Protel99SE电路设计实例教程13(共13章).ppt

第13章 综合案例演练 内容提示： 本章结合实际案例，对前面的基础知识进行综合演练操作，具体实例如下。 高速A/D、D/A电路设计 单片机最小系统板设计 FPGA系统板设计 DSP系统板设计 13.1 高速A/D、D/A电路设计 A/D作为数字信号的入口，采样编码的准确率影响着后端处理的有效性。如果A/D输出的噪声过大，后端电路无法依靠算法来修正时，数据将失去意义。因此设计一个A/D电路板时最重要的是对干扰的处理，这也是衡量一个A/D电路板好坏的标准。 D/A是电路后端的输出部分，一般是电路中的最后一部分电路，D/A的性能直接决定了输出信号的性能。因此一个D/A电路的设计对整个系统起着至关重要的作用。 13.1.1 实例解析 下面列出所使用的核心芯片的部分资料，包括AD9057、DAC902和OPA690。 (1)AD9057的主要特点如下： 内含8位低功耗模数转换器。 具有120MHz模拟信号带宽。 片内带有2.5V基准电压源和跟踪/保持电路。 1V峰-峰值(Vp-p)模拟电压输入。 采用单一的+5V电源供电。 适用+5V或+3V供电的数字逻辑系统。 具有休眠模式，在休眠模式时的功耗低于10mW。 具有40MHz、60MHz、80MHz三个采样速率等级可选。 采用20脚贴片式塑料封装(20-SSOP)形式，工作温度范围为-40~+85℃。 (2)DAC902的主要特点如下： 12比特高速数模转换器。 优秀的SFDR性能，在100MSPS速率输出时在20MHz可达到68dBc。 低功耗，+5V供电时功耗为170mW。 自适应全范围变化。 采用单一的+5V或+3V电源供电。 采用28脚贴片式塑料封装(TSSOP)形式，工作温度范围为-40~+85℃。 (3)OPA690的主要特点如下： 宽带电压反馈运算放大器。 增益带宽积为500MHz。 最小工作电流为5.5mA，最大输出电流为190mA。 输出电压范围是±4V。 采用单电源+5V~+12V供电，或双电源±2.5V~ ±6V。 最高转换速率为1800V/μs。 采用8脚贴片式塑料封装(8-SSOP)形式，工作温度范围为-40~+85℃。 13.1.2 绘制A/D原理图 绘制A/D原理图的步骤如下。 (1)元件库中没有AD9057这个元件，需要自己动手制作。由于AD9057是20脚对称排列，因此以Miscellaneous Devices.lib元件库中的HEADER 10×2为基础创建AD9057元件，如图13.1所示。 (2)单击Edit按钮，在弹出的元件编辑器中按照AD9057的管脚进行编辑，如图13.2所示，编辑完成后对元件重新命名，如图13.3所示。 13.1.2 绘制A/D原理图 (3) 同样，以HEADER 4×2为基础绘制放大器LF741，如图13.4所示。在LF741中有三个管脚为NC，注意引脚属性的设置。绘制完成后将元件保存为LF741。 (4) 绘制完成元件后，按照芯片特性和电路原理，连接电路图，连接完成的核心电路如图13.5所示。 (5) 为了减少干扰，需要对电源进行去耦，即在每个电源的接入端进行电容滤波，电路如图13.6所示。 13.1.2 绘制A/D原理图 (6) AD9057的数据位与插针的连接采用网络标识形式。为减少时钟信号对其他信号的影响，将时钟信号周围的管脚接地，如图13.7所示。 (7) 连接好电路原理图后，对元件进行自动标注，选择Tools→Annotate命令，在Anotate Options下拉列表中选择All Parts，在Group Parts Together If Match By中选择Part Type，如图13.8所示，单击OK按钮，进行标注。 (8) 完成后，生成元件更新报表，列出更新情况，如图13.9所示。 (9) 原理图绘制完成后，生成网络表，以便进行PCB设计。 13.1.2 绘制A/D原理图 (10) 生成的网络表如图13.13所示。检查网络表，察看各网络连接情况，尤其是元件的封装形式是否正确，如果有错将无法导入PCB，无法设计印制电路板。 (11) 生成元件报表可以了解元件的使用情况，便于制板后的焊接。选择Report→Bill of Material菜单命令，执行生成元件报表向导，如图13.14所示。 (12) 按照向导的提示设置完成后，生成的元件报表如图13.15所示。 13.1.2 绘制A/D原理图 (13) 新建PCB设计文档，将名称改为AD9057.PCB，双击图标，进入PCB编辑器，选择Design→Layer Stack Manager菜单命令，设置电路板的工作层，如图13.16所示。 (14) 设置好工作层后，在Keep-Out Layer工作层中绘制PCB边界，然后导入网