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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。沈 阳 大 学课程设计说明书 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uo1=+Uz。因集成运放A1同相输入端的电压u+同时与uo1和uo有关，根据叠加定理可得 工作原理框架图13、原理论证 沈 阳 大 学课程设计说明书 NO.3 图2 方波三角波发生电路原理图可知：方波和三角波的振荡频率相同，其值为 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，因此三角波输出幅度为 其中Uz为稳压管的电压三角波的振荡周期为根据题目设计要求，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. 矩形波发生电路沈 阳 大 学课程设计说明书 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滞回比较器电阻R1、R2、R33个集成运放A1个稳压管D1、D22个积分电路电阻R4、R52个集成运放B1个电容C1个三、仿真原理图1、用DXP软件绘制的仿真原理图如下：沈 阳 大 学课程设计说明书 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LM324NUA集成运算放大器TI Operational Amplifier I .IntLibUBIN5233BD1稳压管6VFSC Discrete Diode.IntLibD2Res2R1电阻40KMiscellaneous DevicesIntLibR240KR32KR430KR530KCapC电容0.02FVSRCVcc直流电源15VVee-15V沈 阳 大 学课程设计说明书 NO.6已知：R1=40K，R2=40K，R3=2K, R4=30K,R5=30K,f =400Hz由已知计算电容Cf =1/T T=2.4msC=T *R2 / (4 *R1* R4) = 0.02u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Start time ,End time,Step time,Max step time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。11创建设计项目和原理图文件创建原理图文件：FileNewSchematic12设置图纸参数执行designdocument options 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413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Available libraries，单击Install 安装library目录下的Simulation Sources.IntLab、LT Operational Amplifier.IntLib、Miscellaneous Devices.IntLib和FSC Discrete Diode.IntLib 。14参数值设置双击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沈 阳 大 学课程设计说明书 NO.7 图62、仿真分析步骤：（1）执行DesignSimulateMixsiSim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）沈 阳 大 学课程设计说明书 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Start time ,End time,Step time,Max step time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）沈 阳 大 学课程设计说明书 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Vo16.38V3934HzVo26.56V3934Hz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=6V Uo1=UZ,U+=0,Uom=Uo根据叠加原理可得，UomR2(R1+R2)- R2(R1+R2) UZ=0三角波输出幅值为 Uom= (R1R2)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DesignNetlist for DocumentProtel命令，生成网络表文件。（2）创建并打开印制电路板文件，设置工作层沈 阳 大 学课程设计说明书 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、设计体会沈 阳 大 学课程设计说明书 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，Protel DXP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，2005.8：230254【2】李方明.电子设计及其自动化：清华大学出版社，2008.6：7074【3】王强.电子设计自动化与印制电路板:电子工业出版社，2007.4：3052【4】.韩晓东主编Protel DXP电路设计入门与应用中国铁道出版社，2003年出版沈 阳 大 学
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