二阶高通滤波器电路设计要点

课程设计任务书
学生姓名： ____ __ 专业班级：电信班
指导老师：_ __ 工作单位：信息工程学院
课程设计名称：Protel应用课程设计
课程设计题目：PROTEL应用实践课程设计
要求完成的主要任务：（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）
1)课程设计时间：1周；
2)课程设计内容：根据指导老师给定的18套题目，按规定选择其中1套完成；
设计任务：二阶高通滤波器
设计要求：
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）
指导老师签名：年月日系主任(或指导老师签名): 年月日
目录
1 protel简介 (1)
1.1 Protel2004简介 (1)
1.1.1 Protel DXP 2004 概述 (1)
1.1.2 Protel DXP 2004的特点 (1)
1.2 DXP 2004与SE99区别 (1)
2 Protel电路设计 (2)
2.1 Protel电路设计步骤 (2)
2.2 原理图设计 (3)
2.2.1 加载元件库 (3)
2.2.2 放置元件 (3)
2.2.3 输出网络报表 (4)
2.2.4 输出元件清单 (4)
2.3 电路仿真 (5)
2.3.1 添加仿真信号源元件库 (5)
2.3.2 添加仿真信号源 (5)
2.3.3 仿真 (6)
2.4 PCB设计 (7)
2.4.1 绘制电路板电气边界 (7)
2.4.2 导入元器件 (7)
2.4.3 排列元器件 (7)
2.4.4 布线 (7)
参考文献 (9)
附件 (10)
1 protel简介
1.1 Protel2004简介
1.1.1 Protel DXP 2004 概述
DXP 2004是一种EDA（Electronic Design Automation,电子设计自动化）设计软件，主要用于电路的设计、仿真及印刷电路板（PCB）的制作。

它还提供超高速集成电路硬件
描述语言的设计工具（VHDL）。

1.1.2 Protel DXP 2004的特点
（1）集成式的元件与元件库。

在Protel DXP 2004软件中，采用了集成式的元件。

一个元
件包括了元件符号、元件封装、SPICE元件模型（仿真时用）、SI元件模型（电路板信号
分析时用）等。

（2）复和式设计。

Protel DXP 2004提供复合式设计，类似于重复阶层式电路设计。

只要
设计了其中一部分电路图，即可多层次使用该电路图，就像有多个电路图一样。

这个功能
也支持印刷电路板的设计。

（3）超强的比较功能。

Protel DXP 2004新增了超强的比较功能，能对两个相同格式的工
程文件进行比较，以得到其版本的差异性;也可以对不同格式的工程文件进行比较。

（4）直接在电路板里分析。

在Protel DXP 2004中，设计者可直接在PCB编辑器中进行信号分析。

1.2 DXP 2004与SE99区别
（1）DXP的功能更强大.
（2）DXP的操作尤其快捷键更接近于windows的基本操作,比如复制为ctrl+c,粘贴ctel+v,删除不在是trl+delete而是直接用delete.更方便的是dxp 中有一个图章可以像photshop中一样方便的复制.
（3）DXP中的原理图元件库元件直接把他相对应的封装带上去了.不用在去设置封装,当然
自己设计的元件库就也要把封装添加上.
（4）DXP设计东西是不在是先建立一个数据库,而是可以单独创建一个文件,想让原理图和PCB相关联就必须建立一个PCB项目工程.
（5）DXP的PCB设计中,由原理图转换成PCB后不用再添加电源和地的输入焊接焊盘,软件会直接添加.
（6）99SE体积只有几十M,而DXP有600多M。

这个首先要肯定一点就是多出来的东西不是白多的首先是DXP能够用来设计CPLD,FPGA等,而99SE是不行的。

然后在界面上DXP比99SE要友好得多,初学者用DXP要比用99SE上手容易得多。

再次，时代在进步,用功能强大的DXP的用户越来越多,你在网上下载的很多SCHDOC文件和PCBDOC文件是99SE打不开的.
2 Protel电路设计
2.1 Protel电路设计步骤
（1）新建原理图文件。

首先确定所要设计电路的具体实现方式，然后在集成开发环境中新建原理图设计文件，并进行原理图设计。

（2）设置原理图的工作环境。

主要根据所设计电路的复杂程度，确定图纸的大小，以及网络、光标及系统参数的设置。

（3）放置元器件。

主要从元件库中选取所需要的元器件，放置在图纸中，并进行合理的布局，然后根据需要修改元器件的名称、封装等。

（4）布线。

根据实际电路，将图纸中元器件的引脚用具有电气意义的导线连接起来，构成一张完整的电路原理图。

（5）生成网络表。

原理图布线完成后，为了进行后续设计，这里需要生成一个网络表文件。

网络表文件时是联系电路原理图和PCB图的主要文件。

（6）原理图电气规则检查。

对于建立的原理图文件，Protel 2004提供了原理图电气规则检
查功能，我们可以根据错误检查报告信息来修改原理图。

（7）输出报表。

它提供了各种报表工具，可以生成网络表，元件清单等，还可以进行原
理图的输出及打印等操作。

2.2 原理图设计
2.2.1 加载元件库
软安装完成后，可用元件库只有Miscellaneous connectors.IntLib,和Miscellaneous Devices.IntLib和一些FPGA相关的元件库，可以通过操作把一些集成元件库加到元件可列
表中。

2.2.2 放置元件
（1）选取元件
先从元件库中把各个元件找到，放在设计图纸中。

先找到电阻，在Miscellaneous connectors.IntLib库中找到Res1，然后用鼠标点元件外栏上边的Place按键，即可将元件移入当前工作区。

按同样操作移入4个电阻。

按同样的方法找到2个电容和1运算放大器。

在放置元件时，按Tab键，弹出“元件属性对话框，也可在以放置的元件上双击打开属性“对话框”。

（2）摆放元件
移动元件：用鼠标左键点中元件，并按住不放，然后移动元件。

元件的旋转：就是改变元件的方向。

用鼠标点中元件后，按住不放此时可用功能键实现元件的旋转。

SPACE键：让元件90度旋转。

X键：是元件左右对调，即是以自光标为轴水平对调。

Y键：是元件上下对调，即是以自光标为轴垂直对调。

（3）元件连线
启动放置导线命令后，光标变成十字状，将它移到放置的起点位置，单击或按Enter键确定第一个端点，移到终点，单击或按Enter键即可确定导线的第二个端点。

每次转折都要单击
或按Enter键。

软件提供四种导线模式，即是90°、45°、任意角度及自动布线模式。

在画导线过程中按住Shift键+空格键可以切换到各种模式。

完成导线布置后单击右键或按Esc键，即可退出画导线状态。

（4）放置电源端口
启动放置电源端口命令后，即可放置并设置电源端口属性。

结果如图：
图1.二阶高通滤波器原理图
2.2.3 输出网络报表
执行Design Netlist Protel命令生成网络报表。

（打印附于最后）
2.2.4 输出元件清单
执行Reports Bill of Materials在弹出对话框中单击Export输出元件清单。

2.3 电路仿真
2.3.1 添加仿真信号源元件库
在原理图编辑面板中的“Libraries”面板中，单机“Libraries”，弹出加载元件库（Add Remove Libraries)对话框。

单击Add Libraries....弹出Open对话窗执行Libraries Simulation Simulation Source.IntLib命令，单击Open，返回Add Remove Libraries对话框，单击Close，完成对仿真信号元件库的添加。

2.3.2 添加仿真信号源
在Libraries中选择Simulation Source.IntLib库，在其中选择信号源。

本次设计计划使用交流小信号分析，选用分段现行电压源（VPWL)。

利用仿真元快速选择工具为运算放大器加上工作电压。

在信号源输入端及运放输出端分别加入网络节int和out，得到如下电路：
图2.二阶高通滤波器仿真原理图
2.3.3 仿真
执行Design Simulate Mixed Sim命令，弹出Analyses Setup对话框。

在Analyses/Options对话框中勾选AC Small Signal Analysis，选中AC Small Signal Analysis在右侧栏中将start frequency与stop frequency分别设置为1.000与120.0K；在Sheet to Netlist列表中选择Active project；将Available Signal中的int与out 导入Active Signal中，单击OK，得到如下
图3.仿真输出曲线
2.4 PCB设计
2.4.1 绘制电路板电气边界
在PCB设计工作区的下面，单击“Keep-out Layer”，进入布线层。

选择“放置”→“直线”命令，在适当的位置做起始点，最后单击左键结束，然后以同样的方法绘制整个电路板的边界。

2.4.2 导入元器件
自动更新生成的PCB设计文档中，执行Design Import changes from....命令将元件导入PCB图中。

2.4.3 排列元器件
单击需要移动的元件，然后单击工具栏中的“+”按钮，再选中该元件即可将它移到合适的位置。

按照以上的步骤逐一移动各个元件，最后得到元件的布局。

2.4.4 布线
（1）自动布线：执行Auto Route All命令，弹出Situs Routing Strategies对话框，单击Route All。

得到下图1：
（2）手动修改：在Top layer和Bottom layer利用导线绘制工具进行修改，得到下图2：
图4.自动布线结果图5.手动修改结果
参考文献
1.《Protel DXP电路设计与制版》主编：王浩全
2.《PCB电流与信号完整性设计》作者：道格拉斯·布鲁克斯
3.《高质量PCB设计》作者：陆敏技
附件原件报表：
打印网表：[
5Vneg VSRC
]
[
5Vpos VSRC
]
[
100KHz VSIN
]
[
AR1
H-08A
Op Amp
]
[
C7
RAD-0.3 Cap
]
[
C8
RAD-0.3 Cap
]
[
R1
AXIAL-0.3 Res1
]
[
R2
AXIAL-0.3 Res1
]
[
R3
AXIAL-0.3 Res1
]
( OUTPUT AR1-2
AR1-6
R1-1
R2-1
)
(
NetAR1_3 AR1-3
C8-2
R3-2
)
(
NetC7_2 C7-2
C8-1
R2-2
)
(
IN
100KHz-1 C7-1
)
(
GND
5Vneg-2 5Vpos-2 100KHz-2 R1-2
R3-1
)
(
-5
5Vneg-1 AR1-4
)
(
+5
5Vpos-1 AR1-7
)。