EDA技术概论 实验指导书.doc

EDA技术概论_实验指导书.docEDA技术概论
实验指导书
中国海洋大学工程学院
(自动化实验中心)
编者:宋大雷王建国
学生实验守则
实验前要认真预习,明确实验内容、原理、目的、步骤和注意事项;课外实验研究项目,实验前应拟定实验方案,并经实验室管理人员审查同意方可实施;
学生在教师的指导下自主进行实验,要严格遵守仪器设备操作规程,节约使用实验材料和水、电、气,如实记录实验现象、数据和结果,认真分析,独立完成实验报告;
爱护仪器设备及其他设施、物品,不得擅自动用与实验无关的仪器设备和物品;不准擅自将实验室的物品带出室外;损坏或遗失仪器设备及其他设施、物品,应按学校有关规定进行赔偿;
实验完毕后,要及时关闭电源、水源、气源,清理卫生,将仪器设备和实验物品复位,经指导老师检查合格后方可离开;
注意安全,熟悉安全设施和事故处理措施,实验过程中发现异常情况要及时报告;发生危险时,应立即关闭电源、水源、气源,并迅速撤离;规范处理实验废液、废气和固体废弃物;
遵守纪律,必须按规定或预约时间参加实验,不得迟到、早退、旷课;保持实验室安静,不准大声喧哗、嬉闹,不准从事与实验无关的活动;保持实验室清洁,不准吸烟,不准随地吐痰、乱扔杂物。
目录
实验一、使用Protel设计稳压电源电路………………………………1
实验二、使用QuartusⅡ(MAX+PLUSⅡ)设计同步计数器………………5
实验三、使用QUARTUSⅡ(MAX+PLUSⅡ)的层次设计方法设计4位全加器………………………………………………………………………12
实验四、简易电子琴的设计…………………………………………15
实验一使用Protel设计稳压电源电路
实验目的
掌握Protel的基本操作,熟悉原理图绘制工具,能够对电路进行ERC检查,检查电路中出现的错误,学会原理图的绘制,生成元件清单、生成网络表,理解网络表的构成和作用。能绘制PCB板,学会PCB板中元件的布局以及布线(自动布线及手工布线),并进行PCB板的打印。
实验内容
一种稳压电源电路如图1所示,对电路的说明如下。
图1 稳压电源的原理图

电子设备都需要稳定的直流电源。功率较小的直流电源大多数都是将50Hz的交流电经过整流、滤波和稳压后获得。整流电路用来将交流电压交换为单项脉动的直流电压;滤波电路用来滤除整流后单向脉冲电压中的交流成分,变成平滑的直流电压;稳压电路的作用是当输入交流电压波动时、负载和温度变化时,维持输出直流电压的稳定。
小功率直流电源有电压变压器、整流、滤波电路和稳压电路组成。随着人们对电的要求水平的提高,对直流电源的主要要求是输入电压变化以及负载变化时,输出电压应保持稳定,即使直流的电压调整及输出电阻越小越好,同时也要求纹波电压要小。

220v市电经变压器输出9v交流,经桥式整流,大电容滤波得到9v电压,。考虑到制作过程中电源空载使得电容放电,可在输出电容并上1KW大功率电阻,另外还要给7805来获得5v电压,万一输出短路,大电容会使稳压块由于反电流冲击而破坏,加一个二极管可使反向电流流向输入端,从而起到保护作用。

此实验的整流部分主要采用桥式电路,即由四个二极管交叉而成。但使用二极管时应注意以下问题:
1) 最大整流电路 If指二极管长期运行允许通过的最大正向平均电流。若使用时超过此值,有可能烧坏二极管。
2) 最高反向工作电压Urm指允许施加在二极管两端的最大方向电压通常为击穿电压的一半。
3) 反向电流Ir指二极管未击穿时的反向电流值。其值会随温度的升高而急剧增加,其值越小,二极管的单向导电性越好。但是反向电流值会随温度的上升而显著增加。
4) 最高工作频率f指保证二极管单向导电时的最高导电频率。当工作频率超过其限度时,二极管的单向导电性能就会变差。
桥式整流电路相当于理想二极管,即正偏时导通,电压降为零,相当于理想开关闭合;反偏时截止,电流为零,相当于理想开关断开。整流电路包括单向半波整流电路和桥式整流电路。半波整流电路结构简单,使用元件少,但整流效率低,输出电压脉动大。因此,它只适用于要求不高的场合。为了克服半波整流的缺点,常采用桥式整流电路。
4. 滤波部分
整流电路将交流电变为脉动直流电,但其中含有大量的交流成分(称为纹波电压)。为了获得平滑的直流电压,应在整流电路的后面加接滤波电路,以滤去交流部分。
此电路采用的是电容滤波电路,即在桥式整流电路输出端与负载之间并联一个大电容。原理如下:
在整流电路采用电容滤波后使二极管得到的时间缩短,由于电容C充电的瞬时电流较大,形成了浪涌电流,容易损坏二极管,故在选择二极管时,必须留有足够的电流裕量