壓控振蕩脈沖型鎖相環(huán)電路仿真

1、基礎(chǔ)強(qiáng)化訓(xùn)練任務(wù)書學(xué)生姓名： 田鑫 專業(yè)班級(jí)： 電子0703 指導(dǎo)教師： 鐘毅 工作單位： 信息工程學(xué)院 題 目: Protel 應(yīng)用實(shí)踐壓控振蕩脈沖型鎖相環(huán)電路仿真 初始條件：Protel99SE要求完成的主要任務(wù): （包括課程設(shè)計(jì)工作量及其技術(shù)要求，以及說明書撰寫等具體要求）1. 繪制具有一定規(guī)模、一定復(fù)雜程度的電路原理圖*.sch（自選）?？梢陨婕澳M、數(shù)字、高頻、單片機(jī)、或者一個(gè)具有完備功能的電路系統(tǒng)。2. 繪制相應(yīng)電路原理圖的雙面印刷版圖*.pcb3. 對(duì)電路原理圖進(jìn)行仿真，給出仿真結(jié)果（如波形*.sdf、數(shù)據(jù)）并說明是否達(dá)到設(shè)計(jì)意圖時(shí)間安排：1、 2009 年 7 月 13 日集中

2、，作基礎(chǔ)強(qiáng)化訓(xùn)練具體實(shí)施計(jì)劃與報(bào)告格式的要求說明；學(xué)生查閱相關(guān)資料，學(xué)習(xí)電路的工作原理。2、 2009 年 7 月 14 日，電路設(shè)計(jì)與分析。3、 2009 年 7 月 15 日 至 2009 年 7 月 16 日，相關(guān)電路原理圖和PCB版圖的繪制。4、 2009 年 7 月 17 日，上交基礎(chǔ)強(qiáng)化訓(xùn)練成果及報(bào)告，進(jìn)行答辯。課設(shè)答疑地點(diǎn)：鑒主13樓電子科學(xué)與技術(shù)實(shí)驗(yàn)室。指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日系主任（或責(zé)任教師）簽名： 年 月 日 目錄摘要 1Abstract11 軟件選擇 32 電路選擇 52.1單片機(jī)最小系統(tǒng) 52.2自行制作的sch庫文件 72.3壓控振蕩脈沖型鎖相環(huán)電路 93 電路原

3、理分析103.1 AFC分相型平衡式鑒相器103.2 低通電路113.3壓控振蕩器電路 113.4反向電路 123.5積分電路 123.6輸入耦合電路 124 protel原理圖繪制 134.1 protel 電路圖制作詳細(xì)步驟134.2壓控振蕩脈沖型鎖相環(huán)最終電路154.3檢查電氣規(guī)則tools erc 154.4材料清單report 155 繪制PCB板 175.1 PCB板制作詳細(xì)步驟 175.2 PCB總圖雛形 186 仿真部分 197 參考資料 22摘要本文介紹作品采用protel99SE對(duì)壓控振蕩脈沖型鎖相環(huán)電路進(jìn)行繪制電路圖制作PCB 板及仿真工作。主要介紹了protel的一些基

4、本的操作和用法，例如，原理圖sch的繪制，當(dāng)然其中也包括元件的制作；印刷電路板PCB的制作；對(duì)電路原理圖進(jìn)行仿真。電路分塊清晰，PCB板美觀、模塊清晰。經(jīng)仿真電路原理正確。達(dá)到任務(wù)要求。關(guān)鍵字：PROTEL99SE；單片機(jī)最小系統(tǒng)；壓控振蕩脈沖型鎖相環(huán)電路；仿真；PCB； AbstractThis article describes the use of protel99SE works on pulse-type voltage-controlled oscillation circuit phase-locked loop circuit drawing and simulation of

5、 the production work of PCB board. Protel introduces some of the basic operation and use of, for example, sch schematic drawing, of course, including the production of components; printed circuit board PCB production; schematic diagram of the circuit simulation. Clear block circuit, PCB plate appear

6、ance, the module definition. The correct circuit by simulation. Achieve the mission requirements.Key words: PROTEL99SE; The smallest single-chip system; 壓控鎮(zhèn)動(dòng)脈沖型; simulation; PCB1 軟件選擇Protel99SE是應(yīng)用于Windows9X/2000/NT操作系統(tǒng)下的EDA設(shè)計(jì)軟件，采用設(shè)計(jì)庫管理模式，可以進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)，具有很強(qiáng)的數(shù)據(jù)交換能力和開放性及3D模擬功能，是一個(gè)32位的設(shè)計(jì)軟件，可以完成電路原理圖設(shè)計(jì)，印制電路板設(shè)

7、計(jì)和可編程邏輯器件設(shè)計(jì)等工作，可以設(shè)計(jì)32個(gè)信號(hào)層，16個(gè)電源-地層和16個(gè)機(jī)加工層。按照系統(tǒng)功能來劃分，Protel99se主要包含以下倆大部分和6個(gè)功能模塊。1.1 電路工程設(shè)計(jì)部分（1）電路原理設(shè)計(jì)部分（Advanced Schematic 99）：電路原理圖設(shè)計(jì)部分包括電路圖編輯器（簡(jiǎn)稱SCH編輯器）、電路圖零件庫編輯器（簡(jiǎn)稱Schlib編輯器）和各種文本編輯器。本系統(tǒng)的主要功能是：繪制、修改和編輯電路原理圖；更新和修改電路圖零件庫；查看和編輯有關(guān)電路圖和零件庫的各種報(bào)表。（2）印刷電路板設(shè)計(jì)系統(tǒng)（Advanced PCB 99）：印刷電路板設(shè)計(jì)系統(tǒng)包括印刷電路板編輯器（簡(jiǎn)稱PCB編輯

8、器）、零件封裝編輯器（簡(jiǎn)稱PCBLib編輯器）和電路板組件管理器。本系統(tǒng)的主要功能是：繪制、修改和編輯電路板；更新和修改零件封裝；管理電路板組件。（3）自動(dòng)布線系統(tǒng)（Advanced Route 99）：本系統(tǒng)包含一個(gè)基于形狀（Shape-based）的無柵格自動(dòng)布線器，用于印刷電路板的自動(dòng)布線，以實(shí)現(xiàn)PCB設(shè)計(jì)的自動(dòng)化。1.2 電路仿真與PLD部分（1）電路模擬仿真系統(tǒng)（Advanced SIM 99）：電路模擬仿真系統(tǒng)包含一個(gè)數(shù)字/模擬信號(hào)仿真器，可提供連續(xù)的數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào)，以便對(duì)電路原理圖進(jìn)行信號(hào)模擬仿真，從而驗(yàn)證其正確性和可行性。（2）可編程邏輯設(shè)計(jì)系統(tǒng)（Advanced PLD

9、99）：可編程邏輯設(shè)計(jì)系統(tǒng)包含一個(gè)有語法功能的文本編輯器和一個(gè)波形編輯器（Waveform）。本系統(tǒng)的主要功能是；對(duì)邏輯電路進(jìn)行分析、綜合；觀察信號(hào)的波形。利用PLD系統(tǒng)可以最大限度的精簡(jiǎn)邏輯部件，使數(shù)字電路設(shè)計(jì)達(dá)到最簡(jiǎn)化。（3）高級(jí)信號(hào)完整性分析系統(tǒng)（Advanced Integrity 99）：信號(hào)完整性分析系統(tǒng)提供了一個(gè)精確的信號(hào)完整性模擬器，可用來分析PCB設(shè)計(jì)、檢查電路設(shè)計(jì)參數(shù)、實(shí)驗(yàn)超調(diào)量、阻抗和信號(hào)諧波要求等?？紤]到protel99SE功能已經(jīng)符合電路圖繪制、制版、仿真等要求加之本人對(duì)protel99SE較為熟悉所以選用protel99SE進(jìn)行本次課程設(shè)計(jì)。2 電路選擇2.1 單片

10、機(jī)最小系統(tǒng)圖2.1.1 單片機(jī)最小系統(tǒng)原理圖本電路包括單片機(jī)最小電路以及串口通信、流水燈、蜂鳴器等簡(jiǎn)單的外圍設(shè)備。因單片機(jī)常常需要制PCB板。能完整的制作一塊單片機(jī)的PCB板也是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。圖 自行繪制的單片機(jī)最小系統(tǒng)原理圖圖 自行繪制的單片機(jī)最小系統(tǒng)PCB版2.2自行制作的sch庫文件圖 自行制作的AT89S52圖 ISP下載接口庫文件制作步驟：新建一個(gè)schlib文件，然后利用IEEE和Drawing Toolbar開始繪圖圖 修改了PIN腳的二極管圖 USB接口文件制作注意事項(xiàng)：PIN腳的探頭端向外，沒有的一端和所繪圖相連接由于單片機(jī)不容易仿真，加之單純制作單片機(jī)電路過于簡(jiǎn)單。所以沒

11、有選擇23壓控振蕩脈沖型鎖相環(huán)電路圖壓控振蕩脈沖型鎖相環(huán)電路由于本人對(duì)此電路比較熟悉。且有一定得復(fù)雜度。可作電路仿真。比單純做單片機(jī)最小系統(tǒng)更有實(shí)際意義。綜合考慮選擇此電路。3 電路原理分析 圖3 電路基本模塊圖壓控振蕩脈沖型鎖相環(huán)電路主要原理：從振蕩輸出提取反相信號(hào)經(jīng)過積分電路形成比較鋸齒信號(hào)送AFC鑒相器；AFC鑒相器把外同步信號(hào)與本機(jī)振蕩比較信號(hào)進(jìn)行相位或者頻率的比較產(chǎn)生誤差電壓，誤差越大則輸出越大。誤差電壓經(jīng)過低通濾波變?yōu)檎`差直流電壓，反向控制壓控振蕩器的振蕩頻率變化方向，牽引回到符合要求的頻率范圍中。3.1 AFC分相型平衡式鑒相器圖3.1 AFC分相型平衡式鑒相器部分利用Q1、R2

12、、R3、C2、C3、D1、D2、R4、R5組成分相型平衡式鑒相器。3.2 低通電路圖3.2 低通電路利用R6、C4組成環(huán)路濾波器（即低通），其時(shí)間常數(shù)的大小決定了鎖相環(huán)的壓控性和頻率的穩(wěn)定性。3.3壓控振蕩器電路圖3.3 壓控振蕩器電路利用U1A、R5和C6組成壓控振蕩器電路3.4反相電路圖3.4 反相電路利用U1B組成反相電路3.5積分電路圖3.5 積分電路利用R8和C5組成積分電路3.6輸入耦合電路圖3.6 輸入耦合電路利用R1和C1組成輸入耦合電路4 protel原理圖繪制4.1 protel電路圖制作詳細(xì)步驟首先創(chuàng)建一個(gè)sch文件，如下圖所示點(diǎn)擊“add”按鍵，出現(xiàn)圖。圖 protel

13、自帶sch庫圖4.1.1 加載sch庫窗口用鼠標(biāo)在圖的ddb庫里面點(diǎn)擊一下，按下鍵盤的M鍵，出現(xiàn)protel最常用的庫文件，如圖4.1.3，點(diǎn)擊“ok”，庫文件加載成功。圖 加載常用的sch庫然后利用其中的元器件繪圖，在圖 窗口中直接點(diǎn)擊一下，按元件對(duì)應(yīng)首寫字母，即可快速找到所需元件，例如電阻R，在鍵盤上按R，如圖4.1.4，即可快速找到。點(diǎn)擊“place”,即可將電阻放到sch文件中。 圖 快速找到以R開頭的元件 圖4.1.5找到電阻R修改元件參數(shù)，desianation為元件名，Part為數(shù)值。圖 元件參數(shù)設(shè)置連線時(shí)，使用wiring toolbars的第一個(gè)工具，當(dāng)出現(xiàn)圓點(diǎn)的時(shí)候方可點(diǎn)擊

14、，放下連線。按照自己所找的電路圖，運(yùn)用protel會(huì)出其原理圖。4.2壓控振蕩脈沖型鎖相環(huán)電路圖4.2 壓控振蕩脈沖型鎖相環(huán)電路4.3檢查電氣規(guī)則tools erc圖4.3 電氣規(guī)則檢查提示沒有錯(cuò)誤4.4材料清單report圖4.4 材料清單5 繪制PCB 板5.1 PCB板制作詳細(xì)步驟在sch文件中，生成網(wǎng)絡(luò)表，點(diǎn)擊design中的create netlist，如圖圖 在sch界面生成網(wǎng)絡(luò)表創(chuàng)建一個(gè)PCB文件，在PCB最下面選擇KeepOutLayer(此層可以自動(dòng)布線)選擇design里面的netlist出現(xiàn)圖，點(diǎn)擊Browse，選擇以.net結(jié)尾的文件，出現(xiàn)如圖所示情況，點(diǎn)擊Execut

15、e，PCB加載網(wǎng)絡(luò)表成功，將PCB元件拖放到方格內(nèi)（用manroute畫出來的），然后選擇自動(dòng)布線，或者手動(dòng)布線（使用manroute時(shí)，出現(xiàn)八角形方可點(diǎn)擊）。圖 加載網(wǎng)絡(luò)表5.2 PCB總圖圖5.2 PCB總圖6 仿真部分對(duì)壓控振蕩脈沖型鎖相環(huán)電路作仿真。重新制作sch原理圖如圖6.1，在加載庫文件這里只用加入SIM.ddb，只能使用里面的元器件，才可以實(shí)現(xiàn)仿真。其他操作和制作原理圖相同，這里不再介紹。部分仿真結(jié)果如下。圖6.1 總體仿真圖圖6.2 仿真結(jié)果全局圖圖6.3 鎖相環(huán)振蕩輸出波形圖6.4 Vb同步信號(hào)波形圖6.5 Ve分相波形圖6.6 Vc分相波形Vb為同步信號(hào)波形；Vc，Ve為分相波形；OUT為鎖相環(huán)震蕩輸出；振蕩器的周期約T=1.4R9C6，OUT的輸出與同步信號(hào)V1的頻率相同，當(dāng)對(duì)C6進(jìn)行參數(shù)掃描是，找出取值0.380.5uF的范圍，OUT的輸出曲線都沒有變化，說明