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电路CAD课程设计报告题目波形发生器学生姓名学号学院专业指导教师年月日摘要电路CAD即电路的计算机辅助设计电路的计算机辅助设计分析是电路设计的基础,也是设计的一个重要环节,因此早期人们也把它称作电路设计CAD有广泛的应用领域,包括机械制造、土木建筑、电子工程、服装设计等领域随着各种大规模、高密度新型电子元器件的不断涌现,电路的设计越来越复杂,越来越精密基于这种迫切要求,电路CAD的设计手段也发生了翻天覆地的变化其中的Protel和EWB成了在中国用的最多的工具,他们功能强大,使用方便,操作快捷,界面友好,是电子设计者的首选软件波形发生器一般是指能自动产生正弦波、三角波、方波及锯齿波、阶梯波等电压波形的电压或仪器当方波电压加在积分运算电路的输入端是,输出就获得三角波电压而矩形波电压只有两种状态,高电平和低电平,所以电压比较器是它的重要组成部分;因为产生振荡,就要求输出的两种状态自动地相互转换,所以电路中必须引入反馈;因为输出状态应按一定的时间间隔交替变化,即产生周期性变化,所以电路中要有延迟环节来确定每种状态维持的时间本次设计的要求是使用集成运算放大器设计一个能产生方波和三角波的波形发生器关键词波形发生器,方波,三角波目录1设计任务.……………………………………………….12方案选择.………………………………………………….
22.1**********************.……………………………………………….
12.2**********************………………………………………….…….33单元电路设计.………………………………………………….
33.1**********************.……………………………………………….
33.2**********************………………………………………….…….
43.3***********************……………………………………….…….54电路参数确定.………………………………………………….
62.1**********************.……………………………………………….
62.2**********************………………………………………….…….75用EWB进行电路分析与仿真.………………………………………………….86用Protel绘制点原理图和电路板图………………………………………………7心得体会……………………………………………………………………………
一、设计任务
1.设计要求使用集成运放设计一个波形发生器,产生一个频率为fo=5kHz的方波,其电压幅度为+Vs=|-Vs|=14V同时产生一个频率为fo=5kHz的三角波,其幅度为+Vt=|-Vt|=5V波形发生器方框图见图(图1)
2.设计任务
(1)方波发生器设计;
(2)三角波发生器设计;
(3)电源电路设计
二、方案选择波形发生器一般是指能自动产生正弦波、三角波、方波及锯齿波、阶梯波等电压波形的电压或仪器根据用途不同,有产生三种或多种波形的波形发生器,使用的器件可以是分立器件(如视频__函数发生器S101全部采用晶体管),也可以采用集成电路(如单片函数发生器模块5G8038)本次波形发生器设计要求产生方波和三角波,矩形波发生电路是其它非正弦发生电路的基础,当方波电压加在积分运算电路的输入端是,输出就获得三角波电压而矩形波电压只有两种状态,不是高电平,就是低电平,所以电压比较器是它的重要组成部分;因为产生振荡,就要求输出的两种状态自动地相互转换,所以电路中必须引入反馈;因为输出状态应按一定的时间间隔交替变化,即产生周期性变化,所以电路中要有延迟环节来确定每种状态维持的时间本次波形发生器设计要求产生方波和三角波滞回比较器具有一定的抗干扰能力,用它可以产生方波将方波进行积分,可以得到线性度比较好的三角波因此滞回比较器和积分电路适当的连接起来,即可组成方波—三角波发生器
三、单元电路设计1.矩形波发生器电路矩形波发生电路是其它非正弦发生电路的基础,当方波电压加在积分运算电路的输入端是,输出就获得三角波电压而矩形波电压只有两种状态,不是高电平,就是低电平,所以电压比较器是它的重要组成部分;因为产生振荡,就要求输出的两种状态自动地相互转换,所以电路中必须引入反馈;因为输出状态应按一定的时间间隔交替变化,即产生周期性变化,所以电路中要有延迟环节来确定每种状态维持的时间下图(图4)是矩形发生器电路,它由反相输入的滞回比较器和RC电路组成RC回路既作为延迟环节,又作为反馈网络,通过RC充,放电实现输出状态的自动转换矩形发生电路原理将输出电压U0经过RC积分电路,利用电容的充放电电压取代外加输入__送入比较器反相端,与同相端上的门限电压相比较,使比较器的输出不断发生转化,从而形成高低电平周期__替的矩形振荡波形接通电源的瞬间,电容C的初始电压为0,电路输出电压U0使高电平或者低电平是随机的,假设输出电压为高电平U0=+UZ,则运放的同相输入端电位是U+=UT+.1u0通过R对电容C正向充电,使UC增加,当UC上升到略大于UT+,比较器输出电压发生反转,U0由+UZ变为-UZ,同相端的电位U+由UT+变为UT-2UC通过T对电容反向放电,使UC减小,当UC减小到略小于UT-,比较器输出电压发生反转,U0由-UZ变为+UZ,同相端的电位U+由UT-变为UT+2.三角形波发生器电路在方波发生电路中,当滞回比较器的阈值电压数值比较小时,可将电容两端的电压看成为近似三角波但是,一方面这个三角波的线性度较差,另一方面带负载后将使电路的性能产生变化实际上,只要将方波电压作为积分运算电路的输入,在积分运算的输出就得到三角波电压如图
(6)所示三角波产生电路3.电源电路本设计还要求有电源电路稳压电源的设计,是根据稳压电源的输出电压Uo、输出电流Io、输出纹波电压ΔUop-p等性能指标要求,正确地确定出变压器、集成稳压器、整流二极管和滤波电路中所用元器件的性能参数,从而合理的选择这些器件图
(7)为稳压电源.输出电压可调的稳压电源
四、电路参数确定已知三角波的输出幅度为Uom=R1Uz/R2三角波的振荡频率为f2=R2/4R1R4C方波的震荡周期T=2RC1n1+2R1/R2本次设计要求f=5kHZUo1=±14VUom=±5V.所以设定R1=12kΩ,R2=15kΩR3=1kΩR5=10kΩR6=20kΩC1=100μFC2=100μF设计可将R6变为滑动变阻器,阻值变化范围为0—20K|Ω,从而使方波输出电压幅度变为可调的
五、用EWB进行电路分析和仿真用EWB软件绘制的电路原理如下仿真结果
1、
2、
六、用Protel绘制的电路原理图和电路板图
1、方波、三角波发生器的设计电路原理图PCB板图库元件名元件符号元件参数元件封装RES2R112KΩAXIAL
0.3RES2R215KΩAXIAL
0.3RES2R31KΩAXIAL
0.3RES2R510KΩAXIAL
0.3CAPC1100μFRAD
0.2CAPC2100μFRAD
0.2OPAMPLM324_1运放DIP8OPAMPLM324_2运放DIP8OPAMPuA741_1运放DIP8OPAMPuA741_2运放DIP8CONJ1三角波测试端CON1CONJ2方波测试端CON1DIODESCHOTTKYD1稳压管DIODE
0.4DIODESCHOTTKYD2稳压管DIODE
0.4
七、心得体会由于前面刚学过Protel的使用,EWB的软件使用也比较多,因此在此次课程设计中对电路图的绘制和分析并未遇到太大的困难,只是对电路的设计上没有清晰的认知不过,在同学的帮助下终于对电路有了清楚的认识通过这次课设,我深深的认识到了自己的不足和欠缺,同时对又从中学到了很多东西,加深了我对CAD软件的认识,实践是检验理论的唯一途径,书上的理论基础都需要我们在平时的生活中或者在今后的工作岗位上实践,我们应该随时做好准备
八、主要参考资料1.电子线路CAD实用教程.潘永雄等.西安电子科技大学出版社.2.电子电路EDA.夏路易.兵器工业出版社.3.电路CAD讲义.萧宝瑾.太原理工大学.4.电子技术常用器件手册.方波发生器电路三角波发生器电路电源电路波形发生器方框图。