課程設(shè)計任務(wù)書學生姓名：柯斐指導(dǎo)教師：黃錚專業(yè)班級：通信1101班工作單位：信息工程學院題目:Protel直流穩(wěn)壓電源設(shè)計初始條件：Protel99se軟件、相關(guān)模電知識要求完成的主要任務(wù):1、根據(jù)自選題目繪制具有一定規(guī)模、一定復(fù)雜程度的電路原理圖*.sch可以涉及模擬、數(shù)字、高頻、單片機、或者一個具有完備功能的電子電路系統(tǒng)。2、繪制相應(yīng)電路原理圖的雙面印刷版圖*.pcb。3、對電路原理圖進行仿真，給出仿真結(jié)果（如波形*.sdf、數(shù)據(jù)）并說明是否達到設(shè)計意圖。時間安排：序2天號1天1天7天合計指導(dǎo)教師簽名：年月日系主任（或責任教師）簽名：年月日及其軟件的強大功能，在電路模型上進行電路的性能分析和模擬實驗，從而得到準確的結(jié)果，然后再付諸生產(chǎn)，極大的減少了實驗周期和試制成本，提高了生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益，受到了電子生產(chǎn)廠家的一致歡迎?，F(xiàn)在，電子仿真技術(shù)已成為電子工業(yè)領(lǐng)域不可缺少的先進技術(shù)。PROTEL99PROTEL99-SE仿真器，提供了強大的仿真功能，僅仿真元件就有6400多種，對模擬電路、數(shù)字電路和模擬數(shù)字混合電路均能實現(xiàn)仿真。PROTEL99-SE具有WINDOWS風格的菜單、對話框和工具欄，極大的方便了用戶的操作。Circuitsimulationtechnologyinthelast10yearsofelectronictechnologyresearchinthefieldofarevolution.Designersusecomputersoftwareandthepowerofthecircuitmodelonthecircuitperformanceanalysisandsimulationexperiments,andobtainaccurateresults,andthenputintoproduction,greatlyreducingtheexperimentalcycleandtrialproductioncostsandenhanceproductionefficiencyAndeconomicbenefits,byelectronicmanufacturersunanimouslywelcomed.Now,electronicsimulationtechnologyhasbecomeindispensablefortheelectronicsindustryintheareaofadvancedtechnology.Mayconductelectronicsimulationofavarietyofsoftware,withthemostpopularPROTEL99.InparticularPROTEL99-SEemulator,providingapowerfulsimulationanddevicesimulationonlyhaveover6,400kindsofanalogcircuits,digitalcircuitsandanalogcircuitscanbemixedtoachievedigitalsimulation.PROTEL99-SEwithWINDOWS-stylemenus,dialogboxesandtoolbars,agreatconveniencetousersoftheoperation.目錄1.直流穩(wěn)壓電源電路介紹...................................12.電路的工作原理.........................................22.1電源變壓器...................................................22.2整流電路.....................................................32.3濾波電路.....................................................42.4穩(wěn)壓電路.....................................................53.用PROTEL繪制電路原理圖...............................73.1創(chuàng)建ddb文件..................................................73.2新建原理圖文件...............................................83.3載入元件庫..................................................93.4放置元器件..................................................113.5布線........................................................124.電器檢查及生成網(wǎng)絡(luò)表.................................134.1電器檢查、修改、調(diào)整.......................................134.2生成網(wǎng)絡(luò)表..................................................134.3生成材料清單..............................................145．PROTELPCB印制板電路的繪制...........................155.1創(chuàng)建PCB文件.................................................155.2導(dǎo)入網(wǎng)絡(luò)表并規(guī)劃PCB版........................................155.3設(shè)置工作參數(shù)..................................................155.4PCB布線......................................................165.5鋪地.........................................................165.6DRC檢查、修改................................................165.7保存、打印和輸出印刷電路板....................................176．PROTEL電路的仿真....................................187.心得體會.............................................208.參考文獻.............................................211直流穩(wěn)壓電源電路介紹幾乎所有的電子電路都需要穩(wěn)定的直流電源，在檢定檢修指示儀表時，除了要有合適的標準儀器外，還必須要有合適的直流電源及調(diào)節(jié)裝置。當由交流電網(wǎng)供電時，電，雖然能夠作為直流電源使用，但是，由于電網(wǎng)電壓的波動，會使整流后輸出的直流電壓也隨著波動。同時，使用中負載電流也是不斷變動的，有的變動幅度很大，當它流過整流器的內(nèi)阻時，就會在內(nèi)阻上產(chǎn)生一個波動的電壓降，這樣輸出電壓也會隨直流電源電壓產(chǎn)生波動，會引起電路工作的不穩(wěn)定，對于精密的測量儀器、自動控制或電子計算裝置等，將會造成測量、計算的誤差，甚至根本無法正常工作。因此，通常都需要電壓穩(wěn)定的直流穩(wěn)壓電源供電。晶體管直流穩(wěn)壓電源可以作為各種晶體管儀器、儀表、電子計算機、自動控制系統(tǒng)與設(shè)備的直流電源。精密穩(wěn)壓、穩(wěn)流電源還可作為檢定某些電工儀表用的穩(wěn)壓、穩(wěn)流電源。因此，晶體管直流穩(wěn)壓電源是科研、生產(chǎn)、教學和維修等單位常用的必備儀器。直流穩(wěn)壓電源電路，通過變壓器、整流橋、半導(dǎo)體器件等一系列元件將常用220v交流電壓轉(zhuǎn)換位穩(wěn)定的直流電壓，大大方便了廣大用戶，如：收音機、充電器等等，在很大程度上都依賴直流穩(wěn)壓電源，本課程設(shè)計就直流穩(wěn)壓電源中的一個常用電路，用protel軟件做相關(guān)實驗，仿真。2:電源變壓器,整流電路,濾波電路,穩(wěn)壓電路,如圖2-1所示。圖2.1電源變壓器電源變壓器的效率電源變壓器是將220V50HZ交流電壓降壓后輸出到副邊。P2P1其中：是變壓器副邊的功率，是變壓器原邊的功率。一般小型變壓器的效率如表2-1所示：表2-1小型變壓器的效率10~30VA30~80VA80~200VA副邊功P2P2P1P課程設(shè)計原邊邊電功率為20η=0.7為14W。1LM317與LM337輸入電壓在±（3～40）V,當副邊輸出電壓為±15V時，LM317及LM337都能正常工作。2.2整流電路管D1～D4接成電橋的形式，故有橋式整流電路之稱。如圖2-2所示：圖在v2的正半周，電流從變壓器副邊線圈的上端流出，只能經(jīng)過二極管D1流向RL，再由二極管D3流回變壓器，所以D1D3正向?qū)?，D2D4反偏截止。在負載上產(chǎn)生一個極性為上正下負的輸出電壓。其電流通路可用圖中實線箭頭表示。在v2的負半周，其極性與圖示相反，電流從變壓器副邊線圈的下端流出，只能經(jīng)過二極管D2流向RL，再由二極管D4流回變壓器，所以D1、D3反偏截止，D2、D4正向?qū)?。電流流過RL時產(chǎn)生的電壓極性仍是上正下負，與正半周時相同。其電流通路如圖中虛線箭頭所示。綜上所述，橋式整流電路巧妙地利用了二極管的單向?qū)щ娦?，將四個二極管分為兩組，根據(jù)變壓器副邊電壓的極性分別導(dǎo)通，將變壓器副邊電壓的正極性端與負載電阻的上端相連，負極性端與負載電阻的下端相連，使負載上始終可以得到一個單方向的脈動電壓。2.3濾波電路及濾波電容的選擇濾波電路及其原理如下圖2-3所示:圖圖為了得到平滑的負載電壓，一般取RLC>=(3~5)T/2式中T為電源交流電壓的周期，濾波電容的容量可由下式估算：C=ICt/ΔVip-p式中ΔVip-p——穩(wěn)壓器輸入端紋波電壓的峰-峰值；T——電容C放電時間，t=T/2=0.01SIC——電容C放電電流，可取IC=Iomax，濾波電容C的耐壓值應(yīng)大于1.4V2。2.4穩(wěn)壓電路著變化。因此，為了維持輸出電壓穩(wěn)定不變，還需加一級穩(wěn)壓電路。穩(wěn)壓電路的作用是當外界因素（電網(wǎng)電壓、負載、環(huán)境溫度）等發(fā)生變化時，使輸出直流電壓不受影響，而維持穩(wěn)定的輸出。穩(wěn)壓電路一般采用集成穩(wěn)壓器和一些外圍元件組成。采用集成穩(wěn)壓器設(shè)計的電源具有性能穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點。圖圖集成穩(wěn)壓器的種類很多，在小功率穩(wěn)壓電源中，普遍使用的是三端穩(wěn)壓器。按照類型。按照設(shè)計要求本設(shè)計要用到可調(diào)式三端穩(wěn)壓器。3.用PROTEL繪制電路原理圖3.1創(chuàng)建ddb文件首先打開protel99SE軟件，新建一個工程項目即執(zhí)行菜單命令【FILE】/【NEW2所示中將文件格式設(shè)置為MSAccessDatabase，文件名改為自己喜歡的名字，存儲路徑根據(jù)需要更改，然后點擊“OK”就創(chuàng)建了一個后綴名為DDB名為“穩(wěn)壓直流電源.ddb”。圖3.2新建原理圖文件在上一步之后顯示的有DesignTeam，RecycleBin，Documents，雙擊Documents，進入后執(zhí)行菜單命令【FILE】/【NEW】/【SCHEMATICDOCUMENT原理圖文件就建立在“直流穩(wěn)壓電源”工程項目的文檔下了，將其命名為“直流穩(wěn)壓電源原理圖.sch”在以后的制作PCB電路板的過程中我也把PCB圖建立在該文檔下，這樣就可以保持文件的有序。圖3-23.3載入元件庫圖過程中隨時查找和取用庫中的元器件。圖3-3-1例如在本課程設(shè)計任務(wù)中我需載入sim仿真庫，如圖點擊“Add便添加到工作界面。如果要移除此庫，點Remove即可。圖如上圖，便可直接在元器件列表中尋找所需的元器件。此外，為更加方便地找尋元件，還可點擊左邊的“BrowseSch”下的“Find”可以直接搜索，打開直接輸入RES系統(tǒng)自動在所有庫中尋找到目標元件（如圖3就可以放置這個元件到所需要的位置。圖3.4放置元器件上。然后根據(jù)美觀清晰的設(shè)計要求，調(diào)整元件位置。并對原件的序號、封裝形式和顯示狀態(tài)等進行定義和設(shè)置，以便為下一步的布線工作打好基礎(chǔ)。圖3.5布線在進行合理布局之后就可以開始布線了，將放置好的元器件各管腳用具有PGUP\PGDN放大縮小,TAB切換屬性,E/D剪切修改等。布線時一定要考慮大局，線路拐彎時可以用兩個45度角拐過去，這樣布出的線路就好看一點。注意總線分支的方向轉(zhuǎn)換用空格鍵。圖4.電器檢查及生成網(wǎng)絡(luò)表4.1電器檢查、修改、調(diào)整用戶可以利用PROTEL99SE提供的各種校驗工具根據(jù)設(shè)定規(guī)則對前面所繪制的原理圖進行檢查，并作進一步的調(diào)整和修改，以保證原理圖正確無誤。其中電氣檢查尤【ERC部分管腳懸空錯誤不可避免，在電器檢查中將該檢查選項取消。圖4.2生成網(wǎng)絡(luò)表執(zhí)行菜單命令【DESIGN】/【CREATNETLISToutputformat選擇protel,將netidentifierscope選擇網(wǎng)絡(luò)標號和端口全局有效，下面的選擇activesheet然后點擊OK就自動生成了網(wǎng)絡(luò)表，其后綴名為.net。關(guān)于網(wǎng)絡(luò)列表的生成對PCB文件的成功導(dǎo)入至關(guān)重要，一定要重視。圖4.3生成材料清單執(zhí)行菜單命令/【BILLOFMATERIAL】出現(xiàn)新的對話框選擇[sheet]點擊ProtelFormatCSVFormatClientSpreadsheet全部選中點擊下一步和Finsh就生成了材料清單。圖4-35．PROTELPCB印制板電路的繪制5.1創(chuàng)建PCB文件同創(chuàng)建schdocument,執(zhí)行菜單命令/NEW】/即可創(chuàng)建PCBPCB文件之前應(yīng)保證原理圖沒有錯誤，文件生成后將所需要的庫文件導(dǎo)入到PCB，否則即使原理圖無錯誤系統(tǒng)也會報錯。5.2導(dǎo)入網(wǎng)絡(luò)表并規(guī)劃PCB版在創(chuàng)建好PCB版之后就可以對其進行規(guī)劃了，但是為了更好的規(guī)劃好PCB版我首先導(dǎo)入了網(wǎng)絡(luò)表讓所有元器件都顯示出來，在PCB狀態(tài)下執(zhí)行菜單命令/【NETLIST然后選擇之前創(chuàng)建好的后綴名為.netPCB域中，此時會發(fā)現(xiàn)有一些飛線將芯片連在一起。然后就可以開始規(guī)劃PCB版了，首先在KeepoutLayer或者MutiLayer用線(track)畫出一長方形區(qū)域(足以容納元器件)，以此來確定電路板大小范圍。注意板子大小要適中，太大會造成材料的浪費，太小會給后面的連線帶來很大的麻煩。5.3設(shè)置工作參數(shù)元器件導(dǎo)入后，我就開始設(shè)置工作參數(shù)，在圖層堆棧管理器內(nèi)，根據(jù)設(shè)計需要，可以將PCB版設(shè)計成單面板、雙面板和多層板3種。在設(shè)定完P(guān)CB的類型后，還應(yīng)當預(yù)設(shè)工作參數(shù)，如相應(yīng)的布線規(guī)則。5.4PCB布線AUTOROUTE【ROUTEALL】即可進行自動布線，自動布線的前提是已經(jīng)將邊界框好，否則點擊自動布線系統(tǒng)將會報錯，自動布線選擇的是最短路程。圖圖5.5鋪地對各布線層中放置地線網(wǎng)絡(luò)進行覆銅，以增強PCB板抗干擾的能力；另外，使多邊形邊界與板子邊界對齊否則效果將極其不理想，頂層與底層應(yīng)各鋪一層地。5.6DRC檢查、修改以上工作完成后，我們就可以開始對布線完畢后的電路板做DRC檢驗，以】/【DESIGNRULESCHECK】即可執(zhí)行電器規(guī)則檢查步驟。5.7保存、打印和輸出印刷電路板在電路板設(shè)計完成后，將設(shè)計工程存檔、打印出圖。由于我用的是中文漢化版其中沒有打印預(yù)覽功能和3D預(yù)覽功能，在英文版中要安裝虛擬打印機才能啟動打印預(yù)覽功能。推薦使用英文版PROTEL功能比較完整，另外目前的中文漢化沒有完FILE【PRINT/PREVIEW6．PROTEL電路的仿真從庫中選擇元件，畫好電路圖后先在tools中進行ERC檢測，如果有錯誤就改正