信号源的设计与制作 Protel 99se 仿真
何雷刚
信 号 源 的 设 计 与 制 作
Protel 仿真
实验报告
姓名 ： 何 雷
刚
学号 ： 0407090107 班级 ： 电 信0901 时间 ： 2010.11.19
信号源的设计与制作 Protel 99se 仿真
何雷刚
目录
一、课程设计的目的及要求 ..............................3 1.1 设计目的 ................................................3 1.2 设计要求 ................................................3
二、函数发生器基本原理 ................................3 2.1 原理框图 ................................................3 2.2 函数发生器的总方案 ......................................3
三、各组成部分的工作原理 ..............................4 3.1 方波发生电路的工作原理 ..................................4 3.2 方波---三角波转换电路的工作原理 .........................5 3.3 三角波---正弦波转换电路的工作原理 .......................5
四、Protel原理图绘制 ..................................6 4.1设置画图环境 ............................................6 4.2 定位元件和加载元件库 ....................................6 4.3 放置元件并排版 ..........................................7 4.4 电路连接 ................................................7 4.5 电路及电气规则检查 ......................................8
五、PCB板的制作 .......................................9 5.1 生成网络表 ..............................................8 5.2 创建PCB文件 ............................................9 5.3 导入网络报表至PCB .....................................11 5.4元件的布局 .............................................12
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5.5自动布线 ...............................................12
六、元件清单 .........................................13
七、心得体会 .........................................13
信号源的设计与制作
Protel 仿真
一、课程设计的目的及要求
1.1 设计目的
1、对电路、模电、数电等基础知识的掌握，对Protel 99se软件的熟练使用
2、培养学生综合设计和实践能力。
1.2 设计要求
1、绘制信号源的的电路原理图*.Sch，能够实现完备的功能
2、能够生成网络报表*.NET和原件清单*.XLS
3、绘制相应电路的单面印刷版图*.Pcb并进行仿真，给出仿真结果
二、函数发生器基本原理
2.1 原理框图
2.2 函数发生器的总方案
函数发生器一般是指能自动产生正弦波、三角波、方波及锯齿波、阶梯波等电压波
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形的电路或仪器。根据用途不同，有产生三种或多种波形的函数发生器，使用的器件可以是分立器件，也可以采用集成电路(如单片函数发生器模块8038)。为进一步掌握电路的基本理论及实验调试技术，本课题采用由集成运算放大器与晶体管差分放大器共同组成的方波—三角波—正弦波函数发生器的设计方法。
产生正弦波、方波、三角波的方案有多种，如首先产生正弦波，然后通过整形电路将正弦波变换成方波，再由积分电路将方波变成三角波；也可以首先产生三角波—方波，再将三角波变成正弦波或将方波变成正弦波等等。本课题采用先产生方波—三角波，再将三角波变换成正弦波的电路设计方法，
本课题中函数发生器电路组成为由比较器和积分器组成方波—三角波产生电路，比较器输出的方波经积分器得到三角波，三角波到正弦波的变换电路主要由差分放大器来完成。差分放大器具有工作点稳定，输入阻抗高，抗干扰能力较强等优点。特别是作为直流放大器时，可以有效地抑制零点漂移，因此可将频率很低的三角波变换成正弦波。波形变换的原理是利用差分放大器传输特性曲线的非线性。
三、各组成部分的工作原理
3.1 方波发生电路的工作原理
矩形波产生电路
此电路由反相输入的滞回比较器和RC电路组成。RC回路既作为延迟环节，又作为反馈网络，通过RC充、放电实现输出状态的自动转换。设某一时刻输出电压Uo=+Uz,则同相输入端电位Up=+UT。Uo通过R3对电容C正向充电。反相输入端电位n随时间t的增长而逐渐增高，当t趋于无穷时，Un趋于+Uz；但是，一旦Un=+Ut后再稍增大，Uo就会从+Uz跃变为-Uz,与此同时Up从+Ut跃变为-Ut。随后，Uo又通过R3对电容C反向充电。Un随时间逐渐增长而减低，当t趋于无穷大时，Un趋于-Uz；但是，一旦
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Un=-Ut,再减小，Uo就从-Uz跃变为+Uz，Up从-Ut跃变为+Ut，电容又开始正相充电。上述过程周而复始，电路产生了自激振荡。
3.2 方波---三角波转换电路的工作原理
方波—三角波产生电路
方波变三角波电路图， 方波转三角波电路图如图所示为具有三角波和矩形波输出的振荡电路。该电路由密勒积分器A2和施密特触发器A1构成，可以产生三角波和矩形波输出。振荡频率由密勒积分器的时间常数(R3+R4)•C1和触发器的滞后电压Vcc(R1+R2)/(R1+R2+R3)确定，其中Vcc为电源电压。调节电阻R3可以改变振荡频率，而调节电阻R2既可以改变三角波的输出幅度，也可以改变振荡频率。A2输出三角波，A1输出矩形波，它们之间相位差为90度。
3.3 三角波---正弦波转换电路的工作原理
三角波——正弦波的变换电路主要由差分放大电路来完成，电路图如图所示。
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差分放大器具有工作点稳定，输入阻抗高，抗干扰能力较强等优点。特别是作为直流放大器，可以有效的抑制零点漂移，因此可将频率很低的三角波变换成正弦波。波形变换的原理是利用差分放大器的传输特性曲线的非线性，波形变换过程如图所示。由图可以看出，传输特性曲线越对称，线性区域越窄越好;三角波的幅度Uim应正好使晶体接近饱和区域或者截至区域。用差分放大电路实现三角波到正弦波。
三角波-正弦波变换电路
四、Protel原理图绘制
4.1设置画图环境
使用菜单Design/Document Options，出现如图所示的窗口，可以设置图纸尺寸、栅格等内容。还可以在菜单选择Tools » SchematicPreferences打开原理图参数对话框进行设置,然后保存作为图纸使用。
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Document Option对话框
4.2 定位元件和加载元件库 4.3 放置元件并排版 4.4 电路连接
整体电路图结果
4.5 电路及电气规则检查
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五、PCB板的制作
5.1 生成网络表
选择菜单Design/Create Netlist命令，如图所示。
生成网络表选项
点OK直接生成网络表，如图所示。
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网络表中主要内容分为两部分，一部分是各元件的属性参数，以方括号作为开头和结尾；一部分是各元件引脚的电气连接信息，以圆括号作为开头和结尾，如上图(16)所示。
5.2 创建PCB文件
1、使用菜单File/New/PCB建立PCB文件。
2、出现PCB界面后要画出版图，注意此时要点到Keep-OutLayer再开始画线，画出为粉色。然后画Top Layer，稍微比布局层大一点，画出为红色，如图所示。
PCB置线
5.3 导入网络报表至PCB 在PCB文件里面选择菜单Design/Netlist…命令，出现下面对话框
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然后点Browse，选择网络报表.NET文件，出现下面对话框，如图所示：
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5.4元件的布局
在上一步最后选择OK，生成下面的PCB图，进行排版，布局，让看起来比较美观，如下图所示！
5.5自动布线
在Auto Route下可以有手动和自动两种方式来布局，由于手动布局太复杂，这里采用自动布局的方式。执行Auto Route后开始自动布线。布线后见图。
自动布线后的效果图
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六、元件清单
七、心得体会
此次通过使用Protel 99se软件对函数信号发生器的设计与仿真，我深刻认识到了实践的重要性。许多东西在书上看起来很简单，但在实际操作时不那么容易，比如对工具软件的使用。通过本次课设对于电路仿真软件有了系统的认识，并且掌握了基本的操作，能够完成原理图的绘制，PCB的制作及仿真等。
最重要的是锻炼了实际动手操作能力，掌握了新的技能，也明白学校安排这个课程设计的原因。本次课设更接近与实际的设计，学校在有意的培养我们是我们能够更有竞争力。真正使我们能在现实社会中掌握真本领，有立足之地。
在整个电路绘制到PCB制作再到仿真，我个人感觉仿真部分是最难的，本次软件使用中，前四五次的仿真都无法出现。后来通过使用一个电容产生自激后才有波形的显现，可能这个软件的仿真是十分理想的的电路状况。当出现问题并想方设法去解决的时候才是真正考验人的时候，需要你去查找去找新的知识，在这个过程中无疑又增进了自己对软件的认识与知识的掌握。
通过这次课程设计，我 信号源的设计与制作 Protel 99se 仿真
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时候，心里感到非常的兴奋，虽然几经周折，但最后还是成功了，实现了应有的功能，感觉有很大的收获。
