壓控振蕩脈沖型鎖相環(huán)電路仿真

1、基礎強化訓練任務書學生姓名： 田鑫 專業(yè)班級： 電子0703 指導教師： 鐘毅 工作單位： 信息工程學院 題 目: Protel 應用實踐壓控振蕩脈沖型鎖相環(huán)電路仿真 初始條件：Protel99SE要求完成的主要任務: （包括課程設計工作量及其技術要求，以及說明書撰寫等具體要求）1. 繪制具有一定規(guī)模、一定復雜程度的電路原理圖*.sch（自選）?？梢陨婕澳M、數字、高頻、單片機、或者一個具有完備功能的電路系統(tǒng)。2. 繪制相應電路原理圖的雙面印刷版圖*.pcb3. 對電路原理圖進行仿真，給出仿真結果（如波形*.sdf、數據）并說明是否達到設計意圖時間安排：1、 2009 年 7 月 13 日集中

2、，作基礎強化訓練具體實施計劃與報告格式的要求說明；學生查閱相關資料，學習電路的工作原理。2、 2009 年 7 月 14 日，電路設計與分析。3、 2009 年 7 月 15 日 至 2009 年 7 月 16 日，相關電路原理圖和PCB版圖的繪制。4、 2009 年 7 月 17 日，上交基礎強化訓練成果及報告，進行答辯。課設答疑地點：鑒主13樓電子科學與技術實驗室。指導教師簽名： 年 月 日系主任（或責任教師）簽名： 年 月 日 目錄摘要 1Abstract11 軟件選擇 32 電路選擇 52.1單片機最小系統(tǒng) 52.2自行制作的sch庫文件 72.3壓控振蕩脈沖型鎖相環(huán)電路 93 電路原

3、理分析103.1 AFC分相型平衡式鑒相器103.2 低通電路113.3壓控振蕩器電路 113.4反向電路 123.5積分電路 123.6輸入耦合電路 124 protel原理圖繪制 134.1 protel 電路圖制作詳細步驟134.2壓控振蕩脈沖型鎖相環(huán)最終電路154.3檢查電氣規(guī)則tools erc 154.4材料清單report 155 繪制PCB板 175.1 PCB板制作詳細步驟 175.2 PCB總圖雛形 186 仿真部分 197 參考資料 22摘要本文介紹作品采用protel99SE對壓控振蕩脈沖型鎖相環(huán)電路進行繪制電路圖制作PCB 板及仿真工作。主要介紹了protel的一些基

4、本的操作和用法，例如，原理圖sch的繪制，當然其中也包括元件的制作；印刷電路板PCB的制作；對電路原理圖進行仿真。電路分塊清晰，PCB板美觀、模塊清晰。經仿真電路原理正確。達到任務要求。關鍵字：PROTEL99SE；單片機最小系統(tǒng)；壓控振蕩脈沖型鎖相環(huán)電路；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

5、 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 appear

6、ance, the module definition. The correct circuit by simulation. Achieve the mission requirements.Key words: PROTEL99SE; The smallest single-chip system; 壓控鎮(zhèn)動脈沖型; simulation; PCB1 軟件選擇Protel99SE是應用于Windows9X/2000/NT操作系統(tǒng)下的EDA設計軟件，采用設計庫管理模式，可以進行聯(lián)網設計，具有很強的數據交換能力和開放性及3D模擬功能，是一個32位的設計軟件，可以完成電路原理圖設計，印制電路板設

7、計和可編程邏輯器件設計等工作，可以設計32個信號層，16個電源-地層和16個機加工層。按照系統(tǒng)功能來劃分，Protel99se主要包含以下倆大部分和6個功能模塊。1.1 電路工程設計部分（1）電路原理設計部分（Advanced Schematic 99）：電路原理圖設計部分包括電路圖編輯器（簡稱SCH編輯器）、電路圖零件庫編輯器（簡稱Schlib編輯器）和各種文本編輯器。本系統(tǒng)的主要功能是：繪制、修改和編輯電路原理圖；更新和修改電路圖零件庫；查看和編輯有關電路圖和零件庫的各種報表。（2）印刷電路板設計系統(tǒng)（Advanced PCB 99）：印刷電路板設計系統(tǒng)包括印刷電路板編輯器（簡稱PCB編輯

8、器）、零件封裝編輯器（簡稱PCBLib編輯器）和電路板組件管理器。本系統(tǒng)的主要功能是：繪制、修改和編輯電路板；更新和修改零件封裝；管理電路板組件。（3）自動布線系統(tǒng)（Advanced Route 99）：本系統(tǒng)包含一個基于形狀（Shape-based）的無柵格自動布線器，用于印刷電路板的自動布線，以實現(xiàn)PCB設計的自動化。1.2 電路仿真與PLD部分（1）電路模擬仿真系統(tǒng)（Advanced SIM 99）：電路模擬仿真系統(tǒng)包含一個數字/模擬信號仿真器，可提供連續(xù)的數字信號和模擬信號，以便對電路原理圖進行信號模擬仿真，從而驗證其正確性和可行性。（2）可編程邏輯設計系統(tǒng)（Advanced PLD

9、99）：可編程邏輯設計系統(tǒng)包含一個有語法功能的文本編輯器和一個波形編輯器（Waveform）。本系統(tǒng)的主要功能是；對邏輯電路進行分析、綜合；觀察信號的波形。利用PLD系統(tǒng)可以最大限度的精簡邏輯部件，使數字電路設計達到最簡化。（3）高級信號完整性分析系統(tǒng)（Advanced Integrity 99）：信號完整性分析系統(tǒng)提供了一個精確的信號完整性模擬器，可用來分析PCB設計、檢查電路設計參數、實驗超調量、阻抗和信號諧波要求等。考慮到protel99SE功能已經符合電路圖繪制、制版、仿真等要求加之本人對protel99SE較為熟悉所以選用protel99SE進行本次課程設計。2 電路選擇2.1 單片

10、機最小系統(tǒng)圖2.1.1 單片機最小系統(tǒng)原理圖本電路包括單片機最小電路以及串口通信、流水燈、蜂鳴器等簡單的外圍設備。因單片機常常需要制PCB板。能完整的制作一塊單片機的PCB板也是一個不錯的選擇。圖 自行繪制的單片機最小系統(tǒng)原理圖圖 自行繪制的單片機最小系統(tǒng)PCB版2.2自行制作的sch庫文件圖 自行制作的AT89S52圖 ISP下載接口庫文件制作步驟：新建一個schlib文件，然后利用IEEE和Drawing Toolbar開始繪圖圖 修改了PIN腳的二極管圖 USB接口文件制作注意事項：PIN腳的探頭端向外，沒有的一端和所繪圖相連接由于單片機不容易仿真，加之單純制作單片機電路過于簡單。所以沒

11、有選擇23壓控振蕩脈沖型鎖相環(huán)電路圖壓控振蕩脈沖型鎖相環(huán)電路由于本人對此電路比較熟悉。且有一定得復雜度。可作電路仿真。比單純做單片機最小系統(tǒng)更有實際意義。綜合考慮選擇此電路。3 電路原理分析 圖3 電路基本模塊圖壓控振蕩脈沖型鎖相環(huán)電路主要原理：從振蕩輸出提取反相信號經過積分電路形成比較鋸齒信號送AFC鑒相器；AFC鑒相器把外同步信號與本機振蕩比較信號進行相位或者頻率的比較產生誤差電壓，誤差越大則輸出越大。誤差電壓經過低通濾波變?yōu)檎`差直流電壓，反向控制壓控振蕩器的振蕩頻率變化方向，牽引回到符合要求的頻率范圍中。3.1 AFC分相型平衡式鑒相器圖3.1 AFC分相型平衡式鑒相器部分利用Q1、R2

12、、R3、C2、C3、D1、D2、R4、R5組成分相型平衡式鑒相器。3.2 低通電路圖3.2 低通電路利用R6、C4組成環(huán)路濾波器（即低通），其時間常數的大小決定了鎖相環(huán)的壓控性和頻率的穩(wěn)定性。3.3壓控振蕩器電路圖3.3 壓控振蕩器電路利用U1A、R5和C6組成壓控振蕩器電路3.4反相電路圖3.4 反相電路利用U1B組成反相電路3.5積分電路圖3.5 積分電路利用R8和C5組成積分電路3.6輸入耦合電路圖3.6 輸入耦合電路利用R1和C1組成輸入耦合電路4 protel原理圖繪制4.1 protel電路圖制作詳細步驟首先創(chuàng)建一個sch文件，如下圖所示點擊“add”按鍵，出現(xiàn)圖。圖 protel

13、自帶sch庫圖4.1.1 加載sch庫窗口用鼠標在圖的ddb庫里面點擊一下，按下鍵盤的M鍵，出現(xiàn)protel最常用的庫文件，如圖4.1.3，點擊“ok”，庫文件加載成功。圖 加載常用的sch庫然后利用其中的元器件繪圖，在圖 窗口中直接點擊一下，按元件對應首寫字母，即可快速找到所需元件，例如電阻R，在鍵盤上按R，如圖4.1.4，即可快速找到。點擊“place”,即可將電阻放到sch文件中。 圖 快速找到以R開頭的元件 圖4.1.5找到電阻R修改元件參數，desianation為元件名，Part為數值。圖 元件參數設置連線時，使用wiring toolbars的第一個工具，當出現(xiàn)圓點的時候方可點擊

14、，放下連線。按照自己所找的電路圖，運用protel會出其原理圖。4.2壓控振蕩脈沖型鎖相環(huán)電路圖4.2 壓控振蕩脈沖型鎖相環(huán)電路4.3檢查電氣規(guī)則tools erc圖4.3 電氣規(guī)則檢查提示沒有錯誤4.4材料清單report圖4.4 材料清單5 繪制PCB 板5.1 PCB板制作詳細步驟在sch文件中，生成網絡表，點擊design中的create netlist，如圖圖 在sch界面生成網絡表創(chuàng)建一個PCB文件，在PCB最下面選擇KeepOutLayer(此層可以自動布線)選擇design里面的netlist出現(xiàn)圖，點擊Browse，選擇以.net結尾的文件，出現(xiàn)如圖所示情況，點擊Execut

15、e，PCB加載網絡表成功，將PCB元件拖放到方格內（用manroute畫出來的），然后選擇自動布線，或者手動布線（使用manroute時，出現(xiàn)八角形方可點擊）。圖 加載網絡表5.2 PCB總圖圖5.2 PCB總圖6 仿真部分對壓控振蕩脈沖型鎖相環(huán)電路作仿真。重新制作sch原理圖如圖6.1，在加載庫文件這里只用加入SIM.ddb，只能使用里面的元器件，才可以實現(xiàn)仿真。其他操作和制作原理圖相同，這里不再介紹。部分仿真結果如下。圖6.1 總體仿真圖圖6.2 仿真結果全局圖圖6.3 鎖相環(huán)振蕩輸出波形圖6.4 Vb同步信號波形圖6.5 Ve分相波形圖6.6 Vc分相波形Vb為同步信號波形；Vc，Ve為分相波形；OUT為鎖相環(huán)震蕩輸出；振蕩器的周期約T=1.4R9C6，OUT的輸出與同步信號V1的頻率相同，當對C6進行參數掃描是，找出取值0.380.5uF的范圍，OUT的輸出曲線都沒有變化，說明