(論文)函數(shù)信號(hào)發(fā)生器課程設(shè)計(jì)最新優(yōu)秀畢業(yè)論文資料搜集嘔血奉獻(xiàn)

課程設(shè)計(jì)任務(wù)書題 目: 函數(shù)信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì)初始條件：Protel DXP應(yīng)用軟件，電容若干，二極管若干，電阻若干，整流橋一個(gè)，集成電路MAX038CPP一個(gè)，集成電路AD822AN一個(gè)，三端穩(wěn)壓塊LM7805CT一個(gè)，LM7905CT一個(gè)，連接器2X2，1X2，1X4分別一個(gè)。 要求完成的主要任務(wù): 1、能夠完整的畫出電路圖。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4、能夠產(chǎn)生多種波形，如三角波，矩形波，正弦波時(shí)間安排：第1-18周，安排任務(wù)，并進(jìn)行電路繪制，仿真。第18周，星期二完成（答辯，提交報(bào)告，演示） 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日系主任（或責(zé)任教師）簽名： 年 月 日摘 要2Abstract31. 設(shè)計(jì)準(zhǔn)備41.1 MAX03841.1.1 MAX038性能簡(jiǎn)介41.1.2 MAX038內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理41.2 PROTEL DXP 基本使用步驟62、 函數(shù)信號(hào)發(fā)生器原理圖設(shè)計(jì)72.1整體電路原理72.1.1信號(hào)產(chǎn)生電路圖72.1.2 幅值控制電路82.1.3電源電路82.1.4 完整電路92.2 電路的設(shè)計(jì)102.2.1準(zhǔn)備畫圖102.2.2定位元件和加載元件庫(kù)112.2.3原理圖放置元件112.2.4連接電路122.2.5 Compile PCB project122.2.6 ERC檢驗(yàn)132.2.7 生成網(wǎng)絡(luò)表133、PCB板制作143.1創(chuàng)建PCB文件143.2導(dǎo)入器件153.3元件的自動(dòng)布局163.4元件自動(dòng)布線163.4.1印制電路板完整圖：163.4.2 印制電路板頂層圖：173.4.3 印制電路板底層圖：173.5 DRC校驗(yàn)184、 電路仿真184.1放置電源及信號(hào)源184.2 設(shè)置仿真參數(shù)184.3 查看仿真波形195原件清單206小結(jié)與體會(huì)217、參考文獻(xiàn)22摘 要Protel設(shè)計(jì)系統(tǒng)是世界上第一套將EDA環(huán)境引入到Windows環(huán)境中的EDA開發(fā)工具，是具有強(qiáng)大功能的電子設(shè)計(jì)CAD軟件，它具有原理圖設(shè)計(jì)、印刷電路板（PCB）、設(shè)計(jì)層次原理圖設(shè)計(jì)、報(bào)表制作、電路仿真以及邏輯器件設(shè)計(jì)等功能，是進(jìn)行電子設(shè)計(jì)最有用的軟件之一。Protel DXP運(yùn)行在優(yōu)化的設(shè)計(jì)瀏覽器平臺(tái)上，并且具備當(dāng)今所有先進(jìn)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，能夠處理各種復(fù)雜的PCB設(shè)計(jì)過程。通過設(shè)計(jì)輸入仿真、PCB繪制編輯、拓?fù)渥詣?dòng)布線、信號(hào)完整性分析和設(shè)計(jì)輸出等技術(shù)融合，Protel DXP提供了全面的設(shè)計(jì)解決方案。本次protel課程設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的原理圖繪制，PCB板圖制作，以及電路仿真。運(yùn)用集成電路MAX038設(shè)計(jì)函數(shù)發(fā)生器。這一設(shè)計(jì)方案能產(chǎn)生多種波形，達(dá)到較高的頻率，且易于調(diào)試。關(guān)鍵詞：MAX038CPP Protel DXP 函數(shù)信號(hào)發(fā)生器AbstractProtel design system is the worlds 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. 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 todays 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. The use of integrated circuit design MAX038 function generator. This design can produce a wide range of waveforms to a higher frequency, and easy to debug.Key words：MAX038CPP Protel DXP The principle of mapping1. 設(shè)計(jì)準(zhǔn)備1.1 MAX0381.1.1 MAX038性能簡(jiǎn)介各種波形曲線均可以用三角函數(shù)方程式來表示。能夠產(chǎn)生多種波形,如三角波、鋸齒波、矩形波（含方波）、正弦波的電路被稱為函數(shù)信號(hào)發(fā)生器。函數(shù)信號(hào)發(fā)生器在電路實(shí)驗(yàn)和設(shè)備檢測(cè)中具有十分廣泛的用途。函數(shù)信號(hào)發(fā)生器可以由晶體管、運(yùn)放IC等通用器件制作，更多的則是用專門的函數(shù)信號(hào)發(fā)生器IC產(chǎn)生。早期的函數(shù)信號(hào)發(fā)生器IC，如L8038、BA205、XR2207/2209等，它們的功能較少，精度不高，頻率上限只有300kHz，無法產(chǎn)生更高頻率的信號(hào)，調(diào)節(jié)方式也不夠靈活，頻率和占空比不能獨(dú)立調(diào)節(jié)，二者互相影響。鑒于此，美國(guó)馬克西姆公司開發(fā)了新一代函數(shù)信號(hào)發(fā)生器ICMAX038，它克服了上述芯片的缺點(diǎn)，可以達(dá)到更高的技術(shù)指標(biāo)，是上述芯片望塵莫及的。MAX038頻率高、精度好，因此它被稱為高頻精密函數(shù)信號(hào)發(fā)生器IC。在鎖相環(huán)、壓控振蕩器、頻率合成器、脈寬調(diào)制器等電路的設(shè)計(jì)上，MAX038都是優(yōu)選的器件。1.1.2 MAX038內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理圖1-1 MAX038內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理圖 引腳號(hào)名稱功能1VREF2.5V基準(zhǔn)電壓輸出2GND地3A0波形選擇編碼輸入端（兼容TTL/CMOS電平）4A1同AO腳5COSC主振器外接電容接入端6GND地7DADJ占空比調(diào)節(jié)輸入端8FADJ頻率調(diào)節(jié)輸入端9GND地10Iin電流輸入端，用于頻率調(diào)節(jié)和控制11GND地12PD0相位檢測(cè)器輸出端，若相位檢測(cè)器不用，該端接地13PD1相位檢測(cè)器基準(zhǔn)時(shí)鐘輸入，若相位檢測(cè)器不用，該端接地14SYNCTTL/CMOS電平輸出，用于同步外部電路，不用時(shí)開路15DGND數(shù)字地。在SYNC不用時(shí)開路16DV數(shù)字5V電源。若SYNC不用，該端開路17V5V電源輸入端18GND地19OUT正弦、方波或三角波輸出端20V5V電源輸入端圖1-2 MAX038功能注：表中5個(gè)地內(nèi)部不相連，需外部連接。A0A1波形X1正弦波00方波10三角波圖1-3 A0和A1的編碼1.2 PROTEL DXP 基本使用步驟 圖1-4 Protel啟動(dòng)界面1、電路原理圖的設(shè)計(jì)電路原理圖的設(shè)計(jì)主要是PROTEL DXP原理圖設(shè)計(jì)系統(tǒng)來繪制一張電路原理圖。在這一過程中，要充分利用PROTEL DXP所提供的各種原理繪圖工具、各種編輯功能，來實(shí)現(xiàn)我們的目的，即得到一張正確、精美的電路原理圖。2、產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)表網(wǎng)絡(luò)表是電路原理設(shè)計(jì)與印刷電路板設(shè)計(jì)之間的一座橋梁，它是電路板自動(dòng)的靈魂。網(wǎng)絡(luò)表可以從電路原理圖中獲得，也可從印刷電路板中提取出來。3、印刷電路板的設(shè)計(jì)印制電路板的設(shè)計(jì)主要是針對(duì)PROTEL DXP的另外一個(gè)重要部分PCB而言的，在這個(gè)過程中，我們借助PROTEL DXP提供的強(qiáng)大功能實(shí)現(xiàn)電路板的版面設(shè)計(jì)，完成功難度的工作等。4、電路的仿真Protel dxp提供了仿真功能，我們?cè)谠O(shè)計(jì)完電路后可以對(duì)電路進(jìn)行一定的仿真。2、 函數(shù)信號(hào)發(fā)生器原理圖設(shè)計(jì)2.1整體電路原理函數(shù)信號(hào)發(fā)生器是一種能能夠產(chǎn)生多種波形,如三角波、鋸齒波、矩形波（含方波）、正弦波的電路被稱為函數(shù)信號(hào)發(fā)生器。函數(shù)信號(hào)發(fā)生器在電路實(shí)驗(yàn)和設(shè)備檢測(cè)中具有十分廣泛的用途?，F(xiàn)在我們通過對(duì)函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的原理以及構(gòu)成設(shè)計(jì)一個(gè)能變換出三角波、正弦波、方波的簡(jiǎn)易發(fā)生器。圖2-1 方波,三角波,正弦波圖形 整個(gè)電路主要由信號(hào)產(chǎn)生電路、幅度控制電路、電源電路3部分組成。2.1.1信號(hào)產(chǎn)生電路圖對(duì)于三角波、方波、正弦波這三種信號(hào)，其信號(hào)產(chǎn)生電路的核心器件為MAX038CPP，主要由MAX038CPP芯片外加上少量的外部元器件構(gòu)成。其信號(hào)產(chǎn)生電路如圖：圖2-2 信號(hào)產(chǎn)生電路圖2.1.2 幅值控制電路MAX038CPP的各種輸出波形的峰峰值固定為2V，階躍信號(hào)的峰峰值固定為1V。為了使信號(hào)的幅值范圍更大地滿足任務(wù)要求，可以用放大器對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行放大。本電路經(jīng)過輸出放大器AD822AN將MAX038CPP的輸出波形信號(hào)進(jìn)行同相放大。為了輸出不同的電壓，可在運(yùn)算放大器AD822AN的反相端和輸出端串聯(lián)不同的電阻，來調(diào)節(jié)電壓的幅值。為了濾除噪聲，可在每個(gè)電阻上并聯(lián)電容，并且要使輸入輸出端的電阻、電容來匹配。AD822AN是FET輸入高保真運(yùn)算放大器IC，性能十分優(yōu)越，低噪聲10NV/Hz,1kHz時(shí)失真率僅為0.0003%，高轉(zhuǎn)換率25V/us，功率帶寬為20MHz。電路中AD822AN的閉環(huán)電壓增益Av=200k/20k=10,輸出電壓的峰峰幅度增至20V，有效值為7V左右。輸出信號(hào)的幅度由電位器R10調(diào)節(jié)。幅值控制電路如圖：圖2-3 幅值控制電路圖2.1.3電源電路電源電路比較簡(jiǎn)單，電源變壓器的容量為8W，一次繞組接220V交流，二次繞組為7VX2，經(jīng)橋式全波整流后，再由兩只三端集成穩(wěn)壓器LM1805和LM7905變成穩(wěn)定的+5V，和-5V的直流電壓，共給MAX038CPP和AD822AN.圖2-4 電源電路2.1.4 完整電路函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的完整電路如下圖所示。其中，頻率調(diào)整使用R9、R8相配合。輸出波形的選擇由開關(guān)JP1實(shí)現(xiàn)。脈沖占空比的調(diào)整由R7實(shí)現(xiàn)，調(diào)節(jié)范圍為15%85%，占空比調(diào)節(jié)對(duì)正弦波無效。波形從19腳直接輸出OUT為定壓輸出（Vout=2Upp），從Vo輸出時(shí)電壓為0-20Upp，由R10進(jìn)行調(diào)節(jié)。圖2-5 完整電路圖2.2 電路的設(shè)計(jì)2.2.1準(zhǔn)備畫圖（1）.啟動(dòng)Protel DXP 2004a 從Windows操作系統(tǒng)的開始菜單或桌面快捷圖標(biāo)進(jìn)入Protel DXP 2004環(huán)境。 b 使用菜單File/New/PCBproject建立新工程文件。在側(cè)欄中可對(duì)其save as 并且重命名為函數(shù)發(fā)生器.PCBprj。c 使用菜單File/New，在下拉菜單選擇Schematic，建立新原理圖文件。d 一個(gè)名為Sheet1.SchDoc的原理圖圖紙出現(xiàn)在設(shè)計(jì)窗口中，并且原理圖文件夾也自動(dòng)地添加（連接）到項(xiàng)目。這個(gè)原理圖圖紙現(xiàn)在列表在Projects標(biāo)簽中的緊挨著項(xiàng)目名下的Schematic Sheets文件夾下。同樣方法重命名為函數(shù)發(fā)生器.schdoc。設(shè)置畫圖環(huán)境使用菜單Design/Document Option，在如圖2-1所示的窗口中設(shè)置圖紙尺寸、柵格等內(nèi)容。圖2-6 Document Option對(duì)話框原理圖參數(shù)設(shè)置：(1) 從菜單選擇Tools Preferences打開原理圖參數(shù)對(duì)話框。這個(gè)對(duì)話框允許你設(shè)置全部參數(shù)，這些將應(yīng)用到你將繼續(xù)工作的所有原理圖圖紙。(2) 點(diǎn)擊Default Primitives標(biāo)簽以使其為當(dāng)前，勾選Permanent。點(diǎn)擊OK按鈕關(guān)閉對(duì)話框。(3) 在你開始繪制原理圖之前，保存這個(gè)原理圖圖紙，因此選擇File Save。2.2.2定位元件和加載元件庫(kù)(1) 點(diǎn)擊Libraries標(biāo)簽顯示庫(kù)工作區(qū)面板。(2) 在庫(kù)面板中按下Search按鈕，或選擇Tools Find Component。這將打開查找?guī)鞂?duì)話框。(3) 確認(rèn)Scope被設(shè)置為L(zhǎng)ibraries on Path，并且Path區(qū)含有指向你的庫(kù)的正確路徑。如果你接受安裝過程中的默認(rèn)目錄，路徑中會(huì)顯示C:Program FilesAltiumLibrary。確認(rèn)Include Subdirectories未被選擇（未被勾選）。(4) 本函數(shù)發(fā)生器中的MAX038CPP查找所有與有關(guān)的，所以在Search Criteria單元的Name文本框內(nèi)鍵入MAX038CPP。(5) 點(diǎn)擊Search按鈕開始查找。當(dāng)查找進(jìn)行時(shí)Results標(biāo)簽將顯示。如果你輸入的規(guī)則正確，一個(gè)庫(kù)將被找到并顯示在查找?guī)鞂?duì)話框。(6) 點(diǎn)擊Miscellaneous Devices.IntLib庫(kù)以選擇它。(7) 點(diǎn)擊Install Library按鈕使這個(gè)庫(kù)在你的原理圖中可用。(8) 關(guān)閉Search Libraries對(duì)話框。添加的庫(kù)將顯示在庫(kù)面板的頂總。如果你點(diǎn)擊上面列表中的庫(kù)名，庫(kù)中的元件會(huì)在下面列表。面板中的元件過濾器可以用來在一個(gè)庫(kù)內(nèi)快速定位一個(gè)元件。同樣方法找出所需元件。 圖2-7 元件庫(kù)2.2.3原理圖放置元件(1) 電容、電阻等常用元件也在Miscellaneous Devices.IntLib庫(kù)里，該應(yīng)該已經(jīng)在Libraries面板中被選擇。(2) 在Libraries面板的元件過濾器欄鍵入cap或res。(3) 在元件列表中點(diǎn)擊元件選擇它，然后點(diǎn)擊Place按鈕?，F(xiàn)在在你的光標(biāo)上懸浮著一個(gè)電容符號(hào)。(4) 按TAB鍵編輯電容的屬性。在Component Properties對(duì)話框的Properties單元，設(shè)置Designator，檢查PCB封裝模型。(5) 規(guī)則欄的設(shè)置將顯示在原理圖中。點(diǎn)擊規(guī)則列表中的Add顯示Parameter Properties對(duì)話框。輸入名稱Value以及值20n。確認(rèn)String作為規(guī)則類型被選擇，并且value的Visible框被勾選。點(diǎn)擊OK。(6) 在對(duì)話框的Properties單元，點(diǎn)擊Comment欄并從下拉列表中選擇=Value，將Visible關(guān)閉。點(diǎn)擊OK按鈕返回放置模式。右擊或按ESC退出放置模式。2.2.4連接電路連線起著在你的電路中的各種元件之間建立連接的作用。(1) 從菜單選擇Place Wire或從Wiring Tools工具欄點(diǎn)擊Wire工具進(jìn)入連線模式。光標(biāo)將變?yōu)槭中螤睢?2) 將光標(biāo)放在元件一端。當(dāng)你放對(duì)位置時(shí)，一個(gè)紅色的連接標(biāo)記會(huì)出現(xiàn)在光標(biāo)處。這表示光標(biāo)在元件的一個(gè)電氣連接點(diǎn)上。(3) 左擊或按ENTER固定第一個(gè)導(dǎo)線點(diǎn)。移動(dòng)光標(biāo)你會(huì)看見一根導(dǎo)線從光標(biāo)處延伸到固定點(diǎn)。(4) 完成這部分導(dǎo)線的放置。注意光標(biāo)仍然為十字形狀，表示你準(zhǔn)備放置其它導(dǎo)線。要完全退出放置模式恢復(fù)箭頭光標(biāo)，你應(yīng)該再一次右擊或按ESC。2.2.5 Compile PCB project制作編輯一個(gè)項(xiàng)目就是在設(shè)計(jì)文檔中檢查草圖和電氣規(guī)則錯(cuò)誤并將你置于一個(gè)調(diào)試環(huán)境。在Options for Project 對(duì)話框中對(duì)Error Checking和Connection Matrix標(biāo)簽中的規(guī)則進(jìn)行了設(shè)置。(1) 選擇Project Compile PCB Project。(2) 當(dāng)項(xiàng)目被編輯時(shí)，任何已經(jīng)啟動(dòng)的錯(cuò)誤均將顯示在設(shè)計(jì)窗口下部的Messages面板中。被編輯的文件會(huì)與同級(jí)的文件、元件和列出的網(wǎng)絡(luò)以及一個(gè)能瀏覽的連接模型一起列表在Compiled面板中。如果你的電路繪制正確，Messages面板應(yīng)該是空白的。如果報(bào)告給出錯(cuò)誤，則檢查你的電路并確認(rèn)所有的導(dǎo)線和連接是正確的。 通過以上步驟，即可以得到完整電路圖。2.2.6 ERC檢驗(yàn)圖2-8 ERC檢驗(yàn)圖這些警告是對(duì)電路沒有影響的。2.2.7 生成網(wǎng)絡(luò)表網(wǎng)絡(luò)表中主要內(nèi)容分為兩部分，一部分是各元件的屬性參數(shù)，以方括號(hào)作為開頭和結(jié)尾；一部分是各元件引腳的電氣連接信息，以圓括號(hào)作為開頭和結(jié)尾，圖2-9 生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)表操作圖2-10 網(wǎng)絡(luò)表3、PCB板制作3.1創(chuàng)建PCB文件使用菜單File/New/PCB建立PCB文件。在側(cè)欄中可對(duì)其save as 并且重命名為 函數(shù)信號(hào)發(fā)生器.PCBdoc。在PCB文件中，place/line畫下方框，如圖。圖3-1 PCB置線3.2導(dǎo)入器件(1) 菜單Degsin/Import Changes From .(2) 彈出的對(duì)話框下方的按鈕，則在Status欄的Check列中可以查看裝入的元件是否正確，如果正確的話，會(huì)有標(biāo)志，確定所有元件封裝和網(wǎng)絡(luò)都正確以后，單擊按鈕，再單擊按鈕，這時(shí)網(wǎng)絡(luò)表和元件已經(jīng)裝載到PCB文件中。裝好元件和網(wǎng)絡(luò)表后，既要開始元件的布局工作，在DXP下可以有手動(dòng)和自動(dòng)兩種方式來布局，這里先采用自動(dòng)布局，然后手動(dòng)調(diào)整的方式。完成布局工作，就要開始自動(dòng)布線。選擇Auto Route/All命令，彈出如圖3-5所示的對(duì)話框。圖3-2 元件導(dǎo)入3.3元件的自動(dòng)布局在PCB文件的界面下，執(zhí)行菜單：命令工具-放置元件-自動(dòng)布局，選擇上面一個(gè)選項(xiàng)，集群放置。圖3-3 元件自動(dòng)布局3.4元件自動(dòng)布線執(zhí)行：自動(dòng)對(duì)象-全部對(duì)象后開始自動(dòng)布線。然后自己調(diào)整一些。3.4.1印制電路板完整圖：圖3-4 印制電路完整圖3.4.2 印制電路板頂層圖：圖3-5 印制電路板頂層圖3.4.3 印制電路板底層圖：圖3-6 印制電路板底層圖3.5 DRC校驗(yàn) 圖3-7 DRC校驗(yàn)圖可看到Rule Violations全為0，即符合要求。4、 電路仿真4.1放置電源及信號(hào)源圖4-1 放置電源信號(hào)源4.2 設(shè)置仿真參數(shù)執(zhí)行菜單命令：設(shè)計(jì)-仿真-Mixed Sim彈出如圖4-3所示的對(duì)話框。選中工作點(diǎn)分析（Operation Point Analysis）和暫態(tài)分析（Transient Anlysis）。選擇要觀察的Net，以及時(shí)間進(jìn)行設(shè)置。圖4-2 仿真步驟4.3 查看仿真波形當(dāng)A0=1，A1=0時(shí)，當(dāng)A1=1，A0=0時(shí)，當(dāng)A0=0,A1=1時(shí)。分別分析波形。則得到：圖4-3 仿真波形5原件清單表5-1 元件清單圖序號(hào)位號(hào)規(guī)格型號(hào)數(shù)量備注1R13.3k12R320 k13R4200 k14R5、R610 k2多圈電位器5R720 k1可調(diào)電阻6R82.2 k17R9500 k18R105 k19C1100pF1云母電容器10C7-C100.01uF4高頻獨(dú)石電容器11C12、C15100uF2電解電容器12C13、C14330uF1電解電容器13D1整流橋1A114U1MAX038CPP115U2AD822AN116U11LM7805CT117U12LM7905CT118JP1連接器