多通道混頻器電路的設(shè)計

1、 成績評定表學(xué)生姓名XX班級學(xué)號1303060131專 業(yè)通信工程課程設(shè)計題目多通道混頻器電路的設(shè)計評語組長簽字：成績?nèi)掌?20 年 月 日課程設(shè)計任務(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班級學(xué)號1303060131課程設(shè)計題目多通道混頻器電路的設(shè)計實踐教學(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。1.4. 提交課程設(shè)計報告，要求條理清楚、圖文并茂，體現(xiàn)制圖的必要過程。工作計劃與進(jìn)度安排1：分析題目，

2、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)計報告，進(jìn)行答辯驗收。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：201 5 年 1月 日 摘 要 混頻是一種頻率變換過程，是將信號從某一頻率變換為另一頻率，把已調(diào)制信號（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)計的混頻器電路，帶有8個輸入通道，2個輸出通道。利用多通道設(shè)計方法，子圖上建立一個輸入通道，一個輸出通道，就可以完成。通過熟悉對多通道混頻器電路的Protel DXP設(shè)計，增強對復(fù)雜的電路的設(shè)計能力和對

3、Protel DXP的應(yīng)用能力。并對PCB板的整個設(shè)計過程有一個更為清晰的認(rèn)識，掌握自上而下的層次原理圖并實現(xiàn)雙面印刷板設(shè)計。 關(guān)鍵字：混頻器、Protel DXP、PCB目 錄1設(shè)計目的與要求12電路原理分析與設(shè)計12.1 多通道混頻器電路原理簡介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列表103.2 對整個工程文件進(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)的PCB設(shè)計134.1 生成PCB文件144.2 導(dǎo)入網(wǎng)絡(luò)報表154.3 元器件的布局和自動連線16結(jié) 論20參考文獻(xiàn)211設(shè)計目的

4、與要求本設(shè)計是電子電路CAD的實踐課程，其主要目的是對Protle DXP 更深入、全面了解，并對PCB板的整個設(shè)計過程有一個更為清晰的認(rèn)識，掌握自上而下的層次原理圖的設(shè)計方法。通過熟悉對多通道混頻器電路的ProtelDXP設(shè)計，增強對復(fù)雜的電路的設(shè)計能力和對Protel DXP的應(yīng)用能力。2電路原理分析與設(shè)計2.1 多通道混頻器電路原理簡介混頻是一種頻率變換過程，是將信號從某一頻率變換為另一頻率，把已調(diào)制信號（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)計的混頻器電路，帶有8個輸入通道，2個輸出通道。利用多通道設(shè)計方法，子圖上建立一個輸入通道，一個輸出通道，就可以完成。2.2 多通

5、道混頻器電路分析 所謂多通道設(shè)計其實就是對同一個通道（子圖）的多次引用。 PROTEL DXP支持多通道設(shè)計。多通道設(shè)計可以大大提高設(shè)計效率，節(jié)省重復(fù)畫圖和布線的時間。畫原理圖時，通過Repeat命令復(fù)制子圖。PCB布線時，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、總線連接各個端口，完成編輯后，再按design /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。

6、先設(shè)計電路圖的總圖，總圖有若干字模塊組成，再分別對各個子模塊設(shè)計相應(yīng)的電路圖，從而構(gòu)成一個完整的層次原理圖，再由層次原理圖生成PCB版圖，完整地完成層次原理圖設(shè)計及PCB板設(shè)計整個流程。PCB板設(shè)計總圖各子模塊設(shè)計設(shè)計層次原理圖總圖 圖 1 設(shè)計流程圖然后創(chuàng)建一個PCB Project。這是為了后期PCB板設(shè)計而提前做好的一步。打開Protel DXP，新建一個PCB project。具體操作是file/new/project/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

7、設(shè)計。在總系統(tǒng)的方塊圖里，主要使用了多通道設(shè)計的方法，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。然后繪畫出各個方塊圖，并命名為個模塊，在需要多通道的方塊圖Designator標(biāo)明REPEAT（端口，第一個通道，最后一個通道）的命令即可建立多通道。當(dāng)總圖設(shè)計好之后，選擇菜單欄的“Design”，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)計的子模塊，點擊之后軟件會問你“Reserve Input/Output Direction

8、 YES or NO”,選擇NO，然后軟件會自動生成該子模塊的空白原理圖，我們在該子模塊原理圖文檔中設(shè)計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。 圖 2層次原理圖總圖 多通道混頻器的整個系統(tǒng)有以下的幾個功能模塊實現(xiàn)：輔助設(shè)備信號處理系統(tǒng)模塊（Auxilary）主信號輸入信道處理系統(tǒng)模塊(8條通道，Input channel)主信號輸出信道與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）效果通道信號輸出系統(tǒng)模塊（Effects）電源電路模塊（Power） 2

9、.3.1輔助設(shè)備信號處理系統(tǒng)模塊（Auxilary） 圖 3 輔助設(shè)備信號處理系統(tǒng)圖 混頻器電路系統(tǒng)模塊主要由兩級集成運算放大電路組成。2.3.2主信號輸入信道處理系統(tǒng)模塊(8條通道，Input channel) 圖 4 主信號輸入信道處理系統(tǒng)圖信號輸入系統(tǒng)模塊主要由多級集成運算放大電路組成。主信號輸出信道與LED電平指示系統(tǒng)模塊（2條通道，Output channal) 圖 5 主信號輸出信道與LED電平指示系統(tǒng)圖信號輸出信道與LED電平指示系統(tǒng)模塊如上，主要由三級集成運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。多路拾音器信號輸入處理系統(tǒng)模塊（Headphone） 圖 6 多路

10、路拾音器信號輸入處理系統(tǒng)信號輸入電路系統(tǒng)模塊由一級集成運算放大電路和一級功率放大電路組成。一級集成運算放大器構(gòu)成了一個積分電路，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。一級功率放大電路其實是一個OCL電路，它的主要功能是消除交越失真。監(jiān)控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)模塊由一級電壓跟隨器和一級集成運算放大電路組成。電路相對較簡單，第一個運算放大器構(gòu)成一個電壓跟隨器，為了提高輸入阻抗，減小輸入電流。效果通道信號輸出系統(tǒng)模塊（Effects） 圖 8 效果通道信號輸出系統(tǒng)圖帶通濾波器電路系統(tǒng)模塊主要由兩級集成運算放大電

11、路組成的。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列表 圖 10 原件庫列表3.2對整個工程文件進(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)的錯誤之處并加以改正。3.3 層次化原理圖之間的切換從總原理圖切換到方框電路圖對應(yīng)的子原理圖對整個工程文件編譯完后，在總原理圖中單擊【Navigator】面板中的按鈕則鼠標(biāo)指針將變成

12、十字形狀在工作窗口中，此時移動鼠標(biāo)指針到某個方框圖上，單擊鼠標(biāo)左鍵，只可以切換到該方框電路圖對應(yīng)的子原理圖。 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，此時移動鼠標(biāo)指針到原理圖的某個端口，單擊鼠標(biāo)左鍵就可以切換到總圖處。3.4生成網(wǎng)絡(luò)報表和元器件清單 網(wǎng)絡(luò)報表（部分） 生成元器件清單（部分） 圖 11 元器件清單圖4 電路系統(tǒng)的PCB設(shè)計 在生成網(wǎng)絡(luò)報表后，PCB的設(shè)計便可以開始了。本節(jié)主要介紹電路系統(tǒng)的電路板設(shè)計的過程和結(jié)果，相關(guān)的版圖會在以下內(nèi)容中給出。4.1 生成PCB文件 生成PCB文件的方法有很多，這里采用向?qū)蒔CB文件。執(zhí)行【Fil

13、es】板面底部的“NEW from template”中的。選擇相應(yīng)的選項并修改相應(yīng)的參數(shù)，并自定義PCB板尺寸，考慮到經(jīng)濟因素，這里我選擇PCB文件的尺寸為5000 mil×4000mil并采用雙層板進(jìn)行設(shè)計。在PCB覆銅數(shù)選項中，“Signal layer”設(shè)置為“2”，“POWER PLANES”項中設(shè)置為“0”。在過孔方式選項中選擇“Thuhole Vias only”。在印刷電路板布線參數(shù)項中，選擇“surface-mount components” ，同時選擇“No(do not put components on both side of the board ）”。設(shè)置

14、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)音器并保存在對應(yīng)的PCB project下。4.2 多通道混頻器電路PCB圖加載PCB封裝庫“Mixer.PCBlib”后，執(zhí)行【Design】Import changes from Z80(board).PrjPCB,單擊，再按，如果兩項都沒提示有錯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，如果有錯誤則應(yīng)該回到原理圖中修改相應(yīng)的錯誤。 圖12 網(wǎng)絡(luò)報表4.3 元器件的布局和自動連線 元器件的布局有兩種方法自動布局和手工布局，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

15、電氣原則擺好：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 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。 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。 對元器件進(jìn)行布局，首先是對各個子模塊的元器件在各自的模塊空間里調(diào)整位置，對于多通道子模塊，可以布局一個通道，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，然后再點擊那個要布局的通道，在彈出來的窗口

16、選擇“OK”，則可以自動采用相同的布局，大大的節(jié)省了時間，方便了設(shè)計。把各個子模塊調(diào)整好之后，再把各個子模塊都拉到PCB版圖上，然后手工調(diào)整好各個模塊的位置（原則是節(jié)省PCB板面積，不浪費PCB板空間，這是考慮實際生產(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，這樣就自動布局好了整個PCB板。這樣便完成了整個PCB板的設(shè)計。自動布線圖如下， 圖 13 自動布線圖 總 結(jié)通過此次的課程設(shè)計，我從中收獲很多。Protel DXP作為一個智能化的電子設(shè)計軟件，在電子線路圖設(shè)計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

17、復(fù)雜的電子線路的設(shè)計，使我對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)到的知識以及在上機實驗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)計的時候，很多東西都不懂，所以經(jīng)常請教別人，并且很多時候就利用網(wǎng)絡(luò)來充實自己的知識面，解決一些遇到的難題。通過課程設(shè)計，我學(xué)會了層次原理圖自頂向下的設(shè)計方法和步驟，懂得了如何利用Protel DXP來制作一個多通道的電路圖，懂得了利用“Room”這個Protel DXP所具有的方便，快捷的功能來創(chuàng)作一個多通道的電路，并且學(xué)會了從層次原理圖導(dǎo)入進(jìn)行PCB板設(shè)計，還學(xué)會了各種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)計的過程中，也因為軟件發(fā)生錯誤而沒有保存從而重做了好幾次，也經(jīng)常因為一些自己不懂的卻存在的電