CAD课程设计调音台.docx

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CAD课程设计调音台

1.电路设计要求

题目的内容和要求

调音台，即音频信号混合操纵台，也称调声操纵台，它是包括录音、扩声音响系统的操纵中心，是声音信号、各警示信号和监听信号的操纵台。

调音台能够同意多路不同阻抗、不同电平的输入声源信号，并对这些信号进行放大及处置，然后按不同的音量对信号进行混合、从头分派或编组，产生一路或多路输出。

通过调音台还能够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。

利用多通道设计方式，子图上成立一个输入通道，一个输出通道，就能够够完成。

2.电路系统整体设计

电路系统整体设计方案

调音台由电源电路模块、接收器电路系统模块、信号输入信道系统模块（8条通道）、信号输出信道与LED电平指示系统模块（2条通道）、混频器电路系统模块、监控器电路系统模块和带通滤波器电路系统模块七个功能模块组成。

设计方案的分析与选取

原理图设计有两种设计思路：

一种是在整张图纸上设计出所有电路，由于本设计的元器件较多，该原理图将显得臃肿、庞杂，不便于检测和修改，而且可读性差。

另一种方式是采纳层次原理图的设计方式完成原理图的设计，即先依照系统的结构，将系统划分成不同功能的子模块，再依照划分，将系统的层次原理图母图画出，然后再将层次原理图母图中各个方块电路符号对应的子原理图别离绘制。

慢慢细化，最终完成整个系统原理图设计。

其特点是能够使很复杂的电路变成相对简单的几个模块，电路结构清楚明了，超级便于检查和往后修改。

本设计采纳第二种设计方式。

层次原理图的设计

本设计采纳自顶向下的层次原理图的设计方式，是指由电路方块图生成电路原理图，因此在绘制层次原理图之前，第一要设计出电路方块图，改方式的设计流程如图2-3-1所示。

图2-3-1自顶向下设计流程图

多通道设计

所谓多通道设计其实确实是对同一个通道（子图）的多次引用。

PROTELDXP支持多通道设计。

多通道设计能够大大提高设计效率，节省重复画图和布线的时刻。

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。

3.电路系统详细设计

原理图总图设计

原理图总图包括电源电路模块（图1—Power）、接收器电路系统模块（图2—Headphone）、信号输入信道系统模块（图3—Inputchannel）、信号输出信道与LED电平指示系统模块（图4—Outputchannel）、混频器电路系统模块（图5—Monitor）、监控器电路系统模块（图6—Auxilary）和带通滤波器电路系统模块（图7—Effects）七个功能模块。

总原理图的绘制进程如下：

（1）启动原理图编辑器，并成立层次原理图的文件名。

（2）在画图工具栏中单击

按钮，此光阴标将变成十字形状，并带有虚线形式的方块电路，在此状态下，按Tab键，会弹出方块电路属性设置对话框，如图2所示，在“Designator”文本框中输入“AUX”；在“Filemane”中输入“图”，如图3-1-1所示

（3）属性设置完毕后，选择适合的位置单击鼠标左键，同时向右下角拖动光标，确信方块图的大小后，再单击鼠标左键，即完成电路方块图的放置。

（4）绘制完一个电路方块图后，仍处于放置电路方块图状态，现在按Tab键，在弹出的对话框中可修改下一个方块图属性，用一样的方式完成电源电路模块（图1—Power）、接收器电路系统模块（图2—Headphone）、混频器电路系统模块（图5—Monitor）、带通滤波器电路系统模块（图7—Effects）电路方块图的放置。

（5）信号输入信道系统模块（8通道）（图3—Inputchannel）；信号输出信道与LED电平指示系统模块（2通道）（图4—Outputchannel）均为多通道电路，需采纳多通道设计方式，其操作方式如下：

①画出需要重复的子图；

②在顶层原理图里放置那个子图生成的Symbol；

③修改那个Symbol的属性，标志符为：

Repeat（原理图元件标志符，第一个通道，最后一个通道），如Repeat（IN,1,8），原理图元件标志符应尽可能简单，因为当项目被编译时，原理图元件标志符会自动加到各元件名字后面，如R3--->R3_MC1；信号输入信道系统模块的方块电路属性设置对话框如图3-1-2所示。

图3-1-1方块电路属性设置对话框

图3-1-2多通道方块电路属性设置对话框

（6）放置电路方块图的电路端口。

执行“Place→SheetEntry”命令或单击画图工具栏中的

按钮，此光阴标将变成十字形状，并带有虚线形式的电路端口符号。

在此状态下按Tab键，弹出电路端口符号属性设置对话框，如图3-1-3所示。

可在“Name”中输入该端口名称，在“I/OType”当选择端口的类型。

图3-1-3电路端口属性设置对话框

（6）在顶层原理图中利用电路原理图设计工具栏中的绘制总线工具

、绘制导线工具

、绘制总线入/出口导线工具

、放置网络标号工具

成立各方块电路图之间的连接；

（7）编译PCB工程。

最终完成绘制的总图如3-1-4图所示

图3-1-4调音台电路原理图总图

子原理图的设计

执行“Design→CreateSheetFromSymbol”命令，此光阴标将变成十字形状，将其移至方块电路图上方，在此状态下单击鼠标左键，将弹出如图3-2-1所示的对话框。

假设单击

按钮，那么生成的新原理图中的I/O端口将于方块电路图的端口相反，即输入变成输出，输出变成输入；假设单击

按钮，那么生成的新原理图中的I/O端口将与方块电路的端口相同。

接收器电路系统模块（图2—Headphone）新产生的原理图如图3-2-2所示。

图3-2-1转换I/O端口方向的对话框

图3-2-2新产生的原理图

电源电路模块

整个电源模块是由桥式整流电路和滤波电路组成，包括变压器、整流桥和稳压管，电路板工作电压为直流+15伏和-15伏。

如图3-2-3所示。

图3-2-3电源电路模块电路图

接收器电路系统模块

接收器的功能是同意外来信号，再将信号传送到耳机或扬声器。

接收电路系统由一级集成运算放大电路和一级功率放大电路组成。

第一外来信号通过一个12路的选择器，将所有信号中的某一个频率的信号输入到接收器里，那个信号在通过一个集成运放将信号放大，再传送到耳机或扬声器里。

由于在信号放大的进程中可能会产生失真，如此就会使接收器接收到的信号不准确，因此本设计在集成运放后在添加了OCL电路，增大输入阻抗，尽可能排除交越失真，以完善其功能。

其操作步骤为：

①装载元器件库。

执行“Design→BrowseLibrary”,将弹出Libraries元器件库面板，单击“Libraries”按钮，弹出“AddRemoveLibraries”（添加或删除元器件库）对话框，该对话框中列出了当前加载的所有元器件库文件。

单击“AddLibraries…”按钮，弹出“Open”对话框，在该对话框当选中想要加载的元器件库，单击“Open”按钮即可加载元器件库。

一次完成如图3-2-4所示的元器件库文件的加载。

图3-2-4所需加载的元器件库文件

②放置元器件。

放置元器件之前要先选择元器件，然后将选择的元器件放置在图纸中适当的位置，以便于绘制原理图时连接方便。

能够通过查找元器件的方式取得所需要的元器件，然后再将所需的元器件放置在图纸中。

通常有两种方式查找元器件。

假设用户只明白元器件的名称，能够用鼠标左键单击元器件库面板上的“Search”按钮进行查找。

假设用户明白所需元器件所在的元器件库的名称，那么可直接在元器件库面板中进行查找。

电阻、电容和多路选择开关都在Miscellaneous中，芯片TL071在TIOperational中，Phonejack在Miscellaneous中，三极管在MotorolaDiscrete中。

找到所需的元器件后单击“Place”按钮，该元器件将黏贴在光标上，将它拖到工作区的适合位置，单击鼠标左键即可放置该元器件。

③编辑元器件。

将绘制电路原理图所需的元器件放置到工作区后，下一步工作确实是要对其属性进行编辑。

元器件属性的编辑要紧在“ComponentProperties”（元器件属性）对话框中实现，能够在元器件的上方双击鼠标左键，即弹出如图3-2-5所示的元器件属性对话框；也能够在元器件的上方单击鼠标左键不放松，该元器件将黏贴在光标上随光标移动，现在按Tab键，也可弹出元器件属性对话框。

图3-2-5元器件属性对话框

④元器件位置调整。

元器件位置调整后如图3-2-6所示。

图3-2-6元器件位置散布图

⑤放置电源与接地元器件。

⑥放置节点和连接线路。

选取布线工具栏中的绘制总线工具

、绘制导线工具

、绘制总线入/出口导线工具

、放置网络标号工具

成立各元器件之间的连接，电路图如图3-2-7所示；

图3-2-7接收器电路系统模块电路图

信号输入信道系统模块

信号输入信道系统要紧由多级集成运算放大电路组成。

通过输入信号，信号先由第一级的集成运算放大器进行信号放大，然后分成两路进行再次放大，第一路通过两个积分放大电路形成的反相放大器将信号进行放大再输出，第二路通过同相放大电路将信号放大再由另一个端口输出，从而实现将声音信号转化为电信号。

其电路图如图3-2-8所示。

图3-2-8信号输入信道系统模块电路图

信号输出信道与LED电平指示系统模块

信号输出信道与LED电平指示系统模块由三级集成运算放大电路和显示电路组成，将信号输入信道系统模块输出来的信号进行三级放大，通过一个输入插口，信号通过集成运算放大器LM833N、LM3915N，信号会送到10个LED指示灯，对信号的电平进行指示。

其电路图如图3-2-9所示。

图3-2-9信号输出信道与LED电平指示系统模块电路图

混频器电路系统模块

监控器电路系统模块由一级电压跟从器和一级集成运算放大电路组成，其中电压跟从器增大了电路的输入阻抗，从而增强了电路的信号抗干扰能力。

其电路图如图3-2-10所示

图3-2-10混频器电路系统模块的电路图

监控器电路系统模块

混频器电路系统模块由两级集成运算放大电路组成，通过两个积分放大电路将输出的音乐信号与电子混响后的声音信号混合进行放大。

其电路图如图3-2-11所示。

图3-2-11监控器电路系统模块电路图

带通滤波器电路系统模块

带通滤波器电路系统是由两级集成运算放大电路组成，其中一级为低通滤波电路，另一级那么为高通滤波电路，能够只让必然范围频率的信号通过，而其它频率的信号那么不能通过。

其电路图如图3-2-12所示。

图3-2-12带通滤波器电路系统模块电路图

4.原理图报表的生成

元器件报表的生成

选择【Reports】菜单中的Billofmaterials选择相应的项目本设计选择LibRef、Description、Designator、Footprint、Quantity和Value项，清单的部份内容如表4-1-1所示。

表4-1-1元器件报表部份内容

网络表文件的生成

执行【Design】→NelistForProject→Protel命令，就能够够生成以下网络报表如表4-2-1所示（只列出了其中的一部份）。

其中以“[”为开始标志，接着是元器件名称、元器件封装形式和元器件注释，以“]”终止对元器件属性的描述。

[

C1

Cap

]

[

C2

Cap

]

[

C3

Cap

]

[

C4

Cap

]

[

R11_IN4

Res1

]

[

R11_IN5

Res1

]

[

R11_IN6

Res1

]

[

R11_IN7

Res1

]

[

VR4_IN6

VR5

RPot

]

[

VR4_IN7

VR5

RPot

]

[

VR4_IN8

VR5

RPot

]

[

VR5

POT4MM-2

10kLOG

]

[

VR6

POT4MM-2

10kLOG

]

[

VR7_OUT1

POT4MM-2

10kLOG

]

[

VR7_OUT2

POT4MM-2

10kLOG

]

[

VR8

VR5

LOG

]

[

VR9_IN1

VR5

RPot

]

[

VR9_IN2

VR5

RPot

]

[

VR9_IN3

VR5

RPot

]

[

VR9_IN4

VR5

RPot

]

[

VR10_IN3

VR5

RPot

]

[

VR10_IN4

VR5

RPot

]

[

VR10_IN5

VR5

RPot

]

[

VR10_IN6

VR5

RPot

]

[

VR10_IN7

VR5

RPot

]

（

NetC8_IN5_1

C8_IN5-1

C26_IN5-2

R40_IN5-1

U7_IN5-1

）

（

NetC8_IN5_2

C8_IN5-2

R4_IN5-1

R46_IN5-2

）

（

NetC9_IN5_1

C9_IN5-1

C33_IN5-2

R6_IN5-2

R47_IN5-2

U9_IN5-6

）

（

NetC9_IN5_2

C9_IN5-2

R20_IN5-1

R21_IN5-1

R51_IN5-1

VR4_IN5-1

）

（

NetC10_IN5_1

C10_IN5-1

VR3_IN5-3

）

表4-2-1网络报表

元器件交叉报表的生成

执行Report→ComponentCrossReference即可生成元器件交叉报表，如下表4-3-1所示：

表4-3-1元器件交叉报表

板的设计

绘制印制电路板

（1）在与前面电路图的同一个工程项目下，新建并保留一个PCB文件，打开PCB设计界面。

（2）计划电路板。

点击Place→Kepout→Tract然后拉动鼠标绘制出所需电路板大小，必需等到光标变成圆圈时才连接到一路，保留。

（3）点击Design→ImportChangesFrom后显现对话框如图5-1-1所示，点击ExecuteChanges以后，如图5-1-2所示，显示正在加载元器件的对话框。

图5-1-1工程网络转变对话框

图5-1-2元器件全数正确的进程网络转变对话框

（4）加载网络表和元器件封装后的电路板图如图5-1-3所示，原先所确信的电路板电气边界过小，可通过执行Design→BoardShape→RedefineBoardShape从头确信电路板电气边界的大小。

图5-1-3加载网络表和元器件封装后的电路板图

（5）手动调整元器件布局并自动布线。

执行“Edit→Move→Move”命令，选中想要移动的元器件，按空格键进行旋转，直至找到自己想要的角度，再单击鼠标左键来放置元器件。

为了便于在调试制成的电路板时快速地找到每一个元器件，通常将元器件的标注朝向同一个方向。

依次对每一个ROOM进行手工布局，使其面积尽可能小，且美观。

其命令为：

AutoRoute→Room，此光阴标会变成十字形，单击需要进行布线的Room即可对其进行自动布线。

由于信号输入信道系统模块（Input）有8通道，信号输出通道与LED电平指示系统（Output）有2通道故有2块相同的COUTROOM模块和8块相同的CINROOM模块，可先对一块ROOM进行手工调整和自动布线，然后复制ROOM空间格式，命令为:

Design→Rooms→CopyRoom’sFormats，此光阴标变成十字型，第一点击源ROOM，然后点击要复制的目标ROOM即可。

最后，点击AutoRoute→All将剩下的线布通，如图5-1-4所示：

图5-1-4自动布线后的成效

（6）调整电路板的边框，放置安装定位孔。

放置方式是第一在安装定位孔的位置放置好焊盘，然后修改焊盘的属性。

（7）覆铜。

点击PCB设计工具栏中的放置敷铜平面工具

，现在会弹出多边形敷铜平面属性设置对话框，如图5-1-5所示，为增强电路板的抗干扰能力，对整个电路板的接地网络进行敷铜，因此Connecttonet后的方框应设置为GND，点击“OK”，选中要覆铜的部份即可，别离完成TopLayer覆铜（如图5-1-6所示）和BottomLayer覆铜（如图5-1-7所示）。

图5-1-5多边形敷铜平面属性设置对话框

图5-1-6TopLayer覆铜（红色）

图5-1-7BottomLayer覆铜（蓝色）

生成PCB报表

执行【Reports】→BoardInformation，NetlistStatus（网络布线长度）等菜单生成相应的报表，NetlistStatus的部份报表如表5-2-1所示：

表5-2-1PCB报表

成立项目元件库

执行Design→MakeSchematicLibrary命令，取得PCB元器件如图5-2-2所示。

图5-2-2PCB元器件库

6.总结与体会

通过本次课程设计，了解了调音台电路的大体原理，同时进一步熟悉了对PrtolDXP软件的利用，学会利用PrtolDXP软件对一个电路系统从原理图到印制电路板整个进程的设计，还知道了理论知识与实际结合是十分重要的，只有理论知识而不亲自动手来设计只是空谈，身为一个工科生不仅要把握好理论知识，更重要的是把理论知识用到实际设计中去。

学习了多通道设计及其PCB布线的方式，大大提高了设计效率。

同时对电子工程产生了浓厚的爱好，让我收成颇丰。

7.参考文献

[1]李小坚赵山林等编著.《ProtelDXP电路设计与制版利用教程》.第2版.人民邮电出版社.2020年2月.

[2]贺春华编写.《电子线路CAD》课程设计指导书.广东工业大学材料与能源学院.

[3]唐俊翟、冯军勤、张曜.ProtelDXP应用实例教程[M].北京：

冶金工业出版社，2004.

[4]任富民.电子CAD-ProtelDXP电路设计[M].北京：

电子工业出版社，2007.