protel軟件課程設(shè)計--函數(shù)信號發(fā)生器

1、<p><b>　　課程論文</b></p><p>　　題 目： 函數(shù)信號發(fā)生器 </p><p>　　課程名稱： Protel </p><p>　　學生姓名：

2、 </p><p>　　學生學號： 1214020117 </p><p>　　系 別： 電氣信息工程學院 </p><p>　　專 業(yè)： 電子信息工程專業(yè) </p><p>

3、;　　年 級： 12級電工1班 </p><p>　　任課教師： </p><p><b>　　電氣信息工程學</b></p><p><b>　　函數(shù)信號發(fā)生器</b></p>

4、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　Protel設(shè)計系統(tǒng)是世界上第一套將EDA環(huán)境引入到Windows環(huán)境中的EDA開發(fā)工具，是具有強大功能的電子設(shè)計CAD軟件，它具有原理設(shè)計、印刷電路板（PCB）、設(shè)計層次原理圖設(shè)計、報表制作、電路仿真以及邏輯器件設(shè)計等功能，是進行電子設(shè)計最有用的軟件設(shè)計之一。</p><p>　　函數(shù)信號發(fā)生器一般是

5、指能自動產(chǎn)生正弦波、三角波、方波及鋸齒波、階梯波等電壓波形或儀器。根據(jù)用途不同，有產(chǎn)生三種或多種波形的函數(shù)發(fā)生器，使用的器件可以是分立器件，也可以采用集成電路。為進一步掌握電路的基本理論及實驗調(diào)試技術(shù)，本課題要求設(shè)計由集成運算放大器與晶體管差分放大器共同組成的方波-三角波-正弦波函數(shù)信號發(fā)生器。</p><p>　　本次protel課程設(shè)計實現(xiàn)函數(shù)信號發(fā)生器設(shè)計，用Protel軟件設(shè)計實驗電路，并繪制出PCB電路

6、板，根據(jù)電路圖對設(shè)計進行制作，最后進行調(diào)試測試。通過對Protel軟件的學習與應(yīng)用，加深對相關(guān)原理的理解，并對protel軟件有初步的認識和一定的操作能力，并根據(jù)通信電子線路所學的知識，運用所學理論和方法進行一次綜合性設(shè)計訓練，從而培養(yǎng)獨立分析問題和解決問題的能力。</p><p>　　關(guān)鍵字：Protel 、PCB、集成運放、晶體管差分放大器、函數(shù)信號發(fā)生器</p><p><b&

7、gt;　　目 錄</b></p><p>　　1.函數(shù)信號發(fā)生器原理分析2</p><p>　　1.1整體電路分析2</p><p>　　1.2單元電路原理3</p><p>　　2.利用Protel設(shè)計電路6</p><p><b>　　2.1創(chuàng)建環(huán)境6</b></p

8、><p>　　3.PCB板的設(shè)計13</p><p>　　3.1元器件的布線和封裝說明13</p><p>　　3.2創(chuàng)建PCB文件13</p><p>　　3.3函數(shù)信號發(fā)生器PCB圖14</p><p><b>　　4.設(shè)計總結(jié)18</b></p><p>　　5

9、.參考文獻:19</p><p>　　1.函數(shù)信號發(fā)生器原理分析</p><p><b>　　1.1整體電路分析</b></p><p>　　函數(shù)信號發(fā)生器是一種能夠產(chǎn)生多種波形，如三角波、鋸齒波、矩形波（含方波）、正弦波的電路。函數(shù)信號發(fā)生器在電路實驗和設(shè)備檢測中具有十分廣泛的用途。現(xiàn)在通過對函數(shù)信號發(fā)生器的原理以及構(gòu)成設(shè)計一個能變換出方波

10、、三角波、正弦波的建議發(fā)生器。</p><p>　　圖1.1 函數(shù)信號發(fā)生器框圖</p><p><b>　　1.2單元電路原理</b></p><p>　　1.2.1方波-三角波電路</p><p>　　圖1.2所示為產(chǎn)生方波-三角波電路。原理如下：若a點短開，運算放大器A1與R1、R2及R3、RP1組成電壓比較器，C

11、1為加速電容，可加速比較器的翻轉(zhuǎn)。</p><p>　　圖1.2 方波-三角波產(chǎn)生電路</p><p>　　由圖1.2分析可知比較器有兩個門線電壓：</p><p>　　運算放大器A2與R4、RP2、C2及組成反向積分器，其輸出信號為方波Uo1時，則積分器的電壓為：</p><p>　　當Uo1=+Vcc時：</p><p

12、><b>　　當Uo1=-Vee</b></p><p>　　可見積分器輸出方波時，輸出是一個上升速率與下降速率相等的三角波，其波形如圖1.3所示。</p><p>　　圖1.3方波-三角波波形</p><p>　　A點閉合，即比較器與積分器首尾相連，形成閉合電路，則自動產(chǎn)生方波-三角波。三角比的幅度為：</p><p

13、>　　方波-三角波的頻率為：</p><p><b>　　由上分析可知：</b></p><p>　?、烹娢黄鱎P2在調(diào)整方波-三角波的輸出頻率時，不會影響輸出波形的幅度。</p><p>　?、品讲ǖ妮敵龇葢?yīng)等于電源電壓。三角波的輸出幅度應(yīng)不超過電源電壓。電位器RP1可實現(xiàn)幅度上的微調(diào)，但會影響波形的頻率。</p>&l

14、t;p>　　1.2.2三角波-正弦波電路</p><p>　　三角波-正弦波的變換電路，主要由差分放大器組成。差分放大器具有工作點穩(wěn)定、輸入阻抗高、抗干擾能力強等優(yōu)點。特別是做直流放大器時，可以有效地抑制零點漂移，因此可將頻率很低的三角波變換成正弦波。波形變換的原理是利用差分放大器傳輸特性的非線性。其非線性及變換原理如圖1.4所示。</p><p>　　圖1.4 三角波-正弦波的轉(zhuǎn)

15、換原理</p><p>　　1.傳輸特性曲線對稱，線性區(qū)越窄越好；</p><p>　　2.三角波的幅度Um應(yīng)正好使晶體管接近飽和區(qū)或截止區(qū)。</p><p>　　圖1.5為三角波-正弦波變換電路。其中RP1調(diào)節(jié)三極管的幅度，RP2調(diào)整電路的對稱性，其并聯(lián)電阻RES用來減少差分放大器的線性區(qū)。電容C1、C2、C3為隔直電容，C4為濾波電容，以減少濾波分量，改善輸出波

16、形。</p><p>　　圖1.5 三角波-正弦波變換電路</p><p>　　整個設(shè)計電路采用如圖所示電路。其中運算放大器A1、A2用一只雙運放u747，差分放大器采用單入、單出方式，四只晶體管用集成電路差分對管BG319或雙三極管S3DG6等。取電源電壓為正負12V。</p><p><b>　　計算元件參數(shù)：</b></p>

17、<p>　　比較A1與積分器A2的元件參數(shù)如下：</p><p><b>　　由于</b></p><p><b>　　因此</b></p><p><b>　　因為 </b></p><p>　　2.利用Protel設(shè)計電路</p><p&g

18、t;<b>　　2.1創(chuàng)建環(huán)境</b></p><p>　　Protel 的原理圖的繪制是十分簡單。首先要新建一個工程，將所需的文件都保存在工程里，工程是在繪制完原理圖后進行仿真以及PCB板制作的基礎(chǔ)，新建工程的類型選擇為PCB project。具體繪制步驟如下：</p><p>　　1.從Windows操作系統(tǒng)的開始菜單或桌面圖標進入Protel 99 SE 環(huán)境。

19、如圖2.1。</p><p>　　圖2.1 Protel 99 SE開啟界面</p><p>　　2.使用菜單File/New,建立工程并命名為函數(shù)信號發(fā)生器設(shè)計.ddb。</p><p>　　圖2.2 建立*.ddb工程</p><p>　　圖2.3 建立工程完成</p><p>　　3.使用菜單File/New,建

20、立*.sch文件并命名為函數(shù)信號發(fā)生器.sch,打開出現(xiàn)繪圖界面。</p><p>　　圖2.4 建立*.sch文件</p><p>　　圖2.5 完成函數(shù)信號發(fā)生器.Sch文件建立</p><p>　　圖2.6 開啟繪圖界面</p><p>　　4. 繪制原理圖，首先要添加所需的元件庫，由于我們所需的元件不一定都在初始的元件庫里找到，所以

21、要添加元件庫，如下圖示：</p><p>　　圖2.7 添加元件庫</p><p>　　2.2繪制原理電路圖</p><p>　　1．繪制調(diào)制原理電路圖。在繪制原理電路圖的時候，注意設(shè)置元器件的網(wǎng)絡(luò)號、封裝號和相關(guān)參數(shù)值。如圖2.8所示。</p><p>　　圖2.8 電路原理圖</p><p>　　2. 原理圖繪制完

22、畢后，需要對電器規(guī)則進行檢查。點擊Tools?ERC，進行電氣規(guī)則檢查(ERC)。相關(guān)結(jié)果如下所示：</p><p>　　圖2.9 電路原理圖ERC結(jié)果</p><p>　　3．執(zhí)行DesignCreate Netlist命令，生成網(wǎng)格圖。</p><p>　　圖2.10 生成網(wǎng)格圖</p><p><b>　　4.原件清單如下表

23、</b></p><p><b>　　表2.1</b></p><p><b>　　3.PCB板的設(shè)計</b></p><p>　　3.1元器件的布線和封裝說明</p><p>　　電氣規(guī)則檢查無誤后，點擊Design---->Update PCB,進行相應(yīng)的封裝和布線。Prot

24、el 99 SE提供了非常強大的PCB電路板的繪制功能，可以通過原理圖直接經(jīng)網(wǎng)絡(luò)報表生成PCB，Protel 99 SE還提供了非常強大的自動布局與自動布線功能，并且用戶有更多的選擇余地，例如，在自動布局中有最短連線，最小板面積兩種布局方式，并且每種方式還有其他的參數(shù)選擇，在自動布線上，Protel 99 SE 提供了布線規(guī)則的設(shè)置，可以設(shè)置布線的寬度、方向，布線的優(yōu)先級，布線速度與過孔數(shù)目之間的衡量等多種選項。</p>

25、<p>　　雖然通過Protel 99 SE的自動布局和自動布線功能十分方便，但在自動布局方面有時并不十分理想，尤其是在涉及高頻的時候，在對元件的擺放有特別的限制，因此自動布局的效果往往不是很好。因而一般以自動布局為參考，要借用適當?shù)氖止じ哪承┰臄[放位置的設(shè)計方式。</p><p>　　但是自動布線之前，元器件的封裝設(shè)置一定要正確。封裝是很重要的步驟，元器件的封裝號可以在相應(yīng)的庫里找到，也可以在網(wǎng)

26、上搜索，保證正確即可，否則在繪制PCB圖的時候會出現(xiàn)一些錯誤，這是我們不愿意看到的。本設(shè)計中采用的元器件有電阻、電容、放大器、滑動變阻等，相應(yīng)元器件的封裝號如下：</p><p>　　RES2：AXIAL0.3</p><p>　　CAP： RAD0.3</p><p>　　OPAMP：DIP14</p><p>　　RESISTOR TAP

27、PED：VR3</p><p><b>　　NPN1：TO-5</b></p><p>　　3.2創(chuàng)建PCB文件</p><p>　　使用菜單File/New/PCB建立PCB文件，并命名為函數(shù)信號發(fā)生器.PCBdoc。</p><p>　　圖3.1 建立PCB文件</p><p>　　圖3.2

28、PCB界面</p><p>　　3.3函數(shù)信號發(fā)生器PCB圖</p><p>　　1.首先載入調(diào)制器的網(wǎng)絡(luò)表結(jié)果，執(zhí)行Design—>Load Netslist，結(jié)果如下：</p><p>　　圖3.3 網(wǎng)格表結(jié)果</p><p>　　2.網(wǎng)絡(luò)表通過后，可以進行PCB圖的繪制，調(diào)幅器初始PCB圖如下所示：</p><

29、p>　　圖3.4原件導入后界面</p><p>　　3.為保證PCB圖的美觀、有序，我們可以手工調(diào)整對元器件進行布局，并在Keep Out Layer下畫出底板。</p><p>　　圖3.5 手工調(diào)整后界面</p><p>　　4．完成手工調(diào)整后，執(zhí)行Auto RouteAll進行自動布線，結(jié)果如下圖所示：</p><p>　　圖3.

30、6 執(zhí)行Auto RouteAll界面 （1）</p><p>　　圖3.7執(zhí)行Auto RouteAll界面 （2）</p><p>　　圖3.8 自動布局后圖</p><p><b>　　4.設(shè)計總結(jié)</b></p><p>　　這次課程設(shè)計歷時一個星期，使我對Protel軟件有了初步的了解，可以說是收獲良多。Pro

31、tel 99是目前 Protel電路繪圖軟件的最新版本。Protel 99的各種文件是建立在后綴名為ddb的數(shù)據(jù)庫文件中的。我們可以新建一個數(shù)據(jù)庫文件，在這個數(shù)據(jù)庫文件中新建自己所有的原理圖、印版圖和庫文件；也可以新建不同的數(shù)據(jù)庫文件，在不同的數(shù)據(jù)庫文件中新建自己不同的原理圖、印版圖和庫文件。但是必須注意，原理圖文件和印版圖文件必須新建在同一個數(shù)據(jù)庫文件中的文件夾里，這樣才能更方便地應(yīng)用Protel 99的最大特點——原理圖和印版圖同步

32、設(shè)計。</p><p>　　由于Protel這個軟件以前沒有接觸過，在初接觸時非常的陌生。通過自己在圖書館查閱了許多關(guān)于Protel軟件訓練的資料，從最初始的開始，一點一點地摸索，漸漸地熟悉了關(guān)于Protel軟件使用的相關(guān)知識。我在自己學習和向同學請教的過程中，不斷地提高自己的動手能力和學習能力。</p><p>　　通過這次課程設(shè)計，使我認識到了理論與實際相結(jié)合的重要性，只有理論是遠遠不

33、夠的，只有將理論與實際結(jié)合起來，從理論中得到結(jié)果，從實際中證明結(jié)果，從而提高自己的實際動手與獨立思考的能力。在設(shè)計過程中遇到了不少問題，在問題中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，并不斷通過各種方法來完善自理的開方面的能力。</p><p>　　總體來說，這次Protel軟件訓練達到了完善自我，增長理論知識，提高實際應(yīng)用的能力，對我今后的課程學習有很大的幫助。</p><p><b>　　5.

34、參考文獻:</b></p><p>　　1.謝自美 主編《電子線路設(shè)計，實驗，設(shè)計》 華中科技大學出版社</p><p>　　2.康華光 主編《電子技術(shù)基礎(chǔ)（模擬部分）》 高等教育出版社</p><p>　　3.徐麗萍 主編《電子綜合電路設(shè)計與安裝調(diào)制》 中國勞動社會保障出版社</p><p>　　4.肖玲妮 主編《.Protel