多通道混频器电路的设计

1、 成绩评定表成绩评定表学生姓名XX班级学号1303060131专 业通信工程课程设计题目多通道混频器电路的设计评语组长签字：成绩日期 20 年 月 日课程设计任务书课程设计任务书学 院信息科学与工程学院专 业通信工程学生姓名XX班级学号1303060131课程设计题目多通道混频器电路的设计实践教学要求与任务实践教学要求与任务1. 认真完成 protel 软件学习，熟练掌握基本操作。2.绘制多通道混频器的电路原理图，要求布局符合电器规范、制图美观、可读性好。3.采用 protel 绘制多通道混频器的电路原理图并用 PCB 完成相应的双面印刷版图。4. 提交课程设计报告，要求条理清楚、图文并茂，体

2、现制图的必要过程。工作计划与进度安排工作计划与进度安排1：分析题目，查阅课题相关资料；2：使用 protel 软件绘制多通道混频器电路的原理图；3：绘制多通道混频器电路的双层印刷版原理图；4：撰写课程设计报告，进行答辩验收。指导教师： 201 5 年 1 月 日专业负责人：201 5 年 1 月 日学院教学副院长：201 5 年 1 月 日 摘 要 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

3、。通过熟悉对多通道混频器电路的 Protel DXP 设计，增强对复杂的电路的设计能力和对 Protel DXP 的应用能力。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并实现双面印刷板设计。 关键字：混频器、Protel DXP、PCB目 录1设计目的与要求.12电路原理分析与设计.12.1 多通道混频器电路原理简介 .12.2 多通道混频器电路分析 .12.3 多通道混频器电路原理图 .13PROTEL DXP 绘制原理图.53.1 层次原理图所需的元件库列表 .103.2 对整个工程文件进行编译和检查 .123.3 层次化原理图之间的切换 .124电路系统

4、的 PCB 设计.134.1 生成 PCB 文件 .144.2 导入网络报表 .154.3 元器件的布局和自动连线 .16结 论.20参考文献.21 01设计目的与要求本设计是电子电路 CAD的实践课程，其主要目的是对 Protle DXP 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 Protel DXP 的应用能力。2 电路原理分析与设计2.1 多通道混频器电路原理简介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

5、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 多通道混频器电路分析 所谓多通道设计其实就是对同一个通道（子图）的多次引用。 PROTEL DXP 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 多通道混频器电路原理图 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 desig

6、n /create sheet from symbol，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。 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1图，完整地完成层次原理图设计及 PCB 板设计整个流程。 图 1 设计流程图然后创建一个 PCB Project。这是为了后期 PCB 板设计而提前做好的一步。打开 Protel DXP，新建一个 PCB project。具体操作是 file/new/pro

7、ject/PCB project,并保存至已经建立好的文件夹中。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”

8、，在下拉列表中选择“Create sheet from symbol”,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“Reserve Input/Output Direction YES or NO”,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2 图 2 层次原理图总图 多通道混频器的整个系统有以下的几个功能模块实现：辅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，Input channel)主信

9、号输出信道与 LED 电平指示系统模块（2 条通道，Output channal) 多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 2.3.1 辅助设备信号处理系统模块（Auxilary） 图 3 辅助设备信号处理系统图 混频器电路系统模块主要由两级集成运算放大电路组成。2.3.22.3.2 主主信号输入信道处理系统模块(8 条通道，Input channel) 图 4 主信号输入信道处理系统图4信号输入系统模块主要由多级集成运算放大电路组成。2.3.3 主信号输出信道与

10、LED 电平指示系统模块（2 条通道，Output channal) 图 5 主信号输出信道与 LED 电平指示系统图信号输出信道与 LED 电平指示系统模块如上，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。2.3.4 多路拾音器信号输入处理系统模块（Headphone） 图 6 多路路拾音器信号输入处理系统5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。2.3.5 监控

11、器输出通道处理系统模块（Monitor） 图 7 监控器输出通道处理系统图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。2.3.6 效果通道信号输出系统模块（Effects） 图 8 效果通道信号输出系统图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。62.3.7 电源电路模块（Power） 图 9 电源电路版图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 Protel DXP 绘制原理图3.1 层次原理图所需的元件库列表 图 10 原件库列表73

12、.2 对整个工程文件进行编译和检查 单击菜单栏“Project”菜单中的“Compile PCB Project”，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。3.3 层次化原理图之间的切换3.3.1 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。3.3.2 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

13、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。3.4 生成网络报表和元器件清单3.4.1 网络报表（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 生成元器件清单（部分）9 图 11 元器件清单图4 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

14、和结果，相关的版图会在以下内容中给出。104.1 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“NEW from template”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 5000 mil4000mil 并采用双层板进行设计。在 PCB 覆铜数选项中，“Signal layer”设置为“2”，“POWER PLANES”项中设置为“0”。在过孔方式选项中选择“Thuhole Vias only”。在印刷电路板布线参数项中，选择“surface-mount

15、components” ，同时选择“No(do not put components on both side of the board ）”。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 PCB project 下。4.2 多通道混频器电路 PCB 图加载 PCB 封装库“Mixer.PCBlib”后，执行【Design】Import changes from 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

16、误。11 图 12 网络报表4.3 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：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 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。 在能布通线的情况下，尽量缩小印刷电路板的尺寸。 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

17、道，然后选择菜单栏的”Design”下拉列表中的“Room”，在子菜单中选择“Copy room formate”，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12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“Auto Route”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。这样便完成了整个 PCB 板的设计。自动布线图如下， 图 1

18、3 自动布线图13 总 结通过此次的课程设计，我从中收获很多。Protel DXP 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Protel DXP 进行的规模较大的，比较复杂的电子线路的设计，使我对 Protel DXP 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 Protel DXP 来制作一个多通道的电路图，懂得了利用“Room”这个 Protel DXP 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，也因为软件发生错误而没有保存从而重做了好几次，也经常