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实施1.3.1要求的步骤优化方案

2023-06-23 理论教育版权反馈

【摘要】：图1-31 声控变频电路初步方案接下来，参考相关资料，运用所学电路知识，设计出一个完整的声控变频电路，如图1-32所示。

1.声控变频电路元件需求

根据图2-1，电路首先要转换声音信号为电信号，目前常用元件为传声器元件，在独立元件库中可以找到。

传声器元件收集到的电信号比较微弱，为了方便进行后续信号处理必须先进行放大。放大电路的方案很多，从放大效果来看，晶体管的单管放大增益往往不足以达到要求，多管放大电路需要的独立元件数量较多，容易造成元件拥挤，排列困难，此处可以采用运放电路进行放大，以提供高增益同时缩减独立元件数量。这里采用的是以LF356N为核心的电路。LF356N是一款性价比较高的集成元件，内部使用JFET结构，采用DIP-8封装，最大增益为106dB，带宽为5M，可用于制作宽频带、低噪声放大器。

运算放大器虽然放大电压倍数足够高，但输出电流不大，通常为μA级，为了提高信号功率，可加共集电极放大电路增强信号功率。

由前级运放和集电极放大电路输出的信号，需要后续电路转换为频率信息，这就必须用到振荡电路。振荡电路的选择范围很多，可以用独立元件组成，也可以用集成元件，为简化电路结构，此处选用集成元件中最常见的555系列振荡器—NE555P。NE555P采用DIP-8封装，工作电压为4.5～16V，工作频率为0～0.5MHz，无需外部时钟，可以调节外部参考电平来改变频率输出范围，它能够实现将信号幅度变化变成信号频率变化的功能，主要针对低频信号应用。

2.声控变频电路设计

根据元件需求分析的结果，此处可以对声控变频电路的实现给出图1-31所示的方案。

图1-31 声控变频电路初步方案

接下来，参考相关资料，运用所学电路知识，设计出一个完整的声控变频电路，如图1-32所示。

图1-32 声控变频电路设计示例图

采用元器件。普通电阻（“res2”）：10kΩ，两只；20kΩ，两只；2.4kΩ，3只；1kΩ，两只；5.1kΩ，1只；8.2kΩ，1只；10kΩ可调电阻，两只；极性电容10μF，3只；100μF，两只；NPN晶体管，两只。

3.建立项目文件

1）建立工程文件，文件名：声控变频电路。

打开DXP软件，单击“File”→“New”→“PCB Project”，如图1-33所示。

图1-33 新建工程文件菜单命令

建好工程以后，默认名为“PCB_Project1.PrjPCB”，在文件窗口用鼠标右键单击此文件，可以看到一些子选项，里面有“Save Project As”，单击可以对文件重命名，如图1-34所示。

图1-34 重命名工程文件

输入新的工程文件名，如图1-35所示。

图1-35 输入新的工程文件名

2）为工程添加原理图文件，文件名：声控变频电路。

建好工程文件以后，用鼠标右键单击此文件，将看到“Add New to Project”子选项，里面有“other”、“Schematic”和“PCB”3种文件，这里选择“Schematic”（原理图），如图1-36所示。

图1-36 为工程添加文件

添加成功以后，就有一个默认名为“Sheet1.SchDoc”的文件，同样的，可以选择对文件重命名，如图1-37所示。

图1-37 单击“Sheet1”重命名命令进行重命名

4.灵活运用本章项目资讯中的知识完成原理图设计

（1）搜索元件，加载必要元件库

首先调出元件库菜单，元件库对话框可以从“View”菜单，也可以从“Design”菜单中找到，如图1-38所示。

图1-38 从“View”菜单或“Design”菜单中调出元件库对话框

然后搜索独立元件—传声器（“mic”）、电阻（“res”）、电容（“cap”）和晶体管（“*”）。这就需要用到独立元件库（“Miscellaneous Devices.IntLib”），独立元件库是软件自动加载的8个默认元件库之一，可以从元件库对话框的下拉列表中找到，如图1-39所示。

图1-39 元件库对话框中的独立元件库

选中独立元件库，在匹配项中分别输入“mic”、“res”、“cap”和“*”，可以找到相应的元件，如图1-40所示。

图1-40 在独立元件库中找到不同的独立元件

注意，在找电容的时候要区分极性电容和普通电容，极性电容为“cap lop”，元件示意图中有极性标志“+”。

接下来，要找出其他元件，比如集成元件。此处以NE555P为例，说明如何寻找。

单击元件库对话框中的“Search”按钮，“Search”的用法参照项目资讯2.2.1。接下来输入元件名“ne555p”或“ne555*”或“*555*”，都可以找到元件，完成搜索后，单击加载元件库，如图1-41所示。

新增加的元件库名为“TI Analog Circuit.IntLib”，重新打开元件库对话框下拉列表，发现最后一个元件库正是它，如图1-42所示。

同样，选中该元件库，在匹配项中输入“NE555P”，就可以看到这个元件，如图1-43所示。

图1-41 搜索找到所需元件

图1-42 下拉列表中的新增加元件库

图1-43 新增元件库下找到“NE555P”元件

以此方法同样可以找到元件“LF356N”。这样，文件就有了所需的元件库，剩下的工作就是选择不同元件库，放置不同元件了。

（2）逐步放置元件

按图1-44所示信号流程放置核心元件。

放置核心元件的时候要注意拉开元件距离，以方便在空白区域放置其他元件，放置元件的时候按照图样中的元件朝向摆放。加上其他元件后如图1-45所示。

（3）完成全部连接

注意调整一下各元件的具体位置，尽量少用长导线，一则防止连线过多交叉，二则防止浪费图样空间。其次要注意电源网络的连接，尤其部分元件有单独电源网络，不能漏掉，如图1-46所示。

图1-44 按信号流程放置几个核心元件

图1-45 放置所有元件

图1-46 完成连接

（4）标注所有元件

所有独立元件都有自己的标志和注释，例如电阻默认标志为“R？”，默认注释为“1K”，电容默认标志为“cap？”，默认注释为“100pF”。可以通过直接编辑修改这些东西，将同类元件按数字顺序标注，例如“R1”，“R2”……，注释按照需要修改为具体值，如图1-47所示。

注意此项工作比较繁琐，需要对每个元件进行单独标注，不能漏掉，也不能重复，否则会造成电路检查失败。

（5）用显示跨接表示不连通的交叉线

5.进行原理图检查且无错误报告

用“Project”菜单中的“Compile Document”命令即可，如图1-48所示。

图1-47 依次修改元件标志和注释

图1-48 进行电路检查

如果电路图没有错误，单击命令后不会弹出任何消息框，否则会有“Message”消息框弹出，指出警告或错误。