振幅调制与解调实验电路PROTEL课程设计.doc

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1、Protel软件训练课程设计 摘要本设计是根据要求进行的振幅调制与解调电路的设计，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，为后续相关课程和相关软件的学习与应用打下坚实的基础。并根据通信电子线路所学的知识，掌握电路设计，熟悉电路的制作，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。根据相关课题的具体要求，按照指导老师的指导，进行具体项目的设计，提高自己的动手能力和综合水平。本设计采用MC1496芯片

2、，它是一个四象限模拟乘法器的基本电路，在调幅与解调电路中起到了至关重要的作用。通过MC1496芯片与其他相关电子元件的组合，画出调制与解调电路图，并完成PCB电路的绘制，完成课题的设计，可以算是对自我综合能力的一次有益尝试。关键字：Protel、PCB、调制、解调、MC1496目录1.Protel介绍12振幅调制与解调基本原理32.1调制与解调原理说明32.2 MC1496芯片原理说明 33 Protel绘制原理图53.1创建环境 53.2放置元件 63.3绘制原理电路图 74 Protel制作PCB图114.1元器件的布线和封装说明114.2调幅器的PCB图 124.3解调器的PCB图 15

3、5 心得与体会18参考文献19 1 Protel介绍随着计算机技术的发展，计算机软件在工程设计领域的应用越来越广。在机械、电子、建筑等一系列行业，应用计算机软件进行产品设计的CAD软件也非常丰富，使得产品设计人员能够高效率地进行各自领域的产品分析、设计工作。PROTEL是PORTEL公司在80年代末推出的EDA软件，在本设计中我们主要使用它进行PCB版的绘制。PROTEL自推出以后，就受到了相关领域设计人员的欢迎，它的出现使得许多的设计大大简化，从而提高了效率，节约许多时间。Protel99 SE共分5个模块，分别是原理图设计、PCB设计、自动布线器、原理图混合信号仿真、PLD设计。它可生成3

4、0多种格式的电气连接网络表，具有强大的全局编辑功能，可以同时运行原理图和PCB，可以在打开的原理图和PCB图间允许双向交叉查找元器件、引脚、网络，甚至具有汉字编辑功能等等，为广大电子设计人员和电子设计爱好者带来了极大的便利。Protel 99SE采用数据库的管理方式。Protel 99SE软件沿袭了Protel以前版本方便易学的特点，内部界面与Protel 99大体相同，新增加了一些功能模块，功能更加强大。新增的层堆栈管理功能，可以设计32个信号层，16个地电层，16个机械层。新增的3D功能让您在加工印制版之前可以看到板的三维效果。增强的打印功能，使您可以轻松修改打印设置控制打印结果。Prot

5、el 99SE容易使用的特性还体现在“这是什么”帮助，按下右上角的小问号，然后输入你所要的信息，可以很快地看到特性的功能，然后用到设计中，按下状态栏末端的按钮，使用自然语言帮助顾问。Protel99se软件中提供了SIM99se数模混合仿真器集成软件可以对许多电子线路进行模拟设计，模拟运行，反复修改。提供了接近6000各仿真元件和大量的数学模型期间，可以对电工电路，低频电子线路、高频电子线路和脉冲数字电路在一定范围内进行仿真分析。 仿真结果以多种图形方式输出，直观明了，可以单图精细分析，也可以多图综合比较分析、并可通过不同的角度进行分析，以获得对电路设计的准确判断。Protel99se仿真方面

6、其具有的特点有：1 强大的分析功能。用户可以根据Protel99SE电路仿真器所提供的功能，分析设计电路的各方面性能，如电路的交直流特性、温度漂移、噪声、失真、容差、最坏情况等特性。 2 丰富的信号源。其中包括基本信号源：直流源、正弦源、脉冲源、指数源、单频调频源、分段线性源，同时还提供了齐全的线性和非线性受控源。3 充分的仿真模型库。Protel99SE提供了20多个模拟和数字仿真元件库，共包含6000多个常用元器件。这些组件库包括了常用二极管、三极管、单结晶体管、变压器，晶闸管、双向晶闸管等分立组件，还有大量的数字器件和其它集成电路器件。同时Protel99SE提供了一个开放的库维护环境，

7、允许设计者改变原有器件模型，也可创建新器件模型。4 友好的操作界面(1)无需手工编写电路网表文件。系统将根据所画电路原理图自动生成网表文件并进行仿真。(2)通过对话框完成电路分析各参数设置。(3)方便地观察波形信号。可同时显示多个波形，也可单独显示某个波形；可对波形进行多次局部放大，也可将两个波形放置于同一单元格内进行显示并分析比较两者的差别。(4)强大的波形信号后处理，可利用各种数学函数对波形进行各种分析运算并创建一个新的波形。(5)方便地测量输出波形。Protel99SE提供了两个测量光标，打开它们可测量波形数据。鉴于Protel有如此多的优点，因此成为了许多电子设计人员的首选。它在现代电

8、子线路设计方面扮演着越来越重要的角色，使得以前许多繁重的工作越来越省时省力。本设计中只是浅显的运用Protel进行相关电路原理以及PCB图的绘制，算是对自我思考能力和动手能力的一次有益尝试。2 振幅调制与解调基本原理2.1调制与解调原理说明幅度调制就是载波的振幅（包络）受调制信号的控制作周期性的变化。变化的周期与调制信号周期相同。即振幅变化与调制信号的振幅成正比。通常称高频信号为载波信号，低频信号为调制信号，调幅器即为产生调幅信号的装置。调幅波的解调即是从调幅信号中取出调制信号的过程，通常称之为检波。调幅波解调方法有二极管包络检波器和同步检波器，在此，我们主要研究同步检波器。同步检波器就是利用

9、一个和调幅信号的载波同频同相的载波信号与调幅波相乘，再通过低通滤波器滤除高频分量而获得调制信号。2.2 MC1496芯片原理说明本设计采用集成模拟器1496来构成调幅器和解调器。图1为1496芯片内部电路图，它是一个四象限模拟乘法器的基本电路，电路采用了两组差动对由V1V4组成，以反极性方式相连接；而且两组差分对的恒流源又组成一对差分电路，即V5与V6，因此恒流源的控制电压可正可负，以此实现了四象限工作。D、V7、V8为差动放大器V5与V6的恒流源。进行调幅时，载波信号加在 V1V4的输入端，即引脚的、之间；调制信号加在差动放大器V5、V6的输入端，即引脚的、之间，、脚外接 1K电位器，以扩大

10、调制信号动态范围，己调制信号取自双差动放大器的两集电极（即引出脚（6）、（12）之间）输出。在构成解调器的时候，采用MC1496集成电路构成解调器，载波信号Vc经电容C1加在（8）（10）脚之间，调幅信号Uam经电容C2加在（1）（4）脚之间，相乘后由（12）脚输出，经C4、C5、R6组成低通滤波器，在解调器输出端提取调制信号即可。 图2.1MC1496芯片内部结构图其中在Protel 99 SE中，MC 1496元件图如下： 图2.2 MC14963 Protel绘制原理图3.1 创建环境Protel 的原理图的绘制是十分简单。首先要新建一个工程，将所需的文件都保存在工程里，工程是在绘制完原

11、理图后进行仿真以及PCB板制作的基础，否则会产生仿真错误以及无法由原理图将原件导入pcb中，新建工程的类型选择为PCB project。具体绘制步骤如下：1.打开protel 99 SE,然后依次选FileNew，进行相关属性的设置，建立sheet1.sch文件，打开出现绘图界面。2.绘制原理图，首先要添加所需的元件库，由于我们所需的元件不一定都能在初始的元件库里找到，所以要添加元件库，如下图示： 图3.1添加元件库3.2放置元器件1在选中所需的元器件后，先不要放置，可以按“tab”键对元器件的属性进行相关设置，包括标号以及相应的参数值设置如下图所示。其中在绘制原理图时元件的标号默认是加“？”

12、的，绘制过程中需要修改，可以采用放置历史元件的方法对元件自动编号。将Designator后修改为所需的起始编号，放元件时会随元件数目增加，标号也会自动增加；Footprint是元件的封装号，如MC1496的封装号为DIP14。 图3.2 属性设置对话框2本实验所需实验元器件如下所示： 表3.1 元器件列表电阻10k,4.7k,150k, 820,56,6.8k,100,3.3k,1.2k电容0.1u,10u,4700p,1u三极管NPN管一个芯片MC1496滑动变阻器4.7k,10k3.3绘制原理电路图1绘制调制原理电路图。在绘制原理电路图的时候，注意设置元器件的网络号、封装号和相关参数值。其

13、原件放置图如图3.3所示，之后进行连线操作，如图3.4所示： 图3.3元件放置图 图3.4调制原理电路图2绘制解调原理电路图 图3.5元件放置图图3.6解调原理电路图3原理图绘制完毕后，需要对电器规则进行检查。点击ToolsERC，进行电气规则检查(ERC)。相关结果如下所示： 图3.7调制原理图ERC结果 图3.8解调原理图ERC结果4执行DesignCreate Netlist命令，生成网络报表如下所示： 图3.9调制原理电路图的部分网络表 图3.10解调原理电路图的部分网络表4 Protel制作PCB图4.1元器件的布线和封装说明电气规则检查无误后，点击Design-Update PCB

14、,进行相应的封装和布线。Protel 99 SE提供了非常强大的PCB电路板的绘制功能，可以通过原理图直接经网络报表生成PCB，Protel 99 SE还提供了非常强大的自动布局与自动布线功能，并且用户有更多的选择余地，例如，在自动布局中有最短连线，最小板面积两种布局方式，并且每种方式还有其他的参数选择，在自动布线上，Protel 99 SE 提供了布线规则的设置，可以设置布线的宽度、方向，布线的优先级，布线速度与过孔数目之间的衡量等多种选项。虽然通过Protel 99 SE的自动布局和自动布线功能十分方便，但在自动布局方面有时并不十分理想，尤其是在涉及高频的时候，在对元件的摆放有特别的限制，

15、因此自动布局的效果往往不是很好。因而一般以自动布局为参考，要借用适当的手工更改某些元件的摆放位置的设计方式。但是自动布线之前，元器件的封装设置一定要正确。封装是很重要的步骤，元器件的封装号可以在相应的库里找到，也可以在网上搜索，保证正确即可，否则在绘制PCB图的时候会出现一些错误，这是我们不愿意看到的。本设计中采用的元器件有电阻、电容、NPN三极管和MC1496芯片等，相应元器件的封装号如下：RES2：AXIAL0.4CAP： RB.2/.4NPN： TO-18MC1496：DIP144.2调幅器的PCB图1.首先载入解调器的网络表结果，执行DesignLoad Netslist，结果如下：

16、图4.1网络表结果2.网络表通过后，可以进行PCB图的绘制，调幅器初始PCB图如下所示： 图4.2调幅器初始布局图3.为保证PCB图的美观、有序，我们可以手工调整对元器件进行布局，并在Keep Out Layer下画出底板。完成后，我们执行Auto RouteAll进行自动布线，结果如下图所示：图4.3调幅器PCB图4.执行ReportsBill of Material命令，生成对应元器件清单如下图： 图4.4元器件清单5. 执行ReportsCross Reference命令，生成交叉参考报表如下图： 图4.5交叉参考报表4.3解调器的PCB图1.首先载入解调器的网络表结果，执行Design

17、Load Netslist,结果如下： 图4.6网络表结果2.网络表通过后，可以绘制调幅器的PCB图，其中解调器的初始布局图如下： 图4.7解调器的初始布局图3.手工布局之后，执行Auto RouteAll进行自动布线，相应的PCB图如下： 图4.8解调器PCB图 4. 执行ReportsBill of Material命令，生成对应元器件清单如下图： 图4.9元器件清单5.生成交叉参考报表 图4.10交叉参考报表 5 心得与体会 做完这次课程设计，可以说是收获良多。因为Protel这个软件以前我没有接触过，因此在初接触时非常的陌生。但是，我自己在图书馆查阅了许多关于Protel软件训练的资料

18、，从最初始的开始，一点一点地摸索，渐渐地熟悉了关于Protel软件使用的相关知识。我在自己学习和向同学请教的过程中，不断地提高自己的动手能力和学习能力。总体来说，这次软件训练对自己的素质提高有很大的作用，也为我学习后续相关课程以及更深层次地学习Protel相关知识打下了坚实的基础。 本设计是用Protel设计实现振幅调制与解调实验电路。这个设计中，最重要的是用到了一个叫做MC1496的芯片，它是一个四象限模拟乘法器，在电路控制中起到了至关重要的作用。在新建工程进行相关原理图的绘制的时候，有一定的技巧。比如，选中要用的元器件之后，先不要着急放置，可以按“tab”键对元器件进行相关的属性设置，比如

19、网络号、参数值等等，这样会在以后的绘图中起到省时省力的作用。画电路图的时候，注意节点的连接以及一些电器规则问题，注意不要出现低级的错误。在电路图绘制完毕之后，要对其进行相应的电器规则检查，即ERC，可以给出错误和警告，如果有，要对电路图查错并纠错，直至没有错误。最关键的是实现PCB图，而保证PCB图正确的关键因素是相应元件的封装，这一点至关重要。如果元件封装号不正确，则在PCB图中会出现原件不显示等等一系列严重的问题，如本设计中的重要原件MC1496的封装号为DIP14，表示其为一个14管脚的元件，其他的如电阻电容等元件，可以在软件中查找，也可以自己在网上搜索，保证正确即可。以上那这些步骤做得

20、正确，才能保证自己的设计足够准确。当然了，在最后的布局中，一方面要自己手工布局，这一点是为了保证PCB图清晰、有序、美观，而后选择自动布线，才可以得到完整的PCB图。 但是由于时间有限，加上对Protel软件的不够熟悉，本设计只是实现了绘制PCB图，一部分缺憾是没能实现仿真与实物图焊接。这一点要不断提高，相信在以后的课程设计中一定可以完完整整地实现所有要求的内容。但是这一次设计从根本上说还是一次有益的尝试，虽有瑕疵，但是确确实实锻炼了自己的思考能力和动手能力，这才是至关重要的。参考文献1.赵世强等，电子电路EDA技术，西安电子科技大学出版社，2000；2.吴运昌，模拟集成电路原理与应用，华南理工大学出版社，1995；3.钱功斌等，Electronics Workbench实用通信与电子线路的计算机仿真，电子工业出版社，2001；4.文化， Protel DXP电路原理图与PCB设计,机械工业出版社，2004；5.赵品，Protel99 入门与提高，人民邮电出版社，2000；6.赵品，Protel99 高级应用，人民邮电出版社，2000.- 19 -