Protel应用课程设计——函数信号发生器

函数信号发生器原理
函数信号发生器是一种仪器设备，用来产生各种频率和形状的电信号。

它的工作原理基于电路中的振荡器和波形调节电路。

在函数信号发生器中，振荡器是核心部件之一。

它基于正弦波振荡器的原理，通过电子元件（例如电容和电感）的相互作用来产生稳定的振荡信号。

产生的振荡信号可以是正弦波、方波、锯齿波等。

振荡器的频率可以调节，通常通过旋钮或者数字控制方式来实现频率的调节。

振荡器的频率控制电路会改变电子元件的值，进而改变振荡频率。

这使得函数信号发生器可以产生不同频率的信号。

除了频率调节，函数信号发生器还可以调节信号的幅度和相位。

这是通过波形调节电路实现的。

波形调节电路可以对信号进行放大、衰减和相位移动等处理，使得函数信号发生器能够产生不同形状和幅度的信号。

在实际应用中，函数信号发生器广泛用于科学研究、仪器测试、电子教育等领域。

它可以产生多种不同频率和形状的信号，用来测试和调试电子设备，研究电路特性，或者作为信号源提供给其他仪器和设备。

目录摘要 (1)1 概要 (2)2 Proteus 简介 (3)3 电路原理及设计 (4)3.1 方波发生电路 (4)3.1.1 整体电路原理 (4)3.1.2 电路的设计 (4)3.2 宽度可调的矩形波发生电路 (7)3.3三角波－方波发生电路 (8)４电路的仿真 (10)5 小结 (13)6 参考文献 (14)摘要信号发生器又称信号源或振荡器，在生产实践和科技领域中有着广泛的应用。

能够产生多种波形，如三角波、锯齿波、矩形波（含方波）、正弦波的电路被称为函数信号发生器，其频率范围可从几个微赫到几十兆赫，除供通信、仪表和自动控制系统测试用外，还广泛用于其他非电测量领域。

本设计是使用集成运算放大器设计的一种宽度可调的矩形波发生器。

它主要由反相输入的滞回比较器和RC电路组成，通过RC充、放电实现输出状态的自动转换。

而使电容的正向和反向充电时间常数不同，利用二极管的单向导电性引导电流流经不同的通路，就形成占空比可调的矩形波发生电路。

关键字：信号发生器、宽度可调、矩形波、锯齿波、时间常数1 概要在电子技术日新月异的形势下，信息技术随之迅猛发展。

信息是存在于客观世界的一种事物现象，人们正是通过信息的获取、存储、传输和处理等来不断认识和改造世界的。

而信号作为信息的载体，是指带有信息的随时间或其他自变量变化的物理量或物理现象，信号时使用极为广泛的基本概念，无论是在自然科学领域，还是在社会科学领域都存在大量的应用研究问题。

信号发生器又称信号源或振荡器，在生产实践和科技领域中有着广泛的应用。

能够产生多种波形，如三角波、锯齿波、矩形波（含方波）、正弦波的电路被称为函数信号发生器，其频率范围可从几个微赫到几十兆赫，除供通信、仪表和自动控制系统测试用外，还广泛用于其他非电测量领域。

例如在通信、广播、电视系统中，都需要射频（高频）发射，这里的射频波就是载波，把音频（低频）、视频信号或脉冲信号运载出去，就需要能够产生高频的振荡器。

淮海工学院课程设计报告书课程名称：电子技术课程设计题目：函数信号发生器学院：电子工程学院学期： 2012-2013-2 专业班级：通信工程111 姓名：彭孟瑶学号： 2011120688函数信号发生器1.引言在人们认识自然、改造自然的过程中，经常需要对各种各样的电子信号进行测量，因而如何根据被测量电子信号的不同特征和测量要求，灵活、快速的被测电路提供所需要的已知信号(各种波形)，然后用其它仪表测量感兴趣的参数。

可见信号源在各种实验应用和实验测试处理中，它不是测量仪器，而是根据使用者的要求，作为激励源，仿真各种测试信号，提供给被测电路，以满足测量需要。

波形发生器就是信号源的一种，能够给被测电路提供所需要的波形，传统的波形发生器多采用模拟电子技术，由分立元件或模拟集成电路构成，其电路结构复杂，不能根据实际需要灵活扩展。

随着微电子技术的发展，运用单片机技术，通过巧妙的软件设计和简易的硬件电路，产生数字式的正弦波、方波、三角波、锯齿等幅值可调的信号。

与现有各类型波形发生器比较而言，产生的数字信号干扰小，输出稳定，可靠性高，特别是操作简单方便。

2.设计要求设计一个能够输出正弦波、三角波和矩形波的信号源电路，电路形式自行选择。

输出信号的频率可通过开关进行设定，具体要求如下：输出信号的频率范围为1000~2000Hz，步进为50Hz。

要求输出信号无明显失真，特别是正弦波信号。

图1函数信号发生器方框图3.函数信号发生器的方案3.1 方案一由555定时器组成的多谐振荡器产生方波，然后由积分电路将方波转化为三角波，最后用低通滤波器将方波转化为正弦波。

图2 方波、三角波、正弦波、信号发生器的原理框图但这样的输出将造成负载的输出正弦波波形变形，因为负载的变动将拉动波形的崎变。

3.2方案二先通过RC正弦波振荡电路产生正弦波，再通过电压比较器产生方波，最后通过积分电路形成三角波。

图3 正弦波、方波、三角波信号发生器的原理框图此电路具有良好的正弦波和方波信号。

题目：函数信号发生器课程名称：Protel学生姓名：李国宝学生学号：1214020117 系别：电气信息工程学院专业：电子信息工程专业年级：12级电工1班任课教师：徐锋电气信息工程学淮南师范学院电气信息工程学院电子信息工程专业《Protel电子线路CAD》课程论文函数信号发生器姓名：李国宝指导老师：徐锋电气信息工程学院电子信息工程专业摘要Protel设计系统是世界上第一套将EDA环境引入到Windows环境中的EDA开发工具，是具有强大功能的电子设计CAD软件，它具有原理设计、印刷电路板（PCB）、设计层次原理图设计、报表制作、电路仿真以及逻辑器件设计等功能，是进行电子设计最有用的软件设计之一。

函数信号发生器一般是指能自动产生正弦波、三角波、方波及锯齿波、阶梯波等电压波形或仪器。

根据用途不同，有产生三种或多种波形的函数发生器，使用的器件可以是分立器件，也可以采用集成电路。

为进一步掌握电路的基本理论及实验调试技术，本课题要求设计由集成运算放大器与晶体管差分放大器共同组成的方波-三角波-正弦波函数信号发生器。

本次protel课程设计实现函数信号发生器设计，用Protel软件设计实验电路，并绘制出PCB电路板，根据电路图对设计进行制作，最后进行调试测试。

通过对Protel软件的学习与应用，加深对相关原理的理解，并对protel软件有初步的认识和一定的操作能力，并根据通信电子线路所学的知识，运用所学理论和方法进行一次综合性设计训练，从而培养独立分析问题和解决问题的能力。

关键字：Protel 、PCB、集成运放、晶体管差分放大器、函数信号发生器淮南师范学院电气信息工程学院电子信息工程专业《Protel电子线路CAD》课程论文目录1.函数信号发生器原理分析 (2)1.1整体电路分析 (2)1.2单元电路原理 (3)2.利用Protel设计电路 (6)2.1创建环境 (6)3.PCB板的设计 (13)3.1元器件的布线和封装说明 (13)3.2创建PCB文件 (13)3.3函数信号发生器PCB图 (14)4.设计总结 (18)5.参考文献: (19)淮南师范学院电气信息工程学院电子信息工程专业《Protel电子线路CAD》课程论文1.函数信号发生器原理分析1.1整体电路分析函数信号发生器是一种能够产生多种波形，如三角波、锯齿波、矩形波（含方波）、正弦波的电路。

课程设计与实训报告——课程设计题目：设计和制作一函数信号发生器一、设计方案的选择1、方案一由文氏电桥产生正弦振荡，然后通过比较器得到方波，方波积分可得三角波。

这一方案为一开环电路，结构简单，产生的正弦波和方波的波形失真较小①。

但是对于三角波的产生则有一定的麻烦，因为题目要求有1000倍的频率覆盖系数，显然对于1000倍的频率变化会有积分时间dt的1000倍变化从而导致输出电压振幅的1000倍变化。

而这是电路所不希望的。

幅度稳定性难以达到要求。

而且通过仿真实验会发现积分器极易产生失调。

2、方案二利用ICL8038芯片构成8038集成函数发生器。

8038集成函数发生器是一种多用途的波形发生器，可以用来产生正弦波、方波、三角波和锯齿波，其振荡频率可通过外加的直流电压进行调节，所以是压控集成信号产生器。

由于外接电容C的充、放电电流由两个电流源控制，所以电容C两端电压u的变化与时间成线形关系，从而可以获得理想的三角波输出。

c8038电路中含有正弦波变换器，故可以直接将三角波变成正弦波输出。

另外还可以将三角波通过触发器变成方波输出。

该方案的特点是十分明显的：⑴线性良好、稳定性好；⑵频率易调，在几个数量级的频带范围内，可以方便地连续地改变频率，而且频率改变时，幅度恒定不变；⑶不存在如文氏电桥那样的过渡过程，接通电源后会立即产生稳定的波形；⑷三角波和方波在半周期内是时间的线性函数，易于变换其他波形。

综合上述分析，我们采用了第二种方案来产生信号。

二、函数发生器设计思路由ICL8038引脚图和功能表可以知道，使用ICL8038制作函数发生器，只需在外围搭建简单的电路，并且电路的组成不同可以实现不同的功能，如在4、5号脚上用分压式连接一个滑动变阻器，就可以实现对方波的脉宽、占空比的调节。

同样在7、8号脚上连接可变电阻就可以调节正弦波的频率，在1、12号脚上连接可变电阻可以对正弦波失真进行调节。

ICL8038供电电压，如采用单电源供电时，V+—GND的电压范围+10-+30V；采用双电源供电时，V+ —V-的电压可在±5-±15V内选取。

模电课设_函数信号发生器
模电课设_函数信号发生器，也称为波形发生器，是一种用于产生指定波形信号的仪器。

它可以产生常用的正弦波、方波、三角波、锯齿波等周期性波形，它还可以产生高斯信号、半正弦波、脉冲组合波等非周期性波形，具有较好的信号准确度和幅度精度。

一般来说，函数信号发生器都由电路盒、外壳和控制面板组成。

电路盒里装有一个外接电压调节电路、频率调节电路、波形选择电路以及多种功能电路，控制面板上有多个旋钮，可以根据需要来调节所需的信号参数，如频率、幅度、相位等。

函数信号发生器在实验室、工厂和实际应用中被广泛使用，用于对系统的响应特性测试，以及各种电子设备的调试和检测。

目录摘要 (1)Abstrat (2)1绪论 (3)1.1Protel 99SE简介 (3)1.2Protel 99SE系统的组成 (3)1.3Protel 99SE功能特性 (4)2.函数发生器设计原理 (5)2.1方波——三角波转换电路工作原理 (5)2.2三角波——正弦波转换电路工件原理 (8)2.3电路的参数选择及计算 (10)3.Protel绘制原理图 (11)3.1.建立工程文件、原理图文件 (11)3.2. 添加元件库 (11)3.3.绘制原理电路图 (12)3.4.设计检查 (14)3.5.生成元件清单 (15)4.PCB板的制作 (16)4.1元件封装与网络表的生成 (16)4.2创建PCB文件 (17)4.3导入元件到PCB (18)4.4PCB布局与布线 (20)4.5PCB覆铜 (21)5.Protel 电路的仿真 (24)5.1画仿真原理图 (24)5.2仿真参数的设置 (25)5.3运行电路仿真 (26)6.心得体会 (28)附录 (29)参考文献 (30)致谢 (31)摘要Protel设计系统是世界上第一套将EDA环境引入到Windows环境中的EDA 开发工具，是具有强大功能的电子设计CDA软件，它具有原理图设计、印刷电路板（PCB）、报表制作、电路仿真以及逻辑器件设计等功能，是进行电子设计最有用的软件之一。

信号发生器又称为信号源或振荡器，各种波形曲线均可以用三角函数来表示。

能够产生多种波形，如三角波、锯齿波、矩形波（含方波）、正弦波的电路被称为函数信号发生器。

它在电路实验和设备检测中具有十分广泛的用途。

本次Protel课程设计实现函数信号发生器的原理图绘制，PCB板制作以及电路仿真。

用运放构成的比较器和积分器实现方波和三角波的输出，再经差分放大产生正余弦波形。

关键词：Protel,函数发生器，仿真AbstratProtel design system is the world’s first set of EDA developing tools which introduces EDA environment to Windows environment.It is a electronic design CDA software with strong functions,it has a schematic design,printed circuit board(PCB),circuit emulation and logic device design and so on.It’s one of the most useful software in circuit design.Signal generator is also called signal generator or oscillator.All kinds of wave form can be expressed in trigonometric function.The circuit which can generate some waves ,such as triangular wave, wawtooth wave,rectangle wave(including square wave),sine wave is called Function signal generator.It is used widely in circuit experiment and testing equipment.This Protel curriculum design is wanted to draw the schematic diagram,make the PCB,and circuit simulating.It use the compataor and integrator to output the square wave and triangular wave,then generate sine wave.Key words: Protel,Function signal generator,simulate1绪论1.1Protel 99SE简介Protel 99SE是Protel公司近10年来致力于Windows平台开发的最新结晶，能实现从电学概念设计到输出物理生产数据，以及这之间的所有分析、验证和设计数据管理。

一绪论1.1函数信号发生器的应用意义函数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路或仪器。

根据用途不同，有产生三种或多种波形的函数发生器，使用的器件可以是分立器件也可以是集成电路。

为进一步掌握电路的基本理论及实验调试技术，本课题采用有集成运算放大器与晶体差分放大器共同组成的方波—三角波—正弦波函数发生器的设计方法。

具体方法是由比较器和积分器组成方波—三角波产生电路，比较器输出的方波经积分器得到三角波，三角波到正弦波的变换电路主要由差分放大器来完成。

差分放大器具有工作点稳定，输入阻抗高，抗干扰能力较强等优点。

特别是作为直流放大器时，可以有效地抑制零点漂移，因此可将频率很低的三角波变换成正弦波。

波形变换的原理是利用差分放大器传输特性曲线的非线性。

通过此次设计，我们能将理论知识很好的应用于实践，不仅巩固了书本上的理论知识，而且锻炼了我们独立查阅资料、设计电路、独立思考的能力1.2设计任务设计能产生方波、三角波、正弦波的函数信号发生器电路1.3设计要求1）输出各种波形工作频率范围：10—100Hz,100—1KHz,1K—10KHz。

2) 输出电压：正弦波U=3V , 三角波U=5V , 方波U=14V。

3) 波形特征：幅度连续可调，线性失真小。

4)选择电路方案，完成对确定方案电路的设计;计算电路元件参数与元件选择、并画出各部分原理图，阐述基本原理。

1.4设计方案函数信号发生器是是由基础的非正弦信号发生电路和正弦波形发生电路组合而成。

由运算放大器单路及分立元件构成，方波——三角波——正弦波函数信号发生器一般基本组成框图如图1所示。

图1 函数信号发生器框图1、方波—三角波—正弦波信号发生器电路有运算放大器及分立元件构成，其结构如图1所示。

他利用比较器产生方波输出，方波通过积分产生三角波输出，三角波通过差分放大电路产生正弦波输出。

2、利用差分放大电路实现三角波—正弦波的变换波形变换原理是利用差分放大器传输特性曲线的非线性，波形变换过程如图2所示图 2 三角波和正弦波得转换示意图由图2可以看出，传输特性曲线越对称，线性区域越窄越好；三角波的幅度Uim应正好使晶体接近饱和区域或者截至区域。

模拟电子课程设计成绩评定表系（部）：自动控制工程系班级：电学生姓名摘要本课题设计的是函数信号发生器,它主要产生三种波形,有三角波、方波、正弦波.该函数信号发生器主要由三部分构成,首先第一级输出方波,主要原器件是迟滞比较器,并且和后一级的反相积分器构成反馈,以实现其功能,接着是三角波输出,该级由前一级产生的方波作为输入,然后通过反相积分器产生三角波,最后在第三级二极管近似电路实现三角波和正弦波的转换,该方案具有经济、方便、实用等特点。

由比较器和积分器组成方波—三角波产生电路，比较器输出的方波经积分器得到三角波，三角波到正弦波的变换电路主要由差分放大器来完成。

差分放大器具有工作点稳定，输入阻抗高，抗干扰能力较强等优点。

特别是作为直流放大器时，可以有效地抑制零点漂移，因此可将频率很低的三角波变换成正弦波。

波形变换的原理是利用差分放大器传输特性曲线的非线性。

关键字：正弦波，方波，三角波Abstractfunction generator design That this problem of abstract designs that is a function generator , it produces three species wave form , has a triangle mainly wave , Fang Bo , sine wave. Be the function generator's turn to be composed of tripartite mainly, first order exports Fang Bo first , the main plain component is a lag comparator, and and the one-level opposition of queen integrator composes feedback, to realize whose function, triangle wave output follow , is level's turn to be accomplished by former Fang Bo that first order produces importing, the integrator produces a triangle then by opposition wave, the wave and the sine wave changing, owe a scheme characteristics such as have economy , convenient , pragmatic finally in similar third stage diode circuit realization triangle.Be composed of the Fang Bo triangle wave creation circuit from the comparator and the integrator, Fang Bo that the comparator exports gets a triangle after the integrator wave, come the triangle wave alternation circuit to the sine wave to be completed mainly from differences the amplifier. Differences amplifiers have working spot stability , entering impedance height , the anti-interference ability waits for merit comparatively by force. Can restrain the zero drift effectively when being direct-current amplifier especially,the wave shifts Cheng Zheng string therefore with very low triangle of frequency wave. The principle that wave form shifts is to make use of differences amplifier transmission characteristic property curve nonlinearity. Key word: triangle mainly wave Fang Bo , sine wave目录课程设计成绩评定表 (I)摘要 (II)Abstract (III)目录 (IV)1引言 (1)2总方案及原理框图 (2)2.1函数发生器的总方案 (2)2.2 原理框图 (3)3．课程设计的目的和设计的任务 (4)3.1设计的目的 (4)3.2设计的任务与要求 (4)3.3 课程设计的要求及技术指标 (4)4．各组成部分的工作原理 (5)4.1 方波发生电路的工作原理 (5)4.2 方波---三角波转换电路的工作原理 (5)4.3 三角波---正弦波转换电路的工作原理 (8)5电路的参数选择及计算 (10)6 电路的调试 (11)6.1 总电路的调试 (11)7.2电路调试中遇到的问题及分析解决方法 (11)8总电路图 (13)总结 (14)致谢 (15)参考文献 (16)附录 (17)1引言几乎所有的电子电路都需要稳定的直流电源，在检定检修指示仪表时，除了要有合适的标准仪器外，还必须要有合适的直流电源及调节装置。

课程设计题目Protel应用--函数发生器设计学院专业班级姓名指导教师课程设计任务书学生姓名：专业班级：指导老师：工作单位：题目:Protel应用--函数发生器设计初始条件：对电路、模电、数电等基础知识的掌握，对PROTEL软件的熟练使用要求完成的主要任务:1.绘制一定难度的电路原理图*.Sch，能够实现完备的功能2.绘制相应电路的双面印刷版图*.Pcb并进行仿真，给出仿真结果3.设计报告的撰写4.答辩时间安排：指导老师签名： 2010年 7 月日系主任（或责任教师）签名： 2010年 7 月日目录1．摘要 (2)Abstact (3)2．函数发生器基本原理 (4)2.1 原理框图 (4)2.2 函数发生器的总方案 (4)3．各组成部分的工作原理 (5)3.1方波发生电路的工作原理 (5)3.2 方波---三角波转换电路的工作原理 (5)4．Protel原理图绘制 (8)4.1 准备画图 (8)4.2 定位元件和加载元件库 (8)4.3 放置元件并排版 (9)4.4 电路连接 (10)4.5 电路及电气规则检查 (11)5 PCB板的制作 (12)5.1 生成网络表 (12)5.2 创建PCB文件 (13)5.3 导入元件至PCB (14)5.4元件的布局 (14)5.5自动布线 (14)5.6 PCB板3D效果图 (15)6Protel电路的仿真 (16)6.1 放置电源及信号源 (16)6.2 放置网络标号 (16)6.3 设置仿真参数 (17)7．仿真结果与分析 (19)8．实验总结 (20)9．仪器仪表清单 (21)10．参考文献 (22)1．摘要PROTEL是PORTEL公司在80年代末推出的软件，率先将EDA环境引入到Windows环境中。

在电子行业的CAD软件中，它当之无愧地排在众多EDA软件的前面，是电子设计者的首选软件，它具有原理图设计、印刷电路板（PCB）、设计层次原理图设计、报表制作、电路仿真以及逻辑器件设计等功能，在国内已经很流行，许多公司都要用到它。