調(diào)音臺電路的Protel DXP PCB設(shè)計過程

Protel DXP在前版本的基礎(chǔ)上增加了許多新的功能。新的可定制設(shè)計環(huán)境功能包括雙顯示器支持，可固定、浮動以及彈出面板，強(qiáng)大的過濾和對象定位功能及增強(qiáng)的用戶界面等。Protel DXP是第一個將所有設(shè)計工具集于一身的板級設(shè)計系統(tǒng)，電子設(shè)計者從最初的項目模塊規(guī)劃到最終形成生產(chǎn)數(shù)據(jù)都可以按照自己的設(shè)計方式實現(xiàn)。Protel DXP運(yùn)行在優(yōu)化的設(shè)計瀏覽器平臺上，并且具備當(dāng)今所有先進(jìn)的設(shè)計特點(diǎn)，能夠處理各種復(fù)雜的PCB設(shè)計過程。通過設(shè)計輸入仿真、PCB繪制編輯、拓?fù)渥詣硬季�、信號完整性分析和設(shè)計輸出等技術(shù)融合，Protel DXP提供了全面的設(shè)計解決方案。

2.多通道調(diào)音器電路的基本組成和工作原理

2.1多通道調(diào)音器電路的基本組成

整個電路系統(tǒng)由七個功能模塊組成：（1）電源電路系統(tǒng)模塊；（2）接收器電路系統(tǒng)模塊；（3）信號輸入信號通道系統(tǒng)模塊（8條通道）；（4）信號輸出信號通道與 LED電平指示系統(tǒng)模塊（2條通道）；（5）監(jiān)控器電路系統(tǒng)模塊；（6）混頻器電路系統(tǒng)模塊；（7）帶通濾波器電路系統(tǒng)模塊。

2.2 混頻器的原理

混頻是指將信號從一個頻率變換到另外一個頻率的過程 ,其實質(zhì)是頻譜線性搬移的過程 。 在超外差接收機(jī)中 ,混頻的目的是保證接收機(jī)獲得較高的靈敏度 ,足夠的放大量和適當(dāng)?shù)耐�頻帶 ,同時又能穩(wěn)定地工作 。混頻電路包括三個組成部分 : 本機(jī)振蕩器 、非線性器件 、帶通濾波器。

2.3多通道調(diào)音器電路各個功能模塊工作原理

2.3.1電源電路系統(tǒng)

整個電源模塊是由橋式整流電路和濾波電路組成， 首先交流電 U1通過電源變壓器變?yōu)楹线m的交流電U2，然后交流電再通過由四個二極管組成的整流橋， 將交流電U2變?yōu)槊}動的直流電壓U3，最后通過濾波電路和穩(wěn)壓電路將脈動的直流電壓 U3轉(zhuǎn)換為平滑、穩(wěn)定的直流電壓U4，這就是實現(xiàn)了將交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓的功能。

2.3.2 接收器電路系統(tǒng)模塊

接收器的功能是接受外來信號，再將信號傳送到耳機(jī)或揚(yáng)聲器。首先外來信號通過一個12路的選擇器，將所有信號中的某一個頻率的信號輸入到接收器里，這個信號在通過一個集成運(yùn)放將信號放大，再傳送到耳機(jī)或揚(yáng)聲器里。由于在信號放大的過程中可能會產(chǎn)生失真，這樣就會使接收器接收到的信號不準(zhǔn)確，因此本設(shè)計在集成運(yùn)放后在添加了OCL電路，增大輸入阻抗，盡量消除交越失真，以完善其功能。

2.3.3 信號輸入通道系統(tǒng)模塊

信號輸入通道系統(tǒng)主要由多級集成運(yùn)算放大電路組成。通過輸入信號，信號先由第一級的集成運(yùn)算放大器進(jìn)行信號放大，然后分成兩路進(jìn)行再次放大，第一路通過兩個積分放大電路形成的反相放大器將信號進(jìn)行放大再輸出，第二路通過同相放大電路將信號放大再由另一個端口輸出，從而實現(xiàn)將聲音信號轉(zhuǎn)化為電信號。

2.3.4信號輸出信號通道與LED電平指示系統(tǒng)模塊

信號輸出通道與 LED電平指示系統(tǒng)模塊由三級集成運(yùn)算放大電路和顯示電路組成，將信號輸入通道系統(tǒng)模塊輸出來的信號進(jìn)行三級放大，由LED顯示模塊顯示出是哪個信道的信號輸出。

2.3.5監(jiān)控器電路系統(tǒng)模塊

  監(jiān)控器電路系統(tǒng)模塊由一級電壓跟隨器和一級集成運(yùn)算放大電路組成，其中電壓跟隨器增大了電路的輸入阻抗，從而增強(qiáng)了電路的信號抗干擾能力。

2.3.6混頻器電路系統(tǒng)模塊

混頻器電路系統(tǒng)模塊由兩級集成運(yùn)算放大電路組成，通過兩個積分放大電路將輸出的音樂信號與電子混響后的聲音信號混合進(jìn)行放大。

2.3.7帶通濾波器電路系統(tǒng)模塊

帶通濾波器電路系統(tǒng)是由兩級集成運(yùn)算放大電路組成，其中一級為低通濾波電路，另一級則為高通濾波電路，可以只讓一定范圍頻率的信號通過，而其它頻率的信號則不能通過。

2.4電路原理圖的設(shè)計

  電路原理圖設(shè)計是整個電路板設(shè)計的基礎(chǔ)，它設(shè)計的好壞直接決定后面PCB設(shè)計的效果，電路原理圖的設(shè)計過程可分為以下步驟：1.啟動Protel DXP原理圖編輯器；2.設(shè)置電路原理圖的大小和版面；3.從元器件庫取出所需元器件放置在工作平面；4.根據(jù)設(shè)計需要連接元器件；5.對布線后的元器件進(jìn)行調(diào)整；6.保存已設(shè)計好的原理圖文檔；7.打印輸出圖紙

2.4.1電路的設(shè)計方案

  我在此次的設(shè)計中采用了自頂向下的方法設(shè)計層次原理圖；層次原理圖的自頂向下設(shè)計方法是指由電路方塊圖生成電路原理圖，因此在繪制層次原理圖之前，首先要設(shè)計出電路方塊圖。以下為該方法的設(shè)計流程：

圖1

2.4.2具體的步驟

• 創(chuàng)建新項目：打開Protel DXP，然后執(zhí)行File--new--PCB Project；
  

圖2

• 執(zhí)行File--New--Schematic，并進(jìn)行原理圖的繪制；
  

圖3

• 進(jìn)行主圖的設(shè)計，主圖中包括代表單張原理圖的方塊電路圖和對應(yīng)單張原理圖端口的方塊電路圖端口，當(dāng)然，還包括建立起電氣連接的導(dǎo)線和總線。
  

圖4

該圖包括了總共7個方塊圖模塊，分別為AUX，Input，POWER,Output，Headphone，Effects，Monitor，他們之間的連接是通過總線及總線分接線和導(dǎo)線連接的。而除了POWER方塊圖無方塊端口外，其他方塊圖都有其方塊的輸入或者是輸出端口。

為了建立層次化設(shè)計，執(zhí)行Design-- Creat Sheet From Symbol，然后在相應(yīng)的方塊圖中點(diǎn)擊就可以得到相應(yīng)的子圖。若想要知道所設(shè)計的層次圖是否正確，可以執(zhí)行Up/Down Hierarchy來對頂層和底層的鏈接進(jìn)行檢測。

圖5

• 電源電路系統(tǒng)模塊電路圖設(shè)計
  

圖6

• 接收器電路系統(tǒng)模塊電路原理圖
  

圖7

• 信號輸入信號通道系統(tǒng)模塊電路原理圖
  

圖8

• 信號輸出信號通道與 LED電平指示系統(tǒng)模塊電路原理圖
  

圖9

• 監(jiān)控器電路系統(tǒng)模塊電路原理圖
  

圖10

• 混頻器電路系統(tǒng)模塊電路原理圖
  

圖11

• 帶通濾波器電路系統(tǒng)模塊電路原理圖
  

圖12

2.5設(shè)計各個原理圖所用到的各個元件庫

圖13

圖12中的列表不僅有Protel DXP自帶的強(qiáng)大的元器件庫功能，其中由于一些器件在庫中找不到完全相同的模型，所以我自己建立了一個元器件庫，名稱為LM3915N.Schlib。而如何建立該元器件庫我在下面進(jìn)行詳細(xì)的介紹：

首先，執(zhí)行File--New--Schematic Libary如圖14

圖14

接著用繪圖工具中矩形工具來進(jìn)行繪制，完成后，使用引腳工具進(jìn)行最后的繪制。結(jié)果如圖15：

圖15

完成后還要做最后一步，即是對該元件添加封裝模型，該元器件使用的是N18A的封裝模型：

圖16

2.6原理圖參數(shù)的調(diào)整

電阻及其他元器件的參數(shù)的調(diào)整，雙擊所要調(diào)整電阻，然后會出來Component properties的對話框，然后在Desinator中修改其流水號，而電阻的阻值的大小是在Value中調(diào)整的。以其中一個電阻為例：

圖17

其他元器件的參數(shù)的調(diào)整與電阻的類似故不再闡述。

2.7進(jìn)行ERC測試

執(zhí)行Project--complie命令，然后打開Project Option可得到圖18：

圖18

該表明由于我們要設(shè)計的是多通道電路，故可以忽略該報錯。

2.8生成網(wǎng)絡(luò)報表

執(zhí)行Dsign--Net For Project--Protel命令，然后可以得到網(wǎng)絡(luò)列表：

圖19

圖20

2.9生成元件元器件列表

執(zhí)行Report--Bills of materials命令即可得到元器件列表：

圖21

圖22

2.10生成元器件交叉列表

執(zhí)行Report--Component Cross Reference命令可得：

圖23

3.用Protel DXP進(jìn)行PCB版圖的制作

3.1用向?qū)��?chuàng)建新的 PCB

在 file 面板底部的“ new from template ”區(qū)域內(nèi)，單擊“ PCB Board Wizard”選項來創(chuàng) 建新的 PCB文檔。然后是設(shè)置各參數(shù)：選擇英制，紙的尺寸選擇 10000mile*15000mile ，信 號層 2 層，電源層 0，過孔方式為“ thruhole visa only ’, 選擇過孔元器件、單根導(dǎo)線，然后采用系統(tǒng)默認(rèn)的最小布線尺寸、最小焊孔外徑、最小焊孔內(nèi)徑、最小布線間距，最后點(diǎn)擊finish。

圖24

圖25

圖26

圖27

圖28

3.2導(dǎo)入PCB網(wǎng)絡(luò)表,加載元器件

執(zhí)行命令Design--Import Changes From Project命令后可得：

圖29

點(diǎn)擊Validate Changes后確認(rèn)無誤之后就點(diǎn)擊Execute Changes就可以把器件加載出來；得到圖30：

圖30

3.3手工布局

由于器件的數(shù)量較多，試過自動布局，但是效果感覺并不好，而且還浪費(fèi)時間，所以最后決定手工布局。把相應(yīng)的 ROOM 拖到布線區(qū)域內(nèi)，并按一定的規(guī)律和電氣原則擺好：

1. 對于大而重、發(fā)熱量高的又元器件，如電壓器，穩(wěn)壓管等，應(yīng)該留出一定的

空間或用散熱片加以固定，這樣可以很好的解決電路系統(tǒng)的散熱問題。

2. 采用模塊式布局，這樣整個電路布局會很有規(guī)律并利于以后的電路檢查和維

修。

3. 在能布通線的情況下，盡量縮小印刷電路板的尺寸。

4. 接插件盡量安裝在電路板的邊緣，這樣有利于進(jìn)出線的拔與插。

圖31

3.4安置過孔

  點(diǎn)擊Place Via在電路板的四個角分別點(diǎn)擊一個器件出來，然后分別對其按Tab鍵打開其屬性列表，然后對其設(shè)置如下圖:

圖32

3.5自動布線

在設(shè)置好自動布線的相關(guān)參數(shù)后，執(zhí)行Auto Route--All--直接點(diǎn)擊Route All即可對已經(jīng)布好局的PCB文件進(jìn)行布線。

圖33

3.5覆銅

在電路板設(shè)計過程中，為了提高系統(tǒng)的抗干擾性，通常給電路板敷銅。而PROTEL DXP 中有兩種方法：矩形填充和多邊形填充。本次設(shè)計采用多邊形填充。執(zhí)行

Place--Polygon Plane菜單選項，接著設(shè)置其屬性，選擇底層敷銅即

【LAYER】處選擇 Bottom Laye，Connect to Net選擇GND即敷銅連接到 GND

網(wǎng)絡(luò)上去。另外，Removedead copper這項都應(yīng)該選上。這樣多邊形在填充過

程中將連接和多邊形填充所處網(wǎng)絡(luò)相同的導(dǎo)線、過孔、和焊盤，而且敷銅過程還會刪除沒有和焊盤接起來的導(dǎo)線。敷完銅后PCB的版圖它的頂層線路圖如下圖所示：

圖34

底層線路圖為：

圖35

3.6生成PCB報表

3.6.1生成PCB元器件報表

執(zhí)行Report--Bill  of materials命令可得：

圖36

3.6.2生成電路板信息報表

執(zhí)行Report--Board Information命令后，點(diǎn)擊Report，然后單擊ALL On按鈕，再單擊Report按鈕可得：

圖37

3.6.3生成元器件交叉參考報表

執(zhí)行Report--Component Cross Refereance命令可得：

圖38

• 心得感想
  

我接到這次的電子線路CAD的設(shè)計的題目為設(shè)計一個多通道調(diào)音器電路的Protel DXP時，心中曾思量著，該題目應(yīng)該是要求用到我們學(xué)習(xí)的第5章的在面對一個復(fù)雜電路時我們應(yīng)該進(jìn)行層次化設(shè)計，故有了這個出發(fā)點(diǎn)后，我之后的設(shè)計就游刃有余，事半功倍。

這次在設(shè)計的過程中，令我覺得特別困難的是在設(shè)計原理圖時，如何把庫中的器件載入到原理圖編輯器中，后面經(jīng)過上網(wǎng)詢問，知道可以在Search中直接把要找的器件的名字輸入就可以找到相近的幾個再進(jìn)行下一步的篩選，當(dāng)然有些元件在庫中找不到，只能自己在網(wǎng)上把該器件的參數(shù)和封裝模型查出來，然后進(jìn)行自己自定義添加。

另外一個困擾我的問題是在對器件布局的選擇，剛開始時我是使用自動布線，但是在使用之后發(fā)現(xiàn)，不僅時間慢，還不能得到自己想要的結(jié)果，故最后自己根據(jù)網(wǎng)上的查找的資料，根據(jù)ROOM來手工布線。

所以此次設(shè)計可謂收獲非凡，我一定要更加努力學(xué)習(xí)，讓自己變得更加好。

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