電子制圖課程設(shè)計(jì)方波－三角波發(fā)生器

1、課程設(shè)計(jì)說明書 方波三角波發(fā)生器沈 陽 大 學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 no.1課程設(shè)計(jì)目的計(jì)算機(jī)電子線路制圖課程設(shè)計(jì)是學(xué)習(xí)課程之后的綜合性實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。目的是通過解決簡(jiǎn)單的實(shí)際問題鞏固和加深在計(jì)算機(jī)電子線路制圖課程終所學(xué)的理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)技能。訓(xùn)練學(xué)生綜合運(yùn)用學(xué)過的電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)，在教師指導(dǎo)下完成查找資料，選擇、論證方案，設(shè)計(jì)電路，運(yùn)行仿真，設(shè)計(jì)印制電路板，分析結(jié)果，撰寫報(bào)告等工作。使學(xué)生初步掌握利用電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化工具設(shè)計(jì)電子電路的一般方法步驟，通過理論聯(lián)系實(shí)際提高和培養(yǎng)學(xué)生分析、解決實(shí)際問題的能力和創(chuàng)新能力，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)和畢業(yè)后工作打下一定的基礎(chǔ)。沈 陽 大 學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書

2、 no.2一、 設(shè)計(jì)方案論證1、概述 由集成運(yùn)放構(gòu)成的方波和三角波發(fā)生器的電路形式很多，但通常由滯回比較器和積分電路構(gòu)成。按積分電路的不同，又可以分為兩種類型：一類是由普通的rc積分電路組成，另一類由恒流充放電的積分電路和滯回比較器組成。 常用的方波和三角波發(fā)生電路是由集成運(yùn)放組成的積分器和滯回比較器組成的，由于采用了由集成運(yùn)算放大器組成弄鬼的積分器，電容c始終處在恒流充放電狀態(tài)，使三角波和方波的性能得到很大的改善，不僅能得到線性度較理想的三角波，而且也便于調(diào)節(jié)振蕩頻率和幅度。2、 工作原理：假設(shè)t=0時(shí)積分電容上的初始電壓為零，而滯回比較器輸出端為高電平，即uo1=+uz。因集成運(yùn)放a1同相

3、輸入端的電壓u+同時(shí)與uo1和uo有關(guān)，根據(jù)疊加定理可得 工作原理框架圖13、原理論證 沈 陽 大 學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 no.3 圖2 方波三角波發(fā)生電路原理圖可知：方波和三角波的振蕩頻率相同，其值為 方波的輸出幅度由3穩(wěn)壓管dz決定，方波經(jīng)積分后得到三角波，因此三角波輸出幅度為 其中uz為穩(wěn)壓管的電壓三角波的振蕩周期為根據(jù)題目設(shè)計(jì)要求，輸出波形頻率需400hz，幅度2v，因此設(shè)置元件參數(shù)見原理圖。二、單元電路設(shè)計(jì)過程1、單元電路結(jié)構(gòu)方波三角波發(fā)生電路主要由以下兩部分組成圖3. 矩形波發(fā)生電路沈 陽 大 學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 no.4圖4. 積分電路2、選定儀器列表表1：儀器列表結(jié)構(gòu)名稱符號(hào)標(biāo)識(shí)個(gè)數(shù)

4、滯回比較器電阻r1、r2、r33個(gè)集成運(yùn)放a1個(gè)穩(wěn)壓管d1、d22個(gè)積分電路電阻r4、r52個(gè)集成運(yùn)放b1個(gè)電容c1個(gè)三、仿真原理圖1、用dxp軟件繪制的仿真原理圖如下：沈 陽 大 學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 no.5 圖5 用dxp軟件繪制的仿真原理圖2、仿真元件列表表2.方波及三角波電路元件表元件名稱標(biāo)號(hào)說明參數(shù)型號(hào)所屬元件庫lm324nua集成運(yùn)算放大器ti operational amplifier i .intlibubin5233bd1穩(wěn)壓管6vfsc discrete diode.intlibd2res2r1電阻40kmiscellaneous devicesintlibr240kr32k

5、r430kr530kcapc電容0.02fvsrcvcc直流電源15vvee-15v沈 陽 大 學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 no.6已知：r1=40k，r2=40k，r3=2k, r4=30k,r5=30k,f =400hz由已知計(jì)算電容cf =1/t t=2.4msc=t *r2 / (4 *r1* r4) = 0.02u四、仿真分析方案1、仿真類型及參數(shù)選擇的仿真類型是瞬態(tài)分析針對(duì)瞬態(tài)分析主要包括以下特點(diǎn)：它用于求電路的時(shí)域響應(yīng)；在其中可以設(shè)置start time ,end time,step time,max step time等。而且最重要的是它的分析結(jié)果是以波形圖的形式顯示，這一點(diǎn)符合本設(shè)計(jì)要

6、求。11創(chuàng)建設(shè)計(jì)項(xiàng)目和原理圖文件創(chuàng)建原理圖文件：filenewschematic12設(shè)置圖紙參數(shù)執(zhí)行designdocument options 設(shè)置土著為白色，不顯示標(biāo)題欄和可見柵格，采用用戶設(shè)置圖紙規(guī)格，寬100，高400，縱向和橫向分區(qū)數(shù)均為413安裝元件庫（1）單擊窗口底部libraries標(biāo)簽（2）在庫管理面板上的庫類型選中components（3）打開available libraries，單擊install 安裝library目錄下的simulation sources.intlab、lt operational amplifier.intlib、miscellaneous de

7、vices.intlib和fsc discrete diode.intlib 。14參數(shù)值設(shè)置雙擊res1對(duì)象，打開其屬性設(shè)置對(duì)話框，在designator改標(biāo)號(hào)，location改元件位置，在paramenters內(nèi)改變阻值。針對(duì)本設(shè)計(jì)選擇的瞬態(tài)分析參數(shù)是：起始時(shí)間為0 終止時(shí)間為10ms 步長(zhǎng)為20ns 最大步長(zhǎng)為200ns沈 陽 大 學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 no.7 圖62、仿真分析步驟：（1）執(zhí)行designsimulatemixsisim命令，打開仿真分析參數(shù)設(shè)置對(duì)話框（2）在分析選項(xiàng)中選擇所需的分析類型（3）單擊選擇的分析類型打開參數(shù)設(shè)置對(duì)話框，根據(jù)需要設(shè)置分析參數(shù)（4）在基本參數(shù)設(shè)置頁

8、中選擇采集數(shù)據(jù)范圍，生成網(wǎng)絡(luò)表范圍，仿真結(jié)果輸出設(shè)置，并根據(jù)需要從可用信號(hào)欄中選擇信號(hào)添加到活動(dòng)信號(hào)欄（5）設(shè)置完畢后單擊ok按鈕關(guān)閉對(duì)話框（6）運(yùn)行仿真，自動(dòng)進(jìn)入仿真結(jié)果顯示環(huán)境（7）根據(jù)需要選擇合適的顯示模式，調(diào)用測(cè)量數(shù)據(jù)3、仿真分析圖7. 瞬態(tài)分析仿真結(jié)果（矩形波）沈 陽 大 學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 no.8選擇的仿真類型是瞬態(tài)分析針對(duì)瞬態(tài)分析主要包括以下特點(diǎn)：它用于求電路的時(shí)域響應(yīng)；在其中可以設(shè)置start time ,end time,step time,max step time等。而且最重要的是它的分析結(jié)果是以波形圖的形式顯示，這一點(diǎn)符合本設(shè)計(jì)要求 圖8 圖9 圖10. 瞬態(tài)分析仿真結(jié)

9、果（三角波）沈 陽 大 學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 no.9 圖11 圖123、 數(shù)據(jù)記錄表三：數(shù)據(jù)記錄表觀察點(diǎn)波形幅值頻率vo16.38v3934hzvo26.56v3934hz五、測(cè)試驗(yàn)證結(jié)果與分析測(cè)試結(jié)果：幅值為 6.5676v 周期 1/393.4=2.5ms計(jì)算結(jié)果：uz=6v uo1=uz,u+=0,uom=uo根據(jù)疊加原理可得，uomr2(r1+r2)- r2(r1+r2) uz=0三角波輸出幅值為 uom= (r1r2)uz=6v周期為 t=2.4ms測(cè)試結(jié)果與計(jì)算結(jié)果相接近，仿真是成功的。六、印制電路板圖：（1）在原理圖中執(zhí)行designnetlist for documentprot

10、el命令，生成網(wǎng)絡(luò)表文件。（2）創(chuàng)建并打開印制電路板文件，設(shè)置工作層沈 陽 大 學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 no.10（3）調(diào)入網(wǎng)絡(luò)表（4）元件布局（5）自動(dòng)布線（6）以三維方式顯示設(shè)計(jì) 圖13.布線結(jié)果 圖14.以三維方式顯示設(shè)計(jì)七、誤差分析仿真軟件的元器件值不可能絕對(duì)的精確造成仿真結(jié)果會(huì)有一定的非可見誤差，另外參數(shù)的設(shè)置問題以及小數(shù)點(diǎn)的取舍都是影響結(jié)果的因素，而且人眼觀察也是有一定的誤差的，因此仿真結(jié)果會(huì)與理論值有一定差別也是可以允許的。八、設(shè)計(jì)體會(huì)沈 陽 大 學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 no.11電子線路制圖課程設(shè)計(jì)使我們稍懂的了如何使用dxp這種仿真軟件，protel dxp的仿真分析功能，可以為模擬電子電路，數(shù)字電子電路進(jìn)行靜態(tài)工作點(diǎn)分析、瞬態(tài)分析，培養(yǎng)了我們的學(xué)習(xí)興趣和電子制圖的工程意識(shí)，尤其在印制電路板方面更加理解了書本上的知識(shí)。九、參考文獻(xiàn)【