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正弦波发生器设计与仿真

图1 RC 正弦振荡电路原理图 图1的仿真结果如图2所示,可以验证1
1021C R f π=。

其中,112C R T π==0.0942s , 从仿真结果中也可以看到。

如图2所示:
图2 RC 正弦波振荡电路仿真结果
图3 图4 图5
(8)将反向并联的二极管重新与电路连接,电阻2R 改为20Ωk ,运行瞬时分析再将电阻2R 的值改为25 Ωk ,运行瞬时分析
(9)将电阻3R 和4R 均改为20Ωk ,运行瞬时分析和交流小信号分析,观察电阻3R 和4R 保持为10Ωk ,电容1C 和2C 均改为0.02f μ,运行瞬时分析和交流小信号分析。

输出波形及分析结果如表2:
表2 稳幅环节、放大倍数和选频网络参数对振荡的影响
稳幅环节对振荡的影响
放大倍数对振荡的影响 选频网络对振荡频率的影响 稳幅
环节 有 无 R2值 20K 25K 选频 参数 R=20K C=0.01u R=20K
C=0.02u
Vo 波

见图3 见图5 Vo 波形 如图6 如图7 振荡 频率 731Hz 365Hz
图6 图7
3.设计制作PCB操作流程
运行Protel2004,直接选择File->New->PCB命令,则系统生成一张没有定义的边界的PCB图纸,然后对其参数做修改,如图8所示:
图8 PCB的工作界面图
对图8所示的PCB图纸,选择Design->Board Shape->Redefine Board Shape 命令进行重定义板型。

此时,光标变成十字形没,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9所示:
图9 PCB外形编辑
物理边界的设置包括交表,参考孔位置、外部尺寸等参数。

通常选用一个机械层来设定物理边界,而在其他机械层放置尺寸、对齐标记等。

根据图9所裁出的PCB,选择Edit->Origin->Set命令设置PCB的坐标原点,鼠标这是变成十字形状,一边在PCB的左下角点击以设置坐标原点,为了精确定位,在操作中结合键盘上的Page Up和Page Down键进行放大和缩小操作。

在PCB放置工具栏中单击选择Place->Line命令,此时光标变成十字形。

将光标移动至(0,0)处,单击确定下边界的起点,然后移动鼠标至(2370,0)处,再单击确定下边界的终点,然后单击鼠标右键,此时就确定了下边界的长度和位置。

在图9中,放置如图10所示的电路原理图。

在Protel 2004中先创建一个PCB的项目,向其中添加一个原理图文件和一个PCB文件,并完成原理图的绘制和生成PCB。

如图10所示:
图10 正弦波放大器
在图10中,,在绘制这张电路图的过程中,在选择器件的过程中,就可以有意识的选择合适的封装放置在电路中,例如电阻这个器件,就具有直插和切片两种封装,选择图11的封装形式。

时缓冲放大器如图12所示
图11 DIPS 图12 U1A
在放置完器件后对其封装进行修改,双击已将放置的器件,在弹出的属性对话中进行名称参数的修改如图13所示:
图13 原理图中的器件封装
装入原理图至PCB。

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。

布线完成后,就得到了如图14所示的PCB图。

图14 正弦波发生电路PCB
4.设计体会
Multisim 10,它不仅可以仿真弱电电子,也可以仿真强电,还可以仿真射频微波和FPGA。

并且仿真的数据也很准确。

Multisim是EWB的升级版,早先的时候,很多电子工程师热衷于使用EWB来辅助设计, Multisim却包含了许多具体的元器件,可以在里面找到相关的型号,然后开始验证自己的设计是否正确合理。

但是有一个问题也会随之而来,就是在设计电路的时候不会从Mulitisim中去查找合适的元件,而是根据要求与指标先查找合适的元件,然后再去验证自己的正确性,这样一来,就会有许多元件可能在Multisim中找不到,查找Multisim中相同参数的元件又很麻烦,幸好Multisim可以创建仿真元件模型,否则的话,我设计出来的东西就只有实际搭出来验证了,这样就会浪费很大的人力物力财力。

PCB的设计,之前没有布板经验,经过这次课程设计之后终于体会到Protel 2004的强大功能了,Protel 2004引入了集成库的概念,这使得在原理图中选择的元器件就已经有了需要的封装,Protel 2004附带了68,000多个元件的设计库,包括原理图FPGA设计的即调即用及预综合元件集成库,并且这些封装都能完全符合您的要求,当然,也可以修改这个元
课程设计说明书NO.11
沈阳大学。

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