电子线路CAD设计

电子线路CAD设计

姓 名： 李爽爽 班 级： 12电子7班

日期： 2014.05.26～2011.06.08

华南农业大学工程学院

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摘 要

本设计主要采用一阶低通和一阶高通电路构成300-3400HZ的带通滤波器，采用两个lm324构成二级放大电路，结合multisim软件分析，采用altium deaigner09绘制PCB，最终使电路达到预期要求。主要技术指标为：1、滤波是通过用最大通过频率为3400HZ的低通滤波器才限定最大通过频率，用最低通过频率为300HZ的高通滤波器来限定最小通过频率。两个滤波电路串联在一起，构成一个300-3400HZ的带通滤波器。2、放大电路采用的是计算简单的同相放大电路。由于一级运放无法使增益那么大，采用二级运放。3、通过仿真，测量各处的电压值，计算与仿真结果结合，选择合适的电阻值，从而使电路能实现预期功能。4、采用altium designer09进行绘制原理图和PCB，可以很便捷的绘制库里没有的元件和封装，手动布线与自动布线结合，确保布线的正确性。

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目 录

1 方案比较与选择（须详细阐述创新点或新见解）··············································4 2 电路设计··················································································································4

2.1 电路分析·······································································································4 2.2 电路仿真（有余力的同学可以有这个部分）···········································5 3 PCB电路板设计 ······································································································6

3.1原理图的绘制·································································································6 3.2 PCB板的绘制 ································································································8 4讨论及进一步研究建议···························································································9 5课程设计心得·········································································································10 Abstract ······················································································································ 11 参考文献···················································································································· 11

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1．方案比较与选择

（1）方案一：电路的连接方式为：低通 放大 高通 放大，低通去除高于3400HZ的信号，高通去除低于300HZ的信号，两级放大共同实现1000倍的增益。电路如图1所示

方案二：电路的连接方式为：低通- 高通 一级放大 二级放大。通过前面两个滤波器，选取我们需要的300-3400HZ的信号，两级运放实现1000倍的增益。电路如图2所示

（2)比较：相比于方案一，方案二参数更容易计算，电路连接更简单，可以通过波特仪直接看是否实现带通，更能保证电路的正确。因为选用方案二。 （3）创新点：采用低通和高通串联构成带通滤波器，采用二级同相放大实现较大增益。

图1 方案一电路

图2 方案二电路

2.电路的设计

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2.1 电路分析

（1）滤波部分：由于作品要求是一个带通为300-3400HZ的带通滤波器。考虑用一个截止频率为3400HZ的低通滤波器和截止频率为300HZ的高通滤波器串联组成。 参数计算为

低通滤波器：fc=1/（2πRC）,代入低通滤波器截止频率3400HZ，结合实际电阻电容的值，选取电阻R1=200Ω，电容C1=0.22uf。

高通滤波器：fc=1/（2πRC），代入高通开启频率300HZ，结合实际电阻电容的值，可选取电阻R2=100Ω，电容C2=5.3uf。

（2）放大部分：采用同相放大器。采用一级放大会因饱和无法达到1000倍的增益，故采用二级放大。

参数计算：由A=AvSCR/[1+(3-Av)sCR+(SCR)^2] Av=1+R/Rf

W0=1/RC可以计算得R3=6K,R4=37K,R5=6K,R6=600Ω。 电路图如图3所示

图3 最终设计电路 2.2电路仿真

通过在multisim中仿真，验证电路的正确性。在带通滤波器输出端放置波特图示仪，将增益调节到-3dB处，看通过的频率是否接近于300-3400HZ。通过在带通滤波器输出端、一级运放输出端和二级一个运放的输出处仿真万用表，选择交流档，各处输出电压是否正常，最终能否实现1000倍增益。仿真结果如图4、

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图5所示。

图4 波特图示仪仿真结果

图5 各输出模块电压

3 PCB电路板的绘制

3.1原理图的绘制

(1)建立项目：原理图、PCB的绘制都是要新建一个项目，在项目下建立原理图、PCB图纸才能进行绘制。建立项目的方法是文件-新建-工程-PCB工程。 (2)放置元件：元件放置于库中，选择相应的库，输入元件名，双击元件即可放置。当放置相同元件时，在元件悬浮于鼠标上时，按table键可以修改元件编号、大小等属性。之前放置其他同类元件，编号会自动叠加，比起等放置完后再改编号，工作量大大减少了。放置完一种元件后，点击右键即可停止放置。 （3）连线：点击放置线图标，在连线开始时点击一下，结束时再点击一下，不想继续放置同样击右键。

(4)绘制元件：对于在元件库中找不到的元件，要自行绘制。先新建一个原理图库，在右侧的project面板中，通过拖拽到项目下把它加入我们的PCB项目中。然后按照需要绘制好元件的轮廓，再绘制引脚。同样，当引脚悬浮在鼠标上时，

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按table键更改编号，之后的编号会自动叠加。绘制完成后，点击保存。在库中安装我们绘制好的原理图库即可使用。

(5）编译：绘制完成后，点击工程下面的compile document。如果编译不通过，在messeage中会有相应的错误提示，双击错误提示即可定位到出错的地方。编译通过，message下为空白。可进行下一步绘制PCB。绘制成功的原理图如图6所示

(6)收获及经验：

①同种元件一起放置，在元件悬浮于鼠标上时用table键修改编号，使后面的元件编号自动叠加，减少工作量。

②绘制引脚时，带有一点白色的一端为外端。

③可以通过按空格键使元件旋转到我们合适的角度。如果视图无法显示所有元件时，可以按快捷键V+F使视图自动转换到合适大小。

④一定要给每个元件命名。之前出现的几次错误都是因为没有给元件命名导致编译不通过。

⑤不同的元件可能在不同的库中。当不确定在哪个库中时，可以使用搜索功能。altium designer09的搜索功能要正常使用，必须在运算符选择contain，范围选择components,在值中输入所需元件即可。如图7所示

图6 小信号放大器原理图

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图7 altium designer09 搜索功能 3.2 PCB的绘制

(1)检查封装：原理图绘制好后，要导入PCB之前得先检查一下各个元件的封装是不是我们需要的。可以通过在工具下的封装管理器中查看各个元件的封装。当发现没有封装或封装需要更改时，选中该元件，点击编辑进行修改封装。如图8所示。

(2)绘制封装：对找不到封装库的元件，可以新建一个PCB库手动绘制。元件的大小通过寻找它的datasheet确定。

(3)新建PCB图纸;新建PCB图纸可以直接通过新建-PCB，通过拖拽将其加入工程。也可以通过PCB向导自定义建立PCB图纸。这里我选择用PCB向导建立一个没有电源层，大小190mil*190mil的PCB图纸。建立之后要进行保存。

(4)导入并放置元件：通过设计-udapt pcb document将元件导入PCB图纸中。在PCB图纸中，通过一个一个拖拽将元件移动到图纸上。移动过程中，可以用空格键旋转元件，使飞线不至于过长过乱。

(5)布线：这里主要采用手动布线。通过快捷键P-L进入布线模式。在起点处单击开始走线，在终点处布线停止走线。布好线的PCB板如图9所示 (6)经验及收获：

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①导入PCB前，可以用封装管理器检查更改封装，为自己绘制的元件加载封装。 ②根据自己需要用PCB向导设置合适的PCB图纸。

③布线时，可以先用自动布线看看布线模式，然后按U、A取消自动布线，手动布线。

图8 封装管理器

图9 小信号放大器PCB

4. 讨论及进一步研究建议

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本设计的创新点为：采用低通、高通滤波器串联构成带通滤波器，采用两个

LM324实现二级放大，理论计算结合multisim软件分析进行电阻电容参数的计算，绘制PCB板时用能独立绘制元件和封装，通过手动与自动布线结合保证了布线的正确性。

我的个人见解主要包括三个方面。一、对于电路设计，首先，电路的功能实现是必须保证的。同样能实现功能的两个电路，要对比其复杂度和可调试情况。选取元件时，要考虑实际情况，一般尽可能接近常用元件参数。二、对于绘制原理图，我认为我们应该在绘制前就把元件归类，同类元件一起放置，用table键设置第一个标号，使后面标号会自动叠加。放置好元件后，要把元件按照电路摆放整齐，避免总是在移动位置和放置线间来回切换，拖慢进度。三、对于绘制PCB，为了避免不必要的麻烦，最好在绘制前打开封装管理器，检查封装是否正确。将元件拖动到PCB图纸上时，用空格键调整元件摆放角度，以减小飞线长度。布线时，自动布线虽然方便，但手动布线别有乐趣。可以先看看自动是怎么布的，然后再手动布线。

5.课程设计心得

这次课程设计，从电路图的设计到绘制PCB，从头到尾的独立完成使我有了很多收获。首先，使我加深了对模电学习方法的认识。之前我一直采用看理论，做习题的办法学习模电。现在我认为要学好模电，要分模块的进行，每看完一部分理论知识，都用仿真去体会它的用处。学以致用才是工科学习的最好办法。其次，我掌握了一种学习新知识的方法：我需要在接触一样东西的时候，先仔细的浏览它的说明，再动手去做，才能走得更快。在做仿真时，因为波特仪连线错误，导致仿真结果一直出不来，自己在那不停地检查电路，却无法想出错在哪里。在绘制PCB时，我因为没有修改元件标识符，导致编译总是出错，自己又不了解这个软件的使用方法，在这里卡死了一段时间。如果我在此之前先去了解波特仪怎么连接，先去看看altium自带的原理图例程，这些错误都是可以避免的。最重要的是，这次课程设计使我学会了心无杂物研究电路。我一直都是一个很上进的学生，但很多时候都是带有很多目的在做事。例如，参加比赛想着拿奖，复习考试想着高绩点。但是在做这次课程设计，我告诉我自己，作业做到哪交到哪，重

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