正弦波發(fā)生器的設(shè)計與仿真

1、正弦波發(fā)生器的設(shè)計與仿真1. 課程設(shè)計目的（1）學(xué)會利用Protel2004，實現(xiàn)電路繪制以及PCB的生成以及學(xué)會設(shè)計方法和設(shè)計規(guī)則的設(shè)置，從而對信號發(fā)生器有進一步的了解。并能夠?qū)υO(shè)計結(jié)果加以分析。（2）掌握利用Multisim10的基本操作，完成對電路的仿真和波形的測試分析。（3）通過對正弦波發(fā)發(fā)生器的設(shè)計和實現(xiàn)，掌握基本信號發(fā)生電路的工作原理及設(shè)計方法。2.設(shè)計方案論證本實驗使用的一個軟件是Multisim，它是一款電子電路仿真的虛擬電子工作臺軟件，采用直觀的圖形界面創(chuàng)建電路，在計算機屏幕上模仿真實實驗室的工作臺，繪制電路圖需要的元器件，電路仿真需要的測試儀器均可以直接從屏幕上選?。卉浖x

2、器控制面板外形和操作方式都與實物相似，可以實時顯示測量結(jié)果；Multisim軟件帶有豐富的電路元件庫，提供多種電路分析方法；作為設(shè)計工具，它可以同其它流行的電路分析，設(shè)計和制版軟件交換數(shù)據(jù);Multisim還是一個優(yōu)秀的電子技術(shù)訓(xùn)練工具，利用它提供的虛擬儀器可以用比實驗室中更靈活的方式進行電路實驗，仿真電路的實際運行情況，熟悉常用電子儀器測量方法。Multisim工作環(huán)境如圖1所示圖1 Multisim工作環(huán)境Protel DXP包含電路原理圖設(shè)計，電路原理圖仿真測試，印制電路板設(shè)計，自動布線器和FPGA/CPLD設(shè)計，覆蓋了以PCB為核心的整個物理設(shè)計。它提供了進行層次原理圖設(shè)計的環(huán)境，支持

3、“自上而下”和“自下而上”的層次電路設(shè)計，能夠完成更加大型，更為復(fù)雜的電路設(shè)計。Protel DXP 提供了豐富的原件原理圖庫和PCB封裝庫，并且?guī)斓墓芾砗途庉嫻δ芨油晟疲萁M更加簡便。電路設(shè)計人員通過Protel DXP提供的編輯工具，可以方便的實現(xiàn)庫中沒有包含的原件原理圖以及PCB封裝的設(shè)計制作。它提供了原件集成庫的概念。在它的元件集成庫中集成了元件的原理圖符號，本次設(shè)計重要通過 Protel DXP 繪圖軟件完成正弦波發(fā)生器原理圖的繪制及PCB圖的繪制，并利用Multisim軟件進行編譯、仿真出正弦波波形，并對其進行比較。本次設(shè)計主要用軟件Protel DXP，Protel DXP是第

4、一個將所有設(shè)計工具集于一身的板級設(shè)計系統(tǒng)，電子設(shè)計者從最初的項目模塊規(guī)劃到最終形成生產(chǎn)數(shù)據(jù)都可以按照自己的設(shè)計方式實現(xiàn)。Protel DXP是第一個將所有設(shè)計工具集于一身的板級設(shè)計系統(tǒng)，能夠處理各種復(fù)雜的PCB設(shè)計過程。通過設(shè)計輸入仿真、PCB繪制編輯、拓撲自動布線、信號完整性分析和設(shè)計輸出等技術(shù)融合，提供了全面的設(shè)計解決方案。Protel DXP工作環(huán)境如圖2所示圖2 Protel DXP工作環(huán)境3利用Multisim進行仿真3.1創(chuàng)建正弦電路原理圖正弦波產(chǎn)生電路的目的就是使電路產(chǎn)生一定頻率和幅度的正弦波，我們一般在放大電路中引入正反饋，并創(chuàng)造條件，使其產(chǎn)生穩(wěn)定可靠的振蕩。正弦波產(chǎn)生電路的基

5、本結(jié)構(gòu)是:引入正反饋的反饋網(wǎng)絡(luò)和放大電路。其中:接入正反饋是產(chǎn)生振蕩的首要條件，它又被稱為相位條件；產(chǎn)生振蕩必須滿足幅度條件；要保證輸出波形為單一頻率的正弦波，必須具有選頻特性；同時它還應(yīng)該具有穩(wěn)幅特性。因此，正弦波產(chǎn)生電路一般包括：放大電路；反饋網(wǎng)絡(luò)；選頻網(wǎng)絡(luò)；穩(wěn)幅電路各部分。正弦波振蕩電路的組成判斷及分類：（1） 放大電路：保證電路能夠有從起振到動態(tài)平衡的過程，電路獲得一定幅值的輸入值，實現(xiàn)自由控制。（2） 選頻網(wǎng)路：確定電路的振蕩頻率，是電路產(chǎn)生單一頻率的振蕩，即保證電路產(chǎn)生正弦波振蕩。（3） 正反饋網(wǎng)絡(luò)：引入正反饋，使放大電路的輸入信號等于其反饋信號。（4） 穩(wěn)幅環(huán)節(jié)：也就是非線性環(huán)節(jié)

6、，作用是輸出信號幅值穩(wěn)定。正弦波振蕩器由基本放大器、反饋網(wǎng)絡(luò)、選頻網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)幅網(wǎng)絡(luò)4部分組成，他們的作用分別是：放大器和反饋網(wǎng)絡(luò)組成正反饋放大器,選頻網(wǎng)絡(luò)用來提取特定頻率的正弦波發(fā)生器。RC正弦振蕩電路原理圖如下圖3所示圖3 RC正弦振蕩電路原理圖本次設(shè)計采用RC正弦波震蕩電路，其功能通常是用來產(chǎn)生頻率低于1MHz的低頻信號。本設(shè)計中，串，并，與和構(gòu)成了四臂電橋，反饋網(wǎng)絡(luò)和選頻網(wǎng)絡(luò)有RC串并連電路組成，反饋信號從運放的正向輸入端輸入，所以是正反饋，選擇的頻率滿足,選參數(shù)時注意，。對做出的原理圖進行仿真，調(diào)整其參數(shù)，并調(diào)整滑動變阻器，將滑動變阻器調(diào)至20%時，對電路進行仿真，雙擊示波器，進入波形顯

7、示界面，調(diào)整示波器的時間軸比例為100ms/Div，調(diào)整其通道比例為1mV/Div，得到正弦波振蕩電路仿真圖如圖4所示圖4 正弦波振蕩電路仿真圖3.2調(diào)整參數(shù)，觀察波形調(diào)整電路中的參數(shù)，將C1,C2改為10F，對其進行仿真得到正弦波振蕩電路圖如圖5所示圖5 正弦波振蕩電路圖3.3設(shè)計并制作PCB板（1）繪制電路原理圖根據(jù)Multisim仿真電路原理圖，在Protel中創(chuàng)建一個正弦波放大器的電路原理圖：點擊File->New->Schematic，打開原理圖編輯界面，按照仿真原理圖，在libraries元件庫中找出對應(yīng)的原件，組成電路原理圖，正弦波放大器電路原理圖如圖6所示圖6 正弦

8、波放大器電路原理圖為了能夠容易的根據(jù)正弦波放大器電路原理圖繪制出對應(yīng)的PCB圖，設(shè)計電路原理圖的時候，盡量選擇元件庫中原有的元器件，以便在設(shè)計PCB圖的時候，能夠很好的封裝，使PCB的制作過程更加簡單。（2）打開Protel DXP軟件，選擇選擇File->New->PCB命令，則系統(tǒng)生成一張沒有定義的邊界的PCB圖紙，如圖7所示圖7 打開PCB工作界面（3）打開PCB圖紙后，選擇Design->Board Shape->Redefine Board Shape 命令進行重定義板型。光標變成十字形，工作窗口變成綠色，系統(tǒng)進入PCB外形窗口，在PCB圖紙的適當位置點擊鼠標

9、作為起點，依次完成4個頂點的繪制，這樣電路板的衛(wèi)星輪廓偶就確定下來了，在繪制好的線框霞邊界上雙擊既可以彈出“線條屬性”的對話框，在該對話框中可以對線條寬和顏色等特定進行設(shè)置，在線條的屬性設(shè)置完畢后可以選中Lock后面的復(fù)選框，這樣可以線條鎖定，使其位置、線性等參數(shù)固定下來，不會受到移動、刪除等所悟操作的影響。如圖8所示圖8 PCB外形編輯（4）制作PCB圖當完成了電路原理圖的繪制和電路板形狀，大小的確定后，確保電路原理圖和電路板在同一個項目中，打開PCB，選擇Design->lmpotr changes from Logamp命令，系統(tǒng)便會自動將原理圖載入PCB中。自動布線裝入原理圖至P

10、CB后，把原件封裝放入PCB的內(nèi)部，這就需要對原件封裝進行布局。Protel2004提供了強大的自動布局功能，用戶只需要定義好規(guī)則，Protel可以將重疊的原件封裝分離開。然后進行手工布局，系統(tǒng)對原件的自動布局一邊以尋找最短布線路徑為目標，因此原件的自動布局往往不理想，用戶需要進行手工調(diào)整，或者直接用手工進行器件的布局。先選中改元器件，然后進行移動、旋轉(zhuǎn)、翻轉(zhuǎn)等操作。最終形成最理想的布局效果，此時選Auto Route ->All 命令，對整個PCB進行布線，根據(jù)電路圖原理的復(fù)雜程度和布線難度的不同，Protel的布線時間也不用。布線完成后，就得到了PCB圖。PCB原理圖如圖9所示圖9 PCB原理圖4設(shè)計體會本次課程設(shè)計讓我受益匪淺，雖然時間不長，但是我還是學(xué)到了很多以前沒有學(xué)過的東西。學(xué)到了一些書本上沒有的東西，讓我對EDA這門課程有了更深層次的了解，同時我也能夠更加熟練的應(yīng)用Protel DXP軟件和Multisim軟件，通過這次課程設(shè)計，我能夠熟練的使用Protel DXP軟件繪制電路原理圖，以及元器件的封裝和PCB圖的生成，同時，我還更熟練的掌握了Multisim軟件的使用方法和功能，并且能夠獨立的繪制出電路原理圖，并能夠進行編譯仿真。本次課設(shè)除了讓我學(xué)到了這些東西之外，最重要的是大大的提高了我的動手動腦的能力，讓我