多通道混频器电路的Protel-DXP设计

1.1课程设计题目多通道混频器电路的ProtelDXP设计1.2设计目的本设计是《电子电路CAD》的实践课程，其主要目的是对ProtleDXP更深入、全面了解，并对PCB板的整个设计过程有一个更为清晰的认识，掌握自上而下的层次原理图的设计方法。通过熟悉对多通道混频器电路的ProtelDXP设计，增强对复杂的电路的设计能力和对ProtelDXP的应用能力。2.多通道混频器电路的ProtelDXP设计的原理2.1多通道混频器电路的设计原理混频是一种频率变换过程，是将信号从某一频率变换为另一频率，把已调制信号（调幅波或调频波）的载波频率从高频变换成固定的中频。设计的混频器电路，带有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。2.2多通道设计的方法：所谓多通道设计其实就是对同一个通道（子图）的多次引用。PROTELDXP支持多通道设计。多通道设计可以大大提高设计效率，节省重复画图和布线的时间。画原理图时，通过Repeat命令复制子图。PCB布线时，通过ROOM格式来复制已有的布线格式。2.3自上而下的层次原理图设计方法首先在原理图编辑器绘画出层次原理图的总图——方块图，用相应的导线、总线连接各个端口，完成编辑后，再按design/createsheetfromsymbol，即可由总图生成各部分子原理图的输入输出端口，并在相应的子图上编辑电路，完成子原理图，这样就完成原理图的编辑。完成后，按即可从总图到子图之间查看。2.4设计流程先设计电路图的总图，总图有若干字模块组成，再分别对各个子模块设计相应的电路图，从而构成一个完整的层次原理图，再由层次原理图生成PCB版图，完整地完成层次原理图设计及PCB板设计整个流程。设计流程图3.设计过程3.1创建一个PCBProject这是为了后期PCB板设计而提前做好的一步。打开ProtelDXP，新建一个PCBproject。具体操作是file/new/project/PCBproject,并保存至已经建立好的文件夹中。3.2层次原理图设计流程使用自上而下的层次原理图设计方法，首先建立总系统的方块图，然后再逐步在各自子原理图添加各自所需的元器件完成原理图的设计。在总系统的方块图里，主要使用了多通道设计的方法，即是使用了repeat命令来复制子图，从而不用重复去建立同样的方块图和子原理图了！首先，新建原理图编辑器file/new/schematic命名为多通道混频器。然后绘画出各个方块图，并命名为个模块，在需要多通道的方块图Designator标明REPEAT（端口，第一个通道，最后一个通道）的命令即可建立多通道。当总图设计好之后，选择菜单栏的“Design”，在下拉列表中选择“Createsheetfromsymbol”,在出现的十字光标选中你要设计的子模块，点击之后软件会问你“ReserveInput/OutputDirectionYESorNO”,选择NO，然后软件会自动生成该子模块的空白原理图，我们在该子模块原理图文档中设计具体的子模块电路图并保存。这样就完成了自顶向下的层次原理图设计。设计层次原理图总图总图各子模块设计PCB板设计3.3层次原理图总图层次原理图总图3.4层次原理图子图多通道混频器的整个系统有以下的几个功能模块实现：•铺助设备信号处理系统模块（Auxilary）•主信号输入信道处理系统模块(8条通道，Inputchannel)•主信号输出信道与LED电平指示系统模块（2条通道，Outputchannal)•多路路拾音器信号输入处理系统模块（Headphone）•监控器输出通道处理系统模块（Monitor）•效果通道信号输出系统模块（Effects）•电源电路模块（Power）3.4.1铺助设备信号处理系统模块（Auxilary）混频器电路系统模块主要由两级集成运算放大电路组成。3.4.2主信号输入信道处理系统模块(8条通道，Inputchannel)信号输入系统模块主要由多级集成运算放大电路组成。3.4.3主信号输出信道与LED电平指示系统模块（2条通道，Outputchannal)信号输出信道与LED电平指示系统模块如图6，主要由三级集成运算放大电路和显示电路组成，放大电路为负载提供一定的功率。3.4.4多路路拾音器信号输入处理系统模块（Headphone）信号输入电路系统模块由一级集成运算放大电路和一级功率放大电路组成。一级集成运算放大器构成了一个积分电路，将反馈电容C43与电阻R59并联是为了限制电路的低频电压增益。一级功率放大电路其实是一个OCL电路，它的主要功能是消除交越失真。3.4.5监控器输出通道处理系统模块（Monitor）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。电路相对较简单，第一个运算放大器构成一个电压跟随器，为了提高输入阻抗，减小输入电流。3.4.6效果通道信号输出系统模块（Effects）带通滤波器电路系统模块主要由两级集成运算放大电路组成的3.4.7电源电路模块（Power）电源模块主要由变压器、整流桥和稳压管构成。其中，电容C44主要起到去耦作用。3.5层次原理图所需的元件库列表3.6对整个工程文件进行编译和检查单击菜单栏“Project”菜单中的“CompilePCBProject”，如果编译提示没有error则说明电路系统的电气连接正确，否则，应该查找电路系统的错误之处并加以改正。3.7层次化原理图之间的切换3.7.1从总原理图切换到方框电路图对应的子原理图对整个工程文件编译完后，在总原理图中单击【Navigator】面板中的按钮则鼠标指针将变成十字形状在工作窗口中，此时移动鼠标指针到某个方框图上，单击鼠标左键，只可以切换到该方框电路图对应的子原理图。3.7.2从子原理图切换到总原理图在子原理图中，单击按钮后鼠标指针变成十字形状显示在工作窗口中，此时移动鼠标指针到原理图的某个端口，单击鼠标左键就可以切换到总图处。3.8生成网络报表和元器件清单3.8.1网络报表（部分）[C7_CIN1RAD-0.3Cap][C7_CIN2RAD-0.3Cap][C7_CIN3RAD-0.3Cap][R40_CIN4AXIAL-0.5ResSemi][R40_CIN5AXIAL-0.5ResSemi][VR10_CIN6VR5RPot][VR10_CIN7VR5RPot][VR10_CIN8VR5RPot]3.8.2生成元器件清单（部分）3.9电路系统的PCB设计在生成网络报表后，PCB的设计便可以开始了。本节主要介绍电路系统的电路板设计的过程和结果，相关的版图会在以下内容中给出。3.9.1生成PCB文件生成PCB文件的方法有很多，这里采用向导生成PCB文件。执行【Files】板面底部的“NEWfromtemplate”中的。选择相应的选项并修改相应的参数，并自定义PCB板尺寸，考虑到经济因素，这里我选择PCB文件的尺寸为5000mil×4000mil并采用双层板进行设计。在PCB覆铜数选项中，“Signallayer”设置为“2”，“POWERPLANES”项中设置为“0”。在过孔方式选项中选择“ThuholeViasonly”。在印刷电路板布线参数项中，选择“surface-mountcomponents”，同时选择“No(donotputcomponentsonbothsideoftheboard）”。设置完相关参数并按“Finish”后，便可以生成PCB文件了。命名为多通道调音器并保存在对应的PCBproject下。3.9.2导入网络报表加载PCB封装库“Mixer.PCBlib”后，执行【Design】→Importchangesfrom[Z80(board).PrjPCB],单击，再按，如果两项都没提示有错误则说明装入的元器件正确并可以将网络和元器件封装加载到PCB文件中了，如果有错误则应该回到原理图中修改相应的错误。3.9.3元器件的布局和自动连线元器件的布局有两种方法自动布局和手工布局，这里使用的是手工布局！把相应的ROOM拖到布线区域内，并按一定的规律和电气原则摆好：①对于大而重、发热量高的又元器件，如电压器，稳压管等，应该留出一定的空间或用散热片加以固定，这样可以很好的解决电路系统的散热问题。②采用模块式布局，这样整个电路布局会很有规律并利于以后的电路检查和维修。③在能布通线的情况下，尽量缩小印刷电路板的尺寸。④接插件尽量安装在电路板的边缘，这样有利于进出线的拔与插。对元器件进行布局，首先是对各个子模块的元器件在各自的模块空间里调整位置，对于多通道子模块，可以布局一个通道，然后选择菜单栏的”Design”下拉列表中的“Room”，在子菜单中选择“Copyroomformate”，选择布局好的通道，然后再点击那个要布局的通道，在弹出来的窗口选择“OK”，则可以自动采用相同的布局，大大的节省了时间，方便了设计。把各个子模块调整好之后，再把各个子模块都拉到PCB版图上，然后手工调整好各个模块的位置（原则是节省PCB板面积，不浪费PCB板空间，这是考虑实际生产中的成本节省问题），然后选择菜单栏“AutoRoute”下拉列表中的“All…”进行全局布线，这样就自动布局好了整个PCB板。对布线好的PCB板的“Toplayer”和“Bottomlayer”进行覆铜，设置过孔，这样便完成了整个PCB板的设计。3.9.4添加安装孔刷电路板最终要装配成产品，故其四周应该布置好相应的安装孔。单击【Place】→【Via】菜单选项，此时鼠标指针变成十字形状并附加一个过孔显示在工作窗口中，选择合适的位置单击鼠标左键，即可放置过孔。接着双击所放的过孔设置其属性，【HOLESIZE】过孔内径设为3mm，【Diameter】过孔外径设为4mm，【NET】过孔所述的网络选择GND，最后按确定即可。重复上述步骤，放置相应的安装孔。放置安装孔后，PCB版图的变成图12所示。四个安装孔放置在PCB板的四个对角处。3.9.5覆铜在电路板设计过程中，为了提高系统的抗干扰性，通常给电路板敷铜。而PROTELDXP中有两种方法：矩形填充和多边形填充。本次设计采用多边形填充。执行【PLACE】→【PolygonPlane…】菜单选项，接着设置其属性，选择底层敷铜即【LAYER】处选择BottomLayer（第二次选择Toplayer），【ConnecttoNet】选择GND即敷铜连接到GND网络上去。另外，【Removedeadcopper】这项都应该选上。这样多边形在填充过程中将连接和多边形填充所处网络相同的导线、过孔、和焊盘，而且敷铜过程还会删除没有和焊盘接起来的导线。Toplayer覆铜后PCB图bottomlayer覆铜后PCB版图3.9.6生成项目元器件库在完成的PCB编辑器里，选择Design/MakePCBlibrary并保存，即可生成相应的元器件库。4.心得体会通过此次的课程设计，我从中收获很多。ProtelDXP作为一个智能化的电子设计软件，在电子线路图设计方面起到了巨大的作用。通过这次利用ProtelDXP进行的规模较大的，比较复杂的电子线路的设计，使我对ProtelDXP更加熟练地应用，本来很多不清楚的功能也得到了挖掘，特别是PCB板的制作方面。如何生成PCB板，要做的步骤，本来看书本挺乱的，现在已经很清晰、很熟练的把PCB的很多功能给用上了。我了解到了很多以前在课堂上没有学到的知识以及在上机实验课中没有遇到过的各种困难，并且掌握起来。刚开始课程设计的时候，很多东西都不懂，所以经常请教别人，并且很多时候就利用网络来充实自己的知识面，解决一些遇到的难题。通过课程设计，我学会了层次原理图自顶向下的设计方法和步骤，懂得了如何利用ProtelDXP来制作一个多通道的电路图，懂得了利用“Room”这个ProtelDXP所具有的方便，快捷的功能来创作一个多通道的电路，并且学会了从层次原理图导入进行PCB板设计，还学会了各种PCB布线的规则以及布线的方法。这些都让我获益良多。在设计的过程中，也因为