CAD课程设计论文

设计成绩

题目集成电路调频收音机的制作与调试

姓名 xxxx

学号 xxxxxxx

专业年级 xxxxxxxxxxx

指导教师xxxx

2014年5 月12日

摘要

随着科学技术的发展，调频收音机的应用十分广泛，尤其消费类占有相当的市场。从分离元件组成的收音机到由集成电路组成的收音机，调频收音机技术已达到十分成熟的地步。从普通的调幅收音机到高级调频收音机，调频收音机以较高的技术含量和较高的音质得到了广泛的欢迎。

本课程设计的目的是了解调频收音机的设计全过程，各部分电路的组成、作用、性能指标和工作原理。设计方法主要采用了集成芯片CXA1691，使电路设计变的简单。主要的设计思路是：由天线、输入回路、高频放大电路、混频电路、本机振荡电路、中频放大电路、鉴频电路、低频功率放大电路、扬声器组成。

关键词：调频收音机发展、调频收音机、调频收音机设计

ABSTRACT

Along with the development of science and technology, FM radios are widely used, especially consumer accounts for a sizeable market. Separation of components from the radio component of the integrated circuit components from the radio, FM radio technology has reached a very mature stage. From the ordinary AM radios to senior FM radios, FM radio to a higher technological content and high sound quality has been widely welcomed.

The main research topics FM radio entire process of design, the circuit of the composition, function, performance and principle. Design methods used two IC TA7335P and FS2204, the circuit design of a simple change. The main design ideas : from antenna input circuit,

high-frequency amplifier, mixer circuit, the machine oscillation circuit, IF amplifier,

Kam-frequency circuit, low-frequency power amplifier, loudspeakers component.

Design results of this project, basically meet the requirements with performance indicators. The shortcomings of the circuit noise is the sound quality, there is little distortion circuit, and so on, need to improve.

Keywords FM radio, FM radio, FM radio design

目录

1 绪论 (1)

1.1 课程设计的目的及意义 (1)

2 设计要求 (1)

3 元器件介绍 (2)

3.1 元器件的种类 (2)

3.2 CXA1691 (2)

4 硬件电路 (3)

4.1 硬件电路图 (3)

4.2 电路各部分简要分析 (3)

4.3 元件参数 (4)

5 制作流程 (4)

6 制作与调试方法 (8)

7 总结 (10)

参考文献 (11)

1 绪论

1.1 课程设计的目的及意义

随着科学技术的不断发展,新颖的调频收音机的不断出现,技术不断的提高,设计出来的收音机外型精致和小巧。收音机从它的诞生至今，不仅方便了媒体信息的传播，也推进了现代电子技术和更先进的电信设备的发展。目前调频式或调幅式收音机，一般都采用超外差式，它具有灵敏度高、工作稳定、选择性好及失真度小等优点。本次设计采用CXA1691M 芯片的混频、鉴频系统的工作原理硬件设计方法制作一个简易的调频收音机。了解收音机的工作原理并通过画原理图、焊接电路板、调试作品等电子电工实训对我们学习电子技术类的大学生有非常大的意义。

2 设计要求

电子线路CAD课程设计重在训练CAD软件的使用以及电路板制作过程的培训与实践。锻炼学生理论与实践相结合的能力，故本课程设计项目分为设计电路图、PCB部分与电路板腐蚀焊接两部分，侧重以下内容：

（1）较复杂原理图（FM收音机）的绘制及其PCB绘制；

（2）制作多联可调电容、电位器等器件的图形符号与封装；

（3）学习热转印法制作印制电路板的方法与注意事项；

（4）学习使用FeCl3腐蚀电路板的方法与注意事项；

（5）学习使用电钻打孔的方法与注意事项；

（6）学习使用酒精松香溶液保护电路板免氧化的方法；

（7）练习焊接技术。

针对如上要求，安排如下：

1、第一步在学习理解FM收音机电路原理的前提下，在PC机上使用CAD软件绘制出电路图，并画出PCB图；

2、第二步学习热转印法、腐蚀法制作电路板的方法，制作出PCB，并安装好元器件焊接后调试。

3 元器件介绍

3.1 元器件的种类

本设计要用到的元器件有芯片CXA1691、喇叭和按键、电阻、电容等。

3.2 CXA1691

CXA1691与CXA1019、CXA1191型号IC基本相同，是调频调幅收音机用集成电路。外形及引脚排列如图3.1所示

CXA1691管脚说明：

各管脚功能是：1脚静噪，2脚调频鉴频，3脚反馈，4脚音量控制，5脚调幅本振，6脚AFC，7脚调频本振，8脚基准电压，9脚调频调谐，10脚调幅调谐，11脚接地，12脚高放输入，13脚接地，14脚调频调幅中放输出，15脚调频调幅开关控制，16脚调幅中放输入，17脚调频中放输入，18脚地，19脚FM调谐指示，20脚地，21、22脚AGC、AFC，23脚检波输出，24脚音频输入，25脚滤波，26脚电源，27脚音频输出，28脚接地。。

4 硬件电路

4.1 硬件电路图

基于CXA1691芯片的简单调频收音机电路图[4], 如图4.1。

图4.1 硬件电路图

4.2 电路各部分简要分析

原理图中调频信号有天线TX接收，经过C4送入CXA1691芯片的12脚进行高放、混频。芯片9脚外接CA调谐回路选频，芯片7脚外接CB本振回路混频后的中频信号有芯片14脚输出经10.7MHZ陶瓷滤波器CF2选频后进入17脚进行中放，，并经内部鉴频，芯片的2脚外接鉴频网络，鉴频后的信号由芯片的23脚输出，再经过电容C14耦合至芯片24脚进行功放推动扬声器发声。

4.3 元件参数

集成块CXA1691一块，电阻：100欧、 150欧、 510欧、 3k、 100k，瓷片电容：1p、 15p两个、30p两个、103两个、 223 、104四个，电解电容：4.7uf 、10uf四个、220uf两个，空心电感：5T 、4T，四联可变电容一个，5K带开关电位器一个，10.7MHZ二端滤波器、10.7MHZ三端滤波器，喇叭，天线，耳机插座，导线，电池。

5 制作流程

5.1、绘制电路图。

5.2、绘制PCB图。

设计电路板尺寸大小，应尽量小于给定的尺寸1cm。

5.3、打印电路图

制作完PCB后，按照以下步骤可将设计的PCB文件按照1:1的比例打印到A4纸上。

5.3.1．首先打开PCB文件，点击菜单File—>Print Preview，系统会自动打开一个窗口并转到Preview界面，此时界面中央为灰度显示的PCB。

此时在PCB图上点击右键，在弹出的菜单中选择Page Setup，弹出设置界面，修改为如下图所示才能打印输出1:1的电路图。

5.3.2．此时在PCB图上点击右键如图4所示，在弹出的菜单中选择Configuration，弹出设置界面如图5所示，注意里面几个选项，Printouts&Layers里面选择需要打印的图层，保留3个层：BottomLayer、Multilayer、KeepOutLayer，点击Close关闭窗口，可看到预览PCB文件图形做出相应的变化；右边选中Holes（过孔）打印出焊盘孔，最下面

的Color Set选项选择Black&White（黑白）即可；

5.3.3．此时，将热转印纸（相片纸）按照自己PCB尺寸的方向，贴到A4纸的正中央的位置，将A4纸放入打印机内；

5.3.4．在Altium Designer 10界面上，点击打印图标即可将PCB图形打印到转印纸上，完成电路图的打印工作，将打印好的热转印纸平放收好，避免因弯折而掉碳粉导致导线断裂。

5.4、热转印制作电路板

5.4.1．将覆铜板用水磨砂纸在水龙头上用水轻轻打磨，按照同一个方向依次打磨覆铜板的表面，目的是去掉覆铜板上的污点、油渍、氧化层等等部分，晾干；

5.4.2．将前一步骤内打印好的热转印纸有碳粉一面，对正贴到覆铜板有铜层的一面，将PCB图形与覆铜板完全对正，使所有导线都在覆铜板内部，对齐后此时用手捏紧，在电路板的一边弯折热转印纸，使其折回夹住覆铜板；

5.4.3．将有热转印纸的一面（即覆铜板有铜层一面）向上，顺势放入已经加热到180度的热转印机内，等其由前面一直走到后面即可完成热转印过程。

5.4.4．拿起热转印后的电路板一角，轻轻撕开其上的热转印纸，看看电路走线是否

都已转印到覆铜板上，若有未转移上的线路，请再放入热转印机走一边，加固，第二遍后，碳粉一般都会完整转印到覆铜板上。

5.5使用FeCl3腐蚀电路板

5.5.1．将转印好的覆铜板（有碳粉的覆铜板）放到冷水上冲洗，并用手指轻轻搓掉粘在线路上的薄纸层（碳粉粘附力不错，不会搓掉），方便无碳粉位置的铜层能在后面腐蚀过程中与FeCl3完全接触而迅速腐蚀掉，加速腐蚀过程，防止线路部分过腐蚀而断线；

5.5.2．处理好覆铜板后，将其有线路一面向上，放入FeCl3溶液内腐蚀，期间可用塑料镊子轻轻搅拌溶液使其流动，加快腐蚀过程；

5.5.3．在腐蚀过程中可随时用塑料镊子夹起电路板观察腐蚀情况，直到所有线路清晰可见，而线路以外无铜片残留即完成腐蚀过程。

5.5.4．用镊子夹起腐蚀好的电路板，滤掉上面的FeCl3溶液，放入水龙头处用水冲洗，将其余的FeCl3洗掉，晾干。

5.6、对电路板打孔

打孔时注意钻头直径的选择：

选用0.8mm为常用钻头，用于电阻、三极管、集成芯片、数码管等引脚的钻孔；1.0mm 以上用于二极管、排针、蜂鸣器、继电器等管脚较粗的钻孔。用6.5mm的钻头钻四联可变电容插口。

打孔时，将电路板平放在打孔机平台上，左手按压住电路板使其固定，右手持打孔手臂慢慢下压，接近电路板时，左手移动使其中某一个孔对准钻头，右手慢慢压下钻头打出漂亮的过孔。

5.7、涂抹酒精松香溶液防止氧化

涂抹松香溶液的优点有：

5.7.1防止有铜的线路氧化；

5.7.2帮助助焊。

打好过孔的电路板，放到水龙头处，使用水墨砂纸仔细打磨，去掉因热转印产生的碳粉，打磨后有助于焊接。打磨干净后，晾干。

将晾干的电路板平放，有线路一面向上，使用毛笔蘸上酒精松香溶液，轻轻在电路板上扫过，全部涂抹好后放到一边晾干即可。

5.8、焊接电路板与调试

6 制作与调试方法

本电子琴的制作比较简单，大的方面主要分为两步，第一步是绘制PCB板并制成电路，第二步是写程序，驱动程序发声。调试也很简单，共有八个按键，按下不同按键便会产生相对应的声音。

具体步骤如下：

（1）由设计要求选择合适元器件设计并绘制出电路图；

实验原理图如图（3.1）所示，在Altium Designer 10里根据原理图放置元器件

并相应的连好线，此部分比较简单。首先新建一个设计并保存到自己的目录下，然后再新建一个.sch和.pcb的文件。然后再打开.sch文件，根据原理图，摆放好元器件并连好线。

（2）绘制元器件的元件符号库、封装库；

对于Altium Designer 10里没有的元件，自己根据相应的要求绘制出来，首先新建一个sch.library文件并在其中绘制好原理图，例如CM38。然后再添加到.sch文件的原件库中。

对于Altium Designer 10里没有的封装，自己也要根据相应的要求绘制出来，首先新建一个pcb.library的文件并在其中按要求绘制好相应的封装。然后一样的添加到.pcb 文件的原件库中。

当所有的线都原理图连接好了后，对原理图使用“电气规则检查”，如果电路图没有绘制错误，就可以对各元件添加封装了。封装添加好后，点击设计—》创建网络表，再在Pcb文件中添加网络表，生成pcb图。

（3）PCB设计时的走线、布局技巧；

生成pcb图后就是走线了，首先要摆放好器件，尽量使pcb图摆放紧凑，美观以及跳线尽量少，摆放过程中可以结合原理图及元器件的原理来放置，这样走线是就没那么复杂。

最后我们在底层布线，电源线和接地线一定要粗，其他线路也是越粗越好，但一般连线的宽度是0.8mm，线太细在腐蚀的时候就会断线。同时在跳线处要放置焊盘。

PCB电路如下：

（4）使用热转印方式制作印制电路板；

PCB走线、布局好后，把pcb电路图打印出来，并用热转印方式把pcb图转印到板子上。

使用FeCl3或类似溶液腐蚀电路板；

电路图转印好后，把板子放到FeCl3溶液中对其进行腐蚀。

使用高速对印制电路板打；

板子腐蚀好后，用电钻对焊盘打孔，电钻使用0.8mm或1.0mm的针孔，针孔应大些，不然焊元件的时候针脚会插不进去。

元器件的焊接；

板子只好后就是焊接元器件了，把元器件插在板子上相应的地方，注意有些元器件的正负极不要插反，芯片不要插反，不然上电后会把板子给烧掉。在焊接的时候要注意技巧，不要有虚焊、漏焊的地方。

使用酒精松香溶液保护电路板防止氧化；

7 总结

通过本次课程设计，使我加深了对PCB制版的认识，包括从绘制SCH、绘制原理图符号库、绘制PCB库、绘制PCB，到热转印、打孔、腐蚀与焊接调试，并且熟悉了电路板的设计流程，收获丰硕。最后设计的收音机电路板布局合理，焊工较好，功能达标，收到了3个广播电台，基本合乎当初的设计要求，达到课程设计的训练目的。

此次PCB板的制作给了我难忘的回忆，虽然以前也自己制作过一些板子，但本次却是我第一次从头到尾完成最认真的一次。在制作过程中出现了很多问题同时也掌握了一些技巧。以下是我在此次制作过中得到的一些技巧和方法：

（1）在绘制原理图是，元器件一定要选对，有些原理图看似和要求的原理图很像，但稍微一个管脚不同制出来的板子就会出错。同时在连线的时候有很多同学由于不熟练，使得其中有很多的交叉线，出现一些节点，但他们就只是单单的把节点删掉，在元器件检查的时候出现了很多的错，甚至都找不出原因，不得不重新再绘制。

（2）在绘制PCB图时首先要摆放好器件，尽量使pcb图摆放紧凑，美观以及跳线尽量少，摆放过程中可以结合原理图及元器件的原理来放置，这样走线是就没那么复杂。对于本设计，在PCB走线时可以相应的对按键和89C51的连线顺序做一些该变，这样PCB连线看着没那么复杂同时连线时可以少掉很多不必要的跳线，看起来更清晰、明了。由于89C51的那些管脚都是输入管脚，功能是一样的，所以对其改变对实验结果不会有什么影响。在布线时，一定要选择好板层，此次我们制作的是单层板，应选择底层布线。很多同学对于密密麻麻的线不知从何下手，可以把原理图分成几个小部分，然后先把每个小部分连接好，再放到一起来连接，这样不仅更容易连接、用时也更少。同时电源线和接地线一定要粗，其他线路也是越粗越好，但一般连线的宽度是0.6mm，线太细在腐蚀的时候就会断线，热转印时也会很难转印到板子上，难度更大。在跳线处要放置焊盘。每个元器件的焊盘应该也要重新改过，一般x为2.0mm，y为1.8mm，不然在打孔的时候会将焊盘全部打坏，不利于焊接。

（3）在热转印时，一定要仔细，最好一次就全部转印上，否则印上去的线会不清晰甚至断线、移位。当然如果不熟练可以使用热转印机自动转印。这样用FeCl3腐蚀后的板子会更加漂亮、清晰，同时也不容易出错。

（4）在打孔的时候，要是电钻的针对准孔，打齐，特别是对芯片的焊盘打孔时尤其要注意，如果孔没打齐在插芯片时会插不进甚至会把管脚弄断。同时，最重要的时注意安全，在打孔时很容易把针弄断伤到自己，所以一定要注意安全不要把眼睛对着针。

（5）在焊接元器件时，首先，要把元器件插好，对别是二极管，正负极一定不能插反，同时芯片也是，芯片最好先焊接底座，不要直接把芯片焊在板子上，这样即使是插错了也可以改。用电烙铁焊接时应对准焊盘，快速准确的焊上锡丝，不要出现虚焊、漏焊的情况，由于电烙铁温度很高，所以也要注意安全，不要伤到自己。

（6）焊好器件后，最好在重新检查一下电路，用万用表先检查一下各线路是否接通，没接好的地方可以使用锡丝使其连接上。最后使用酒精松香溶液保护电路板防止氧化。

（7）在本次实验过程中，遇到了很多困难，特别是在绘制PCB图的时候，为了使板子尽量漂亮，跳线尽量少板子尽量小，我把原理图修改了好几次，同时PCB板也绘制了好几个，一直到最后绘制出相对来说还比较满意的一个。大家都知道对PCB走线时一个很繁琐的过程，看着密密麻麻的线不知从何下手，我也一样，有好几次我都想放弃随便画一个算了，但最后还是坚持了下来。当看到板子很完美很成功的制出来时，当受到老师和同学赞扬时，我才知道我所做的一切都是值得的，同时也更加明白坚持是最重要的。总之，这次课程设计对于大部分同学来说是受益匪浅的，也是很成功的，真正意义的让我们得到了一次实践锻炼的机会。当然以后也应该多做一些这方面的实验，提高自己的动手能力。

参考文献

[1] 潘永雄、沙河. 电子线路CAD实用教程.西安电子科技大学出版社，2007.7（3）,186～230.

[2] 刘原、高吉祥. 电路分析基础，电子工业出版社，2007.7（2），1～50.

[3] 高吉祥、唐朝京. 模拟电子技术，电子工业出版社，2009.6（4），1～28.