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pcb設(shè)計(jì)實(shí)例講解

工程師 ? 來源:未知 ? 作者:姚遠(yuǎn)香 ? 2019-04-25 11:26 ? 次閱讀

這是一個(gè)電子線路設(shè)計(jì)里的一個(gè)PCB設(shè)計(jì)實(shí)例——人體紅外報(bào)警電路的詳細(xì)過程,包括原理圖設(shè)計(jì)、電路分析Multisim 仿真PCB布線等等的內(nèi)容。并且附件里還附帶 Sch 格式的原理圖文件、PCB文件、Multisim 仿真文件以及報(bào)告文檔。

1、紅外報(bào)警電路總體方案

本設(shè)計(jì)是以熱釋紅外傳感器為核心設(shè)計(jì)的,由信號檢測電路、信號放大電路、電壓比較電路以及報(bào)警電路組成。其電路設(shè)計(jì)框圖如圖所示。

pcb設(shè)計(jì)實(shí)例講解

本設(shè)計(jì)的紅外報(bào)警電路工作流程如圖所示。紅外報(bào)警器上電時(shí)立即進(jìn)入到檢測模式,不停循環(huán)檢測有沒有人,如果有人的話就發(fā)出報(bào)警,然后持續(xù)報(bào)警一分鐘,一分鐘之后重新檢測是否有人,如此重復(fù)。

pcb設(shè)計(jì)實(shí)例講解

2、電路設(shè)計(jì)

(1)信號檢測電路

信號檢測電路以紅外傳感器為核心,將人體紅外信號轉(zhuǎn)換為電信號,傳送給信號調(diào)理電路進(jìn)行處理。圖是信號檢測電路。紅外傳感器選用的是應(yīng)用較為廣泛和成熟的人體熱釋紅外傳感器 RE200B。該傳感器有三個(gè)引腳 1 引腳是接電源;2 引腳是信號輸出,電路中將其下拉到地,當(dāng)檢測到人體熱釋紅外信號時(shí)輸出高電平;3 引腳是接地端。

pcb設(shè)計(jì)實(shí)例講解

(2)信號放大電路

由于熱釋紅外傳感器的輸出信號十分微弱,不能直接驅(qū)動報(bào)警電路進(jìn)行工作。因此需要利用信號放大電路來對輸出信號進(jìn)行放大。本模塊電路設(shè)計(jì)成了兩級的放大電路,第一級放大電路是基于 9014 三極管設(shè)計(jì)的,而第二級放大電路則是選用了 TI 公司的 LM358 放大器,LM358 可以使用 3-32V 單電源供電,可以簡化電源電路。LM358 內(nèi)部集成了兩個(gè)運(yùn)算放大器,在本模塊電路中只應(yīng)用其中一個(gè)。經(jīng)過兩級放大電路處理后,信號已經(jīng)達(dá)到了驅(qū)動電路的要求。

pcb設(shè)計(jì)實(shí)例講解

(3)電壓比較電路

信號經(jīng)過信號放大電路處理之后輸入到電壓比較電路。電壓比較電路如圖所示。其由集成運(yùn)放 LM358 設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn),此時(shí)運(yùn)放工作于開環(huán)狀態(tài)下,同樣選擇單電源供電,正相輸入端作為比較器電壓基準(zhǔn)端,通過調(diào)節(jié)變阻器 R17 可以改變其基準(zhǔn)電壓;反相輸入端接的是信號放大電路的輸出信號。這樣就形成了一個(gè)可以調(diào)節(jié)紅外報(bào)警電路的靈敏度的電壓比較電路。

pcb設(shè)計(jì)實(shí)例講解

(4)延時(shí)電路

延時(shí)電路主要由充電電容和一個(gè)比較器組成。如圖所示。其中比較器選用的是 TI 公司的 LM393,這是一個(gè)集成了兩個(gè)差動比較器,并且可以由 2-36V 的單電源供電進(jìn)行工作。當(dāng)熱釋紅外傳感器檢測到人時(shí),其輸出信號經(jīng)過處理后傳輸?shù)窖訒r(shí)電路使得電容 C6 經(jīng)過整流二極管迅速放電,使得 LM393 電壓比較器正相輸入端的電壓比反相輸入端的電壓高,從而使其輸出高電平驅(qū)動報(bào)警電路。當(dāng)檢測不到人時(shí),輸入到延時(shí)電路的信號重新變成高電平,整流二極管反向截止,電容 C6 開始充電,一段時(shí)間后,LM393 的正相輸入端的電壓比反相輸入端的電壓低,使其輸出低電平。該延時(shí)電路的延時(shí)時(shí)間大概為一分鐘。

pcb設(shè)計(jì)實(shí)例講解

(5)報(bào)警電路

報(bào)警電路主要由三極管、蜂鳴器和紅色 LED 組成。其電路圖如圖所示。輸入高電平使得三極管導(dǎo)通,從而使得 LED 和蜂鳴器導(dǎo)通發(fā)出報(bào)警。輸入低電平時(shí),三極管截止,報(bào)警停止。其中三極管選用的是常見的小功率 NPN 型三極管 8050。

pcb設(shè)計(jì)實(shí)例講解

3、PCB設(shè)計(jì)

(1)完整電路原理

最終設(shè)計(jì)的完整的紅外報(bào)警電路原理圖如圖所示。

pcb設(shè)計(jì)實(shí)例講解
pcb設(shè)計(jì)實(shí)例講解

(2)PCB 尺寸及板層

根據(jù)焊盤數(shù)量 87 以及封裝選擇,設(shè)定PCB外形尺寸為 30mm*40mm。因?yàn)殡娐凡⒉?復(fù)雜,單位密度并不高,所以PCB板層選擇為成本較低較常見的雙層板。

(3)元件布局

PCB的元件布局如圖所示。所有元件都放置在頂層。其中 DC5.5 插座 P1、紅外傳感器 U1、變阻器 R17、蜂鳴器 B1 以及 LED1 都盡量靠近邊緣擺放。

(4)布線

PCB 頂層布線圖如圖所示;底層布線圖如后圖所示。其中,普通信號線都選擇為 10mil 線寬;部分驅(qū)動電路的線則選擇為 20mil 線寬;6V 電源線選擇的是 30mil 的線寬,并對其進(jìn)行局部加粗。

(5)敷銅

敷銅后PCB的效果如圖所示。

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