电子制图课程设计方波三角波发生器.docx

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电子制图课程设计方波三角波发生器

电子制图课程设计---方波－三角波发生器

课程设计说明书

方波,三角波发生器

沈阳大学

课程设计说明书NO.1课程设计目的

《计算机电子线路制图课程设计》是学习课程之后的综合性实践教学环节。

目的是通过解决简单的实际问题巩固和加深在《计算机电子线路制图》课程终所学的理论知识和实验技能。

训练学生综合运用学过的电子设计自动化技术基础知识，在教师指导下完成查找资料，选择、论证方案，设计电路，运行仿真，设计印制电路板，分析结果，撰写报告等工作。

使学生初步掌握利用电子设计自动化工具设计电子电路的一般方法步骤，通过理论联系实际提高和培养学生分析、解决实际问题的能力和创新能力，为后续课程的学习、毕业设计和毕业后工作打下一定的基础。

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课程设计说明书NO.2一、设计方案论证

1、概述

由集成运放构成的方波和三角波发生器的电路形式很多，但通常由滞回比较器和积分电路构成。

按积分电路的不同，又可以分为两种类型:

一类是由普通的RC积分电路组成，另一类由恒流充放电的积分电路和滞回比较器组成。

常用的方波和三角波发生电路是由集成运放组成的积分器和滞回比较器组成的，由于采用了由集成运算放大器组成弄鬼的积分器，电容C始终处在恒流充放电状态，使三角波和方波的性能得到很大的改善，不仅能得到线性度较理想的三角波，而且也便于调节振荡频率和幅度。

2、工作原理:

假设t=0时积分电容上的初始电压为零，而滞回比较器输出端为高电平，即u=+Uz。

因集成运放A同相输入端的电压u+同时与u和u有关，根据叠加o11o1o

定理

RR12可得u,u，u，o1oR，RR，R1212

工作原理框架图1

3、原理论证

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课程设计说明书NO.3

图2方波——三角波发生电路

R12原理图可知:

方波和三角波的振荡频率相同，其值为f,,4RCR51方波的输出幅度由3稳压管Dz决定，方波经积分后得到三角波，因此三角波

R1输出幅度为其中Uz为稳压管的电压V,UomzR2

336,RRC44，40，10，30，10，0.02，1014三角波的振荡周期为T,,,2.4ms3R40，102

根据题目设计要求，输出波形频率需400Hz，幅度?

2V，因此设置元件参数见原理图。

二、单元电路设计过程

1、单元电路结构

方波——三角波发生电路主要由以下两部分组成

图3.矩形波发生电路

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课程设计说明书NO.4

图4.积分电路

2、选定仪器列表

表1:

仪器列表

结构名称符号标识个数

电阻R1、R2、R33个

A滞回比较器集成运放1个

稳压管D1、D22个

电阻R4、R52个

B积分电路集成运放1个

C电容1个三、仿真原理图

1、用DXP软件绘制的仿真原理图如下:

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课程设计说明书NO.5

图5用DXP软件绘制的仿真原理图

2、仿真元件列表

表2.方波及三角波电路元件表元件名称标号说明参数型号所属元件库

TIOperationalAmplifierILM324NUA集成运算放

.IntLib大器UB

6VFSCDiscreteDiode.IntLibIN5233BD1稳压管

D2

Res2R140K

R240K

MiscellaneousDevices电阻R32K

IntLibR430K

R530K

CapC电容0.02μF

VSRCVcc15V直流电源

Vee-15V

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课程设计说明书NO.6已知:

R1=40K，R2=40K，R3=2K,R4=30K,R5=30K,f=400Hz由已知计算电容C

f=1/TT=2.4ms

C=T*R2/（4*R1*R4）=0.02u

R401U,Uz,,6,6VomR402

四、仿真分析方案

1、仿真类型及参数

选择的仿真类型是瞬态分析

针对瞬态分析主要包括以下特点:

它用于求电路的时域响应;在其中可以设置Starttime,Endtime,Steptime,Maxsteptime等。

而且最重要的是它的分析结果是以波形图的形式显示，这一点符合本设计要求。

1（1创建设计项目和原理图文件

创建原理图文件:

File?

New?

Schematic

1（2设置图纸参数

执行design—documentoptions设置土著为白色，不显示标题栏和可见栅格，采用用户设置图纸规格，宽100，高400，纵向和横向分区数均为41（3安装元件库

（1）单击窗口底部libraries标签

（2）在库管理面板上的库类型选中components

（3）打开Availablelibraries，单击Install安装library目录下的SimulationSources.IntLab、LTOperationalAmplifier.IntLib、MiscellaneousDevices.IntLib和FSCDiscreteDiode.IntLib。

1（4参数值设置

双击Res1对象，打开其属性设置对话框，在Designator改标号，Location改元件位置，在Paramenters内改变阻值。

针对本设计选择的瞬态分析参数是:

起始时间为0终止时间为10ms

步长为20ns最大步长为200ns

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课程设计说明书NO.7

图6

2、仿真分析步骤:

（1）执行Design?

Simulate?

MixsiSim命令，打开仿真分析参数设置对话框

（2）在分析选项中选择所需的分析类型

（3）单击选择的分析类型打开参数设置对话框，根据需要设置分析参数（4）在基本参数设置页中选择采集数据范围，生成网络表范围，仿真结果输出设置，并根据需要从可用信号栏中选择信号添加到活动信号栏（5）设置完毕后单击OK按钮关闭对话框

（6）运行仿真，自动进入仿真结果显示环境

（7）根据需要选择合适的显示模式，调用测量数据

3、仿真分析

图7.瞬态分析仿真结果（矩形波）

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课程设计说明书NO.8选择的仿真类型是瞬态分析

针对瞬态分析主要包括以下特点:

它用于求电路的时域响应;在其中可以设置Starttime,Endtime,Steptime,Max

steptime等。

而且最重要的是它的分析结果是以波形图的形式显示，这一点符合本设计要求

图8图9

图10.瞬态分析仿真结果（三角波）

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课程设计说明书NO.9

图11图123、数据记录

表三:

数据记录表

观察点波形幅值频率

Vo16.38V393（4Hz

Vo26.56V393（4Hz

五、测试验证结果与分析

测试结果:

幅值为6.5676V周期1/393.4=2.5ms

计算结果:

UZ=6VUo1=UZ,U+=0,Uom=Uo

根据叠加原理可得，

Uom×[R2,（R1+R2）]-[R2,（R1+R2）]×UZ=0

三角波输出幅值为Uom=（R1,R2）UZ=6V

周期为T=2.4ms

测试结果与计算结果相接近，仿真是成功的。

六、印制电路板图:

（1）在原理图中执行Design?

NetlistforDocument?

Protel命令，生成网络表文件。

（2）创建并打开印制电路板文件，设置工作层

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课程设计说明书NO.10（3）调入网络表

（4）元件布局

（5）自动布线

（6）以三维方式显示设计

图13.布线结果

图14.以三维方式显示设计

七、误差分析

仿真软件的元器件值不可能绝对的精确造成仿真结果会有一定的非可见误差，另外参数的设置问题以及小数点的取舍都是影响结果的因素，而且人眼观察也是有一定的误差的，因此仿真结果会与理论值有一定差别也是可以允许的。

八、设计体会

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课程设计说明书NO.11《电子线路制图》课程设计使我们稍懂的了如何使用DXP这种仿真软件，ProtelDXP的仿真分析功能，可以为模拟电子电路，数字电子电路进行静态工作点分析、瞬态分析，培养了我们的学习兴趣和电子制图的工程意识，尤其在印制电路板方面更加理解了书本上的知识。

九、参考文献

【1】汤山军.电路设计与PCB制作:

科学出版社，2005.8:

230—254【2】李方明.电子设计及其自动化:

清华大学出版社，2008.6:

70—74【3】王强.电子设计自动化与印制电路板:

电子工业出版社，2007.4:

30—52【4】.韩晓东主编《ProtelDXP电路设计入门与应用》中国铁道出版社，2003年出版

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