动布线的结果进行手动布线；（7）打印元器件清单；（8）撰写课程设计说明书。

（打印稿）初始条件：1、2016年6月18日集中，做课设具体实施计划与课程设计报告格式的要求说明。

2、2016年6月19日，查阅相关资料，确定方案。

3、2016年6月20日至2016年6月21日，制作与调试。

4、2016年6月22日至2016年6月23日，设计说明书撰写。

5、2016年6月24日上交课程设计成果及报告，同时进行答辩。

指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日Protel软件功能强大，使用方便，学会它可以很好的设计电路的布局，更加利于后续电路的焊接等工作，本次设计题目是共集电极三级晶体管放大器设计，首先要明白放大器的工作原理，设计电路图，合理选择参数，完成路的设计。

通过这次设计，我需要学会如何利用Protel软件设计电路原理图，以及元器件的封装，创建网络表，以及在PCB界面加载网络表，合理布局，生成PCB双面和单面板图。

关键词：电路设计；晶体管；PCB1 概述 (1)1.1 Protel DXP 2004发展历程 (1)1.2 Prote DXP 2004软件特色 (1)2 共集电极三级晶体管放大器设计 (3)2.1 电路原理 (3)2.2 电路组成 (3)2.3 电路分析 (3)2.3.1静态分析 (3)2.3.2动态分析 (4)2.4参数的确定 (5)3 用Protel软件绘制原理图 (5)3.1 新建设计 (5)3.2 放置元件 (5)3.3 原理图的布线 (8)3.4 电路仿真 (8)4 绘制电路的PCB图 (9)4.1 创建网络表 (9)4.2 进入PCB设计界面 (10)4.3 摆放元件并布线 (15)4.4 元件清单 (18)5心得体会 (19)6参考文献 (20)1 概述1.1 protel DXP 2004发展历程ProtelDXP2004拓展了Protel软件的原设计领域，Protel DXP功能更加完备、风格更加成熟，并且界面更加灵活，尤其在仿真和PLD电路设计方面有了重大改进，Protel 旧版具有的功能它都具有。

Protel是目前国内最流行的通用EDA软件，它将电路原理图设计、PCB板图设计、电路仿真和PLD设计等多个实用工具组合起来构成EDA工作平台，是第1个将EDA软件设计成基于Windows的普及型产品。

与Protel 99SE软件相比，Protel DXP功能更加完备、风格更加成熟，并且界面更加灵活，尤其在仿真和PLD电路设计方面有了重大改进。

摆脱了Protel前期版本基于PCB设计的产品定位，显露出一个普及型全线EDA产品崭新的面貌。

protel DXP2004 中文平台的中/英文操作环境随时可切换，汉化包括工作区窗口、菜单、工具条、对话框等可编辑的PCB放置汉字功能，实现PCB图上的汉字输入功能，支持用户在PCB图的任意层上直接标注汉字。

满足中国用户的设计需求,增加了软件功能和实用性提供最新版的国标图形符号库（GB-T/4728）A0到A4幅面的国标化图纸模板.1.2 Prote DXP 2004软件特色一、Protel2004共可进行74个板层设计，包含32层Signal(信号走线层);16层Mechanical(机构层);16层InternalPlane(内层电源层);2层Solder Mask(防焊层);2层PasteMask(锡膏层);2层Silkscreen(丝印层);2层钻孔层（钻孔引导和钻孔冲压）;1层KeepOut(禁止层);1层Multi-Layer(横跨所有的信号板层)。

二、Protel2004中Pad点的外型：圆形；方形；八角形。

三、Pad点堆叠结构：包含Simple(所有的层数都相同)；Top-Mid-Bottom(可对不同的层数下外型定义有top,bottom或者是midlayers)；FullStack(每个层数都能各自定义Pad点外型)。

四、Protel2004Via(贯孔)的种类：Through-hole(从顶层贯穿到底层)；Blind&Buried(板层对)；Blind&Buried(任意层数)。

五、Protel2004布线模式：Oblique(任意角走线)；45deg(45度角走线)；45degwitharcs(45度角圆弧走线)；90deg(90度角走线)；90degwitharcs(90度角圆弧走线)。

六、Protel2004交互式布线模式：IgnoreObstacles(忽略障碍模式)；Avoid Obstacles(避开障碍模式)；Push-and-Shove(推挤障碍模式)。

七、Protel2004铺铜的形式：90度角铺铜;45度角铺铜;垂直铺铜;水平铺铜。

八、Protel2004内层连接：可以指定到任意的网络(Net)。

Protel2004内层电源：所有的内层电源层都能指定到任意的网络,而且所有的内层分割都能重叠。

2 共集电极三级晶体管放大器设计2.1 电路原理共集电极放大电路如图2-1所示，这是一个电压串联负反馈放大电路，它具有输入电阻高，输出电阻低，电压放大倍数接近于 2-1，输出电压能够在较大范围内跟随输入电压作线性变化以及输入、输出信号同相等特点，共集电极放大电路的输出取自发射极，又称射极跟随器。

在实际中得到了广泛的应用，常用于阻抗交换、输入级和输出级。

图2.1 共集电极三级晶体管放大器设计电路图2.2 电路组成交流信号从基极输入，从射极输出；交流信号输入输出的公共端是集电极。

该电路发射结正偏，集电结反偏；且交流信号能够顺畅的输入输出，满足放大的基本条件。

2.3 电路分析2.3.1静态分析估算法求解Q ，直流通路中有（2-3-1）e B BE b B e E BE b B CC R I V R I R I V R I V )1(β+++=++=（2-3-2）（2-3-3）（2-3-4）2.3.2动态分析低频小信号模型法求解电压放大倍数、输入电阻和输出电阻，有（2-3-5）（1）电压放大倍数（2-3-6）（2-3-7） （2-3-8）（2-3-9）式中，（2-3-10）一般，所以共集电极电路的电压放大倍数接近于1，而略小于1；而且为正，说明它的输入电压和输出电压是同相的；因此共集电极电路常称为射极跟随器，它的输出电压的大小和相位跟随输入电压变化，具有电压跟随作用。

（2）输入电阻和输出电阻 输入电阻（2-3-11） （2-3-12）e b CC e b BECC B R R V R R V V I Q )1()1(:ββ++≈++-=B C I I β=e C CC e E CC CE R I V R I V V -=-=)()()(26)1(200Ω++=mA I mV r E be β...io V V V A =)//()1(...L e b be b i R R I r I V β++=)]//)(1([.L e be b R R r I β++=)//()1(..L e b o R R I V β+=1)1()1()//()1()//()1(''.....<+++=+++==L be LL e b be L e b i oV R r R R R I r R R I V V A ββββ'//LL e R R R =beL r R >>+')1(β.VA o V ..i V'.'...')1(])1([Lbe bL be b bi iR r I R r I I V R ββ++=++==])1(//[//''L be b i b i R r R R R R β++==共集电极电路的输入电阻为量级，而基本公射输入电阻约为量级。

输出电阻（2-3-13）（2-3-14）（2-3-15） （2-3-16）综上所述，射极跟随器的特点：电压放大倍数小于1，而略等于1；输出电压与输入电压同相；输入电阻高，输出电阻低。

2.4参数的确定本实验通过观察输入输出波形相位和增益来判断正确性，令电源电压为+12V ，三极管的电流放大倍数选定为50。

由2.3节部分公式可计算得本次设计选用原件参数如下表：表2-1 实验选用元件参数表由公式（2.3.9）可得：当滑动变阻器Rp1参数为0.5时，电压增益Av=0.96。

非常接近于1，说明参数设置合理。

3 用Protel 软件绘制原理图3.1 新建设计进入Protel DXP 2004设计界面，执行“文件/创建/项目/PCB 项目”命令，生成名为“PCB_PROJECT1.PRJPCB ”的工程，右击该工程，点击“追加新文件到项目中”，选择Schematic 即可进入原理图绘制主界面。

3.2 放置元件在原理图设计主界面的上方，点击添加原件的图标，再点击履历后方的浏览键，即可Ω6510~10Ω310...'.')1(β+-==b o I VIVR )]//([..b s be b R R r I V +-=β++=1)//('b s be o R R r R β++==1)//(////'b s be e e o o R R r R R R R弹出元件库选择界面，便可从中选出所需要的元件。

在本次设计中，先选出所需要的三极管，放置在右侧的原理图布置界面，放大界面，即可看清元件。

图3.1 放置元件弹出窗口图3.2 浏览元件库弹出窗口图3.3 放置元件展示右击元件点击属性，弹出设置元件属性和封装类型的对话框，如下图，三极管的封装类型填为TO-92A，这在生成PCB中用到，名称填为Q，单击确定即可。

图3.4 设置原件属性3.3 原理图的布线根据电路原理图放置好元件后，接下来是布线，点击“放置导线”按键即可进行布线。

图3.5 共集电极放大器电路原理图3.4 电路仿真对于待检测点放置网络标签Vi和V o，执行“设计/仿真/Mixed Sim”命令,在电路不出现Error的情况下，会弹出一个“分析设定”的窗口，选择可用信号中的Vi和V o移动至活动信号栏中，点击确认即可出现仿真结果。