多通道混頻器電路的設(shè)計(jì)

1、 成績(jī)?cè)u(píng)定表成績(jī)?cè)u(píng)定表學(xué)生姓名XX班級(jí)學(xué)號(hào)1303060131專 業(yè)通信工程課程設(shè)計(jì)題目多通道混頻器電路的設(shè)計(jì)評(píng)語(yǔ)組長(zhǎng)簽字：成績(jī)?nèi)掌?20 年 月 日課程設(shè)計(jì)任務(wù)書課程設(shè)計(jì)任務(wù)書學(xué) 院信息科學(xué)與工程學(xué)院專 業(yè)通信工程學(xué)生姓名XX班級(jí)學(xué)號(hào)1303060131課程設(shè)計(jì)題目多通道混頻器電路的設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)要求與任務(wù)實(shí)踐教學(xué)要求與任務(wù)1. 認(rèn)真完成 protel 軟件學(xué)習(xí)，熟練掌握基本操作。2.繪制多通道混頻器的電路原理圖，要求布局符合電器規(guī)范、制圖美觀、可讀性好。3.采用 protel 繪制多通道混頻器的電路原理圖并用 PCB 完成相應(yīng)的雙面印刷版圖。4. 提交課程設(shè)計(jì)報(bào)告，要求條理清楚、圖文并茂，體

2、現(xiàn)制圖的必要過程。工作計(jì)劃與進(jìn)度安排工作計(jì)劃與進(jìn)度安排1：分析題目，查閱課題相關(guān)資料；2：使用 protel 軟件繪制多通道混頻器電路的原理圖；3：繪制多通道混頻器電路的雙層印刷版原理圖；4：撰寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告，進(jìn)行答辯驗(yàn)收。指導(dǎo)教師： 201 5 年 1 月 日專業(yè)負(fù)責(zé)人：201 5 年 1 月 日學(xué)院教學(xué)副院長(zhǎng)：201 5 年 1 月 日 摘 要 混頻是一種頻率變換過程，是將信號(hào)從某一頻率變換為另一頻率，把已調(diào)制信號(hào)（調(diào)幅波或調(diào)頻波）的載波頻率從高頻變換成固定的中頻。 設(shè)計(jì)的混頻器電路，帶有 8 個(gè)輸入通道，2 個(gè)輸出通道。利用多通道設(shè)計(jì)方法，子圖上建立一個(gè)輸入通道，一個(gè)輸出通道，就可以完成

3、。通過熟悉對(duì)多通道混頻器電路的 Protel DXP 設(shè)計(jì)，增強(qiáng)對(duì)復(fù)雜的電路的設(shè)計(jì)能力和對(duì) Protel DXP 的應(yīng)用能力。并對(duì) PCB 板的整個(gè)設(shè)計(jì)過程有一個(gè)更為清晰的認(rèn)識(shí)，掌握自上而下的層次原理圖并實(shí)現(xiàn)雙面印刷板設(shè)計(jì)。 關(guān)鍵字：混頻器、Protel DXP、PCB目 錄1設(shè)計(jì)目的與要求.12電路原理分析與設(shè)計(jì).12.1 多通道混頻器電路原理簡(jiǎn)介 .12.2 多通道混頻器電路分析 .12.3 多通道混頻器電路原理圖 .13PROTEL DXP 繪制原理圖.53.1 層次原理圖所需的元件庫(kù)列表 .103.2 對(duì)整個(gè)工程文件進(jìn)行編譯和檢查 .123.3 層次化原理圖之間的切換 .124電路系統(tǒng)

4、的 PCB 設(shè)計(jì).134.1 生成 PCB 文件 .144.2 導(dǎo)入網(wǎng)絡(luò)報(bào)表 .154.3 元器件的布局和自動(dòng)連線 .16結(jié) 論.20參考文獻(xiàn).21 01設(shè)計(jì)目的與要求本設(shè)計(jì)是電子電路 CAD的實(shí)踐課程，其主要目的是對(duì) Protle DXP 更深入、全面了解，并對(duì) PCB 板的整個(gè)設(shè)計(jì)過程有一個(gè)更為清晰的認(rèn)識(shí)，掌握自上而下的層次原理圖的設(shè)計(jì)方法。通過熟悉對(duì)多通道混頻器電路的 ProtelDXP 設(shè)計(jì)，增強(qiáng)對(duì)復(fù)雜的電路的設(shè)計(jì)能力和對(duì) Protel DXP 的應(yīng)用能力。2 電路原理分析與設(shè)計(jì)2.1 多通道混頻器電路原理簡(jiǎn)介混頻是一種頻率變換過程，是將信號(hào)從某一頻率變換為另一頻率，把已調(diào)制信號(hào)（調(diào)幅

5、波或調(diào)頻波）的載波頻率從高頻變換成固定的中頻。 設(shè)計(jì)的混頻器電路，帶有 8 個(gè)輸入通道，2 個(gè)輸出通道。利用多通道設(shè)計(jì)方法，子圖上建立一個(gè)輸入通道，一個(gè)輸出通道，就可以完成。2.2 多通道混頻器電路分析 所謂多通道設(shè)計(jì)其實(shí)就是對(duì)同一個(gè)通道（子圖）的多次引用。 PROTEL DXP 支持多通道設(shè)計(jì)。多通道設(shè)計(jì)可以大大提高設(shè)計(jì)效率，節(jié)省重復(fù)畫圖和布線的時(shí)間。畫原理圖時(shí)，通過 Repeat 命令復(fù)制子圖。PCB 布線時(shí)，通過 ROOM 格式來復(fù)制已有的布線格式。2.3 多通道混頻器電路原理圖 首先在原理圖編輯器繪畫出層次原理圖的總圖方塊圖，用相應(yīng)的導(dǎo)線、總線連接各個(gè)端口，完成編輯后，再按 desig

6、n /create sheet from symbol，即可由總圖生成各部分子原理圖的輸入輸出端口，并在相應(yīng)的子圖上編輯電路，完成子原理圖，這樣就完成原理圖的編輯。完成后，按即可從總圖到子圖之間查看。 先設(shè)計(jì)電路圖的總圖，總圖有若干字模塊組成，再分別對(duì)各個(gè)子模塊設(shè)計(jì)相應(yīng)的電路圖，從而構(gòu)成一個(gè)完整的層次原理圖，再由層次原理圖生成 PCB 版1圖，完整地完成層次原理圖設(shè)計(jì)及 PCB 板設(shè)計(jì)整個(gè)流程。 圖 1 設(shè)計(jì)流程圖然后創(chuàng)建一個(gè) PCB Project。這是為了后期 PCB 板設(shè)計(jì)而提前做好的一步。打開 Protel DXP，新建一個(gè) PCB project。具體操作是 file/new/pro

7、ject/PCB project,并保存至已經(jīng)建立好的文件夾中。使用自上而下的層次原理圖設(shè)計(jì)方法，首先建立總系統(tǒng)的方塊圖，然后再逐步在各自子原理圖添加各自所需的元器件完成原理圖的設(shè)計(jì)。在總系統(tǒng)的方塊圖里，主要使用了多通道設(shè)計(jì)的方法，即是使用了 repeat 命令來復(fù)制子圖，從而不用重復(fù)去建立同樣的方塊圖和子原理圖了！首先，新建原理圖編輯器file/new/schematic 命名為多通道混頻器。然后繪畫出各個(gè)方塊圖，并命名為個(gè)模塊，在需要多通道的方塊圖 Designator 標(biāo)明 REPEAT（端口，第一個(gè)通道，最后一個(gè)通道）的命令即可建立多通道。當(dāng)總圖設(shè)計(jì)好之后，選擇菜單欄的“Design”

8、，在下拉列表中選擇“Create sheet from symbol”,在出現(xiàn)的十字光標(biāo)選中你要設(shè)計(jì)的子模塊，點(diǎn)擊之后軟件會(huì)問你“Reserve Input/Output Direction YES or NO”,選擇 NO，然后軟件會(huì)自動(dòng)生成該子模塊的空白原理圖，我們?cè)谠撟幽K原理圖文檔中設(shè)計(jì)具體的子模塊電路圖并保存。這樣就完成了自頂向下的層次原理圖設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)層次原理圖總圖總圖各子模塊設(shè)計(jì)PCB 板設(shè)計(jì)2 圖 2 層次原理圖總圖 多通道混頻器的整個(gè)系統(tǒng)有以下的幾個(gè)功能模塊實(shí)現(xiàn)：輔助設(shè)備信號(hào)處理系統(tǒng)模塊（Auxilary）主信號(hào)輸入信道處理系統(tǒng)模塊(8 條通道，Input channel)主信

9、號(hào)輸出信道與 LED 電平指示系統(tǒng)模塊（2 條通道，Output channal) 多路拾音器信號(hào)輸入處理系統(tǒng)模塊（Headphone）監(jiān)控器輸出通道處理系統(tǒng)模塊（Monitor）效果通道信號(hào)輸出系統(tǒng)模塊（Effects）電源電路模塊（Power） 3 2.3.1 輔助設(shè)備信號(hào)處理系統(tǒng)模塊（Auxilary） 圖 3 輔助設(shè)備信號(hào)處理系統(tǒng)圖 混頻器電路系統(tǒng)模塊主要由兩級(jí)集成運(yùn)算放大電路組成。2.3.22.3.2 主主信號(hào)輸入信道處理系統(tǒng)模塊(8 條通道，Input channel) 圖 4 主信號(hào)輸入信道處理系統(tǒng)圖4信號(hào)輸入系統(tǒng)模塊主要由多級(jí)集成運(yùn)算放大電路組成。2.3.3 主信號(hào)輸出信道與

10、LED 電平指示系統(tǒng)模塊（2 條通道，Output channal) 圖 5 主信號(hào)輸出信道與 LED 電平指示系統(tǒng)圖信號(hào)輸出信道與 LED 電平指示系統(tǒng)模塊如上，主要由三級(jí)集成運(yùn)算放大電路和顯示電路組成，放大電路為負(fù)載提供一定的功率。2.3.4 多路拾音器信號(hào)輸入處理系統(tǒng)模塊（Headphone） 圖 6 多路路拾音器信號(hào)輸入處理系統(tǒng)5信號(hào)輸入電路系統(tǒng)模塊由一級(jí)集成運(yùn)算放大電路和一級(jí)功率放大電路組成。一級(jí)集成運(yùn)算放大器構(gòu)成了一個(gè)積分電路，將反饋電容 C43 與電阻 R59 并聯(lián)是為了限制電路的低頻電壓增益。一級(jí)功率放大電路其實(shí)是一個(gè) OCL 電路，它的主要功能是消除交越失真。2.3.5 監(jiān)控

11、器輸出通道處理系統(tǒng)模塊（Monitor） 圖 7 監(jiān)控器輸出通道處理系統(tǒng)圖監(jiān)控器電路系統(tǒng)模塊由一級(jí)電壓跟隨器和一級(jí)集成運(yùn)算放大電路組成。電路相對(duì)較簡(jiǎn)單，第一個(gè)運(yùn)算放大器構(gòu)成一個(gè)電壓跟隨器，為了提高輸入阻抗，減小輸入電流。2.3.6 效果通道信號(hào)輸出系統(tǒng)模塊（Effects） 圖 8 效果通道信號(hào)輸出系統(tǒng)圖帶通濾波器電路系統(tǒng)模塊主要由兩級(jí)集成運(yùn)算放大電路組成的。62.3.7 電源電路模塊（Power） 圖 9 電源電路版圖電源模塊主要由變壓器、整流橋和穩(wěn)壓管構(gòu)成。其中，電容 C44 主要起到去耦作用。3 Protel DXP 繪制原理圖3.1 層次原理圖所需的元件庫(kù)列表 圖 10 原件庫(kù)列表73

12、.2 對(duì)整個(gè)工程文件進(jìn)行編譯和檢查 單擊菜單欄“Project”菜單中的“Compile PCB Project”，如果編譯提示沒有error 則說明電路系統(tǒng)的電氣連接正確，否則，應(yīng)該查找電路系統(tǒng)的錯(cuò)誤之處并加以改正。3.3 層次化原理圖之間的切換3.3.1 從總原理圖切換到方框電路圖對(duì)應(yīng)的子原理圖對(duì)整個(gè)工程文件編譯完后，在總原理圖中單擊【Navigator】面板中的按鈕則鼠標(biāo)指針將變成十字形狀在工作窗口中，此時(shí)移動(dòng)鼠標(biāo)指針到某個(gè)方框圖上，單擊鼠標(biāo)左鍵，只可以切換到該方框電路圖對(duì)應(yīng)的子原理圖。3.3.2 從子原理圖切換到總原理圖 在子原理圖中，單擊按鈕后鼠標(biāo)指針變成十字形狀顯示在工作窗口中，此

13、時(shí)移動(dòng)鼠標(biāo)指針到原理圖的某個(gè)端口，單擊鼠標(biāo)左鍵就可以切換到總圖處。3.4 生成網(wǎng)絡(luò)報(bào)表和元器件清單3.4.1 網(wǎng)絡(luò)報(bào)表（部分）C7_CIN1RAD-0.3CapC7_CIN2RAD-0.3CapC7_CIN3RAD-0.3Cap8R40_CIN4AXIAL-0.5Res SemiR40_CIN5AXIAL-0.5Res SemiVR10_CIN6VR5RPotVR10_CIN7VR5RPotVR10_CIN8VR5RPot3.4.2 生成元器件清單（部分）9 圖 11 元器件清單圖4 電路系統(tǒng)的 PCB 設(shè)計(jì) 在生成網(wǎng)絡(luò)報(bào)表后，PCB 的設(shè)計(jì)便可以開始了。本節(jié)主要介紹電路系統(tǒng)的電路板設(shè)計(jì)的過程

14、和結(jié)果，相關(guān)的版圖會(huì)在以下內(nèi)容中給出。104.1 生成 PCB 文件 生成 PCB 文件的方法有很多，這里采用向?qū)?PCB 文件。執(zhí)行【Files】板面底部的“NEW from template”中的。選擇相應(yīng)的選項(xiàng)并修改相應(yīng)的參數(shù)，并自定義 PCB 板尺寸，考慮到經(jīng)濟(jì)因素，這里我選擇 PCB文件的尺寸為 5000 mil4000mil 并采用雙層板進(jìn)行設(shè)計(jì)。在 PCB 覆銅數(shù)選項(xiàng)中，“Signal layer”設(shè)置為“2”，“POWER PLANES”項(xiàng)中設(shè)置為“0”。在過孔方式選項(xiàng)中選擇“Thuhole Vias only”。在印刷電路板布線參數(shù)項(xiàng)中，選擇“surface-mount

15、components” ，同時(shí)選擇“No(do not put components on both side of the board ）”。設(shè)置完相關(guān)參數(shù)并按“Finish”后，便可以生成 PCB 文件了。命名為多通道調(diào)音器并保存在對(duì)應(yīng)的 PCB project 下。4.2 多通道混頻器電路 PCB 圖加載 PCB 封裝庫(kù)“Mixer.PCBlib”后，執(zhí)行【Design】Import changes from Z80(board).PrjPCB,單擊，再按，如果兩項(xiàng)都沒提示有錯(cuò)誤則說明裝入的元器件正確并可以將網(wǎng)絡(luò)和元器件封裝加載到PCB 文件中了，如果有錯(cuò)誤則應(yīng)該回到原理圖中修改相應(yīng)的錯(cuò)

16、誤。11 圖 12 網(wǎng)絡(luò)報(bào)表4.3 元器件的布局和自動(dòng)連線 元器件的布局有兩種方法自動(dòng)布局和手工布局，這里使用的是手工布局！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：對(duì)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 采用模塊式布局，這樣整個(gè)電路布局會(huì)很有規(guī)律并利于以后的電路檢查和維修。 在能布通線的情況下，盡量縮小印刷電路板的尺寸。 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。 對(duì)元器件進(jìn)行布局，首先是對(duì)各個(gè)子模塊的元器件在各自的模塊空間里調(diào)整位置，對(duì)于多通道子模塊，可以布局一個(gè)通

17、道，然后選擇菜單欄的”Design”下拉列表中的“Room”，在子菜單中選擇“Copy room formate”，選擇布局好的通道，然后再點(diǎn)擊那個(gè)要布局的通道，在彈出來的窗口選擇“OK”，則可以自動(dòng)采用相同的布局，大大的節(jié)省了時(shí)間，方便了設(shè)計(jì)。把各個(gè)子模塊調(diào)整好之后，再把各個(gè)子模塊都拉到 PCB 版圖上，然后手工調(diào)整好各個(gè)模塊的12位置（原則是節(jié)省 PCB 板面積，不浪費(fèi) PCB 板空間，這是考慮實(shí)際生產(chǎn)中的成本節(jié)省問題），然后選擇菜單欄“Auto Route”下拉列表中的“All”進(jìn)行全局布線，這樣就自動(dòng)布局好了整個(gè) PCB 板。這樣便完成了整個(gè) PCB 板的設(shè)計(jì)。自動(dòng)布線圖如下， 圖 1

18、3 自動(dòng)布線圖13 總 結(jié)通過此次的課程設(shè)計(jì)，我從中收獲很多。Protel DXP 作為一個(gè)智能化的電子設(shè)計(jì)軟件，在電子線路圖設(shè)計(jì)方面起到了巨大的作用。通過這次利用Protel DXP 進(jìn)行的規(guī)模較大的，比較復(fù)雜的電子線路的設(shè)計(jì)，使我對(duì) Protel DXP 更加熟練地應(yīng)用，本來很多不清楚的功能也得到了挖掘，特別是 PCB 板的制作方面。如何生成 PCB 板，要做的步驟，本來看書本挺亂的，現(xiàn)在已經(jīng)很清晰、很熟練的把 PCB 的很多功能給用上了。我了解到了很多以前在課堂上沒有學(xué)到的知識(shí)以及在上機(jī)實(shí)驗(yàn)課中沒有遇到過的各種困難，并且掌握起來。剛開始課程設(shè)計(jì)的時(shí)候，很多東西都不懂，所以經(jīng)常請(qǐng)教別人，并且很多時(shí)候就利用網(wǎng)絡(luò)來充實(shí)自己的知識(shí)面，解決一些遇到的難題。通過課程設(shè)計(jì)，我學(xué)會(huì)了層次原理圖自頂向下的設(shè)計(jì)方法和步驟，懂得了如何利用 Protel DXP 來制作一個(gè)多通道的電路圖，懂得了利用“Room”這個(gè) Protel DXP 所具有的方便，快捷的功能來創(chuàng)作一個(gè)多通道的電路，并且學(xué)會(huì)了從層次原理圖導(dǎo)入進(jìn)行 PCB 板設(shè)計(jì)，還學(xué)會(huì)了各種 PCB 布線的規(guī)則以及布線的方法。這些都讓我獲益良多。在設(shè)計(jì)的過程中，也因?yàn)檐浖l(fā)生錯(cuò)誤而沒有保存從而重做了好幾次，也經(jīng)常