高频电子线路课程设计报告.doc

摘 要 近些年信息通信领域中，发展最快、应用最广的就是无线通信技术。无线通信的终极目标是实现任何人在任何时间、任何地点接受和发送任何信息。掌握无线通信系统的各个模块工作原理是每一个通信技术学习及研究人员的基本要求。在一个完整的无线通信系统中，主要有放大、滤波、调制、发射、接受、混频、解调等功能模块，我们要做的，就是充分理解和掌握这些功能模块的工作过程，并能够进行相应的电路设计。在以后的学习和工作中，免不了要与各类电路板打交道，因此，除了对无线通信系统原理的理解和掌握之外，我们还必须学会电路板的焊接制作过程，并对电路板进行调试，使它能正常的工作。 本次课设的主要内容有：设计高频小信号放大器,超外差中波调幅接收机和中波调幅发射机组装及调试。通过这次的课设，使我们学过的东西可以结合在一起，大二上个学期学的模电，大二下个学期学的数电，还有大三学的通信电路原理，电磁场，运用所学的知识，深刻了解发送接收原理，并且学会分析电路，使学过的知识没有白费，并且知道了要学以自用不能光会学而不会用。在做课设的过程中需要用的软件有Pspice，Multisim10.0。掌握Pspice，Multisim10.0是设计电路的前提，利用软件分析电路的静态工作点和波形，充分的利用其资源能够让我们学到更多的知识。关键字：高频小信号放大器，Pspice，Multisim10.0，电路仿真。 目 录第一章 绪论4第二章 接收发射系统调试62.1中波概念62.2调幅原理62.2.1振幅调制的分类62.2.2普通调幅信号的波形及表达式62.3对调幅发射机的认识和了解92.4调幅发射机的原理框图92.5中波调幅发射机组装及调试102.5.1系统原理102.5.2系统组装102.5.3模块分析112.6超外差中波调幅接收机的组装与调试122.6.1系统原理122.6.2系统组装122.6.3模块分析132.6.4实验室发射接受部分连调15第三章 高频小信号放大器的设计163.1 Multisim10.0的使用163.1.1 Multisim10.0简介163.1.2Multisim10.0的使用方法163.2 pspice 的使用173.2.1 pspice起源173.2.2发展173.2.3 PSPICE仿真软件的优越性183.2.4 PSPICE软件的使用183.2.5 高频小信号放大器的电路图193.3 实物调试21第四章 焊接与故障分析234.1焊接234.1.1焊接的前提234.1.2操作前检查234.1.3焊接步骤244.1.4电路板的布线、焊接技巧及注意事项244.1.5焊接质量不高的原因254.2故障分析254.2.1虚焊现象254.2.2：波形失真254.2.3：芯片烧坏264.2.4：示波器未显示波形26小 结27参考文献：28翻译：29集成电路：30第一章 绪论 通信是人与人之间同过某种媒体进行的信息交流与传递，无论采用何种方法，使用何种媒质，只要将信息从一地传送到另一地，均可称为通信。在21世纪,随着科学技术的不断发展,无线电技术,或者更广义地说无线电电子学已广泛应用于国民经济、国防和日常生活各个领域，技术水平也越来越高，自从无线电问世到至今它对人类的生活和社会的生产带来了非常深刻的影响，所以说在人们日常生活中起到了非常重要的作用。但从无线电中也分出很多方面的技术，譬如通信技术也是一门非常重要的科学技术，它的发展也非常迅速，它的发展也带动了电子技术的迅速发展。通信系统，用电信号（或光信号）传输消息的系统称为通信系统，也称电信系统。通信系统一般是由信源，发射机，传输信道，接受机和收信者组成。如下图1.1所示：信 源发射机信道接收机受信者 图1.1 通信系统组成方框图信号源产生的信号通过发射机进行变换和编码，然后在信道上传输，最后通过接受机再次变换之后发送给受信者。通信系统的种类很多。按所用信道的不同可分为有线通信系统和无线通信系统；按通信业务（即所传输的消息种类）的不同可分为电话，电报，传真和数据通信系统等。我们本次课设所要做的就是有关无线通信的。无线电的发射和接收，广播节目的发送是在广播电台进行。广播节目的声波，经过电声器件转换成声频电信号，并由声频放大器放大，振荡器产生高频等幅振荡信号；调制器使高频等幅振荡信号被声频信号所调制；已调制的高频振荡信号经放大后送入发射夭线，转换成无线电波辐射出去。无线电广播的接收是由收音机实现的。收音机的接收夭线收到空中的电波；调谐电路选中所需频率的信号；检波器将高频信号还原成声频信号(即解调)；解调后得到的声频信号再经过放大获得足够的推动功率；最后经过电声转换还原出广播内容。综上所述，我们可以把通信系统简单总结如下图1.2，1.3：图1.2 发射系统方框图图1.3 超外差接收机系统方框图 超外差接收机的方框图如图1-3所示。从天线接受的信号经高频放大后，与本地振荡器产生的信号一起加入混频器，混频器输出的中频信号经中频放大器放大，再经解调处理和低频放大，然后送给用户。由于超外差接收机中的中频频率是固定的，它收机比直接放大式接收机有如下优点：1容易得到足够大而且比较稳定的放大量；2具有较高的选择性和较好的频率特性；3易于调整。它同时也有缺点：干扰信号多！而且随着社会的发展，对通信系统的要求越来越高，特别是移动通信的迅速发展，要求接收机不仅有良好的接收质量，而且要有很高的集成度，以便降低功耗，减少体积和重量；另外，为了保证生产质量和使用方便，接收机要尽可能做到无调整或少调整。本次课程设计，我们要根据上述系统发射接收原理完成ZX2028型仿手机调频收音机、对讲机试验套件的电路板的焊接安装和调试。在运用所学的高频模拟集成电路知识的基础上，通过进行接收机电路板的焊接和对pspice的仿真，分析和掌握无线电传输信息系统的组成以及各个组成模块的功能和基本原理，掌握收音机对讲机的的组装原理，并分析仿真结果，提高分析能力,加深对知识的理解。第二章 接收发射系统调试2.1中波概念一般中波广播(MW: Medium Wave)采用了调幅(Amplitude Modulation)的方式，在不知不觉中，MW及AM之间就划上了等号。实际上MW只是诸多利用AM调制方式的一种广播。像在高频(3-30MHz)中的国际短波广播所使用的调制方式也是AM，甚至比调频广播更高频率的航空导航通讯(116-136MHz)也是采用AM的方式，只是我们日常所说的AM波段指的就是中波广播(MW中波传播的途径主要是靠地波，只有一小部分以天波形式传播。无线电波碰到导体时，就会在导体中产生感应电流，从而损耗掉一部分能量。这种使电波能量变弱的现象，叫做对电波的吸收。大地是导体，对中波的吸收较强，故以地波形式传播的中波传播不远(约二三百公里)。2.2调幅原理调制和解调是通信系统的重要组成部分，没有调制和解调，就无法实现信号的远距离通信。所谓调制，就是将我们要传输的低频信号“装载”在高频振荡信号上，使之能更有效地进行远距离传输。 所要传输的低频信号是指原始电信号，如声音信号、图像信号等，称为调制信号，用u(t)表示；高频振荡信号是用来携带低频信号的, 称为载波，用uc (t)表示；载波通常采用高频正弦波，受调后的信号称为已调波，用u (t)表示。具体地说, 调制就是用调制信号控制载波的某个参数, 并使其与调制信号的变化规律成线性关系。因此, 对模拟信号具有三种调制方式：调幅、调频和调相。 为了提高信号的频率，以便更有效地将信号从天线辐射出去。由天线理论可知，只有当辐射天线的尺寸与辐射的信号波长相比拟时，才能进行有效的辐射。而我们需要传送的原始信号，如声音等，通常频率较低（波长较长），所以需要通过调制，提高其频率，以便于天线辐射。为了实现信道复用。如果多个同频率范围的信号同时在一个信道中传输必然会相互干扰，若将它们分别调制在不同的载波频率上，且使它们不发生频谱重叠，就可以在一个信道中同时传输多个信号了，这种方式称为信号的频分复用。2.2.1振幅调制的分类振幅调制可分为普通调幅（AM），双边带调幅（DSB-AM），单边带调幅（SSB-AM）与残留边带调幅（VSB-AM）几种不同方式。2.2.2普通调幅信号的波形及表达式 设载波uc(t)的表达式和调制信号u(t)的表达式分别为根据调幅的定义，当载波的振幅值随调制信号的大小作线性变化时，即为调幅信号，则已调波的波形如图2.1（c）所示，图2.1（a）、（b）所示分别为调制信号和载波的波形。图2.1由图可见，已调幅波振幅变化的包络形状与调制信号的变化规律相同，而其包络内的高频振荡频率仍与载波频率相同，表明已调幅波实际上是一个高频信号。可见，调幅过程只是改变载波的振幅，使载波振幅与调制信号成线性关系，即使Ucm变为Ucm+KaUmcost，据此，可以写出已调幅波表达式为 Ma称为调幅系数，Umax表示调幅波包络的最大值，Umin表示调幅波包络的最小值。Ma表明载波振幅受调制控制的程度，一般要求0Ma1，以便调幅波的包络能正确地表现出调制信号的变化。Ma>1的情况称为过调制, 下图所示为不同Ma时的已调波波形。图2.2为了分析调幅信号所包含的频率成分，可将式（2-3）按三角函数公式展开，得 可见，在已调波中包含三个频率成分：c、c+和c-。c+称为上边频，c-称为下边频。由此而得到调幅波的频谱如下图所示。 由调幅波的频谱可得，调幅波的频带宽度为BW=2F式中，F为调制频率。 若调制信号为复杂的多频信号，则其频谱如下图所示。 图2.3 图2.4 例如语音信号的频率范围为3003400Hz，则语音信号的调幅波带宽为2× 3400=6800Hz。观察调幅波的频谱发现，无论是单音频调制信号还是复杂的调制信号，其调制过程均为频谱的线性搬移过程，即将调制信号的频谱不失真地搬移到载频的两旁。因此，调幅称为线性调制。调幅电路则属于频谱的线性搬移电路。 若调制信号为单频余弦信号，负载电阻为RL，则已调波的功率主要有以下几种。1.载波功率 2.上、下边频功率3.总平均功率4.最大瞬时功率4. 普通调幅信号的产生和解调方法（1）普通调幅信号的产生普通调幅信号的产生可将调制信号与直流相加，再与载波信号相乘，即可实现普通调幅。可采用低电平调幅方法和高电平调幅方法。（2）解调方法1）包络检波利用普通调幅信号的包络反映调制信号波形变化这一特点，如能包络提取出来，就可以恢复原来的调制信号。2）同步检波同步检波必须采用一个与发射端载波同频率同相的信号，这个信号称为同步信号。双边带调幅双边带调幅信号中仅包含两个边频，无载波分量，其频带宽度仍为调制信号频率的2倍。单边带调幅单边带调幅信号中仅包含一个边频。残留边带调幅残留边带调幅是指信号发送信号中包括一个完整边带、载波及另一个边带的小部分的调幅方法。双边带调幅、单边带调幅和残留边带调幅只能采用同步检波！2.3对调幅发射机的认识和了解 发射机的主要任务是完成有用的低频信号对高频载波的调制，将其变为在某一衷心频率上具有一定宽度，适合通过天线发射的电磁波。通常，发射机包括三个部分：高频部分，低频部分，和电源部分。高频部分一般包括主振荡器，缓冲放大，倍率器，中间放大，功放推动级与末级功放。主振荡器的作用是产生频率稳定的载波。为了提高频率稳定性，主振级往往采用石英晶体振荡器，并在它后面加上缓冲级，以消弱后级对主振器的影响。低频部分包括话筒，低频电压放大级，低频功率放大级与末级低频功率放大级。低频信号通过逐渐放大，在末级功放处活得所需的功率电平，以便对高频末级功率放大器进行调制。因此，末级低频功率放大级也叫调制器。调制是将要传送的信息装载到某一高频（载频）信号上去的过程。所以末级高频功率放大级则成为受调放大器。2.4调幅发射机的原理框图发射机单元采用调频方式实现音频信号的调制,并完成调频波的发射。结构上由信号输入电路、载波产生电路、调频电路、高频放大电路和调频波发射电路五部分组成。集电极调幅的工作原理：集电极调幅是利用低频调制电压去控制晶体管的集电极电压，通过集电极电压的变化，使集电极高频电流的基波分量随调制电压的规律变化，从而实现调幅。实际上，它是一个集电极电源受调制信号控制的谐振功率放大器，属高电平调幅。调幅管处于丙类工作状态。图中，设基极激励信号电压（即载波电压）为：则加在基射极间的瞬时电压为调制信号电压u 加在集电极电路中，与集电极直流电压VCC串联，因此，集电极有效电源电压为 式中，VCC 为集电极固定电源电压； 为调幅指数。由式可见，集电极的有效电源电压VC随调制信号压变化而变化。2.5中波调幅发射机组装及调试2.5.1系统原理本系统需要完成的任务是把一音频信号搬移到适合信道发射的频率出，经放大后通过天线发射出去。其要完成的工作主要有以下几个方面：音频放大、调幅、高频放大和天线发射。系统框图如下：话筒或音乐ICAM调制高频功放音频放大图2.5 中波调幅发射机该发射机的工作过程为：由话筒或音乐IC产生音乐信号，经过音频放大电路放大后，送入调幅模块与一频率为1MHz的载波信号进行幅度调制，得到已调波进入高频放大器，功率放大后由天线发射。2.5.2系统组装组装步骤如下：（1） 将模块10的S1的2拨上，即选通音乐信号，经U4放大从J6输出，调节W2使J6处信号峰-峰值为200mV左右，连接J6和J5将音频放大信号送入模拟乘法器的调制信号输入端。同时将1MHz（峰-峰值500mV左右）的载波从J1端输入。（2） 调节W1使得有载波出现，调节W2 从J3处观察输出波形，使调幅度适中。（3） 将AM调制的输出端（J3）连到集成线性宽带功率放大器的输入端J7，从TH9处可以观察到放大的波形。（4） 将已经放大的高频调制信号连到模块10的天线发射端TX1,并按下开关J2，这样就将高频调制信号从天线发射出去了，观察TH3处波形。2.5.3模块分析1.音频信号产生与放大模块该模块的电路用于产生音频信号，并进行放大。该模块中的音频信号由一块音乐IC产生，其波形近似于方波，如下图所示：图2.6 音频信号波形图把该信号送入音频放大芯片LM358进行放大，调节该模块中的W2使输出信号峰-峰值为200mv左右（由于用于连接各模块的高频线会存在很大的信号衰减，因此可以把峰-峰调得稍微大些），再把信号输入下一模块进行处理。2. 幅度调制模块图4.3是该模块中用于幅度调制的电路原理图，电路中的核心器件是模拟乘法器MC1496,其作用的完成载波信号与音频信号的幅度调制。1MHz的载波信号从J1输入，加在8、10管脚之间；音频信号从J5输入，加在1、4管脚之间。调节W1可以改变1、4管脚之间的平衡，使输出端产生不同调制度的波形。J3为AM（标准幅度调制）和DSB（抑制载波调幅）输出端，当调节W1使1、4输入平衡（1、4电压相等）时，输出DSB，1、4输入不平衡时，输出AM；J6为SSB（单边带调幅）输出端。本次课程使用的是AM输出，所以实验时应调节W1使1、4输入不平衡。W2用于改变输出已调信号的大小。图2.7 AM、DSB、SSB电路3. 集成线性放大模块该模块是一高频放大电路，一般位于发射机的末端，用于推动天线发射。从调幅模块输出的已调信号用高频线接至集成线性宽带功率放大模块的J7处，进行功率放大。输出端接至天线发射模块，按下开关J2，信号即可发送出去。进行线性放大时，应注意输入信号的幅度大小，如果幅度太大，会引起输出波形发生严重失真，这时可以调节调幅模块的W2改变信号幅度大小。波形如图 图2.82.6超外差中波调幅接收机的组装与调试2.6.1系统原理一个完整的超外差中波调幅系统由天线回路、变频电路、中频放大电路、检波器、音频功放、耳机等六部分组成。其系统框图如下：图2.9 超外差中波调幅接收机该系统的工作过程为：天线回路接收到所需的高频调幅信号（1MHz）后，送入变频电路，使调幅信号的载波信号频率搬移到中频频率处（465KHz），再进行中频放大（之所以要把高频信号搬移到中频处进行放大是因为中频放大器更容易实现，且更稳定），信号放大后由检波电路解调出所需的音频信号，最后进行音频功率放大后推动耳机。2.6.2系统组装系统组装步骤如下：（1） 将模块10的天线接收到的高频信号（中波调幅发射机发射的信号，由另一台实验箱提供）送入模块7的J4，将模块7的J6连到模块2的J5；（2） 将模块2的J6连到模块4的J7，从模块4的J10输出的信号连接到模块10的耳机输入端；（3） 慢慢调谐模块7的双联电容调谐盘，使接收到音乐信号； 2.6.3模块分析1.三极管变频电路变频电路是时变参量线性电路的一种典型应用。如果一个振幅较大的振荡电压Vo与幅度较小的外来信号Vs同时加到作为时变参量先线性电路的器件上，则输出端可取得此二信号的差频或和频，完成变频作用。三极管变频电路主要应用的是三极管的非线性特性，其原理方框图为图4.5：非线性元件带通滤波器本地振荡器图2.10 变频原理框图其具体电路图如下：图2.11 三极管变频电路Q1为变频管，作用是把通过调谐电路收到的不同频率的高频信号变换成固定的465KHz的中频信号。Q1、T2、CCl等元件组成本机振荡电路，它的作用是产生一个比输入信号频率高465KHz的等幅高频振荡信号。由于C9对高频信号相当短路，T1的次级L的电感量有很小，为高频信号提供了通路，所以本机振荡电路时共基极电路，振荡频率由T2、CCl控制，CCl是双联电容器的另一端，调节它可以改变本振频率。混频电路由Q1、T3的初级线圈等组成，是共发射机电路。其工作过程是：调制信号从J4输入，经选频回路选频，通过T1的次级线圈送到Q1的基极，本振信号又通过C10送到Q1的发射极，调制信号与本振信号在Q1中进行混频。三极管的非线性特性会产生众多的频率分量，由T3的初级线圈和内部电容组成的并联谐振回路，其谐振频率为465KHz，可以选择出465KHz的中频信号。2.双调谐放大电路从天线接收到的高频信号都是很微弱的，变频之后的信号幅度仍然很小，要使信号能够进行后续处理，必须要进行中频放大。在本接收机中，采用的是双调谐小信号放大电路，相对于单调谐放大电路而言，双调谐放大器具有频带较宽、选择性较好的优点，除了谐振回路有差别之外，其原理基本相同，下图为放大器的电路原理图：图2.12 双调谐小信号放大电路中基级偏置电阻W4、R23、R15和射极电阻R16决定晶体管的静态工作点。可调电阻W4可调节晶体管的静态工作点，从而改变电路的增益。C12、T2、C14、T3构成双调谐回路，它们决定的电路的谐振频率（输出信号频率）。在调试电路时，需要反复地调节第一级和第二级中周，才能使信号得到最大的输出幅度。3.检波电路在接收设备中，检波器前接有中频放大器，所以，检波电路的输入电阻Ri就是中频放大器的负载电阻，从增加中频放大器的增益、提高接收机的灵敏度的角度出发，应尽量加大Ri也即加大中频放大器的负载电阻，但是，当用二极管峰值包络检波电路检波时，加大Ri的值会带来检波器的非线性失真。为了解决这个矛盾，我们本次使用的是三极管峰值包络检波电路，其基本电路如图4.8所示。由图可见，就其检波物理过程而言，其检波过程与二极管峰值包络检波是一致的，不同的是，这种电路的输入电阻比二极管检波器增大了（1+）倍。这种电路适宜于集成化，在集成电路中得到的广泛的应用。 发射部分 图2.132.6.4实验室发射接受部分连调按照以上的步骤，将所以的线都接好并正确(仪器和线都是好的)。接好发射机为了验证起正确性，可以人为的输入语音信号，通过各个模块的的作用，当人为的对麦克风说话时，示波器能明显的显示语音的波形，随着说话的频率不断变化，示波器的波形也在不停的跳动。第三章 高频小信号放大器的设计3.1 Multisim10.0的使用3.1.1 Multisim10.0简介 从事电子产品设计和开发等工作的人员经常需要对所设计的电路进行实物模拟和调试。其目的有两个，一方面是为了验证所设计的电路是否能达到设计要求的技术指标，另一方面通过调整电路中原件的参数使整个电路的性能达到最佳。而这种实物模拟和调试的方法不但费工费时，而且其结果的准确性受到实验条件、实验环境、实物制作水平等因素的影响，因而工作效率也不高。 从20世纪80年代开始，随着计算机技术的迅速发展，电子电路的分析与设计方法发生了重大变革，一大批各具特色的优秀EDA软件的出现改变了以定量计算和电路实验为基础的电路设计方法。Multisim10.0软件就是其中之一。 Multisim10.0是一款专业的电路设计、仿真软件，它可以实现原理图的捕获、电路分析、电路仿真、仿真一起测试、射频分析、单片机等高级应用。其数量众多的元件数据库、标准化得仿真仪器、直观的捕获界面、简洁明了的操作、强大的分析测试、可信的测试结果，为众多电子工程设计人员缩短产品研发时间。熟练应用该软件是对每个电子工程人员的基本要求。3.1.2Multisim10.0的使用方法打开Multisim10.0后，将显示最常用的初始任务以便选择，其界面如图3.1所示： 图3.1熟悉Multisim10.0的界面后，以下步聚选出自己设计高频小信号放大器所需要的元器件进行电路的仿真：1.运行Multisim10软件，在File下拉菜单中选择new，在弹出的对话框里选择Schematic Document，在工作窗口中建立电路原理图并保存在相应的文件夹下。2.在Place下拉菜单中选择component，会弹出元件选择窗口，在这里选择你需的各类元件建立原理图。3.把所有元件放到工作窗口后，按原理图用导线把它们连接起来，就基本完成了电路绘图。4.单击工具栏中的Run按钮，让电路运行（仿真），在软件界面右侧选择各类虚拟仪器(如示波器、万用表等)可以查看电路的仿真结果。结合理论分析确定电路的正确性。3.1.3 Multisim10.0的仿真电路，如图2.2所示： 图2.23.2 pspice 的使用3.2.1 pspice起源用于模拟电路仿真的SPICE（Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis）软件于1972年由美国加州大学伯克利分校的计算机辅助设计小组利用FORTR AN语言开发而成，主要用于大规模集成电路的计算机辅助设计。SPICE的正式版SPICE 2G在1975年正式推出，但是该程序的运行环境至少为小型机。1985年，加州大学伯克利分校用C语言对SPICE软件进行了改写， 并由MICROSIM公司推出。1988年SPICE被定为美国国家工业标准。与此同时，各种以SPICE为核心的商用模拟电路仿真软件，在SPICE的基础上做了大量实用化工作，从而使SPICE成为最为流行的电子电路仿真软件。 3.2.2发展PSPICE采用自由格式语言的5.0版本自80年代以来在我国得到广泛应用，并且从6.0版本开始引入图形界面。1998年著名的EDA商业软件开发商ORCAD公司与Microsim公司正 式合并，自此Microsim公司的PSPICE产品正式并入ORCAD公司的商业EDA系统中。不久之后，ORCAD公司已正式推出了ORCAD PSPICE Release 10.5，与传统的SPICE软件相比，PSPICE 10.5在三大方面实现了重大变革：首先，在对模拟电路进行直流、交流和瞬态等基本电路特性分析的基础上，实现了蒙特卡罗分析、最坏情况分析以及优化设计等较为复杂的电路特性分析；第二，不但能够对模拟电路进行，而且能够对数字电路、数/模混合电路进行仿真；第三，集成度大大提高，电路图绘制完成后可直接进行电路仿真，并且可以随时分析观察仿真结果。PSPICE软件的使用已经非常流行。在大学里，它是工科类学生必会的分析与设计电路工具；在公司里，它是产品从设计、实验到定型过程中不可缺少的设计工具。3.2.3 PSPICE仿真软件的优越性 PSPICE软件具有强大的电路图绘制功能、电路模拟仿真功能、图形后处理功能和元器件符号制作功能，以图形方式输入，自动进行电路检查，生成图表，模拟和计算电路。它的用途非常广泛，不仅可以用于电路分析和优化设计，还可用于电子线路、电路和信号与系统等课程的计算机辅助教学。与印制版设计软件配合使用，还可实现电子设计自动化。被公认是通用电路模拟程序中最优秀的软件，具有广阔的应用前景。这些特点使得PSPICE受到广大电子设计工作者、科研人员和高校师生的热烈欢迎，国内许多高校已将其列入电子类本科生和硕士生的辅修课程。电路设计软件有很多，它们各有特色。如Protel和Tango，它对单层/双层电路板的原理图及PCB图的开发设计很适合，而对于布线复杂，元件较多的四层及六层板来说ORCAD更有优势。但在电路系统仿真方面，PSPICE可以说独具特色，是其他软件无法比拟的，它是一个多功能的电路模拟试验平台，PSPICE软件由于收敛性好，适于做系统及电路级仿真，具有快速、准确的仿真能力。3.2.4 PSPICE软件的使用打开PSPICE软件，界面如图2.3所示下：图3.3新建一个新的文件如图3.4所示： 图3.4 使用该软件时应该注意以下几点：1、新建Project时应选择Analog or Mixed-signal Circuit2、调用的器件必须有PSpice模型首先，调用OrCAD软件本身提供的模型库，这些库文件存储的路径为CaptureLibrarypspice，此路径中的所有器件都有提供PSpice模型，可以直接调用。其次，若使用自己的器件，必须保证*.olb、*.lib两个文件同时存在，而且器件属性中必须包含PSpice Template属性。3、必须有激励源。原理图中的端口符号并不具有电源特性，所有的激励源都存储在Source和SourceTM库中。3.2.5 高频小信号放大器的电路图设计的电路图3.5如下：图3.5仿真第一级的波形如图3.6下： 图3.6 仿真第二级的波形如图3.7下：图3.7实物电路图3.8和图3.9：图3.8图3.93.3 实物调试 当完全焊好板子后，第一件做的事就是检查有没有出现虚焊，断路，短路。在检查无误的情况下，接上直流电源和信号源，输出接示波器，看到的波形为如图3.10： 图3.10第四章 焊接与故障分析4.1焊接焊接是利用焊锡通过加热或加压等手段，使元器件引脚与电路孔径里的金属部分（焊锡丝熔化部分）结合成一体的工艺方法。焊接工具主要有：电烙铁、焊锡丝、吸焊器、烙铁架、松香（助焊剂）、镊子、剪刀。4.1.1焊接的前提 在焊接之前你要准备好需要焊接的物品，电烙铁、焊锡丝、吸焊器、烙铁架、松香（助焊剂）、镊子、剪刀，万用表。 在焊接元件的过程中，涉及电阻和电容的读数，下面分别介绍四色环电阻的读数和电容的读数。 四色环电阻读数规则：从左向右数，第一、二环表示两位有效数字，第三环表示数字后面添加“0”的个数，第四环表示电阻的精度。其颜色和数字的对应关系如表4.1所示：电阻的阻值还可以采用万用表直接测量的方法，此处不再赘述。颜色棕红橙黄绿蓝紫灰白黑金银数字12345678905%10%表4.1 四色环电阻颜色和数字的对应关系 电容读数的方法：这里用到的电容有电解电容和瓷片电容两种。其中电解电容有正负极之分，一般根据管脚较长的为正来判断其正负极，而其容值可以直接读出；瓷片电容无正负极之分，其读数方法是第一二位数字代表电容值第三位数字代表“0”的个数，如瓷片电容上标“223”则容值为22000PF。 安装时应注意的问题：发光二极管应焊在印制板反面，对比好高度和孔位再焊接；由于本电路工作频率较高，安装时请尽量紧贴线路板，以免高频衰减而造成对讲距离缩短；焊接前应先将双联电容用螺丝上好，并剪去双联拨盘圆周内多余高出的引脚再焊接；J1可以用剪下的多余的元件脚代替，TX的引线用粗软线连接；为了防止集成电路被烫坏，套件中配备了集成电路插座，22脚插座由一个14脚插座和一个8脚插座组成，请务必焊上；耳机插座上的脚要插好，否则后盖可能会盖不紧；线路板请用两粒直径为2×5的自攻螺丝固定；按钮开关K1外壳上端的脚要焊接起来，以保证VD的正极欲地可靠的接触。4.1.2操作前检查1焊接前3-5分钟把电烙铁插头插入规定的插座上,检查烙铁是否发热，如不发热，应及时更换烙铁。2.如发现已经氧化凹凸不平的或带钩的烙铁头，应及时更新。3.检查吸锡海绵是否有水和清洁,若没水,请加入适量的水,海绵要清洗干净,不干净的海绵中含有金属颗粒,或含硫的海绵都会损坏烙铁头。4.人体与烙铁是否可靠接地,人体是否佩带静电环。4.1.3焊接步骤 掌握好电烙铁的温度和焊接时间，选择恰当的烙铁头和焊点的接触位置，才可能得到良好的焊点。正确的手工焊接操作过程可以分成五个步骤步骤一：准备施焊左手拿焊丝，右手握烙铁，进入备焊状态。要求烙铁头保持干净，无焊渣等氧化物，并在表面镀有一层焊锡。步骤二：加热焊件烙铁头靠在两焊件的连接处，加热整个焊件全体，时间大约为12秒钟。对于在印制板上焊接元器件来说，要注意使烙铁头同时接触两个被焊接物。步骤三：送入焊丝焊件的焊接面被加热到一定温度时，焊锡丝从烙铁对面接触焊件。注意：不要把焊锡丝送到烙铁头上！步骤四：移开焊丝当焊丝熔化一定量后，立即向左上45度方向移开焊丝步骤五：移开烙铁焊锡浸润焊盘和焊件的施焊部位以后，向右上45度方向移开烙铁，结束焊接。从第三步开始到第五步结束，时间大约也是12s。4.1.4电路板的布线、焊接技巧及注意事项1、 输入端与输出端的边线应避免相邻平行， 以免产生反射干扰。必要时应加地线隔离，两相邻层的布线要互相垂直，平行容易产生寄生耦合。 2、电源、地线之间加上去耦电容。尽量加宽电源、地线宽度，最好是地线比电源线宽，它们的关系是：地线电源线信号线，通常信号线宽为：0.20.3mm,最经细宽度可达0.050.07mm,电源线为1.22.5mm 3、 数字电路与模拟电路的共地处理，数字电路的频率高，模拟电路的敏感度强，对信号线来说，高频的信号线尽可能远离敏感的模拟电路器件，对地线来说，整人PCB对外界只有一个结点，所以必须在PCB内部进行处理数、模共地的问题，而在板内部数字地和模拟地实际上是分开的它们之间互不相连，只是在PCB与外界连接的接口处（如插头等）。数字地与模拟地有一点短接，请注意，只有一个连接点。也有在PCB上不共地的，这由系统设计来决定。 4、尽可能缩短高频元器件之间的连线，设法减少它们的分布参数和相互间的电磁干扰。易受干扰的元器件不能相互挨得太近，输入和输出元件应尽量远离。某些元器件或导线之间可能有较高的电位差，应加大它们之间的距离，以免放电引出意外短路。带高电压的元器件应尽量布置在调试时手不易触及的地方。 5、在高频下工作的电路，要考虑元器件之间的分布参数。一般电路应尽可能使元器件平行排列。这样，不但美观而且装焊容易易于批量生产。 6、输入输出端用的导线应尽量避免相邻平行。最好加线间地线，以免发生反馈藕合。 7、印制导线拐弯处一般取圆弧形，而直角或夹角在高频电路中会影响电气性能。如非要取直角，一般采用两个135度角来代替直角。 8、电源线设计 根据印制线路板电流的大小，尽量加租电源线宽度，减少环路电阻。同时、使电源线、地线的走向和数据传递的方向一致，这样有助于增强抗噪声能力。4.1.5焊接质量不高的原因手工焊接对焊点的要求是：电连接性能良好；有一定的机械强度；光滑圆润。造成焊接质量不高的常见原因是:焊锡用量过多,形成焊点的锡堆积；焊锡过少,不足以包裹焊点。冷焊。焊接时烙铁温度过低或加热时间不足,焊锡未完全熔化、浸润、焊锡表面不光亮(不光滑),有细小裂纹(如同豆腐渣一样!)。夹松香焊接,焊锡与元器件或印刷板之间夹杂着一层松香,造成电连接不良。若夹杂加热不足的松香,则焊点下有一层黄褐色松香膜；若加热温度太高,则焊点下有一层碳化松香的黑色膜。对于有加热不足的松香膜的情况,可以用烙铁进行补焊。对于已形成黑膜的,则要"吃"净焊锡,清洁被焊元器件或印刷板表面,重新进行焊接才行。焊锡连桥。指焊锡量过多,造成元器件的焊点之间短路。这在对超小元器件及细小印刷电路板进行焊接时要尤为注意。焊剂过量,焊点周围松香残渣很多。当少量松香残留时,可以用电烙铁再轻轻加热一下,让松香挥发掉,也可以用蘸有无水酒精的棉球,擦去多余的松香或焊剂。焊点表面的焊锡形成尖锐的突尖。这多是由于加热温度不足或焊剂过少,以及烙铁离开焊点时角度不当造成的。4.2故障分析4.2.1虚焊现象虚焊现象，短路现象的出现。分析：焊接时应该仔细认真不能有半点马虎，只要有一个焊点不牢固就会造成出不来效果。4.2.2：波形失真现象：示波器接受到的波形失真，频率没有达到要求。分析：1:电感L的大小与电容大小与波形直接相关的，直接影响振荡频率。 2:静态工作点没有调节好，由于焊接时布线不妥当，衰减大。4.2.3：芯片烧坏现象：集成芯片烧坏分析：芯片焊反了容易烧坏芯片，或者由于烙铁放在集成芯片的时间过长，集成芯片烧掉。4.2.4：