数字音量控制的功率放大器的设计(编辑修改稿)

数字音量控制的功率放大器的设计(编辑修改稿)内容摘要：

调整 利用 Protel99 SE 所提供的各种强大的功能对原理图进一步调整和修改，以保证原理图的美观和正确。 同时对元件的编号，封装进行定义和设定等。 8． 检查原理图 使用 Protel99 SE 的电器规则，及执行菜单命令 Tool/ERC 对画好的电路原理图进行电气规则检查，若有错误，根据错误情况进行改正。 9． 生成 网络表 网络表是电路原理图设计和印刷电路板设计之间的桥梁，执行菜单命令Design/Create Netlist 可以生成具有元件名，元件封装，参数及元件之间连接关系的网络表。 经过以上的步骤，完成了最小系统原理图的设计。 PCB 印制电路板的设计 1． 印制电路板功能 印制电路板的主要共能是提供元器件的固定及元器件相互之间管脚的物理连接。 在制作过程中，厂家依据设计人提供的 PCB设计文件，将印制电路板上铜箔不需要的部分腐蚀掉，使基板上只留下来细小导线，用来提供 PCB 上元器件管脚之间的物理连接。 为了能将 元器件固定在 PCB上面，还需要在印制电路板上打孔，用以焊接元器件的管脚来固定元器件。 为满足上述要求，在设计线路板过程中存在两个基本内容：描述连接导线走向和宽度，描述钻孔（焊盘和过孔）位置和形状。 利用 Protel 提供的功能在设计文件中来实现这一过程，称之为 PCB 印制电路板设计。 2． PCB 设计过程 电路设计的最终目的是为了设计出电子产品，而电子产品的物理结构是通过印刷电路板来实现的。 Protel99 SE 位设计者提供了一个完整电路板设计环境，是电路设计更加方便有效。 应用 Protel99 SE 设计印刷电路板过程如 下： （ 1） 启动印刷电路板设计服务器 执行菜单 File/New 命令，从框中选择 PCB 设计服务器（ PCB Document）图标，双击该图标，建立 PCB 设计文档。 双击文档图标，进入设计服务器界面。 （ 2） 规划电路板 数字音量控制的功率放大器 的设计 第 14 页 共 44 页 根据要设计的电路确定电路板的尺寸。 选取 Keep Out Layer 复选框，执行菜单命令 Place/Track,绘制电路板的边框。 执行菜单 Design/Options，在“ Signal Lager”中选择 Bottom Lager,把电路板定义为单面板。 （ 3） 设置参数 参数设置是电路板设计的非常重要的步骤，执行菜单 命令 Design/Rules,左键单击Routing 按钮，根据设计要求，在规则类 (Rules Classes)中设置参数。 选择 Routing Layer,对布线工作层进行设置：左键单击 Properties,在“布线工作层面设置”对话框的“ Pule Attributes”选项中设置 Tod Layer 为“ Not Used”，设置Bottom Layer 为“ Any”。 （ 4） 装入元件封装库 执行菜单命令 Design/Add/Remove Library,在“添加、删除元件库“对话框中所选取所有元件所对应的元件封装库。 （ 5） 装入网络表 执行菜单 Design/Load Nets 命令，然后在弹出的窗口中单击 Browse 按钮，再在弹出的窗口中选择地电路原理图生成的网络表文件（扩展名为 Net），如果没有错误，单击Execute。 若出现错误提示，必须更改错误。 （ 6） Protel99 SE 既可以进行自动布局也可以进行手工布局，执行菜单命令Tools/Auto Placement/Auto Placer 可以自动布局。 布局是布线关键性的一步，为了式布局更加合理，最好采用手工布局的方式。 （ 7） 自动布线 Protel99 SE 采用世界最先静的无网络，基 于形式的对角线自动布线技术。 执行菜单命令 Auto Routing/All，并在弹出的窗口中单击 Route all 按钮，程序即对印刷电路板进行自动布线。 只要设置有关参数，元件布局合理，自动布线的成功率几乎为 100%。 （ 8） 手工调整 自动布线结束后，可能存在一些令人不满意的地方，手工调整，把电路板设计得尽善尽美。 仿真软件 Multism10 及其应用 Multism 简介 华北科技学院毕业设计（论文） 第 15 页 共 44页 Multisim 前身是 EWB(Electronic WorkBench)，目前被 NI 公司收购。 作为一款电路仿真软件， Multisim 具有丰富的虚 拟仪表，如万用表，示波器，网络分析仪，逻辑分析仪，频谱仪等；同时更重要的是 Multisim 支持仿现实的器件，例如电阻会有误差，电容效应等等，而 Multisim 中的集成虚拟器件相当丰富，包括很多公司生产器件，如 ADI,Linear,Farechild,Motorola 等等大公司。 Multisim 界面友好，操作起来简单，只需简单的鼠标操作就可以搭建自己设计的电路，对于电路仿真来说十分方便，对于初学者 (尤其是没钱购买开发工具的学生 )来说是不可多得的实践机会。 与 EWB相比，除了继承了 EWB的传统优点外，还在以下方 面进行了较大的改进： 1． 扩充了数据库，特别是大量新增的与现实元件相对应的元件模型，增强了仿真电路的实用性。 2． 增加了射频电路分析等仿真功能。 3． 增加了许多新的测试仪表，允许多台测试仪表同时使用，扩充了电路的测试功能。 4． 专业版支持 VHDL 和 Verilog 语言的电路设计与仿真。 5． 实现了从原理图到 PCB 布线工具包（如 Electronics Workbench 的Ultiboard2020）的无缝隙数据传输。 Multisim10 提供了全部先进的设计功能，满足用户从参数到产品的设计要求。 程序将原理图输入、仿真、和可编程逻辑 功能紧密地集成在一起。 进入 Multism10，其界面如图 所示。 使用 Multism10 软件系统，如同拥有一个虚拟电子实验室。 我们知道，实际的实验室主要有实验工作台和放置元器件、仪器仪表的仪器架组成。 在实验过程中，实验人员将仪器设备和元器件从仪器架中移动到工作台面上来，搭接成各种电子线路，然后接通电源，即可以进行电路的调试实验。 Multism10 正是按照这种实际实验室的工作过程来设计软件的工作界面和操作流程的。 元器件栏、虚拟仪器栏相当于实验室仪器架，电路设计窗口相当于实验室工作台。 在元器件栏存放了 各种元器件，在虚拟仪器栏存放了各种测试仪器。 元器件栏中的各种元件按类别存放在不同的库中，如二极管库、晶体管库、模拟集成电路库、数字集成电路库等。 应用鼠标即可打开元器件库，选择所需器件到电路工作区，经编辑、设定参数值即准备好电路元件，再应用鼠标进行连线操作就可得到一个仿真电路。 数字音量控制的功率放大器 的设计 第 16 页 共 44 页 图 Multism10基本界面 菜单栏 主要菜单栏由 11个菜单项，分别是 File（文件）、 Edit（编辑）、 View（窗口显示）、 Place（放置）、 Simulate（仿真）、 Transfer（文件传输）、 Tools（工具）、Reports（报告）、 Options（选项）、 Window（窗口）和 Help（帮助），每个菜单项的下拉菜单中都包含若干条命令。 1． File（文件）菜单如图 所示。 2． Edit（编辑）菜单如图 所示。 3． View（窗口显示）菜单如图 所示。 4． Place（放置）菜单如图 所示。 5． Simulate（仿真）菜单如图 所示。 6． Transfer（文件传输）菜单如图 所示。 华北科技学院毕业设计（论文） 第 17 页 共 44页 7． Tools（工具）菜单如图 所示。 8． Reports（报告）菜单如图 所示。 9． Options（选 项）菜单如图 所示。 10． Window（窗口）菜单如图 所示。 11． Help（帮助）菜单如图 所示。 图 File菜单 图 Edit菜单 数字音量控制的功率放大器 的设计 第 18 页 共 44 页 图 View菜单 图 Place 菜单 华北科技学院毕业设计（论文） 第 19 页 共 44页 图 Simulate菜单 图 Transfer菜单 图 Tools菜单 数字音量控制的功率放大器 的设计 第 20 页 共 44 页 图 Reports菜单 图 Options菜单 图 Windows菜单 图 Help菜单 华北科技学院毕业设计（论文） 第 21 页 共 44页 图 图标名称及功能 图 Multism10元器件栏 Multism10 元器件栏 1． 元器件栏简介 Multisim 10 提供了 13个元器件库，用鼠标左健单击元器件库栏目下的图标即可打开该元器件库， 元器件栏如图 所示，各图标名称及其功能如图 所示。 2． 元器件基本操作 常用的元器件编辑功能有： 90 Clockwise顺时针旋转 90、 90 CounterCW逆时针旋转 90、 Flip Horizontal水平翻转、 Flip Vertical垂直翻转、 Component 数字音量控制的功率放大器 的设计 第 22 页 共 44 页 图 仪器表栏 Properties元件属性等。 这些操作可以在菜单栏 Edit 子菜单下选择命令，也可以应用快捷键进行快捷操作。 Multism10 仪器仪表 Multisim 在 仪器仪表栏下提供了 21个常用仪器仪表，如图 ,依次为数字万用表、函数发生器、瓦特表、双通道示波器、四通道示波器、波特图仪、频率计、字信号发生器、逻辑分析仪、逻辑转换器、 IV分析仪、失真度仪、频谱分析仪、网络分析仪、Agilent 信号发生器、 Agilent 万用表、 Agilent 示波器， tektronix 示波器，电流检测器， LABVIEW 仪器，动态测量器。 1． 数字万用表（ Multimeter）： Multisim 提供的万用表外观和操作与实际的万用表相似，可以测电流 A、电压 V、电阻Ω和分贝值 db，测直流或交流信号。 万用表有正极和负极两个引线端。 2． 函数发生器（ Function Generator):Multisim 提供的函数发生器可以产生正弦波、三角波和矩形波，信号频率可在 1Hz 到 999MHz 范围内调整。 信号的幅值以及占空比等参数也可以根据需要进行调节。 信号发生器有三个引线端口：负极、正极和公共端。 3． 瓦特表（ Wattmeter） :Multisim 提供的瓦特表用来测量电路的交流或者直流功率，瓦特表有四个引线端口 ,即电压正极和负极、电流正极和负极。 4． 双通道示波器（ Oscilloscope):Multisim 提供的双通道示波器与实际的示波器外观和基本操作基本相同，该示波器可以观察一路或两路信号波形的形状，分析被测周期信号的幅值和频率，时间基准可在秒直至纳秒范围内调节。 示波器图标有四个连接点：A 通道输入、 B 通道输入、外触发端 T 和接地端 G。 5． 波特图仪（ Bode Plotter):利用波特图仪可以方便地测量和显示电路的频率响应，波特图仪适合于分析滤波电路或电路的频率特性，特别易于观察截止频率。 需要连接两路信号，一路是电路输入信号，另一路是电路输出信号，需要在电路的输入端接交华北科技学院毕业设计（论文） 第 23 页 共 44页 流信号。 波特图仪控制面板分为 Magnitude（幅值）或 Phase（相位）的选择、 Horizontal（横轴）设置、 Vertical（纵轴）设置、显示方式的其他控制信号，面板中的 F指的是终值， I指的是初值。 在波特图仪的面板上，可以直接设置横轴和纵轴的坐标及其参数。 6． 频率计 (Frequency couter):频率计主要用来测量信号的频率、周期、相位，脉冲信号的上升沿和下降沿，频率计的图标、面板以及使用如图所示。 使用过程中应注意根据输入信号的幅值调整频率计的 Sensitivity（灵敏度）和 Trigg。