1.1课程设计题目：多通道混频器电路的Protel DXP设计
1.2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。
2.多通道混频器电路的Protel DXP设计的原理
2.1多通道混频器电路的设计原理
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。
2.2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自上而下的层次原理图设计方法
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design /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。
2.4设计流程：
图 1
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。
3.2层次原理图总图设计
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）的命令即可建立多通道。
总系统的方块图
3.3各基本模块的原理图设计
多通道混频器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）
3.3.1电源电路模块
原理图：power
如图3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。
3.3.2多路路拾音器信号输入处理系统模块
原理图：headphone
图 4
信号输入电路系统模块如图4所示，它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。
3.3.3主信号输入信道处理系统模块(8条通道)
原理图：input channel
图 5
信号输入系统模块如图5所示，它主要由多级集成运算放大电路组成。
3.3.4主信号输出信道与LED电平指示系统模块（2条通道)
原理图：output channel
图 6
信号输出信道与LED电平指示系统模块如图6，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。
3.3.5监控器输出通道处理系统模块
原理图：monitor
图 7
如图7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。
3.3.6铺助设备信号处理系统模块
原理图：auxilary
图 8
混频器电路系统模块如图8所示，主要由两级集成运算放大电路组成。
3.3.7效果通道信号输出系统模块
原理图：Effects
图 9
同样，带通滤波器电路系统模块如图9，也是主要主要由两级集成运算放大电路组成的。
3.4对整个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。
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，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DesignàNetlist For ProjectàProtel,即可生成原理图网络表,部分网络报表如下：
[
C1
RAD-0.3
Cap
]
[
C2
RAD-0.3
Cap
]
[
C3
RAD-0.3
Cap
]
[
C4
RAD-0.3
Cap
]
[
C5
RAD-0.3
Cap
]
[
C6
RAD-0.3
Cap
]
[
C7_CIN1
RAD-0.3
Cap
]
[
C7_CIN2
RAD-0.3
Cap
3.6.2元器件列表
点击ReportsàBills 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：
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。
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：
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。本设计导入网络报表后如下图所示：
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：
① 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。
② 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。
③ 在能布通线的情况下，尽量缩小印刷电路板的尺寸。
④ 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。
本设计手动布局后如下图所示：
3.7.5自动布线
在设置好自动布线的相关参数后，执行【Auto Route】→【ALL】即可对已经布好局的PCB文件进行自动布线，效果如图所示：
3.7.6添加安装孔
刷电路板最终要装配成产品，故其四周应该布置好相应的安装孔。单击【Place】→【Via】菜单选项，此时鼠标指针变成十字形状并附加一个过孔显示在工作窗口中，选择合适的位置单击鼠标左键，即可放置过孔。接着双击所放的过孔设置其属性，【HOLE SIZE】过孔内径设为3mm，【Diameter】过孔外径设为4mm，【NET】过孔所述的网络选择GND，最后按确定即可。重复上述步骤，放置相应的安装孔。放置安装孔后，PCB版图的变成上图所示。四个安装孔放置在PCB板5个角处。
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，
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：
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5-1
3.7.10 PCB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，我就找了一天多。通过本次设计，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。在pcb排版方面，花费了我大量的时间。原因是刚开始时，不懂得用room，一个一个器件地移动，一块一块room的安放，并且放置的非常不好，还不够地方放。后来，经过跟同学的讨论，终于明白了应该如何使用那个room，和在美观方面，也用到room的copy，这样的图才得体。由于制图时，没有把某些重要的步骤保存下来，特别是那副布局图，故只能用已经布了线的图来补上。
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，我还学会了如何设计一个复杂的多通道混频器电路，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，本次设计不仅让我们学到了许多相关知识，还让我们具备了在以后电子行业工作的必要基础能力，更锻炼我们的技能与发现问题解决问题的能力。本次设计任务虽已完成，但这已经点燃我对电子设计的热情，我会在以后时间里继续学习PCB电路板的设计，非常感谢老师在此的引导。
5.参考文献
[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.