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1、课程设计任务书学生姓名： 专业班级： 指导教师： 工作单位： 信息工程学院 题 目: 函数信号发生器设计初始条件：Protel DXP应用软件；电容若干；电阻若干；LM348N，2个；2N3904，4个。要求完成的主要任务: 1、能够完整的画出电路图；2、绘制相应电路原理图的双面印刷版图pcb；3、对电路原理图进行仿真，给出仿真结果；4、能够产生多种波形，如三角波，矩形波，正弦波。时间安排：第1-18周，安排任务，并进行电路绘制，仿真；第19周完成（答辩，提交报告，演示）。指导教师签名： 年 月 日系主任（或责任教师）签名： 年 月 日Protel应用课程设计目 录摘 要IAbstractII
2、1 设计准备11.1 课题分析11.2 PROTEL DXP 简单介绍12 函数信号发生器原理图设计32.1 整体电路原理32.2 方波-三角波电路32.3 三角波-正弦波的变换52.4 电路的设计72.4.1 准备画图72.4.2 定位元件和加载元件库82.4.3 原理图放置元件92.4.4 连接电路102.4.5 Compile PCB project102.4.6 生成网络表113 PCB板制作123.1 创建PCB文件123.2 导入器件133.3 元件的自动布局133.4 元件自动布线143.5 DRC校验154 电路仿真164.1 放置电源及信号源164.2 设置仿真参数164.3
3、 查看仿真波形175 元件清单186 小结与体会197 参考文献20II摘 要Protel设计系统是世界上第一套将EDA环境引入到Windows环境中的EDA开发工具，是具有强大功能的电子设计CAD软件，它具有原理图设计、印刷电路板（PCB）、设计层次原理图设计、报表制作、电路仿真以及逻辑器件设计等功能，是进行电子设计最有用的软件之一。Protel DXP运行在优化的设计浏览器平台上，并且具备当今所有先进的设计特点，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，Protel DXP提供了全面的设计解决方案。本次protel
4、课程设计实现函数信号发生器的原理图绘制，PCB板图制作，以及电路仿真。运用LM348N实现矩形波和三角波的输出，再经差分对管产生正余弦波形。关键词：LM348N Protel DXP 函数信号发生器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 soft
5、ware, 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 boar
6、d-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, c
7、an 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 gen
8、erator to achieve the principle of mapping, PCB board map production, and circuit emulation. LM348N use to achieve the rectangular wave and triangular wave output, and then by the differential pair is generated cosine wave tube.Key words：LM348N Protel DXP The principle of mapping函数信号发生器设计1 设计准备1.1 课
9、题分析函数信号发生器一般是指能自动产生正弦波、三角波、方波及锯齿波、阶梯波等电压波形的电压或仪器。根据用途不同，有产生三种或多种波形的函数发生器，使用的器件可以是分立器件（如视频信号函数发生器S101全部采用晶体管），也可以采用集成电路（如单片函数发生器模块5G8038）。为进一步掌握电路的基本理论及实验调试技术，本课题要求设计由集成运算放大器与晶体管差分放大器共同组成的方波-三角波-正弦波函数发生器。1.2 PROTEL DXP 简单介绍 图1-1 Protel启动界面到现在许多PCB工程师们也许还在使用Protel99或者protel99se在他们所熟悉的编辑环境下进行PCB设计，他们都很
10、有经验，能够在protel99或protel99se上设计出一块很棒的PCB。但有的时候他们甚至不相信软件的智能化给他们带来的巨大方便。于是许多PCB工程师根本不使用软件带有的强大的自动布线功能，因为即使重复布上几百次都不能得到他们满意的方案，或是调整的线太多还不如完全手工布线。这些都让他们不愿意接受也不相信更新换代了的人工智能能给他们的设计带来什么巨大的方便，他们相信的只是他们多少年积累的经验。但实际上他们都很清楚当他们设计一块多层高密度PCB所需要付出的代价是什么，同时他们也希望真的有那么一款软件能让他们的设计效率有极大的提高的PCB设计软件。现在Altium公司2004年最新产品Prot
11、el 2004完全能满足这方面的要求。当然Protel 2004面对的用户不光是为了方便这些有多年经验的PCB工程师们。Protel 2004同时还降低了制作PCB的门槛，通过短时间的培训(即使是自学)，很短时间您都可以很快的制作一块合格的PCB。1、电路原理图的设计电路原理图的设计主要是PROTEL DXP原理图设计系统来绘制一张电路原理图。在这一过程中，要充分利用PROTEL DXP所提供的各种原理绘图工具、各种编辑功能，来实现我们的目的，即得到一张正确、精美的电路原理图。2、产生网络表网络表是电路原理设计与印刷电路板设计之间的一座桥梁，它是电路板自动的灵魂。网络表可以从电路原理图中获得，
12、也可从印刷电路板中提取出来。3、印刷电路板的设计印制电路板的设计主要是针对PROTEL DXP的另外一个重要部分PCB而言的，在这个过程中，我们借助PROTEL DXP提供的强大功能实现电路板的版面设计，完成功难度的工作等。4、电路的仿真Protel dxp提供了仿真功能，我们在设计完电路后可以对电路进行一定的仿真。2 函数信号发生器原理图设计2.1 整体电路原理函数信号发生器是一种能能够产生多种波形,如三角波、锯齿波、矩形波（含方波）、正弦波的电路被称为函数信号发生器。函数信号发生器在电路实验和设备检测中具有十分广泛的用途。现在我们通过对函数信号发生器的原理以及构成设计一个能变换出三角波、正
13、弦波、方波的简易发生器。图2-1 函数信号发生器框图2.2 方波-三角波电路图2-2所示为产生方波-三角波电路。工作原理如下：若a点短开，运算放大器A1与R1、R2及R3、RP1组成电压比较器，C1为加速电容，可加速比较器的翻转。图2-2 方波-三角波产生电路由图2-2分析可知比较器有两个门限电压：运放A2与R4、RP2、C2及R5组成反相积分器，其输入信号为方波Uo1时，则输出积分器的电压为：当Uo1=+VCC时：当Uo1=-VEE时：可见积分器输入方波时，输出是一个上升速率与下降速率相等的三角波，其波形如图2-3所示。图2-3 方波-三角波波形A点闭合，即比较器与积分器首尾相连，形成闭环电
14、路，则自动产生方波-三角波。三角波的幅度为： 方波-三角波的频率为：由上分析可知：电位器RP2在调整方波-三角波的输出频率时，不会影响输出波形的幅度。方波的输出幅度应等于电源电压。三角波的输出幅度应不超过电源电压。电位器RP1可实现幅度上午微调，但会影响波形的频率。2.3 三角波-正弦波的变换三角波正弦波的变换主要有差分放大器来完成。差分放大器具有工作点稳定，输入阻抗高、抗干扰能力强等优点。特别是做直流放大器时，可以有效的抑制零点漂移，因此可将频率很低的三角波变换成正弦波。波形变换的原理是利用差分放大器传输特性的非线性。其非线性及变换原理如图2-4所示。图2-4 三角波正弦波的变换原理1：传输特性曲线越对称，线性区越窄越好；2：三角波的幅度Um应正好使晶体管接近饱和区或截止区。图2-5为三角波正弦波的变换的电路。其中RP1调节三极管的幅度，RP2调整电路的对称性，其并联电阻RE2用来减少差分放大器的线性区。电容C1、C2、C3为隔直电容，C4为滤波电容，以减少滤波分量，改善输出波形。图2-5 三角波正弦波变换电路整个设计电路采用如图所示。其中运算放大器A1、A2用一只双运放A747，差分放大器采用单入、单出方式，四只晶体管用集成电路差分对管BG319或双三极管S3DG6等。取电源电压为12V。2）计算元件参数比较器A1与积分器A2的元件参数计算如下：由
