压控振荡脉冲型锁相环电路仿真.doc

武汉理工大学protel应用实践基础强化训练任务书学生姓名： 田鑫 专业班级： 电子0703 指导教师： 钟毅 工作单位： 信息工程学院 题 目: Protel 应用实践压控振荡脉冲型锁相环电路仿真 初始条件：Protel99SE要求完成的主要任务: （包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）1. 绘制具有一定规模、一定复杂程度的电路原理图*.sch（自选）。可以涉及模拟、数字、高频、单片机、或者一个具有完备功能的电路系统。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（如波形*.sdf、数据）并说明是否达到设计意图时间安排：1、 2009 年 7 月 13 日集中，作基础强化训练具体实施计划与报告格式的要求说明；学生查阅相关资料，学习电路的工作原理。2、 2009 年 7 月 14 日，电路设计与分析。3、 2009 年 7 月 15 日 至 2009 年 7 月 16 日，相关电路原理图和PCB版图的绘制。4、 2009 年 7 月 17 日，上交基础强化训练成果及报告，进行答辩。课设答疑地点：鉴主13楼电子科学与技术实验室。指导教师签名： 年 月 日系主任（或责任教师）签名： 年 月 日 目录摘要 1Abstract11 软件选择 32 电路选择 52.1单片机最小系统 52.2自行制作的sch库文件 72.3压控振荡脉冲型锁相环电路 93 电路原理分析103.1 AFC分相型平衡式鉴相器103.2 低通电路113.3压控振荡器电路 113.4反向电路 123.5积分电路 123.6输入耦合电路 124 protel原理图绘制 134.1 protel 电路图制作详细步骤134.2压控振荡脉冲型锁相环最终电路154.3检查电气规则tools erc 154.4材料清单report 155 绘制PCB板 175.1 PCB板制作详细步骤 175.2 PCB总图雏形 186 仿真部分 197 参考资料 2222摘要本文介绍作品采用protel99SE对压控振荡脉冲型锁相环电路进行绘制电路图制作PCB 板及仿真工作。主要介绍了protel的一些基本的操作和用法，例如，原理图sch的绘制，当然其中也包括元件的制作；印刷电路板PCB的制作；对电路原理图进行仿真。电路分块清晰，PCB板美观、模块清晰。经仿真电路原理正确。达到任务要求。关键字：PROTEL99SE；单片机最小系统；压控振荡脉冲型锁相环电路；仿真；PCB； AbstractThis article describes the use of protel99SE works on pulse-type voltage-controlled oscillation circuit phase-locked loop circuit drawing and simulation of the production work of PCB board. Protel introduces some of the basic operation and use of, for example, sch schematic drawing, of course, including the production of components; printed circuit board PCB production; schematic diagram of the circuit simulation. Clear block circuit, PCB plate appearance, the module definition. The correct circuit by simulation. Achieve the mission requirements.Key words: PROTEL99SE; The smallest single-chip system; 压控镇动脉冲型; simulation; PCB1 软件选择Protel99SE是应用于Windows9X/2000/NT操作系统下的EDA设计软件，采用设计库管理模式，可以进行联网设计，具有很强的数据交换能力和开放性及3D模拟功能，是一个32位的设计软件，可以完成电路原理图设计，印制电路板设计和可编程逻辑器件设计等工作，可以设计32个信号层，16个电源-地层和16个机加工层。按照系统功能来划分，Protel99se主要包含以下俩大部分和6个功能模块。1.1 电路工程设计部分（1）电路原理设计部分（Advanced Schematic 99）：电路原理图设计部分包括电路图编辑器（简称SCH编辑器）、电路图零件库编辑器（简称Schlib编辑器）和各种文本编辑器。本系统的主要功能是：绘制、修改和编辑电路原理图；更新和修改电路图零件库；查看和编辑有关电路图和零件库的各种报表。（2）印刷电路板设计系统（Advanced PCB 99）：印刷电路板设计系统包括印刷电路板编辑器（简称PCB编辑器）、零件封装编辑器（简称PCBLib编辑器）和电路板组件管理器。本系统的主要功能是：绘制、修改和编辑电路板；更新和修改零件封装；管理电路板组件。（3）自动布线系统（Advanced Route 99）：本系统包含一个基于形状（Shape-based）的无栅格自动布线器，用于印刷电路板的自动布线，以实现PCB设计的自动化。1.2 电路仿真与PLD部分（1）电路模拟仿真系统（Advanced SIM 99）：电路模拟仿真系统包含一个数字/模拟信号仿真器，可提供连续的数字信号和模拟信号，以便对电路原理图进行信号模拟仿真，从而验证其正确性和可行性。（2）可编程逻辑设计系统（Advanced PLD 99）：可编程逻辑设计系统包含一个有语法功能的文本编辑器和一个波形编辑器（Waveform）。本系统的主要功能是；对逻辑电路进行分析、综合；观察信号的波形。利用PLD系统可以最大限度的精简逻辑部件，使数字电路设计达到最简化。（3）高级信号完整性分析系统（Advanced Integrity 99）：信号完整性分析系统提供了一个精确的信号完整性模拟器，可用来分析PCB设计、检查电路设计参数、实验超调量、阻抗和信号谐波要求等。考虑到protel99SE功能已经符合电路图绘制、制版、仿真等要求加之本人对protel99SE较为熟悉所以选用protel99SE进行本次课程设计。2 电路选择2.1 单片机最小系统图2.1.1 单片机最小系统原理图本电路包括单片机最小电路以及串口通信、流水灯、蜂鸣器等简单的外围设备。因单片机常常需要制PCB板。能完整的制作一块单片机的PCB板也是一个不错的选择。图2.1.2 自行绘制的单片机最小系统原理图图2.1.3 自行绘制的单片机最小系统PCB版2.2自行制作的sch库文件图2.2.1 自行制作的AT89S52图2.2.2 ISP下载接口库文件制作步骤：新建一个schlib文件，然后利用IEEE和Drawing Toolbar开始绘图图2.2.3 修改了PIN脚的二极管图2.2.4 USB接口文件制作注意事项：PIN脚的探头端向外，没有的一端和所绘图相连接由于单片机不容易仿真，加之单纯制作单片机电路过于简单。所以没有选择23压控振荡脉冲型锁相环电路图2.3.1压控振荡脉冲型锁相环电路由于本人对此电路比较熟悉。且有一定得复杂度。可作电路仿真。比单纯做单片机最小系统更有实际意义。综合考虑选择此电路。3 电路原理分析 图3 电路基本模块图压控振荡脉冲型锁相环电路主要原理：从振荡输出提取反相信号经过积分电路形成比较锯齿信号送AFC鉴相器；AFC鉴相器把外同步信号与本机振荡比较信号进行相位或者频率的比较产生误差电压，误差越大则输出越大。误差电压经过低通滤波变为误差直流电压，反向控制压控振荡器的振荡频率变化方向，牵引回到符合要求的频率范围中。3.1 AFC分相型平衡式鉴相器图3.1 AFC分相型平衡式鉴相器部分利用Q1、R2、R3、C2、C3、D1、D2、R4、R5组成分相型平衡式鉴相器。3.2 低通电路图3.2 低通电路利用R6、C4组成环路滤波器（即低通），其时间常数的大小决定了锁相环的压控性和频率的稳定性。3.3压控振荡器电路图3.3 压控振荡器电路利用U1A、R5和C6组成压控振荡器电路3.4反相电路图3.4 反相电路利用U1B组成反相电路3.5积分电路图3.5 积分电路利用R8和C5组成积分电路3.6输入耦合电路图3.6 输入耦合电路利用R1和C1组成输入耦合电路4 protel原理图绘制4.1 protel电路图制作详细步骤首先创建一个sch文件，如下图4.1.1所示点击“add”按键，出现图4.1.2。图4.1.2 protel自带sch库图4.1.1 加载sch库窗口用鼠标在图4.1.2的ddb库里面点击一下，按下键盘的M键，出现protel最常用的库文件，如图4.1.3，点击“ok”，库文件加载成功。图4.1.3 加载常用的sch库然后利用其中的元器件绘图，在图 4.1.4窗口中直接点击一下，按元件对应首写字母，即可快速找到所需元件，例如电阻R，在键盘上按R，如图4.1.4，即可快速找到，如图4.1.5。点击“place”,即可将电阻放到sch文件中。 图4.1.4 快速找到以R开头的元件 图4.1.5找到电阻R修改元件参数，desianation为元件名，Part为数值。图4.1.6 元件参数设置连线时，使用wiring toolbars的第一个工具，当出现圆点的时候方可点击，放下连线。按照自己所找的电路图，运用protel会出其原理图。4.2压控振荡脉冲型锁相环电路图4.2 压控振荡脉冲型锁相环电路4.3检查电气规则tools erc图4.3 电气规则检查提示没有错误4.4材料清单report图4.4 材料清单5 绘制PCB 板5.1 PCB板制作详细步骤在sch文件中，生成网络表，点击design中的create netlist，如图5.1.1图5.1.1 在sch界面生成网络表创建一个PCB文件，在PCB最下面选择KeepOutLayer(此层可以自动布线)选择design里面的netlist出现图5.1.2，点击Browse，选择以.net结尾的文件，出现如图所示情况，点击Execute，PCB加载网络表成功，将PCB元件拖放到方格内（用manroute画出来的），然后选择自动布线，或者手动布线（使用manroute时，出现八角形方可点击）。图5.1.2 加载网络表5.2 PCB总图图5.2 PCB总图6 仿真部分对压控振荡脉冲型锁相环电路作仿真。重新制作sch原理图如图6.1，在加载库文件这里只用加入SIM.ddb，只能使用里面的元器件，才可以实现仿真。其他操作和制作原理图相同，这里不再介绍。部分仿真结果如下。图6.1 总体仿真图图6.2 仿真结果全局图图6.3 锁相环振荡输出波形图6.4 Vb同步信号波形图6.5 Ve分相波形图6.6 Vc分相波形Vb为同步信号波形；Vc，Ve为分相波形；OUT为锁相环震荡输出；振荡器的周期约T=1.4R9C6，OUT的输出与同步信号V1的频率相同，当对C6进行参数扫描是，找出取值0.380.5uF的范围，OUT的输出曲线都