1、 電氣工程學院 電子測量 課程設計設計題目： 四脈沖發(fā)生器 學號： 10291150 姓 名： 同 組 人： 指導教師： 姜學東 設計時間： 2012.11.222012.12.7 設計地點： 電氣學院實驗中心 課程設計成績評定表姓 名 學 號10291150 課程設計題目： 課程設計答辯或提問記錄：成績評定依據(jù)：課程設計預習報告及方案設計情況（30）：課程設計考勤情況（15）：課程設計調(diào)試情況（30）：課程設計總結(jié)報告與答辯情況（25）：最終評定成績（以優(yōu)、良、中、及格、不及格評定）指導教師簽字： 年 月 日 電子測量 課程設計任務書學生姓名： 指導教師： 姜學東 一、課程設計題目： 四脈沖

2、發(fā)生器二、課程設計要求1. 根據(jù)具體設計課題的技術(shù)指標和給定條件，獨立進行方案論證和電路設計，要求概念清楚、方案合理、方法正確、步驟完整；2. 查閱有關參考資料和手冊，并能正確選擇有關元器件和參數(shù)，對設計方案進行仿真；3. 完成預習報告，報告中要有設計方案，設計電路圖，還要有仿真結(jié)果；4. 進實驗室進行電路調(diào)試，邊調(diào)試邊修正方案；5. 撰寫課程設計報告最終的電路圖、調(diào)試過程中遇到的問題和解決問題的方法。三、進度安排1時間安排序 號內(nèi) 容學時安排（天）1方案論證和系統(tǒng)設計12完成電路仿真，寫預習報告13電路調(diào)試24寫設計總結(jié)報告與答辯1合 計5設計調(diào)試地點：電氣樓4102執(zhí)行要求課程設計共5個選

3、題，每組不得超過2人，要求學生在教師的指導下，獨力完成所設計的詳細電路（包括計算和器件選型）。嚴禁抄襲，嚴禁兩篇設計報告雷同。摘要脈沖發(fā)生器作為一種常用的信號源，廣泛應用于現(xiàn)代測量與控制領域中，它能夠產(chǎn)生脈沖寬度、脈沖幅度、信號延遲等脈沖參數(shù)充分可控的脈沖信號以滿足特定的測試要求。200Hz脈沖發(fā)生器的設計正是基于這些應用和要求而研制的，它承擔的主要任務包括：實現(xiàn)連續(xù)、觸發(fā)、門控三種工作模式下的四脈沖信號的產(chǎn)生。基于脈沖發(fā)生器在現(xiàn)代測試領域的重要性，并結(jié)合所承擔的項目任務，本文圍繞脈沖信號的產(chǎn)生方法展開論述，制定出一套完整的能夠?qū)崿F(xiàn)各種工作模式及各種參數(shù)調(diào)整的脈沖產(chǎn)生方案，實現(xiàn)了輸出頻率為20

4、0Hz，脈寬為2.5ms( 占空比為6.25)，實現(xiàn)了脈沖幅度范圍為大于8v，分辨率為10mV的幅度和電平指標，最后通過實際電路的測試證明了該設計方案的可靠性和可行性。本文的主要工作包括：1闡明脈沖信號產(chǎn)生的基本方案和方法，完成硬件電路的設計與調(diào)試，實現(xiàn)儀器功能和指標。2利用FPGA實現(xiàn)三種工作模式下的四脈沖信號的產(chǎn)生和控制，并實現(xiàn)脈沖延遲的調(diào)整。3采用以引腳驅(qū)動器為核心的脈沖調(diào)理電路實現(xiàn)對脈沖幅度的調(diào)整。4對各個電路調(diào)試中出現(xiàn)的問題進行分析并提出解決方法。5對最終完成各功能和指標的儀器進行綜合測試，并給出測試結(jié)果且給予分析。關鍵字：信號類型，工作模式，脈寬，D觸發(fā)器，二分頻，脈沖幅度,放大電

5、路 Abstract As a signal source in coinmon use，pulse signal generator has been wildely used in modern measuring and controlling fieldsIt can generate pulse signals with fully controlled pulse parameters such as pulse width，pulse amplitude，signal delay The major tasks of 200Hz pules generator design an

6、d practice arc"synthesizing pulse and burst signals under three operating modes of continuous，started，gated and achieving the precision adjustment of pulse width，pulse amplitude，signal dday Base 01"1 the importance of pulse signal generator in testing area and combining the project tasks，t

7、his dissertation focuses on the methods of pulse signal generation and pluse parameters adjustment,through analysis and comparision to different techniques，then we gets a complete and proper solution to achieve all woking modes and pluse parameters adjustmentTo achieve indicators of frequency,the ex

8、tent and level：the output frequency 200Hz，pulse width2.5ms(duty cycle is always 6.25)，window level more than 8V resolution ratio 1 0mVFinally the actual circuit testing and analysis prove the feasibility of the designThe main works of this dissertation includes：1Illustrate the principles and methods

9、 for pulse generate，then finish circuit design and debug，finally achieve the instrument functions and targets2Achieve generating and controlling of pulse and busrt under three workingmodes and finish signal delay adjustment by FPGA3Make use of pulse conditioning circuit with a core of pindriver to a

10、djust thepulse amplitude4Analyse and solve the problems met with circuit debugging5Make the synthetic test to the accomplished instrument and give the test resultsand analysisKeywords：signal types，working modes，pulse width， D-type flip-flop , Divided by two , Amplifier circuit 目錄 1 緒論··

11、83;·············································11.1 研究的目的及意義1.2主要研究方向和要求2

12、方案設計············································22.1 基本元器件管腳圖與功能表2.2 設計思路和原理2.3

13、方案設計和選擇2.4 方案設計原理圖2.5 實際電路接線圖3 基于Multisim11.0仿真設計···························9 3.1仿真電路設計3.2 仿真結(jié)果與分析3.3 仿真總結(jié)4 電路板的制作與元件的安裝及調(diào)試·······

14、·············12 4.1 安裝制作 4.2 調(diào)試方法與過程 4.3 調(diào)試結(jié)果與分析5 基于Protel 99se設計PCB印制電路····················17 5.1 Protel原理圖庫文件設計 5.2 Protel原理圖繪制 5.3 P

15、rotel PCB庫文件設計 5.4 Protel PCB圖繪制6 課程設計總結(jié)········································20 6.1 課程設計過程中遇到的問題及

16、解決途徑 6.2 課程設計體會與心得7 參考文獻············································228 附錄·

17、···············································23 附錄1：元器件清單 附錄2：面

18、包板簡介 附錄3：模擬示波器與數(shù)字示波器對比 30第一章 緒論1.1 設計要求1.1.1 研究目的及意義隨著現(xiàn)代數(shù)字電子技術(shù)的智能化、高速化和多維化給人們的生產(chǎn)生活帶來了極大的方便，以及計算機和數(shù)字信號處理技術(shù)在通信、導航以及航天等多個領域的廣泛應用，那么對其進行有效測試就提出了更高的要求。面對這樣的需要，脈沖發(fā)生器就在其中發(fā)揮了重要的作用。高速脈沖發(fā)生器是測試領域中常用的信號源，可以產(chǎn)生各種復雜的數(shù)字激勵以及幅度可控、脈寬可調(diào)的高速、穩(wěn)定且穩(wěn)定度高的脈沖信號。在雷達、計算機硬件系統(tǒng)和通信系統(tǒng)等領域的設計和調(diào)試中，需要大量的精度高速度快的脈沖信號和數(shù)字序列作為激勵，并同其他測試的設備一起來進行

19、測試以檢驗設備是否正確以及技術(shù)性能指標是夠合格。脈沖發(fā)生器作為現(xiàn)代測試領域中的一種重要的測試工具，所具有的研究意義和價值重大，引出了本文對于設計出一種穩(wěn)定性強、可靠性好、集成度高且成本較低的脈沖發(fā)生器，尤其是考慮到在民用領域使用時對儀器穩(wěn)定性和可靠性的要求較高，而對于設計成本卻必須控制在可接受的合理范圍內(nèi)；需要輸出頻率范圍盡量寬且對于特高頻率及特別快速的信號邊沿的應用卻不多；需要集成度高、主要功能齊全且易于攜帶的小型化儀器，而不需功能繁雜卻需要配合其他儀器才能完成各項功能的大型設備。1.1.2 主要研究方向和要求方向：脈沖產(chǎn)生技術(shù)研究+數(shù)字電路技術(shù)研究+模擬放大技術(shù)研究要求：1用9013NPN

20、三極管與電阻電容組成的集基耦合多諧振蕩器產(chǎn)生周期為5ms的方波；2與非門和電阻電容構(gòu)成的方波發(fā)生電路產(chǎn)生周期為40ms的方波；3最后輸出的波形周期為160ms，140ms低電平，20ms高電平有4個周期為5ms的方波；4. 器件：功率集成電路+分立元件；5仿真設計與硬件設計第二章 系統(tǒng)方案設計2.1 基本元器件管腳圖與功能表（1）二輸入四與非門74LS00 （2）9013（NPN）型三極管9013 NPN三極管用萬用表檢測他們的引腳，黑表筆接一個極，用紅筆分別接其它兩極，兩個極都有5K阻值時，黑表筆所接就是B極。這時用黑紅兩表筆分別接其它兩極，用舌尖同時添（其實也可以先用舌頭添濕一下手指然后用

21、手指去摸，反正都不衛(wèi)生）黑表筆所接那個極和B極，表指示阻值小的那個黑表所接就是C極。（以上所說為用指針表所測，數(shù)字表為紅筆數(shù)字萬用表內(nèi)部的正負級是和指正表相反的。）（3）雙D型正沿觸發(fā)器74LS74（帶預置和清除端）74LS74集成了2個D觸發(fā)器，不過它的時鐘輸入端與后面設計制作的多諧振蕩器沒有直接關系，有利于后面設計電路原理和接線圖，實現(xiàn)功能：Qn+1=D。（4）分頻器電路2.2 設計思路和原理1 基本設計思路為得到課程設計要求的四脈沖波形圖，可以經(jīng)過下面4步驟得到：（1）得到周期80ms占空比12.5%方波1；（2）得到周期160ms占空比50%方波2；（3）方波1與方波2“與”得到基本四

22、脈沖波形；（4）設計1個放大電路，對基本四脈沖波形進行放大，使它的峰峰值達到8v以上，加上LED負載正常運行；（5）附加濾波電路，過濾不必要的沖激信號和毛刺信號，使波形輸出規(guī)整。 2 設計流程圖方波10周期為5ms(200Hz)方波12周期為80ms（20ms高電平有4個周期為5ms的方波）方波11周期為40ms(20ms高電平有4個周期為5ms的方波)方波3周期為160ms（140ms低電平，20ms高電平有4個周期為5ms的方波）放大方波22周期為160ms(6.25Hz)方波21周期為80ms(12.5Hz)方波20周期為40ms(25Hz)分頻分頻2.3 方案設計和選擇（1） 方波1發(fā)

23、生電路設計： 要得到周期5ms占空比50%的方波，有兩種方法可以得到：一利用兩個與非門和RC構(gòu)成多諧振蕩器，它只能產(chǎn)生占空比為50%周期T約為1.4RC（R1=R2=R,C1=C2=C）如下圖1所示，通過設置RC參數(shù)產(chǎn)生滿足條件的方波。上述電路有兩種過程。其一是正反饋過程。非門G1和非門G2均處于非高電平或低電平，而A點電壓uA上升時，G1輸出電壓uQ下降，通過C1的耦合使B點電壓uB下降，使G2輸出電壓uQ上升，又通過C2的耦合使uA再上升，最終使Q降到降到低電平，Q升到高電平。這個過程時間極短，是瞬間完成的；其二是暫穩(wěn)態(tài)過程。正反饋過程完成后，兩個電容開始按指數(shù)規(guī)律充放電，當其中之一達到閾

24、值電壓時，電路又進入正反饋，結(jié)果是達到另一個暫穩(wěn)態(tài)，如次往復循環(huán)，形成振蕩。若電路對稱，即R1=R2=R,C1=C2=C,則輸出方波，其重復周期為 T=2t=1.4RC二集基耦合多諧振蕩器如圖所示，它是一種典型的分立元件脈沖產(chǎn)生電路。通常，電路兩邊是對稱的。接通電源后，兩管均應導通。為便于分析，假定因某種因素影響，iC1有上升趨勢，那么就會發(fā)生如下的正反饋循環(huán)過程：  iC1uRC1uA1ub2ib2iC2uRC2uA2       ib1ub1致使T1迅速飽和， uA1為低電平；T2迅速截止，uA2為高電平。此后

25、，一方面C2將通過RC2、T1的be結(jié)構(gòu)成的回路充電（電壓極性左負右正）；另一方面，C1將通過T1、R1構(gòu)成的回路，將本身貯存的電荷（左正右負）逐漸釋放。這樣ub2逐漸上升，當ub2高于晶體三極管導通電壓后，將發(fā)生如下的正反饋循環(huán)：      ub2ib2iC2uRC2uA2ub1ib1ic1       uA1 uRC1致使T2迅速導通uA2為低電平；T1迅速截止，uA1為高電平。此后，一方面C1將通過RC1、T2的be結(jié)構(gòu)成的回路充電（電壓極性左正右負），另一方面，C2將

26、通過T2、R2構(gòu)成的回路放電，ub1相應提高。當ub1高于三極管導通電壓后，又發(fā)生使T1導通，T2截止的正反饋過程，于是形成振蕩。從T1、T2集電極輸出的輸出電壓是矩形脈沖。可以證明，集基耦合多諧振蕩電路的振蕩周期T0.7R1C10.7R2C21.4RC，輸出幅度接近電源電壓。 本來我最初想用的是方法一，但是理論計算值與仿真值嚴重不符，也有可能是仿真不出來這種電路，使我放棄了方法一，直接用方法二，理論計算結(jié)果與仿真值非常接近，通過對RC值的微調(diào)，在誤差允許范圍內(nèi)，基本達到了設計要求。（2）方波2發(fā)生電路設計：利用兩個與非門和RC構(gòu)成多諧振蕩器，它能產(chǎn)生占空比為50%周期T約為1.4RC（R1=

27、R2=R,C1=C2=C）如下圖所示，通過設置RC參數(shù)產(chǎn)生滿足條件的方波。得到符合占空比為50%周期為40ms的方波，但實際上理論計算值與仿真結(jié)果是有一些出入的，需要做小范圍內(nèi)的微調(diào)，使其滿足要求。（3） 放大電路設計：（1）放大電路選擇：由于共射極、共基極和共集極三種放大電路中，只有共射極的放大效果最佳，但產(chǎn)生相位相反的輸出電壓，共集極不能放大，穩(wěn)定性好適合作中間極和輸出極，共基極適合于高頻放大場合，所以我采用了共射級放大電路，由于會產(chǎn)生相位相反的輸出電壓，考慮到各波形狀態(tài)準確度不高，理想情況是延時一段時間輸出波形更佳，因此從兩個與非門串接后再經(jīng)過一個非門輸入Vi，得到放大后的正電壓，但根據(jù)

28、實際需要簡便，設計的放大電路如圖所示；（2）NPN管放大狀態(tài)設置：其中R11、R10和R13、R12的串聯(lián)作用只有一個使2個NPN管發(fā)射結(jié)正偏（Vb1e1=6v>0.7v，Vb2e2=6v>0.9v），Q2發(fā)射結(jié)正偏促成Q1集電結(jié)反偏，由于R12和R2串聯(lián)在12v電壓上，使得Q2的集電結(jié)反偏，通過上面的分析使得Q1Q2處于放大狀態(tài)； （3）放大倍數(shù)設置：Q1Q2的放大倍數(shù)計算公式為：由于仿真前不知道Q1、Q2管的值，只能采用試探法取R2的值，發(fā)現(xiàn)R8=0.5k，R7=40k時，輸出的四脈沖峰峰值為10 .2v>8v，符合設計要求。(4) 濾波電路設計：需要過濾掉沖擊信號與毛刺

29、信號。由于產(chǎn)生的波形與理想波形不可避免地會出現(xiàn)失真，在輸出的放大波形中一定會產(chǎn)生沖擊信號，并聯(lián)一個RC濾波電路可將其過濾；對于毛刺信號一般并聯(lián)0.1uF-200pF電容即可將其過濾。通過仿真設置參數(shù)，觀察波形，最后設計的過濾電路如圖所示：.整體電路的工作原理：圖的左邊上下兩個是方波發(fā)生器，左上方的是用NPN三極管組成的集基多諧振蕩器，左下方是由與非門構(gòu)成的方波發(fā)生電路，它們產(chǎn)生方波的原理在前面已經(jīng)敘述過了。根據(jù)實驗的設計要求，用集基多諧振蕩器產(chǎn)生周期為5ms的方波A，用與非門構(gòu)成的振蕩器產(chǎn)生周期為40ms的方波B。然后用40ms的方波通過由兩個D觸發(fā)器構(gòu)成的二分頻器。經(jīng)過第一個分頻器時，輸出一

30、個80ms的方波C，在經(jīng)過一個分頻器后產(chǎn)生一個周期為160ms的方波D。然后將這四個方波進行邏輯與，就可得到一個周期大于100ms的含有四個周期為5ms小脈沖的四脈沖發(fā)生器，但按照實驗要求，在最后加上一個有三極管構(gòu)成的共射放大電路進行放大，即可得到滿足課題要求的輸出大于10V的條件。由于實驗元件的限制，圖中用每兩個與非門當做一個與門來用。由于共射電路是倒相放大，所以最后一個與非門之后直接連上三極管。最后用一個發(fā)光二極管并聯(lián)在三極管的集電極和地之間，發(fā)光二極管上要串聯(lián)一個電阻，目的是使三極管輸出的電壓不被二極管鉗制在0.7v。可以靠調(diào)節(jié)R8電阻來改變輸出電壓以達到實驗要求。由此最終就能得到脈沖峰

31、值大于8V，周期大于100ms且信號輸出能用發(fā)光二極管顯示的四脈沖發(fā)生器。2.4 方案設計原理圖2.5 實際電路接線圖第三章 基于Multisim11.0仿真設計3.1仿真電路設計3.2 仿真結(jié)果與分析1.周期5ms占空比50%方波1：2.周期40ms占空比50%方波2： 用D觸發(fā)器產(chǎn)生多諧振蕩波形的方波，在設計上顯得比較簡潔有力，但在仿真的時候也暴露出一個問題，就是產(chǎn)生的波形在起始的一個周期內(nèi)與理論值相差很大，后面的第2、3·······周期比較規(guī)則，符合理論設計要求，使得兩個不同占空比的波形在“與”的時候，由于在第一個周

32、期存在時差，因此，可能剛開始可以與出4個脈沖出來，隨著時差的累加，在后面的某個時刻，可能與出3個或者5個脈沖出來，無論你如何微調(diào)阻值，都逃避不了這個規(guī)律，可能是因為RC振蕩電路在剛開始充放電的時候有一個初始狀態(tài)吧，進入這個初始狀態(tài)需要一個延時時間，而一旦過了這個初始狀態(tài)，后面的波形就會比較有規(guī)律。3.周期160ms（140ms低電平，20ms高電平有4個周期為5ms）方波3： 3.3 仿真總結(jié) 用Multisim仿真模擬電路的效果總體來說是非常不錯的，但無法解釋為什么仿真與非門振蕩電路的時候無法成功，可能跟阻值的設置有關系，因為我從別的同學獲悉，當R取10K的時候，可以成功仿真5ms占空比50

33、%方波。不知道實際電路會不會出現(xiàn)這種情況。而用D觸發(fā)器產(chǎn)生多諧振蕩電路，這種方波應該是比較罕見的。一般而言，D觸發(fā)器可以用來分頻，但也可以產(chǎn)生多諧振蕩電路，而且占空比可調(diào)，用這種方法產(chǎn)生的波形在仿真的時候只存在一種缺陷，就是剛開始的一個周期存在一個時延，它的周期值會比理論值多一些，過了第一個周期，后面的周期時間都比較準確一致。 在仿真的時候，我觀察到當用NPN組成共射-共基極二級放大電路對最終振幅為5V的波形進行放大時，會產(chǎn)生沖擊波與毛刺，為了消除這兩個不符合要求的紋波，我采用了用RC串聯(lián)電路與負載并聯(lián)，過濾掉沖擊波，用1個33nF的電容與負載并聯(lián)過濾掉毛刺的方法，效果非常明顯。第四章 電路板

34、的制作與元件的安裝及調(diào)試4.1 安裝制作（1）面包板實物連接電路（2）電路板焊接電路兩種制作方式對比：組合面包板的優(yōu)點是可以方便的通斷電源，并且活動性高，用途很廣，各種電子元器件可根據(jù)需要隨意插入或拔出，免去了焊接，節(jié)省了電路的組裝時間，而且元件可以重復使用，所以非常適合電子電路的組裝、調(diào)試和訓練。但致命缺點是線路連接不夠穩(wěn)定，經(jīng)常出現(xiàn)各種毛刺和沖激信號，甚至斷路現(xiàn)象。而電路板焊接的穩(wěn)定性優(yōu)勢突出，為保證質(zhì)量，所以我們最終選擇費時費力的焊接來漂亮完成設計任務。4.2 調(diào)試方法與過程由于仿真成功，本來以為在面包板搭電路的時候會順風順水的，沒想到，搭完一個面包板后，竟然沒有調(diào)試成功，檢查電路連接并

35、沒有問題，關鍵在于芯片沒有起振，無法得到波形。于是我用萬用表檢查了一遍電路，發(fā)現(xiàn)芯片的管腳和導線沒有連通，面包板接觸不良。經(jīng)過萬用表檢查無誤后，接通電源，接示波終于出現(xiàn)四脈沖波形，波形雖然顯得不是很好，至少沒有仿真的時候做的好，但至少是出了，比之前進了一步。下面是用示波器截到的波形：很明顯圖中信號頻率顯示不正確，模擬示波器應該為6.25Hz，數(shù)字示波器應該顯示25Hz。而且放大電路沒有起作用，輸出波形不夠平整，于是我選擇再用電路板焊接一次完成目標任務。用通用板焊了一遍電路，經(jīng)過萬用表檢查無誤后，接通電源，接示波終于出現(xiàn)四脈沖波形，波形雖然顯得不是很完美，沒有仿真的時候做的好，但至少是出了正確的

36、波形，比之前面包板電路進了一步。下面是用示波器截到的波形：經(jīng)過根據(jù)之前的經(jīng)驗，再一次調(diào)整兩個脈沖產(chǎn)生模塊電路的R阻值，進而達到調(diào)整T=1.4RC，兩者相“與”生成穩(wěn)定準確波形目的，而且附加了濾波電路，最終取得了完美的成功，波形如下：該圖為標準四脈沖：峰值9.2V，周期為160ms（140ms低電平，20ms高電平有4個周期為5ms的方波）4.3 調(diào)試結(jié)果與分析通過實際搭接電路后的波形與仿真圖進行比較，發(fā)現(xiàn)模擬電路的仿真結(jié)果并不可靠。原來的仿真峰峰值為10.9v>8v，但在實際結(jié)果中得到的峰峰值才5.2V，遠遠不滿足要求，我用電壓表交流檔測量兩基本波形與之后波形的電壓，發(fā)現(xiàn)才1.4幾伏，放

37、大到5.2V已經(jīng)很不錯了，而原先理論認為與波形輸出波形的峰峰值為8V，可想，肯定是芯片哪里沒有弄清楚，輸出電壓不符合要求。由此我得出一個結(jié)論，模擬電路的實際結(jié)果與仿真出入是非常大的，有的同學用與非門串并聯(lián)RC仿真電路是仿不出來的，但在實際過程中是可以振蕩出波形的，這一點告訴我不能迷信模擬電路的仿真結(jié)果，實際焊接電路與使用示波器顯得非常重要，對于模擬電路的波形結(jié)果，焊接電路的好壞決定了它的最終成果。模擬示波器相比較數(shù)字示波器的優(yōu)點：（1）操作簡單全部操作都在面板上，波形反應及時，數(shù)字示波器往往要較長處理時間。（2）垂直分辨率高連續(xù)且無限級，數(shù)字示波器分辨率一般只有8位至10位。（3）數(shù)據(jù)更新快每

38、秒捕捉幾十萬波形，數(shù)字示波器每秒捕捉幾十個波形。 （4）實時帶寬和實時顯示連續(xù)波形與單次波形的帶寬相同，數(shù)字示波器的帶寬與取樣率密切相關，取樣率不高時需借助內(nèi)插計算，容易出現(xiàn)混淆波形。數(shù)字示波器顯示情況：第五章 基于Protel 99se設計PCB印制電路5.1 Protel原理圖庫文件設計 用Protel 99se繪制PCB圖是EDA設計的一個環(huán)節(jié)，屬于底層的電路設計，由于時間關系，我無法細化一些內(nèi)容與細節(jié)，只能把我繪制PCB的一般步驟按如下所述給出，在實際的制作過程，為了達到一個很好的實際效果，PCB繪制非常講究一些常規(guī)的細節(jié)問題，它們往往決定了PCB印制板質(zhì)量的好壞，比如孔徑的大小，實際

39、尺寸的大小，封裝的選擇，貼片還是直插，在連線的時候工作在不同層面的接線一定要過孔等等，這些問題在軟件上設計的時候，并不會暴露出來，如果不注意，一旦將PCB文件交付廠家，等印制板出來以后，這些問題立馬會顯現(xiàn)出來，如果當初設計的時候沒有注意的話，它可能會造成你的實際元器件無法插入PCB板，封裝不正確，直插式電阻無法焊在貼片式電阻上面，孔徑太小，實際管腳孔徑要大于理想值等等，這些問題在設計的過程都是需要考慮的。首先要進行的是Protel原理圖庫文件的設計，如果原理圖中的元器件在Protel提供的元器件庫中都找的到的話，也可以不必設計原理圖庫文件，但在實際過程中，往往需要自己繪制一些特殊元器件的管腳圖

40、。 首先在DOCUMENT文件夾中新建一個名為“四脈沖發(fā)生器原理圖庫文件.lib”，然后點開就可以新建很多“Component”，如下圖所示是我創(chuàng)建的74LS74的的原理圖庫文件，它可以直接被調(diào)用到原理圖的繪制中。5.2 Protel原理圖繪制 在繪制完成了Protel原理圖庫文件后，創(chuàng)建一個名為“四脈沖發(fā)生器.sch”的原理圖文件，在左菜單Browse上下拉選擇“Libraries”將“四脈沖發(fā)生器原理圖庫文件.lib”導入，然后就可以調(diào)用庫文件，進行原理圖的繪制了，在繪制過程中一定要注意使用網(wǎng)絡標記，如果你用線連接了兩個管腳，但沒有用網(wǎng)絡標記的話，生成的網(wǎng)絡表導入PCB文件的時候，這兩個管

41、腳是沒有連接的，因此一定要用網(wǎng)絡標記標記存在連接關系的每一個管腳，即使是用線把它們連接了。如下圖所示是繪制完畢了的原理圖庫文件。 原理圖的繪制過程中，要對每一個元器件進行封裝選擇，這些不同的封裝必須在符合實際要求。繪制完畢后，可以先進行ERC電氣檢測，沒有錯誤的話，就可以生成網(wǎng)絡表了，生成網(wǎng)絡表是進行PCB設計的前提，生成網(wǎng)絡表如下圖所示：5.3 Protel PCB庫文件設計 完成了網(wǎng)絡表的生成，就可以進行PCB設計了，但首先應該進行PCB庫文件的制作，它里面的內(nèi)容就是上述不同的封裝尺寸圖，它的命名要與原理圖中的封裝名一致。如下圖所示為74LS74的PCB庫文件：5.4 Protel PCB

42、圖繪制 完成了PCB庫文件的制作，就可以進行PCB圖的繪制了，經(jīng)過網(wǎng)絡表導入，連線，布局，接地等工作后，就可以完成PCB圖的繪制。如下圖所示為接地前的PCB圖和接地后的PCB圖：第六章 課程設計總結(jié)與建議6.1 課程設計過程中遇到的問題及解決途徑序號遇到的問題解決途徑1與非門振蕩電路無法仿真出結(jié)果改變設計方法，采用D觸發(fā)器振蕩出波形2實際放大電路的放大值實際與理論不相符通過計算和一次次失敗經(jīng)驗采用合適阻值搭建共射級放大3波形顯示3個或5個脈沖提高產(chǎn)生方波1和方波2的精確度4毛刺的消除負載兩端并聯(lián)33nF電容5產(chǎn)生波形不夠穩(wěn)定放棄插面包板，采用焊接電路板6元器件各種短缺串聯(lián)或者并聯(lián)，使用電位器7

43、面包板電路用示波器測不出波形用萬用表檢測電路，發(fā)現(xiàn)面包板接觸不良8用通用板焊接出電路，波形峰峰值過小用萬用表檢測電平發(fā)現(xiàn)與非門輸出電壓過小，空著的與門都接上高電平6.2 課程設計體會與心得電子測量設計是從模電、數(shù)電、電測學習到實踐的一個非常有意義的升華，經(jīng)過這次課程設計實驗，從中不僅檢驗了許多從書本上學到的知識，同時也在自己動手的過程中接觸并了解到許多原本在書本上不太可能學到的東西。本次課設我們小組算是打了個持久戰(zhàn)，給我的感觸頗深，真所謂痛并快樂著。我認為辦法總比困難多，這句話說的很正確。最開始連完電路之后發(fā)現(xiàn)面包板有問題，我們也就拆了檢查面包板重新連接電路，再到最后選擇焊接電路板產(chǎn)生穩(wěn)定準確

44、的波形。一直到后來的調(diào)試都有許多許多問題，真可以用一波未平一波又起來形容了。究其原因，其實在于個人而非外界。比如，我們要連接電路就應該先把面包板的孔一個一個檢查一遍，挑出不能用的做上記號，再在導通的孔上搭電路，這樣才能確保下一步能進行下去。接下來說說我這幾天做課設的經(jīng)驗總結(jié)。在做實驗之前，電路原理一定要了然于心，每個元器件的工作原理也都要知道。如此一來，連接的電路布局也會合理很多，因為胸中有圖有原理，這樣做起實驗才不會瞎折騰。做實驗的時候心里要有每一個部分的輸出波形，他們的周期，還有大概的樣子都要知道，這樣電路調(diào)試才能有目的性地著手。實驗操作的時候思路要清晰，慢慢用示波器找到問題，哪里出的問題

45、就從哪里一步步入手解決。對于本次課設的整個設計和調(diào)試，我也有了一些自己的心得體會：首先是對于本次課設的總結(jié)。我覺得本次課設入手點在于兩個方波發(fā)生器，多諧振蕩器要簡單一些，調(diào)出來之后再調(diào)節(jié)與非門方波發(fā)生器的方波。再將方波發(fā)生器分頻，分完頻確認無誤之后與非，既能得到基本四脈沖。最后調(diào)節(jié)與非門方波發(fā)生器電阻和串聯(lián)在發(fā)光二極管的電阻就能得到標準的符合要求的四脈沖。第二個是示波器的使用。做完這次課設才發(fā)現(xiàn)，示波器真是個好東西，因為調(diào)試的時候就必須得靠它來發(fā)現(xiàn)問題的所在。對于實驗室的示波器，好多同學都在尋覓好使的，其實只是不會調(diào)罷了。用示波器察看波形的時候，有時會波形一直晃。這時候就應該先把掃描電壓調(diào)到n

46、ormal檔，然后再調(diào)觸發(fā)電壓，知道整個波形能固定下來，再將掃描電壓調(diào)至auto檔。就能看到穩(wěn)定的波形了，如果還是不穩(wěn)定，那就是電路的問題，就需要尋找原因。這次做課設也發(fā)現(xiàn)自己很多基本知識沒掌握好，發(fā)現(xiàn)問題從而學到了很多。把在書上的理論變成應用真是一件讓人極有成就感的事情。不僅是掌握示波器的使用，增強動手能力使我得到了很大的鍛煉，收獲了許多，而且自己也增強了心智抵抗力，動手能力和解決問題的能力。通過此次課程設計，學會了如何運用課堂上所學的知識獨立的設計電路原理圖，在調(diào)試的過程中，充分運用了示波器，更加掌握了對示波器的使用方法 。此次課設，從設計到調(diào)試成功，需要結(jié)合專業(yè)課程的知識，掌握示波器的使

47、用方法，學會使用protel,ewb等軟件對設計的原理圖進行仿真和畫PCB圖，對自己是一種全方位的實踐，從中受益匪淺。做完課設真的很累，但是仔細想想，這些天也收獲了很多。我們是學電氣的，就應該有電氣人的素養(yǎng)。學，總是有所用的，累，總是有所償！最后，真心謝謝老師對我們的指導！參考文獻：1蔣煥文，電子測量，中國計量出版社，20082宋家友，數(shù)字電子技術(shù)，哈爾濱工程大學出版社，20113雷躍，NI Multisim 11電路仿真應用，電子工業(yè)出版社，20114胡仁喜，Altium Designer 10電路設計標準實例教程，機械工業(yè)出版社，20125薛楠, Protel DXP 2004原理圖與PC

48、B設計實用教程 ,機械工業(yè)出版社,20126百度文庫 附錄1：元器件清單 序號名稱型號規(guī)格數(shù)量1集成電路與非門74LS002片2集成電路D觸發(fā)器74LS741片3三極管9013（NPN）3個4電烙鐵（焊錫絲）普通1個5導線普通若干6電路板雙連孔單面1塊4電阻100K2個20K3個51K3個10K2個1K3個5瓷介電容33nF(333)2個0.47F(474)2個6直流電源5V1個12V1個附錄2：面包板簡介面包板是專為電子電路的無焊接實驗設計制造的。由于各種電子元器件可根據(jù)需要隨意插入或拔出，免去了焊接，節(jié)省了電路的組裝時間，而且元件可以重復使用，所以非常適合電子電路的組裝、調(diào)試和訓

49、練。 無焊面包板【名稱】：面包板（也稱萬用線路板或集成電路實驗板）由于板子上有很多小插孔，很像面包中的小孔，因此得名。 【分類】：單面包板，組合面包板，無焊面包板。 【構(gòu)造】：整板使用熱固性酚醛樹脂制造，板底有金屬條，在板上對應位置打孔使得元件插入孔中時能夠與金屬條接觸，從而達到導電目的。一般將每5個孔板用一條金屬條連接。板子中央一般有一條凹槽，這是針對需要集成電路、芯片試驗而設計的。板子兩側(cè)有兩排豎著的插孔，也是5個一組。這兩組插孔是用于給板子上的元件提供電源。 母板使用帶銅箔導電層的玻璃纖維板，作用是把無焊面包板固定，并且引出電源接線柱。 【內(nèi)部結(jié)構(gòu)】：面包板上下部分內(nèi)部連線和中間部分不同

50、，如圖：【用途】：對集成電路進行試驗 【使用】：不用焊接和手動接線，將元件插入孔中就可測試電路及元件，使用方便。使用前應確定哪些元件的引腳應連在一起，再將要連接在一起的引腳插入同一組的5個小孔中。 組合面包板組合面包板（下圖），顧名思義就是把許多無焊面包板組合在一起而成的板子。一般將2-4個無焊面包板固定在母板上，然后用母板內(nèi)的銅箔將各個板子的電源線連在一起。專業(yè)的組合面包板還專門為不同電路單元設計了分電源控制，使得每塊板子可以根據(jù)用戶需要而攜帶不同的電壓。組合面包板的使用與單面包板相同。 組合面包板的優(yōu)點是可以方便的通斷電源，面積大，能進行大規(guī)模試驗，并且活動性高，用途很廣，但缺點是體積大而

51、且比較重，不宜攜帶，適合實驗室及電子愛好者使用。   組合面包板面包板的對電子教學的意義： 一、面包板電路實驗使學生創(chuàng)新思維生根發(fā)芽。 二、面包板電路實驗使學生創(chuàng)新思維生長發(fā)育。 三、面包板電路實驗使學生創(chuàng)新思維開花結(jié)果。 附錄3：模擬示波器與數(shù)字示波器對比 示波器是觀察波形的窗口，它讓設計人員或維修人員詳細看見電子波形，達到眼見為實的效果。因為人眼是最靈敏的視覺器官，可以明察秋毫之末，極為迅速地反映物體至大腦，作出比較和判斷。因此，示波器亦譽為波形多用表。早期示波器只顯示電壓隨時間的變化，作定性的觀察。隨后，改進的示波器具備定量的功能，測量幅度和時間，以及它們的變化情況。

52、同時，為了記錄和比較偶發(fā)事件，要借助照相機和示波管的長余輝效應。模擬示波器的頻率特性由垂直放大器和陰極示波管來決定。八十年代示波器引入數(shù)字處理和微處理器，出現(xiàn)數(shù)字示波器，現(xiàn)在把模擬示波器稱為模擬實時示波器(ART)，數(shù)字示波器稱為數(shù)字存儲示波器(DSO)。ART需要與帶寬相適應的放大器和陰極射線示波管，隨著頻率的提高，對陰極射線示波管的工藝要求嚴格，成本增加，存并瓶頸。DSO只要與帶寬相適應的高速A/D轉(zhuǎn)換器，其它存儲器和D/A轉(zhuǎn)換器以及顯示器都是較低速成的部件，顯示器可用LCD平面陣列和彩色屏幕。DSO采用微處理器作控制和數(shù)據(jù)處理，使DSO具有超前觸發(fā)、組合觸發(fā)、毛刺捕捉、波形處理、硬拷貝輸

53、出、軟盤記錄、長時間波形存儲等ART所不具備的功能，目前DSO的帶寬也超過1GHz，在許多方面都超過ART的性能。DSO也有不足之處，帶寬取決于取樣率，比較通用的取樣率等于帶寬的4倍。復現(xiàn)的波形靠內(nèi)插算法補齊，波形會有失真;A/D轉(zhuǎn)換速度快，但D/A轉(zhuǎn)換速度慢，故波形更新率低，偶發(fā)信號會被遺漏;垂直分辨率一般用8位，顯然較低;面板旋鈕多，菜單復雜，使用不方便;沒有亮度調(diào)制，觀察不到三維圖形;波形存儲容量不夠，無法對波形進行處理等等。目前DSO的不足之處已基本被克服，但是并非全部良好性能都體現(xiàn)在同一部示波器內(nèi)，亦即每部DSO都會有一定特點，也有某些不足，在選擇型號時應該留意對比。有些型號的DSO具有與ART一樣的波形更新率，有些型號的DSO卻沒有，有一種DSO具有ART的熒光屏三維圖形顯示能力，而大部分DSO不具備這種性能。大部分DSO實時