CAD课程设计-调音台电路的ProtelDXP设计.docx
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1、课 程 设 计 课程名称 电子线路CAD课程设计题目名称 调音台电路的 Protel DXP设计 学生姓名 馥语甄心 2016年 6 月 3 日广东工业大学课程设计任务书题目名称调音台电路的Protel DXP设计学生学院材料与能源学院专业班级13微电子(2)班姓 名曹兴聪学 号3113007232一、课程设计的内容1用Protel DXP建立一PCB工程项目。2各基本模块的原理图设计。3层次原理图的总原理图设计。4生成原理图报表(元器件清单、网络表)。5印刷电路板图绘制(设置PCB环境参数,元器件布局规则设置,元器件布局手工调整;按设计任务书要求完成指定网络的布线宽度设置、其它布线规则、布线
2、参数设置,自动布线,手工调整布线)。6按设计任务书要求对指定网络进行覆铜。7建立项目元件库。二、课程设计的要求与数据1按题目要求,每一位学生独立完成设计全过程。2采用自底向上的层次原理图设计方法。三、课程设计应完成的工作1层次原理图的总原理图设计。2各基本模块的原理图设计。3印刷电路板图绘制。4设计报告。四、课程设计进程安排序号设计各阶段内容地点起止日期1讲授设计要求、布置设计题目;电路整体规划教3-3065.23上午2各基本模块原理图设计,生成原理图报表宿舍5.235.263层次原理图的总原理图设计宿舍5.274完成元器件布置,印刷电路板绘制,项目元件库的建立宿舍5.305.315老师验收宿
3、舍6.16.26撰写、完成、提交设计报告和电子版图宿舍6.16.3五、应收集的资料及主要参考文献1 王浩全、傅英明、洪华、龙怀冰.Protel DXP电路设计与制版实用教程M.北京:人民邮电出版社,2005.2 赵建领.Protel电路设计与制版宝典M.北京:电子工业出版社,2007.3 唐俊翟、冯军勤、张曜.Protel DXP应用实例教程M.北京:冶金工业出版社,2004.4 任富民.电子CAD-Protel DXP电路设计M.北京:电子工业出版社,2007.发出任务书日期: 2016 年 5 月 23 日 指导教师签名:贺春华计划完成日期: 2016 年 5 月23 日 基层教学单位责任
4、人签章:主管院长签章:摘要这次课设的内容是:多通道调音器电路的Protel DXP设计。设计的调音台电路,有8个输入通道、2个输出通道,利用多通道设计方法,子图上建立一个输入通道,一个输出通道,就可以完成。整个系统主要由电源电路系统模块、接收器电路系统模块、信号输入信道系统模块(8条通道)信号输出信道与LED电平指示系统模块(2条通道)、监控器电路系统模块、混频器电路系统模块、带通滤波器电路系统模块这几个部分组成。本次课程设计设计原理图采用的是自底向上的层次原理图的设计方法,原理图设计完成后,生成原理图报表,再绘制并印刷电路板,最后建立这次设计的项目元件库。目录一、多通道调音器电路的基本组成和
5、工作原理11.1总体电路的基本组成11.2各个模块的基本工作原理11.2.1电源电路系统11.2.2接收器电路系统模块11.2.3信号输入信道系统模块11.2.4信号输出信道与LED电平指示系统模块11.2.5监控器电路系统模块21.2.6混频器电路系统模块21.2.7带通滤波器电路系统模块2二、多通道调音器电路的设计方案与设计步骤22.1设计方案22.2设计步骤22.2.1子原理图的绘制步骤22.2.2各功能模块的子原理图22.2.3由子原理图生成总原理图的步骤62.2.4总原理图62.2.5对整个工程文件进行编译和检查72.2.6层次原理图之间的切换72.2.7生成原理图网络表文件7三、电
6、路系统的PCB设计103.1用向导创建新的PCB103.2导入PCB网络表,加载元器件103.3元件自动布线规则设定123.4元器件标注的调整133.5放置焊盘,并修改属性133.6覆铜143.7生成PCB报表153.8建立项目元件库16四、设计过程遇到的困难及解决方法17五、心得体会18六、参考文献1819一、多通道调音器电路的基本组成和工作原理1.1总体电路的基本组成整个电路系统由七个功能模块组成:(1)电源电路系统模块;(2)接收器电路系统模块;(3)信号输入信道系统模块(8条通道);(4)信号输出信道与LED电平指示系统模块(2条通道);(5)监控器电路系统模块;(6)混频器电路系统模
7、块;(7)带通滤波器电路系统模块。1.2各个模块的基本工作原理1.2.1电源电路系统整个电源模块是由桥式整流电路和滤波电路组成,首先交流电U1通过电源变压器变为合适的交流电U2,然后交流电再通过由四个二极管组成的整流桥,将交流电U2变为脉动的直流电压U3,最后通过滤波电路和稳压电路将脉动的直流电压U3转换为平滑、稳定的直流电压U4,这就是实现了将交流电压转换为直流电压的功能。1.2.2接收器电路系统模块接收器的功能是接受外来信号,再将信号传送到耳机或扬声器。首先外来信号通过一个12路的选择器,将所有信号中的某一个频率的信号输入到接收器里,这个信号在通过一个集成运放将信号放大,再传送到耳机或扬声
8、器里。由于在信号放大的过程中可能会产生失真,这样就会使接收器接收到的信号不准确,因此本设计在集成运放后在添加了OCL电路,增大输入阻抗,尽量消除交越失真,以完善其功能。1.2.3信号输入信道系统模块信号输入信道系统主要由多级集成运算放大电路组成。通过输入信号,信号先由第一级的集成运算放大器进行信号放大,然后分成两路进行再次放大,第一路通过两个积分放大电路形成的反相放大器将信号进行放大再输出,第二路通过同相放大电路将信号放大再由另一个端口输出,从而实现将声音信号转化为电信号。1.2.4信号输出信道与LED电平指示系统模块信号输出信道与LED电平指示系统模块由三级集成运算放大电路和显示电路组成,将
9、信号输入信道系统模块输出来的信号进行三级放大,由LED显示模块显示出是哪个信道的信号输出。1.2.5监控器电路系统模块监控器电路系统模块由一级电压跟随器和一级集成运算放大电路组成,其中电压跟随器增大了电路的输入阻抗,从而增强了电路的信号抗干扰能力。1.2.6混频器电路系统模块混频器电路系统模块由两级集成运算放大电路组成,通过两个积分放大电路将输出的音乐信号与电子混响后的声音信号混合进行放大。1.2.7带通滤波器电路系统模块带通滤波器电路系统是由两级集成运算放大电路组成,其中一级为低通滤波电路,另一级则为高通滤波电路,可以只让一定范围频率的信号通过,而其它频率的信号则不能通过。二、多通道调音器电
10、路的设计方案与设计步骤2.1设计方案本次设计采用自下而上的层次原理图的设计方法,先设计各部分的子原理图,再由各部分子原理图生成各部分的子原理图框图,最后连线,完成层次原理图的总图方框图。2.2设计步骤2.2.1子原理图的绘制步骤(1)点击文件创建项目PCB项目,新建一个工程项目;(2)点击文件创建原理图,新建一个原理图,设置原理图图纸;(3)加载元件库、依次放置各元件、I/0口,更新元件流水号(4)采用导线进行电气连接,并放置网络标号;(5)检查原理图,并保存为相应的名称;(6)重复以上步骤,依次完成7个子原理图的绘制。2.2.2各功能模块的子原理图(1)电源电路系统模块,如图(1)所示图(1
11、)电源电路模块(2)接受器电路系统模块,如图(2)所示图(2)接收器系统电路模块(3)信号输入信道系统模块,如图(3)所示图(3)信号输入信道系统模块(4)信号输出信道与LED电平指示系统模块,如图(4)所示图(4)信号输出信道与LED电平指示系统模块(5)监控器电路系统模块,如图(5)所示图(5)监控器电路系统模块(6)混频器电路系统模块,如图(6)所示图(6)混频器电路系统模块(7)带通滤波器电路系统模块,如图(7)所示图(7)带通滤波器电路系统模块2.2.3由子原理图生成总原理图的步骤(1)文件创建原理图,创建一个总原理图;(2)设计根据图纸建立图纸符号,选择一个子原理图,生成相应的符号
12、框图放置在总原理图合适位置;(3)重复以上步骤,依次放置7个模块的子原理图符号框图;(4)绘制导线和总线,完成各部分的电气连接,并放置网络标号。总原理图里有两个电路模块是多通道的,多通道的设计方法如下:1.双击击方块电路图,将弹出方块电路图的属性框;2.修改方块电路图的属性,如图(8)所示,点击完成即可图(8)多通道设置方法2.2.4总原理图最终得到的总原理图如图(9)图(9)总电路原理图2.2.5对整个工程文件进行编译和检查点击项目管理Compile PCB Project,如果编译后没提示Error,则电路图是正确的,如果出现了Error,则应该检查电路,并予以改正。编译出现以下“错误”是
13、由于多通道端口的原因,可以忽略,继续进行PCB的布线2.2.6层次原理图之间的切换(1)总原理图切换到子原理图单击工具,当鼠标变为十字光标时,点击方块电路图,就可以切换到子原理图。(2)子原理图切换到总原理图单击,当鼠标变为十字光标时,点击子原理图的端口,就可以切换到总原理图。2.2.7生成原理图网络表文件单击设计设计项目的网络表Protel,即可生成原理图网络表,原理图网络表如下所示(截取部分进行说明):C1元器件序号RAD-0.3元器件封装形式C2元器件序号RAD-0.3元器件封装形式C3RAD-0.3C4RAD-0.3(NetC44_1元器件名称C44-1与该元器件相连的引脚F1-2(即
14、PCB板上“C44-1”、“F1-2”、“S3-2”的引脚是相连的)S3-2)(NetC44_2C44-2S3-1T1-1)(NetC45_1C45-1D4-2D6-2U10-1)(NetC46_2C46-2D3-1D5-1U11-2)(NetD3_2D3-2D4-1T1-3)(NetD5_2D5-2D6-1T1-5)(NetF1_1F1-1J8-1)(三、电路系统的PCB设计3.1用向导创建新的PCB在file面板底部的“new from template”区域内,单击“PCB Board Wizard”选项来创建新的PCB文档。然后是设置各参数:选择英制,纸的尺寸选择20000mile*2
15、5000mile,信号层2层,电源层0,过孔方式为“thruhole visa only,选择过孔元器件、单根导线,然后采用系统默认的最小布线尺寸、最小焊孔外径、最小焊孔内径、最小布线间距,最后完成PCB向导。3.2导入PCB网络表,加载元器件(1)点击设计Import Changes From Project,就会出先如图(11)所示:(2)点击“使变化生效”检查有没有错误,然后点击“执行变化”即可加载元器件。图(10)导入PCB网络表由于自动布局好时太长(约1个小时一次),而且布线的效果也不好,所以本次布线采用手工局方法,主要考虑以下的布局原则:(1) 机械安装:考虑到方便进出接线,接插件
16、放置在印刷电路板边缘;(2) 电气性能:相关部分的元件放置在一起,电源部分放在电路板一角,有利于接线。采用稳压器、电压器等应该留出一定的空间或用散热片加以固定,以解决电路系统的散热问题。(3) 美观紧凑:元件排列有序、整齐(采用模块化布局),便于焊接;电源和接插件如前面所述放置(4) 在PCB板的四个角放置安装孔,以便于成品电路板的装配。(5) 在能完成布线的前提下,尽量减小PCB板尺寸在手工布局时候,对于多输入的(8个输入通道、2个输出通道),可以通过以下方法较为高效地布线:(1) 线把一个模块的room的元器件合理放置好位置,拖入pcb板内部(2) 菜单栏“设计”、“room空间”、“复制
17、room空间格式”,当鼠标变成十字光标后,选择那个room,然后选择要修改的room,即可把前面设置好的那个room的布局复制到要修改的room中(3) 用此方法可以完成所有多通道room的布局手工布局完成后如图(11)图(11)手工布局完成图3.3元件自动布线规则设定在“设计”“规则”,可以对自动布线的规则进行设定,界面如下图(11)图(11)PCB自动布线规则在布线规则中,比较重要的是导线的宽度和安全间距的设置(1)(电气)规则设定:clearance里修改“最小间隙”为10mile(2)布线规则设定:线宽preferred width、maxwidth选择12mile(3)(工艺)规则设
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