广东工业大学电子线路CAD课程设计调音台DPprotel电路设计.pdf

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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 学生学院 材料与能源学院 专业班级 12 微电子 2 班 学 号 _ 学生姓名 郑培柱 指导教师 贺春华 2015 年 6 月 19 日 目录 1.广东工业大学课程设计任务书-4 1.1、课程设计的内容 1.2、课程设计的要求与数据 1.3、课程设计应完成的工作 1.4、课程设计进程安排 1.5、应收集的资料及主要参考文献 2本次课程设计摘要-6 2.1.课程设计题目：调音台电路的 Protel DXP 设计 2.2 设计目的 2.3.多通道调音台电路的 Protel DXP 设计的原理 2.

2、3.2.多通道设计的方法 2.3.3 自下而上的层次原理图设计方法 2.4 设计流程 3.设计过程-7 3.1 建立 pcb 工程 3.2 各基本模块的原理图设计 3.2.1 电源电路模块 3.2.2 多路调音台信号输入处理系统模块 3.2.3 主信号输入信道处理系统模块(8 条通道)3.2.4 主信号输出通道与 LED电平指示系统模块（2 条通道)3.2.5 监控器输出通道处理系统模块 3.2.6 铺助设备信号处理系统模块 3.2.7 效果通道信号输出系统模块 3.3 层次原理图总图设计 3.4 对整个工程文件进行编译和检查 3.5 层次化原理图之间的切换 3.5.1 从总原理图切换到方框电

3、路图对应的子原理图 3.5.2 从子原理图切换到总原理图 3.6 生成网络报表和元器件列表 3.6.1 网络报表 3.6.2 元器件列表 3.7 电路系统的 PCB设计 3.7.1 电路板规划 3.7.2 装载元器件库 3.7.3 导入网络报表 3.7.4 元器件的布局 3.7.5 手动布线 3.7.6 自动布线 3.7.7 覆铜 3.7.8 生成 PCB报表 3.7.9 生成项目元器件库 的 3D显示 4.总结-22 5.参考文献-23 1.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 12 微电子 班 姓 名 学 号 1

4、.1、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。1.2、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。1.3、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。

5、3印刷电路板图绘制。4设计报告。1.4、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 1-314 6.8 上午 2 各基本模块原理图设计，生成原理图报表 宿舍 6.8 6.11 3 层次原理图的总原理图设计 宿舍 6.12 4 完成元器件布置，印刷电路板绘制，项目元件库的建立 宿舍 6.15 6.16 5 老师验收 宿舍 6.17 6.18 6 撰写、完成、提交设计报告和电子版图 宿舍 6.17 6.19 1.5、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

6、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：2015 年 6 月 8 日 指导教师签名：贺春华 计划完成日期：2015 年 6 月 19 日 基层教学单位责任人签章：主管院长签章：2本次课程设计摘要 2.1.课程设计题目：调音台电路的 Protel DXP 设计 2.2 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 Protl

7、e DXP（现在的 altium designer）更深入、全面了解，并对电路板的整个设计过程有一个更为清晰的认识，掌握自下而上的层次原理图的设计方法和多通道设计的方法。熟悉设计流程和掌握设计规则。为以后工作实践打下牢固的基础。2.3.多通道调音台电路的 Protel DXP设计的原理 多通道调音台电路的设计原理 调音台是一种音频信号混合控制台，也称调音控制台。它包括录音、扩声音响系统的控制中心，是声音信号、各警示信号以及监听信号的控制台。通常所说的调音，其中一个主要的步骤就是根据声源（或者说节目）的特点对调音台进行操作。调音台可以接收多路不同阻抗、不同电平的输入声源信号，并对这些信号进行放大

8、及处理，然后按不同的音量对信号进行混合、重新分配或编组，产生一路或多路输出。通过调音台还可以对各路输入信号进行监听。设计的调音台电路，带有 8 个输入通道，2 个输出通道。采用多通道设计方法，子图上建立一个输入通道，一个输出通道，就可以完成。2.3.2.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。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。2.3.3 自下而上的层次原理图设计方法 本次课程设计采用自下而上的层次原理图

9、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。完成后，按即可从总图到子图之间查看。重复的电路采用多通道设计的方法。2.4 设计流程：3.设计过程 3.1 建立 pcb 工程 打开 protel dxp，新建一个 PCB project。具体操作是 file/new/project/PCB project,并保存至已经建立好的文件夹中。如图1.图 1 3.2 各基本模块的原理图设计 多通道调音台的整个系统有以下的几个功能模块实现：电源电路模块（power）多路路拾音器信号输入处理系统模块（headphone）主信号输入信道处理

10、系统模块(8 条通道，input channel)主信号输出信道与 LED电平指示系统模块（2 条通道，output channal)监控器输出通道处理系统模块（monitor）铺助设备信号处理系统模块（auxilary）效果通道信号输出系统模块（Effects）3.2.1 电源电路模块 原理图：电源电路系统 图 2 如图 2 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。3.2.2 多路调音台信号输入处理系统模块 原理图：信号输入处理系统 信号输入电路系统模块如图 3 所示，它由一级集成运算放大电路和一级功率放大电路基本模块基本模块基本模块基本模块基本模块基

11、本模块子系统项目方块图 子 系 统 项 目 方 块 图 子 系 统 项 目 方 块 图 系统项目方块图 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。图 3 3.2.3 主信号输入信道处理系统模块(8 条通道)原理图：主信号输入通道系统 图 4 信号输入系统模块如图 4 所示，它主要由多级集成运算放大电路组成。3.2.4 主信号输出通道与 LED电平指示系统模块（2 条通道)原理图：主信号输出通道与 LED电平指示系统 图 5 信号输出通道与 LED电平指示系统模

12、块如图 5，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。3.2.5 监控器输出通道处理系统模块 原理图：监听输出通道处理系统 图 6 如图 6 所示，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。3.2.6 铺助设备信号处理系统模块 原理图：辅助设备信号处理系统 图 7 调音台电路系统模块如图 8 所示，主要由两级集成运算放大电路组成。3.2.7 效果通道信号输出系统模块 原理图：效果通道信号输出系统 图 8 同样，带通滤波器电路系统模块如图 8，也是主要主要由两级集

13、成运算放大电路组成的。3.3 层次原理图总图设计 使用自下而上的层次原理图设计方法，首先设计各自子原理图添加各自所需的元器件完成原理图，然后建立总系统的方块图。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命名为多通道调音台。生成各个方块图，在需要多通道的方块图 designator标明 repeat（端口）的命令即可建立多通道，然后连线。图 9 其中，Repeat（原理图元件标识符，第一个通道，最后一个通道）总系统的方块图 图 10 3.4 对整个

14、工程文件进行编译和检查 单击【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。如图11。图 11 3.5 层次化原理图之间的切换 3.5.1 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。3.5.2 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

15、，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 3.6 生成网络报表和元器件列表 3.6.1 网络报表 单击 Design Netlist For ProjectProtel,即可生成原理图网络表,部分网络报表如 图 12 3.6.2元器件列表 点击 Reports Bills of Materials,即可生成元器件列表，然后将元器件列表保存。元器件列表如下图所示：图 13 3.7 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。3.7.1 电路板规划 生成 PCB文件的方法

16、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板尺寸大小。板设计在此步骤有以下几步：1）新建 PCB文件；2）将板层切换到Keep-Out Layer;3）单击放置元器件工具栏中导线放置标志，规划板边；4）双击绘制好的板边线，打开 Track对话框，设置相关参数；5）发现 PCB板外形不合适，移动 PCB版连线框；6）放置安装孔。3.7.2 装载元器件库 根据设计要求，装如所需的元器件封装库，步骤如下：1）选择 Design/Add/Remove Library命令，在“打开”对话框

17、中找出原理图中所有元器件所对应元器件封装库，把元器件库添加到系统中去。其中包括一个我个人的自建库。2）元器件库装载到系统后，看加载的元器件是否满足设计要求。本设计所用装载的元器件库如下：图 14 3.7.3 导入网络报表 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误。3.7.4 元器件的布局 1）按照给定的规则把各类元器件布局 元器件的布局有两种方

18、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。3.7.5 手动布线 电源电路系统，考虑到此部分电流较大，采用宽导线布线。如下：图 15 3.7.6 自动布线 在设置好自动布线的相关参数后，执行【Auto Route】【AREA】即可对已经

19、布好局的 PCB文件进行局部面积模块化自动布线，效果如图所示：图 16 各模块布完线之后，再进行全部自动布线：图 17 3.7.7 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PROTEL DXP 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】【Polygon Plane】菜单选项，接着设置其属性，选择底层敷铜即【LAYER】处选择 Bottom Laye，【Connect to Net】选择 GND 即敷铜连接到 GND 网络上去。另外，【Removedead copper】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

20、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。敷完铜后 PCB的版图它的底层线路图如下图所示，图 18 3.7.8 生成 PCB报表 点击 Reports 里的 Board Imformation，就可以生成 PCB报表。PCB报表截图如下图所示：图 19 3.7.9 生成项目元器件库 在完成的 PCB编辑器里，选择 design/make PCBlibrary并保存，即可生成相应的元器件库。如图 20，图 21.图 20 的 3D显示 4.总结 本次设计中，找元器件是个难点，就找元器件与对应的库，各个公司的器件要熟悉，对专业英语要求也很高。通过本次调音台电路设计，

21、使我对protel DXP更加熟练地应用，对设计电路板，特别是 pcb 板的制作方面，有了更深的理解。这次课程设计工作量较大，贴近实际，考验技术。是我对布线规则和操作技巧有了更深入研究。多通道设计方法是我这次课程设计才接触的，确实有助于 PCB设计的效率，减少重复性工作。我觉得本次CAD 课程设计是一个综合性的设计平台。除了进一步熟悉地运用Protel DXP软件以及掌握设计印刷电路板的整个过程，学会了如何应用以前学过的模拟电子电路的基本知识来分析多通道混频器电路系统各个功能模块的基本工作原理。另外，此次课程设计点燃了我电子设计的热情，我也能够设计真正的产品，体会到设计的快乐，真正的具备一个电子人应该具备的能力，非常感谢老师在此的引导。5.参考文献 1 王浩全、傅英明、洪到华、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.