(论文)函数信号发生器课程设计最新优秀毕业论文资料搜集呕血奉献

课程设计任务书题 目: 函数信号发生器设计初始条件：Protel DXP应用软件，电容若干，二极管若干，电阻若干，整流桥一个，集成电路MAX038CPP一个，集成电路AD822AN一个，三端稳压块LM7805CT一个，LM7905CT一个，连接器2X2，1X2，1X4分别一个。 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pcb3、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18周，星期二完成（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 日摘 要2Abstract31. 设计准备41.1 MAX03841.1.1 MAX038性能简介41.1.2 MAX038内部结构及工作原理41.2 PROTEL DXP 基本使用步骤62、 函数信号发生器原理图设计72.1整体电路原理72.1.1信号产生电路图72.1.2 幅值控制电路82.1.3电源电路82.1.4 完整电路92.2 电路的设计102.2.1准备画图102.2.2定位元件和加载元件库112.2.3原理图放置元件112.2.4连接电路122.2.5 Compile PCB project122.2.6 ERC检验132.2.7 生成网络表133、PCB板制作143.1创建PCB文件143.2导入器件153.3元件的自动布局163.4元件自动布线163.4.1印制电路板完整图：163.4.2 印制电路板顶层图：173.4.3 印制电路板底层图：173.5 DRC校验184、 电路仿真184.1放置电源及信号源184.2 设置仿真参数184.3 查看仿真波形195原件清单206小结与体会217、参考文献22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。运用集成电路MAX038设计函数发生器。这一设计方案能产生多种波形，达到较高的频率，且易于调试。关键词：MAX038CPP 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 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. 设计准备1.1 MAX0381.1.1 MAX038性能简介各种波形曲线均可以用三角函数方程式来表示。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。函数信号发生器可以由晶体管、运放IC等通用器件制作，更多的则是用专门的函数信号发生器IC产生。早期的函数信号发生器IC，如L8038、BA205、XR2207/2209等，它们的功能较少，精度不高，频率上限只有300kHz，无法产生更高频率的信号，调节方式也不够灵活，频率和占空比不能独立调节，二者互相影响。鉴于此，美国马克西姆公司开发了新一代函数信号发生器ICMAX038，它克服了上述芯片的缺点，可以达到更高的技术指标，是上述芯片望尘莫及的。MAX038频率高、精度好，因此它被称为高频精密函数信号发生器IC。在锁相环、压控振荡器、频率合成器、脉宽调制器等电路的设计上，MAX038都是优选的器件。1.1.2 MAX038内部结构及工作原理图1-1 MAX038内部结构原理图 引脚号名称功能1VREF2.5V基准电压输出2GND地3A0波形选择编码输入端（兼容TTL/CMOS电平）4A1同AO脚5COSC主振器外接电容接入端6GND地7DADJ占空比调节输入端8FADJ频率调节输入端9GND地10Iin电流输入端，用于频率调节和控制11GND地12PD0相位检测器输出端，若相位检测器不用，该端接地13PD1相位检测器基准时钟输入，若相位检测器不用，该端接地14SYNCTTL/CMOS电平输出，用于同步外部电路，不用时开路15DGND数字地。在SYNC不用时开路16DV数字5V电源。若SYNC不用，该端开路17V5V电源输入端18GND地19OUT正弦、方波或三角波输出端20V5V电源输入端图1-2 MAX038功能注：表中5个地内部不相连，需外部连接。A0A1波形X1正弦波00方波10三角波图1-3 A0和A1的编码1.2 PROTEL DXP 基本使用步骤 图1-4 Protel启动界面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，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、正弦波、方波的简易发生器。图2-1 方波,三角波,正弦波图形 整个电路主要由信号产生电路、幅度控制电路、电源电路3部分组成。2.1.1信号产生电路图对于三角波、方波、正弦波这三种信号，其信号产生电路的核心器件为MAX038CPP，主要由MAX038CPP芯片外加上少量的外部元器件构成。其信号产生电路如图：图2-2 信号产生电路图2.1.2 幅值控制电路MAX038CPP的各种输出波形的峰峰值固定为2V，阶跃信号的峰峰值固定为1V。为了使信号的幅值范围更大地满足任务要求，可以用放大器对输出信号进行放大。本电路经过输出放大器AD822AN将MAX038CPP的输出波形信号进行同相放大。为了输出不同的电压，可在运算放大器AD822AN的反相端和输出端串联不同的电阻，来调节电压的幅值。为了滤除噪声，可在每个电阻上并联电容，并且要使输入输出端的电阻、电容来匹配。AD822AN是FET输入高保真运算放大器IC，性能十分优越，低噪声10NV/Hz,1kHz时失真率仅为0.0003%，高转换率25V/us，功率带宽为20MHz。电路中AD822AN的闭环电压增益Av=200k/20k=10,输出电压的峰峰幅度增至20V，有效值为7V左右。输出信号的幅度由电位器R10调节。幅值控制电路如图：图2-3 幅值控制电路图2.1.3电源电路电源电路比较简单，电源变压器的容量为8W，一次绕组接220V交流，二次绕组为7VX2，经桥式全波整流后，再由两只三端集成稳压器LM1805和LM7905变成稳定的+5V，和-5V的直流电压，共给MAX038CPP和AD822AN.图2-4 电源电路2.1.4 完整电路函数信号发生器的完整电路如下图所示。其中，频率调整使用R9、R8相配合。输出波形的选择由开关JP1实现。脉冲占空比的调整由R7实现，调节范围为15%85%，占空比调节对正弦波无效。波形从19脚直接输出OUT为定压输出（Vout=2Upp），从Vo输出时电压为0-20Upp，由R10进行调节。图2-5 完整电路图2.2 电路的设计2.2.1准备画图（1）.启动Protel DXP 2004a 从Windows操作系统的开始菜单或桌面快捷图标进入Protel DXP 2004环境。 b 使用菜单File/New/PCBproject建立新工程文件。在侧栏中可对其save as 并且重命名为函数发生器.PCBprj。c 使用菜单File/New，在下拉菜单选择Schematic，建立新原理图文件。d 一个名为Sheet1.SchDoc的原理图图纸出现在设计窗口中，并且原理图文件夹也自动地添加（连接）到项目。这个原理图图纸现在列表在Projects标签中的紧挨着项目名下的Schematic Sheets文件夹下。同样方法重命名为函数发生器.schdoc。设置画图环境使用菜单Design/Document Option，在如图2-1所示的窗口中设置图纸尺寸、栅格等内容。图2-6 Document Option对话框原理图参数设置：(1) 从菜单选择Tools Preferences打开原理图参数对话框。这个对话框允许你设置全部参数，这些将应用到你将继续工作的所有原理图图纸。(2) 点击Default Primitives标签以使其为当前，勾选Permanent。点击OK按钮关闭对话框。(3) 在你开始绘制原理图之前，保存这个原理图图纸，因此选择File Save。2.2.2定位元件和加载元件库(1) 点击Libraries标签显示库工作区面板。(2) 在库面板中按下Search按钮，或选择Tools Find Component。这将打开查找库对话框。(3) 确认Scope被设置为Libraries on Path，并且Path区含有指向你的库的正确路径。如果你接受安装过程中的默认目录，路径中会显示C:Program FilesAltiumLibrary。确认Include Subdirectories未被选择（未被勾选）。(4) 本函数发生器中的MAX038CPP查找所有与有关的，所以在Search Criteria单元的Name文本框内键入MAX038CPP。(5) 点击Search按钮开始查找。当查找进行时Results标签将显示。如果你输入的规则正确，一个库将被找到并显示在查找库对话框。(6) 点击Miscellaneous Devices.IntLib库以选择它。(7) 点击Install Library按钮使这个库在你的原理图中可用。(8) 关闭Search Libraries对话框。添加的库将显示在库面板的顶总。如果你点击上面列表中的库名，库中的元件会在下面列表。面板中的元件过滤器可以用来在一个库内快速定位一个元件。同样方法找出所需元件。 图2-7 元件库2.2.3原理图放置元件(1) 电容、电阻等常用元件也在Miscellaneous Devices.IntLib库里，该应该已经在Libraries面板中被选择。(2) 在Libraries面板的元件过滤器栏键入cap或res。(3) 在元件列表中点击元件选择它，然后点击Place按钮。现在在你的光标上悬浮着一个电容符号。(4) 按TAB键编辑电容的属性。在Component Properties对话框的Properties单元，设置Designator，检查PCB封装模型。(5) 规则栏的设置将显示在原理图中。点击规则列表中的Add显示Parameter Properties对话框。输入名称Value以及值20n。确认String作为规则类型被选择，并且value的Visible框被勾选。点击OK。(6) 在对话框的Properties单元，点击Comment栏并从下拉列表中选择=Value，将Visible关闭。点击OK按钮返回放置模式。右击或按ESC退出放置模式。2.2.4连接电路连线起着在你的电路中的各种元件之间建立连接的作用。(1) 从菜单选择Place Wire或从Wiring Tools工具栏点击Wire工具进入连线模式。光标将变为十字形状。(2) 将光标放在元件一端。当你放对位置时，一个红色的连接标记会出现在光标处。这表示光标在元件的一个电气连接点上。(3) 左击或按ENTER固定第一个导线点。移动光标你会看见一根导线从光标处延伸到固定点。(4) 完成这部分导线的放置。注意光标仍然为十字形状，表示你准备放置其它导线。要完全退出放置模式恢复箭头光标，你应该再一次右击或按ESC。2.2.5 Compile PCB project制作编辑一个项目就是在设计文档中检查草图和电气规则错误并将你置于一个调试环境。在Options for Project 对话框中对Error Checking和Connection Matrix标签中的规则进行了设置。(1) 选择Project Compile PCB Project。(2) 当项目被编辑时，任何已经启动的错误均将显示在设计窗口下部的Messages面板中。被编辑的文件会与同级的文件、元件和列出的网络以及一个能浏览的连接模型一起列表在Compiled面板中。如果你的电路绘制正确，Messages面板应该是空白的。如果报告给出错误，则检查你的电路并确认所有的导线和连接是正确的。 通过以上步骤，即可以得到完整电路图。2.2.6 ERC检验图2-8 ERC检验图这些警告是对电路没有影响的。2.2.7 生成网络表网络表中主要内容分为两部分，一部分是各元件的属性参数，以方括号作为开头和结尾；一部分是各元件引脚的电气连接信息，以圆括号作为开头和结尾，图2-9 生产网络表操作图2-10 网络表3、PCB板制作3.1创建PCB文件使用菜单File/New/PCB建立PCB文件。在侧栏中可对其save as 并且重命名为 函数信号发生器.PCBdoc。在PCB文件中，place/line画下方框，如图。图3-1 PCB置线3.2导入器件(1) 菜单Degsin/Import Changes From .(2) 弹出的对话框下方的按钮，则在Status栏的Check列中可以查看装入的元件是否正确，如果正确的话，会有标志，确定所有元件封装和网络都正确以后，单击按钮，再单击按钮，这时网络表和元件已经装载到PCB文件中。装好元件和网络表后，既要开始元件的布局工作，在DXP下可以有手动和自动两种方式来布局，这里先采用自动布局，然后手动调整的方式。完成布局工作，就要开始自动布线。选择Auto Route/All命令，弹出如图3-5所示的对话框。图3-2 元件导入3.3元件的自动布局在PCB文件的界面下，执行菜单：命令工具-放置元件-自动布局，选择上面一个选项，集群放置。图3-3 元件自动布局3.4元件自动布线执行：自动对象-全部对象后开始自动布线。然后自己调整一些。3.4.1印制电路板完整图：图3-4 印制电路完整图3.4.2 印制电路板顶层图：图3-5 印制电路板顶层图3.4.3 印制电路板底层图：图3-6 印制电路板底层图3.5 DRC校验 图3-7 DRC校验图可看到Rule Violations全为0，即符合要求。4、 电路仿真4.1放置电源及信号源图4-1 放置电源信号源4.2 设置仿真参数执行菜单命令：设计-仿真-Mixed Sim弹出如图4-3所示的对话框。选中工作点分析（Operation Point Analysis）和暂态分析（Transient Anlysis）。选择要观察的Net，以及时间进行设置。图4-2 仿真步骤4.3 查看仿真波形当A0=1，A1=0时，当A1=1，A0=0时，当A0=0,A1=1时。分别分析波形。则得到：图4-3 仿真波形5原件清单表5-1 元件清单图序号位号规格型号数量备注1R13.3k12R320 k13R4200 k14R5、R610 k2多圈电位器5R720 k1可调电阻6R82.2 k17R9500 k18R105 k19C1100pF1云母电容器10C7-C100.01uF4高频独石电容器11C12、C15100uF2电解电容器12C13、C14330uF1电解电容器13D1整流桥1A114U1MAX038CPP115U2AD822AN116U11LM7805CT117U12LM7905CT118JP1连接器