課設(shè),RC正弦波發(fā)生器的設(shè)計(jì)與仿真

RC正弦波發(fā)生器的設(shè)計(jì)與仿真課程設(shè)計(jì)目的1、 理解RC正弦波振蕩器的工作原理；掌握調(diào)試RC振蕩器頻率特性的方法。2、 學(xué)習(xí)與掌握Multisim等仿真軟件的元件搜尋、電路搭建、仿真分析等基本操作。3、 基于Multisim或其他仿真軟件實(shí)現(xiàn)RC正弦波振蕩器具體設(shè)計(jì)與模擬仿真，掌握元件、電路的仿真和波形的測試技能。2.設(shè)計(jì)方案論證本實(shí)驗(yàn)使用的一個(gè)軟件是Multisim，它是一款電子電路仿真的虛擬電子工作臺(tái)軟件，采用直觀的圖形界面創(chuàng)建電路，在計(jì)算機(jī)屏幕上模仿真實(shí)實(shí)驗(yàn)室的工作臺(tái)，繪制電路圖需要的元器件，電路仿真需要的測試儀器均可以直接從屏幕上選??；軟件儀器控制面板外形和操作方式都與實(shí)物相似，可以實(shí)時(shí)顯示測量結(jié)果；Multisim軟件帶有豐富的電路元件庫，提供多種電路分析方法；作為設(shè)計(jì)工具，它可以同其它流行的電路分析，設(shè)計(jì)和制版軟件交換數(shù)據(jù);Multisim還是一個(gè)優(yōu)秀的電子技術(shù)訓(xùn)練工具，利用它提供的虛擬儀器可以用比實(shí)驗(yàn)室中更靈活的方式進(jìn)行電路實(shí)驗(yàn)，仿真電路的實(shí)際運(yùn)行情況，熟悉常用電子儀器測量方法。Multisim工作環(huán)境如圖1所示111111的丈粧診三:.；'Hl:'L=L啓二Ti：汙1--.1齊二咗二[EE￡1flDa-馳r.：n：＜曲電謝譏?：-*斗?一圖1Multisim工作環(huán)境Protel包含電路原理圖設(shè)計(jì)，電路原理圖仿真測試，印制電路板設(shè)計(jì)，自動(dòng)布線器和FPGA/CPLD設(shè)計(jì)，覆蓋了以PCB為核心的整個(gè)物理設(shè)計(jì)。它提供了進(jìn)行層次原理圖設(shè)計(jì)的環(huán)境，支持“自上而下”和“自下而上”的層次電路設(shè)計(jì)，能夠完成更加大型，更為復(fù)雜的電路設(shè)計(jì)。Protel提供了豐富的原件原理圖庫和PCB封裝庫，并且?guī)斓墓芾砗途庉嫻δ芨油晟疲萁M更加簡便。電路設(shè)計(jì)人員通過Protel提供的編輯工具，可以方便的實(shí)現(xiàn)庫中沒有包含的原件原理圖以及PCB封裝的設(shè)計(jì)制作。它提供了原件集成庫的概念。在它的元件集成庫中集成了元件的原理圖符號(hào)，本次設(shè)計(jì)重要通過Protel繪圖軟件完成正弦波發(fā)生器原理圖的繪制及PCB圖的繪制，并利用Multisim軟件進(jìn)行編譯、仿真出正弦波波形,并對(duì)其進(jìn)行比較。本次設(shè)計(jì)主要用軟件Protel，Protel是第一個(gè)將所有設(shè)計(jì)工具集于一身的板級(jí)設(shè)計(jì)系統(tǒng)，能夠處理各種復(fù)雜的PCB設(shè)計(jì)過程。通過設(shè)計(jì)輸入仿真、PCB繪制編輯、拓?fù)渥詣?dòng)布線、信號(hào)完整性分析和設(shè)計(jì)輸出等技術(shù)融合,提供了全面的設(shè)計(jì)解決方案。3?利用Muitisim進(jìn)行仿真創(chuàng)建正弦電路原理圖正弦波產(chǎn)生電路的目的就是使電路產(chǎn)生一定頻率和幅度的正弦波，我們一般在放大電路中引入正反饋，并創(chuàng)造條件，使其產(chǎn)生穩(wěn)定可靠的振蕩。正弦波產(chǎn)生電路的基本結(jié)構(gòu)是:引入正反饋的反饋網(wǎng)絡(luò)和放大電路。其中:接入正反饋是產(chǎn)生振蕩的首要條件，它又被稱為相位條件；產(chǎn)生振蕩必須滿足幅度條件；要保證輸出波形為單一頻率的正弦波，必須具有選頻特性；同時(shí)它還應(yīng)該具有穩(wěn)幅特性。因此，正弦波產(chǎn)生電路一般包括：放大電路；反饋網(wǎng)絡(luò)；選頻網(wǎng)絡(luò)；穩(wěn)幅電路各部分。正弦波振蕩電路的組成判斷及分類：（1） 放大電路：保證電路能夠有從起振到動(dòng)態(tài)平衡的過程，電路獲得一定幅值的輸入值，實(shí)現(xiàn)自由控制。（2） 選頻網(wǎng)路：確定電路的振蕩頻率，是電路產(chǎn)生單一頻率的振蕩，即保證電路產(chǎn)生正弦波振蕩。（3） 正反饋網(wǎng)絡(luò)：引入正反饋，使放大電路的輸入信號(hào)等于其反饋信號(hào)。（4） 穩(wěn)幅環(huán)節(jié)：也就是非線性環(huán)節(jié)，作用是輸出信號(hào)幅值穩(wěn)定。正弦波振蕩器由基本放大器、反饋網(wǎng)絡(luò)、選頻網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)幅網(wǎng)絡(luò)4部分組成，他們的作用分別是：放大器和反饋網(wǎng)絡(luò)組成正反饋放大器,選頻網(wǎng)絡(luò)用來提取特定頻率的正弦波發(fā)生器。RC正弦振蕩電路原理圖如下圖3所示

圖3RC正弦振蕩電路原理圖RC正弦波震蕩電路，其功能通常是用來產(chǎn)生頻率低于1MHz的低頻信號(hào)。對(duì)做出的原理圖進(jìn)行仿真，調(diào)整其參數(shù)，并調(diào)整滑動(dòng)變阻器，將滑動(dòng)變阻器調(diào)至20%時(shí)，對(duì)電路進(jìn)行仿真，雙擊示波器，進(jìn)入波形顯示界面，調(diào)整示波器的時(shí)間軸比例為100ms/Div,調(diào)整其通道比例為1mV/Div，得到正弦波振蕩電路仿真圖如圖4所示

ii道」反向is存時(shí)間軸通道a)1道E：比例比例邊沿6戒置Y&1垃置電平0V正弦標(biāo)建自動(dòng)無AC0DC0疋ii道」反向is存時(shí)間軸通道a)1道E：比例比例邊沿6戒置Y&1垃置電平0V正弦標(biāo)建自動(dòng)無AC0DC0疋_J廣|類型Ext,TriggerT2-T1網(wǎng)T加載|阱|雉疥示SB-ISC1時(shí)間適道A15,0095 -2,094mV圖4正弦波振蕩電路仿真圖調(diào)整參數(shù)，觀察波形調(diào)整電路中的參數(shù)，將C1,C2改為1OF,對(duì)其進(jìn)行仿真得到正弦波振蕩電路圖如圖5所示

4V0AC通道￡比例麗莎時(shí)間軸比例50msfDiv鍛置|0 Y位置勺血置卩翳示渡器-4V0AC通道￡比例麗莎時(shí)間軸比例50msfDiv鍛置|0 Y位置勺血置卩翳示渡器-XSC1通道日比例|5V/DiY|Ext,Trigger觸境 邊沿rri|[rbimi電平類型正B^S自動(dòng)圖5正弦波振蕩電路圖F時(shí)間適道A21,0195-1.336m?T2-T1設(shè)計(jì)并制作PCB板（1）繪制電路原理圖根據(jù)Multisim仿真電路原理圖，在Protel中創(chuàng)建一個(gè)正弦波放大器的電路原理圖：點(diǎn)擊File->New->Schematic,打開原理圖編輯界面，按照仿真原理圖，在libraries元件庫中找出對(duì)應(yīng)的原件，組成電路原理圖，正弦波放大器電路原理圖如圖6所示

圖6正弦波放大器電路原理圖為了能夠容易的根據(jù)正弦波放大器電路原理圖繪制出對(duì)應(yīng)的PCB圖，設(shè)計(jì)電路原理圖的時(shí)候，盡量選擇元件庫中原有的元器件，以便在設(shè)計(jì)PCB圖的時(shí)候,能夠很好的封裝，使PCB的制作過程更加簡單。（2）制作PCB圖當(dāng)完成了電路原理圖的繪制和電路板形狀，大小的確定后，確保電路原理圖和電路板在同一個(gè)項(xiàng)目中，打開PCB，選擇Design->lmpotrchangesfromLogamp命令，系統(tǒng)便會(huì)自動(dòng)將原理圖載入PCB中。自動(dòng)布線裝入原理圖至PCB后，把原件封裝放入PCB的內(nèi)部，這就需要對(duì)原件封裝進(jìn)行布局。Protel提供了強(qiáng)大的自動(dòng)布局功能，用戶只需要定義好規(guī)則，Protel可以將重疊的原件封裝分離開。然后進(jìn)行手工布局，系統(tǒng)對(duì)原件的自動(dòng)布局一邊以尋找最短布線路徑為目標(biāo)，因此原件的自動(dòng)布局往往不理想，用戶需要進(jìn)行手工調(diào)整，或者直接用手工進(jìn)行器件的布局。先選中改元器件，然后進(jìn)行移動(dòng)、旋轉(zhuǎn)、翻轉(zhuǎn)等操作。最終形成最理想的布局效果，此時(shí)選AutoRoute->All命令，對(duì)整個(gè)PCB進(jìn)行布線，根據(jù)電路圖原理的復(fù)雜程度和布線難度的不同，Protel的布線時(shí)間也不用。布線完成后，就得到了PCB圖。PCB原理圖如圖9所示圖9PCB原理圖4．設(shè)計(jì)體會(huì)本次課程設(shè)計(jì)讓我受益匪淺，雖然時(shí)間不長，但是我還是學(xué)到了很多以前沒有學(xué)過的東西。學(xué)到了一些書本上沒有的東西，讓我對(duì)EDA這門課程有了更深層次的了解，同時(shí)我也能夠更加熟練的應(yīng)用Protel軟件和Multisim軟件，通過這次課程設(shè)計(jì)，我能夠熟練的使用Protel軟件繪制電路原理圖，以及元器件的封裝和PCB圖的生成，同時(shí)，我還更熟練的掌握了Multisim軟件的使用方法和功能，并且能夠獨(dú)立的繪制出電路原理圖，并能夠進(jìn)行編譯仿真。本次課設(shè)除了