全文会依次讲到:原理、画电路、画边框、画PCB和走线、焊接、调试,一整个电路设计全流程
是小白也能做到的入门级实践项目。
也是很多高校老师给学生上的第一堂实践课。
一、工程描述
简易星形呼吸灯采用LM358运放及外围电路构成,由20个LED排列成一个五角星形图案。
二、电路原理
1.芯片介绍
LM358是由两个独立的运算放大器所组成,增益高、共模抑制比高、稳定性强。
图2-1 LM358脚位图(SOP-8)
它适合于电源电压范围很宽的单电源使用,也适用于双电源工作模式。
使用范围广。
表2-1 LM358引脚说明
2.典型应用
- 由LM358及外围电路构成一个三角波信号发生器
- 三极管构成一个共射电路。
将加在基极的三角波信号进行放大,并且由于基极的电压是一个三角波夹在直流信号上,导致发射极的输出电压是一个上移的三角波信号,可以控制LED灯的亮度,形成呼吸的效果。
图2-2 LM358经典应用电路图
在图2-2中:LM358的3脚和6脚的电位是固定的。
当2脚电位低于3脚电位时,1脚输出高电平,即T1导通,LED亮。
2脚的电位是由7脚提供的,当5脚的电位高于6脚时,7脚输出高电平。
这两个运放组成的相互连通的比较器使T1导通,点亮LED。
三、原理图设计1.新建工程
- 打开嘉立创EDA专业版。
- 创建工程并命名为:“【模拟电路】LM358星形呼吸灯”。
- 将原理图文件命名为:“SCH_LM358星形呼吸灯”。
根据图3-1进行电路原理图绘制。
图3-1 SCH_LM358星形呼吸灯
2.器件选型
在本项目的元器件选型中,所有元器件均可直接在嘉立创EDA的元件库中进行搜索。
如果对元器件不熟悉,也可以通过复制物料中的商品编号进行搜索。
每一个元器件在立创商城都有唯一的商品编号。
图3-2 元器件搜索示意图
图3-3 通过商品编号搜索示意图
3.物料清单
四、边框设计
图4-1 星形边框设计
在顶部工具栏将线条45°修改成线条自由角度,放置线条折线(快捷键:Alt L)。
按Tab键可锁住已输入的值,并切换输入长度和角度。
五角星的边长为36mm,角度见上图标出,从顶部开始画起。
1.绘制步骤(11步)
图4-2-1 星形边框绘制1
图4-2-2 星形边框绘制2
图4-2-3 星形边框绘制3
图4-2-4 星形边框绘制4
图4-2-5 星形边框绘制5
图4-2-6 星形边框绘制6
图4-2-7 星形边框绘制7
图4-2-8 星形边框绘制8
图4-2-9 星形边框绘制9
图4-2-10 星形边框绘制10
完成五角星绘制后,框选整个五角星。
点击鼠标右键,添加2mm的圆形倒角,减缓五角星的尖锐度,使其圆滑一些,更加安全。
图4-3 输入倒角半径的值
五、PCB设计- 完成原理图设计
- 经过DRC检查电路与网络连接正确
- 点击顶部菜单栏的 “设计” → “原理图转PCB”,快捷键为Alt I
- 将PCB文件保存至同一工程下并命名为:“PCB_LM358星形呼吸灯”。
1.PCB布局
在器件布局时20个LED按五角星形状排列分布放置。
其余器件放置在背面,TYPE-C摆放在五角星下方。
布局参考如图5-1所示。
图5-1 PCB布局参考图
2.PCB走线
PCB走线,全称为印刷电路板布线(PCB LAYOUT)。
由于电路板有顶面与底面两个面,在PCB走线也就可以分为顶层和底层走线。
其中顶层走线默认是红色线,底层为蓝色线,也可按照个人喜好设置其他颜色。
走线也就是在电路板中按照飞线连接导线,将相同的网络连接起来即可。
顶层的LED可照参照五角星形状进行走线。
布线参考如图5-2所示,初次设计可参考下图进行走线。
图5-2-1 PCB走线参考图-顶层
图5-2-2 PCB走线参考图-底层
3.覆铜与丝印
PCB走线画完后进行覆铜,就可以连接好GND网络。
丝印字符遵循从左到右,从上往下的原则。
标注工程名称与logo,注释标出开关打开的方向。
图5-3-1 PCB覆铜与丝印参考图-顶层
图5-3-2 PCB覆铜与丝印参考图-底层
六、电路调试1.器件焊接
可参考焊接顺序:
- 首先焊接顶面的LED
- 再焊接Type-C连接器/拨动开关
- 其次焊接LM358运放芯片
- 最后焊接电阻/电容/可调电阻
电路均为贴片器件,焊接遵循从低到高的原则进行即可。
图6-1-1 PCB空板-顶面
图6-1-2 PCB空板-底面
注意焊接过程中用电安全手不要接触到烙铁头,避免烫伤。
焊接时元器件对准位置,检查型号是否正确。
焊接过程注意锡线是否虚焊漏焊,避免影响电路性能,导致电路不能正常工作。
图6-2-1 PCBA实物图-顶面
图6-2-2 PCBA实物图-底面
2.硬件调试
- 焊接完成后需要使用万用表检查电源与地是否短路
- 焊接过程中有没有出现短路以及断路的情况
- 检查无误后方能进行上电测试
TYPE-C接通后,打开拨动开关,板子开始工作,LED产生呼吸闪烁效果。
调整可调电阻的阻值,可改变呼吸灯闪烁的频率。
怎么样,是不是感觉光看着都看会了[灵光一闪]
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