PROTEL函数发生器的设计（正弦，方波，三角波）.doc-资料库

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武汉理工大学《Protel 应用》课程设计说明书目录摘要 ................................................................................................................................................... I Abstract.............................................................................................................................................. II 1、函数发生器原理设计 .................................................................................................................. 1 1.1 整体电路原理 ..................................................................................................................... 1 1.2 单元电路原理 ..................................................................................................................... 1 1.2.1 矩形波电路组成及工作原理 .................................................................................1 1.2.2 三角波电路组成及工作原理 .................................................................................2 1.2.3 正弦波电路组成及工作原理 .................................................................................3 2、Protel 原理图绘制 ..................................................................................................................... 3 2.1 准备画图 ............................................................................................................................. 3 2.2 定位元件和加载元件库 .....................................................................................................5 2.3 原理图放置元件................................................................................................................. 6 2.4 连接电路 ............................................................................................................................. 7 2.5 Compile PCB project........................................................................................................7 3、PCB 板制作................................................................................................................................... 8 3.1 生成网络表......................................................................................................................... 8 3.2 创建 PCB 文件 ..................................................................................................................... 9 3.3 导入器件 ........................................................................................................................... 10 3.4 元件的自动布局............................................................................................................... 11 4、Protel 电路仿真 ....................................................................................................................... 13 4.1 放置电源及信号源 ...........................................................................................................13 4.2 放置网络标号 ................................................................................................................... 13 4.3 设置仿真参数 .................................................................................................................. 14 4.4 查看仿真波形 .................................................................................................................. 14 5、仿真结果与分析 ........................................................................................................................ 15 6、心得体会.................................................................................................................................... 17 7、元件清单.................................................................................................................................... 18 8、参考文献.................................................................................................................................... 19 I

武汉理工大学《Protel 应用》课程设计说明书摘要 Protel 设计系统是世界上第一套将 EDA 环境引入到 Windows 环境中的 EDA 开发工具，是具有强大功能的电子设计 CAD 软件，它具有原理图设计、印刷电路板（PCB）、设计层次原理图设计、报表制作、电路仿真以及逻辑器件设计等功能，是进行电子设计最有用的软件之一。在原来 Protel 99SE 的基础上，应用最先进的软件设计方法，率先推出了一款基于 Windows2000 和 Windows XP 操作系统的 EDA 设计软件 Protel DXP。Protel DXP 在前版本的基础上增加了许多新的功能。Protel DXP 是第一个将所有设计工具集于和一身的板级设计系统，电子设计者从最初的项目模块规划到最终形成生产数据都可以按照自己的设计方式实现。Protel DXP 运行在优化的设计浏览器平台上，并且具备当今所有先进的设计特点，能够处理各种复杂的 PCB 设计过程。通过设计输入仿真、PCB 绘制编辑、拓扑自动布线、信号完整性分析和设计输出等技术融合，Protel DXP 提供了全面的设计解决方案。本次 protel 课程设计实现函数信号发生器的原理图绘制，PCB 板图制作，以及电路仿真。运用 uA747 实现矩形波和三角波的输出，再经差分对管产生正余弦波形。 I

武汉理工大学《Protel 应用》课程设计说明书 Abstract Protel design system is the world's first set of EDA environment will be introduced to the Windows environment in the EDA development tools, is a strong feature of the electronic design CAD software, it has a schematic design, printed circuit board (PCB), schematic design level design , Making statements, circuit emulation and logic device design, and other functions, is the conduct of electronic design one of the most useful software. In the original Protel 99SE on the basis of the most advanced software design methods, first introduced a Based on Windows2000 and Windows XP operating system EDA design software Protel DXP. Protel DXP on the basis of the previous version of the increase in the number of new features. Protel DXP is the first all-in design tools and a board-level design system, electronic designers of the project module from the initial planning to final production data can be formed in accordance with their own design to achieve. Protel DXP operation in optimizing the design of the browser platform, and have all of today's advanced design features, can handle complex PCB design process. Enter through the design simulation, PCB drawing editing, topology auto wiring, signal integrity analysis and design of output, and other technical integration, Protel DXP provides a comprehensive design solution. The protel curriculum design function signal generator to achieve the principle of mapping, PCB board map production, and circuit emulation. UA747 use to achieve rectangular and triangular-wave output, then the difference is the cosine of a wave. II

武汉理工大学《Protel 应用》课程设计说明书 Protel 应用课程设计—函数发生器 1、函数发生器原理设计 1.1 整体电路原理函数信号发生器是一种能能够产生多种波形,如三角波、锯齿波、矩形波（含方波）、正弦波的电路被称为函数信号发生器。函数信号发生器在电路实验和设备检测中具有十分广泛的用途。现在我们通过对函数信号发生器的原理以及构成设计一个能变换出三角波、正弦波、方波的简易发生器。比较器积分器差分放大图 1-1 整体原理框图 1.2 单元电路原理 1.2.1 矩形波电路组成及工作原理因为矩形波电压只有两种状态，不是高电平，就是低电平，所以电压比较器是它的重要组成部分；因为产生振荡，就是要求输出的两种状态自动地相互转换，所以电路中必须引入反馈；因为输出状态应按一定的时间间隔交替变化，即产生周期性变化，所以电路中要有延迟环节来确定每种状态维持的时间。电路组成：如图 1-2-1 所示为矩形波发生电路，它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。电压传输特性如 1-2 所示。 1

武汉理工大学《Protel 应用》课程设计说明书图 1-2 矩形波发生电路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，如图中箭头所示。反相输入端电位 uN 随时间 t 增长而逐渐升高，当 t 趋近于无穷时，uN 趋于+UZ；一旦 uN=+UT，再稍增大，uO 就从+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 放电，如图中箭头所示。反相输入端电位 uN 随时间 t 增长而逐渐降低，当 t 趋近于无穷时，uN 趋于-UZ；一旦 uN=-UT，再稍减小，uO 就从-UZ 跃变为+UZ，与此同时，uP 从-UT 跃变为+UT，电容又开始正向充电。上述过程周而复始，电路产生了自激振荡，产生矩形波 1.2.2 三角波电路组成及工作原理方波变三角波电路图 1-2-2，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 和斯密特触发器 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。 2

武汉理工大学《Protel 应用》课程设计说明书图 1-2-2 三角波发生电路 1.2.3 正弦波电路组成及工作原理利用差分放大电路实现三角波——正弦波的变换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 1-3 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。图 1-3 差分放大器的非线性特性 2、Protel 原理图绘制 2.1 准备画图 1.启动 Protel DXP 2004 （1）从 Windows 操作系统的开始菜单或桌面快捷图标进入 Protel DXP 2004 环 3

武汉理工大学《Protel 应用》课程设计说明书境。（2）使用菜单 File/New/PCBproject 建立新工程文件。在侧栏中可对其 save as 并且重命名为 hanshu.PCBprj。（3）使用菜单 File/New，在下拉菜单选择 Schematic，建立新原理图文件。（4）一个名为 Sheet1.SchDoc 的原理图图纸出现在设计窗口中，并且原理图文件夹也自动地添加（连接）到项目。这个原理图图纸现在列表在 Projects 标签中的紧挨着项目名下的 Schematic Sheets 文件夹下。同样方法重命名为 hanshu.schdoc。设置画图环境使用菜单 Design/Document Option，在如图 2-1 所示的窗口中设置图纸尺寸、栅格等内容。图 2-1 Document Option 对话框原理图参数设置： 1、从菜单选择 Tools » Preferences 打开原理图参数对话框。这个对话框允许你设置全部参数，这些将应用到你将继续工作的所有原理图图纸。 2、点击 Default Primitives 标签以使其为当前，勾选 Permanent。点击 OK 按钮关闭对话框。 3、在你开始绘制原理图之前，保存这个原理图图纸，因此选择 File » Save。 4

武汉理工大学《Protel 应用》课程设计说明书图 2-2 Preferences 对话框 2.2 定位元件和加载元件库 1、点击 Libraries 标签显示库工作区面板。 2、在库面板中按下 Search 按钮，或选择 Tools» Find Component。这将打开查找库对话框。 3、确认 Scope 被设置为 Libraries on Path，并且 Path 区含有指向你的库的正确路径。如果你接受安装过程中的默认目录，路径中会显示 C:\Program Files\Altium\Library\。确认 Include Subdirectories 未被选择（未被勾选）。 4、本函数发生器中的运放 uA747 查找所有与有关的，所以在 Search Criteria 单元的 Name 文本框内键入*747*。 5

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