齐齐哈尔大学EDA设计题目：正弦波发生器的设计与仿真学院：通信与电子工程学院专业班级：电子093学生姓名：白宇指导教师：齐怀琴王艳春张劲松成绩：目录1.绪论1.1 什么是EDA1.2 EDA应用2.课程设计2.1 课题设计目的2.2 设计方案论证3.利用Multisim进行仿真3.1创建正弦电路原理图3.2调整参数，观察波形3.3设计并制作PCB板4.总结4.1设计体会4.2参考文献一绪论1.1 什么是EDA20世纪90年代，国际上电子和计算机技术较先进的国家，一直在积极探索新的电子电路设计方法，并在设计方法、工具等方面进行了彻底的变革，取得了巨大成功。

在电子技术设计领域，可编程逻辑器件（如CPLD、FPGA）的应用，已得到广泛的普及，这些器件为数字系统的设计带来了极大的灵活性。

这些器件可以通过软件编程而对其硬件结构和工作方式进行重构，从而使得硬件的设计可以如同软件设计那样方便快捷。

这一切极大地改变了传统的数字系统设计方法、设计过程和设计观念，促进了EDA技术的迅速发展。

EDA技术就是以计算机为工具，设计者在EDA软件平台上，用硬件描述语言VHDL完成设计文件，然后由计算机自动地完成逻辑编译、化简、分割、综合、优化、布局、布线和仿真，直至对于特定目标芯片的适配编译、逻辑映射和编程下载等工作。

EDA技术的出现，极大地提高了电路设计的效率和可操作性，减轻了设计者的劳动强度。

利用EDA工具，电子设计师可以从概念、算法、协议等开始设计电子系统，大量工作可以通过计算机完成，并可以将电子产品从电路设计、性能分析到设计出IC版图或PCB版图的整个过程的计算机上自动处理完成。

现在对EDA的概念或范畴用得很宽。

包括在机械、电子、通信、航空航天、化工、矿产、生物、医学、军事等各个领域，都有EDA的应用。

目前EDA技术已在各大公司、企事业单位和科研教学部门广泛使用。

例如在飞机制造过程中，从设计、性能测试及特性分析直到飞行模拟，都可能涉及到EDA 技术。

1.2 EDA应用EDA在教学、科研、产品设计与制造等各方面都发挥着巨大的作用。

在教学方面，几乎所有理工科（特别是电子信息）类的高校都开设了EDA课程。

主要是让学生了解EDA的基本概念和基本原理、掌握用HDL语言编写规范、掌握逻辑综合的理论和算法、使用EDA工具进行电子电路课程的实验验证并从事简单系统的设计。

一般学习电路仿真工具（如multiSIM、PSPICE）和PLD开发工具（如Altera/Xilinx的器件结构及开发系统），为今后工作打下基础。

科研方面主要利用电路仿真工具（multiSIM或PSPICE）进行电路设计与仿真；利用虚拟仪器进行产品测试；将CPLD/FPGA器件实际应用到仪器设备中；从事PCB设计和ASIC 设计等。

在产品设计与制造方面，包括计算机仿真，产品开发中的EDA工具应用、系统级模拟及测试环境的仿真，生产流水线的EDA技术应用、产品测试等各个环节。

如PCB的制作、电子设备的研制与生产、电路板的焊接、ASIC的制作过程等。

从应用领域来看，EDA技术已经渗透到各行各业，如上文所说，包括在机械、电子、通信、航空航航天、化工、矿产、生物、医学、军事等各个领域，都有EDA应用。

另外，EDA软件的功能日益强大，原来功能比较单一的软件，现在增加了很多新用途。

如AutoCAD软件可用于机械及建筑设计，也扩展到建筑装璜及各类效果图、汽车和飞机的模型、电影特技等领域。

2.课程设计2.1.课程设计目的（1）学会利用Protel2004，实现电路绘制以及PCB的生成以及学会设计方法和设计规则的设置，从而对信号发生器有进一步的了解。

并能够对设计结果加以分析。

（2）掌握利用Multisim10的基本操作，完成对电路的仿真和波形的测试分析。

（3）通过对正弦波发发生器的设计和实现，掌握基本信号发生电路的工作原理及设计方法。

2.2设计方案论证本实验使用的一个软件是Multisim，它是一款电子电路仿真的虚拟电子工作台软件，采用直观的图形界面创建电路，在计算机屏幕上模仿真实实验室的工作台，绘制电路图需要的元器件，电路仿真需要的测试仪器均可以直接从屏幕上选取；软件仪器控制面板外形和操作方式都与实物相似，可以实时显示测量结果；Multisim软件带有丰富的电路元件库，提供多种电路分析方法；作为设计工具，它可以同其它流行的电路分析，设计和制版软件交换数据;Multisim还是一个优秀的电子技术训练工具，利用它提供的虚拟仪器可以用比实验室中更灵活的方式进行电路实验，仿真电路的实际运行情况，熟悉常用电子仪器测量方法。

Multisim工作环境如图1所示图1 Multisim工作环境Protel DXP包含电路原理图设计，电路原理图仿真测试，印制电路板设计，自动布线器和FPGA/CPLD设计，覆盖了以PCB为核心的整个物理设计。

它提供了进行层次原理图设计的环境，支持“自上而下”和“自下而上”的层次电路设计，能够完成更加大型，更为复杂的电路设计。

Protel DXP 提供了丰富的原件原理图库和PCB封装库，并且库的管理和编辑功能更加完善，草组更加简便。

电路设计人员通过Protel DXP提供的编辑工具，可以方便的实现库中没有包含的原件原理图以及PCB封装的设计制作。

它提供了原件集成库的概念。

在它的元件集成库中集成了元件的原理图符号，本次设计重要通过 Protel DXP 绘图软件完成正弦波发生器原理图的绘制及PCB图的绘制，并利用Multisim软件进行编译、仿真出正弦波波形，并对其进行比较。

本次设计主要用软件Protel DXP，Protel DXP是第一个将所有设计工具集于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是第一个将所有设计工具集于一身的板级设计系统，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，提供了全面的设计解决方案。

Protel DXP工作环境如图2所示图2 Protel DXP工作环境3．利用Multisim进行仿真3.1创建正弦电路原理图正弦波产生电路的目的就是使电路产生一定频率和幅度的正弦波，我们一般在放大电路中引入正反馈，并创造条件，使其产生稳定可靠的振荡。

正弦波产生电路的基本结构是:引入正反馈的反馈网络和放大电路。

其中:接入正反馈是产生振荡的首要条件，它又被称为相位条件；产生振荡必须满足幅度条件；要保证输出波形为单一频率的正弦波，必须具有选频特性；同时它还应该具有稳幅特性。

因此，正弦波产生电路一般包括：放大电路；反馈网络；选频网络；稳幅电路各部分。

正弦波振荡电路的组成判断及分类：（1）放大电路：保证电路能够有从起振到动态平衡的过程，电路获得一定幅值的输入值，实现自由控制。

（2）选频网路：确定电路的振荡频率，是电路产生单一频率的振荡，即保证电路产生正弦波振荡。

（3）正反馈网络：引入正反馈，使放大电路的输入信号等于其反馈信号。

（4）稳幅环节：也就是非线性环节，作用是输出信号幅值稳定。

正弦波振荡器由基本放大器、反馈网络、选频网络的稳幅网络4部分组成，他们的作用分别是：放大器和反馈网络组成正反馈放大器,选频网络用来提取特定频率的正弦波发生器。

RC正弦振荡电路原理图如下图3所示图3 RC 正弦振荡电路原理图本次设计采用RC 正弦波震荡电路，其功能通常是用来产生频率低于1MHz 的低频信号。

本设计中，1R 串2R ，1C 并2C ，与3R 和4R 构成了四臂电桥，反馈网络和选频网络有RC 串并连电路组成，反馈信号从运放的正向输入端输入，所以是正反馈，选择的频率满足11021C R f π=,选参数时注意，3421212,,R R C C R R ===。

对做出的原理图进行仿真，调整其参数，并调整滑动变阻器，将滑动变阻器调至20%时，对电路进行仿真，双击示波器，进入波形显示界面，调整示波器的时间轴比例为100ms/Div ，调整其通道比例为1mV/Div ，得到正弦波振荡电路仿真图如图4所示图4 正弦波振荡电路仿真图3.2调整参数，观察波形调整电路中的参数，将C1,C2改为10F，对其进行仿真得到正弦波振荡电路图如图5 所示图5 正弦波振荡电路图3.3设计并制作PCB板（1）绘制电路原理图根据Multisim仿真电路原理图，在Protel中创建一个正弦波放大器的电路原理图：点击File->New->Schematic，打开原理图编辑界面，按照仿真原理图，在libraries元件库中找出对应的原件，组成电路原理图，正弦波放大器电路原理图如图6所示图6 正弦波放大器电路原理图为了能够容易的根据正弦波放大器电路原理图绘制出对应的PCB图，设计电路原理图的时候，尽量选择元件库中原有的元器件，以便在设计PCB图的时候，能够很好的封装，使PCB的制作过程更加简单。

（2）打开Protel DXP软件，选择选择File->New->PCB命令，则系统生成一张没有定义的边界的PCB图纸，如图7所示图7 打开PCB工作界面（3）打开PCB图纸后，选择Design->Board Shape->Redefine Board Shape 命令进行重定义板型。

光标变成十字形，工作窗口变成绿色，系统进入PCB外形窗口，在PCB图纸的适当位置点击鼠标作为起点，依次完成4个顶点的绘制，这样电路板的卫星轮廓偶就确定下来了，在绘制好的线框霞边界上双击既可以弹出“线条属性”的对话框，在该对话框中可以对线条宽和颜色等特定进行设置，在线条的属性设置完毕后可以选中Lock后面的复选框，这样可以线条锁定，使其位置、线性等参数固定下来，不会受到移动、删除等所悟操作的影响。

如图8所示图8 PCB外形编辑（4）制作PCB图当完成了电路原理图的绘制和电路板形状，大小的确定后，确保电路原理图和电路板在同一个项目中，打开PCB，选择Design->lmpotr changes from Logamp命令，系统便会自动将原理图载入PCB中。

自动布线装入原理图至PCB后，把原件封装放入PCB的内部，这就需要对原件封装进行布局。

Protel2004提供了强大的自动布局功能，用户只需要定义好规则，Protel可以将重叠的原件封装分离开。

然后进行手工布局，系统对原件的自动布局一边以寻找最短布线路径为目标，因此原件的自动布局往往不理想，用户需要进行手工调整，或者直接用手工进行器件的布局。

先选中改元器件，然后进行移动、旋转、翻转等操作。

最终形成最理想的布局效果，此时选Auto Route ->All 命令，对整个PCB进行布线，根据电路图原理的复杂程度和布线难度的不同，Protel的布线时间也不用。