簡(jiǎn)易星形呼吸燈原理圖設(shè)計(jì)

這是一篇非常適合“入門(mén)” “實(shí)踐”的課程案例推薦。

不論是剛?cè)雽W(xué)的學(xué)生，需要案例推薦的高校老師，亦或是想入門(mén)的電子愛(ài)好者，都值得一看哦~

一、工程描述

簡(jiǎn)易星形呼吸燈采用LM358運(yùn)放及外圍電路構(gòu)成，由20個(gè)LED排列成一個(gè)五角星形圖案。

二、電路原理

1.芯片介紹

LM358是由兩個(gè)獨(dú)立的運(yùn)算放大器所組成，增益高、共模抑制比高、穩(wěn)定性強(qiáng)。

圖2-1LM358腳位圖（SOP-8）

它適合于電源電壓范圍很寬的單電源使用，也適用于雙電源工作模式。

使用范圍廣。

表2-1 LM358引腳說(shuō)明

2.典型應(yīng)用

由LM358及外圍電路構(gòu)成一個(gè)三角波信號(hào)發(fā)生器

三極管構(gòu)成一個(gè)共射電路。

將加在基極的三角波信號(hào)進(jìn)行放大，并且由于基極的電壓是一個(gè)三角波夾在直流信號(hào)上，導(dǎo)致發(fā)射極的輸出電壓是一個(gè)上移的三角波信號(hào)，可以控制LED燈的亮度，形成呼吸的效果。

圖2-2 LM358經(jīng)典應(yīng)用電路圖

在圖2-2中：LM358的3腳和6腳的電位是固定的。

當(dāng)2腳電位低于3腳電位時(shí)，1腳輸出高電平，即T1導(dǎo)通，LED亮。

2腳的電位是由7腳提供的，當(dāng)5腳的電位高于6腳時(shí)，7腳輸出高電平。

這兩個(gè)運(yùn)放組成的相互連通的比較器來(lái)間隙的使T1導(dǎo)通，點(diǎn)亮LED。

三、原理圖設(shè)計(jì)

1.新建工程

打開(kāi)嘉立創(chuàng)EDA專(zhuān)業(yè)版。

創(chuàng)建工程并命名為：“【模擬電路】LM358星形呼吸燈”。

將原理圖文件命名為：“SCH_LM358星形呼吸燈”。

根據(jù)圖3-1進(jìn)行電路原理圖繪制。

圖3-1 SCH_LM358星形呼吸燈

2.器件選型

在本項(xiàng)目的元器件選型中，所有元器件均可直接在嘉立創(chuàng)EDA的元件庫(kù)中進(jìn)行搜索。

如果對(duì)元器件不熟悉，也可以通過(guò)復(fù)制物料中的商品編號(hào)進(jìn)行搜索。

每一個(gè)元器件在立創(chuàng)商城都有唯一的商品編號(hào)。

圖3-2元器件搜索示意圖

圖3-3通過(guò)商品編號(hào)搜索示意圖

3.物料清單

四、邊框設(shè)計(jì)

圖4-1星形邊框設(shè)計(jì)

在頂部工具欄將線(xiàn)條45°修改成線(xiàn)條自由角度，放置線(xiàn)條折線(xiàn)（快捷鍵：Alt + L）。

按Tab鍵可鎖住已輸入的值，并切換輸入長(zhǎng)度和角度。

五角星的邊長(zhǎng)為36mm，角度見(jiàn)上圖標(biāo)出，從頂部開(kāi)始畫(huà)起。

1.繪制步驟（11步）

圖4-2-1星形邊框繪制1

圖4-2-2星形邊框繪制2

圖4-2-3星形邊框繪制3

圖4-2-4星形邊框繪制4

圖4-2-5星形邊框繪制5

圖4-2-6星形邊框繪制6

圖4-2-7星形邊框繪制7

圖4-2-8星形邊框繪制8

圖4-2-9星形邊框繪制9

圖4-2-10星形邊框繪制10

完成五角星繪制后，框選整個(gè)五角星。

點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵，添加2mm的圓形倒角，減緩五角星的尖銳度，使其圓滑一些，更加安全。

圖4-3輸入倒角半徑的值

圖4-4 五角星邊框設(shè)計(jì)圖

五、PCB設(shè)計(jì)

完成原理圖設(shè)計(jì)

經(jīng)過(guò)DRC檢查電路與網(wǎng)絡(luò)連接正確

點(diǎn)擊頂部菜單欄的“設(shè)計(jì)”→“原理圖轉(zhuǎn)PCB”，快捷鍵為Alt+I

將PCB文件保存至同一工程下并命名為：“PCB_LM358星形呼吸燈”。

1.PCB布局

在器件布局時(shí)20個(gè)LED按五角星形狀排列分布放置。

其余器件放置在背面，TYPE-C擺放在五角星下方。

布局參考如圖5-1所示。

圖5-1 PCB布局參考圖

2.PCB走線(xiàn)

PCB走線(xiàn)，全稱(chēng)為印刷電路板布線(xiàn)（PCB LAYOUT）。

由于電路板有頂面與底面兩個(gè)面，在PCB走線(xiàn)也就可以分為頂層和底層走線(xiàn)。

其中頂層走線(xiàn)默認(rèn)是紅色線(xiàn)，底層為藍(lán)色線(xiàn)，也可按照個(gè)人喜好設(shè)置其他顏色。

走線(xiàn)也就是在電路板中按照飛線(xiàn)連接導(dǎo)線(xiàn)，將相同的網(wǎng)絡(luò)連接起來(lái)即可。

頂層的LED可照參照五角星形狀進(jìn)行走線(xiàn)。

布線(xiàn)參考如圖5-2所示，初次設(shè)計(jì)可參考下圖進(jìn)行走線(xiàn)。

圖5-2-1 PCB走線(xiàn)參考圖-頂層

圖5-2-2 PCB走線(xiàn)參考圖-底層

3.覆銅與絲印

PCB走線(xiàn)畫(huà)完后進(jìn)行覆銅，就可以連接好GND網(wǎng)絡(luò)。

絲印字符遵循從左到右，從上往下的原則。

標(biāo)注工程名稱(chēng)與logo，注釋標(biāo)出開(kāi)關(guān)打開(kāi)的方向。

圖5-3-1 PCB覆銅與絲印參考圖-頂層

圖5-3-2 PCB覆銅與絲印參考圖-底層

六、電路調(diào)試

1.器件焊接

可參考焊接順序：

首先焊接頂面的LED

再焊接Type-C連接器/撥動(dòng)開(kāi)關(guān)

其次焊接LM358運(yùn)放芯片

最后焊接電阻/電容/可調(diào)電阻

電路均為貼片器件，焊接遵循從低到高的原則進(jìn)行即可。

圖6-1-1 PCB空板-頂面

圖6-1-2 PCB空板-底面

注意焊接過(guò)程中用電安全手不要接觸到烙鐵頭，避免燙傷。

焊接時(shí)元器件對(duì)準(zhǔn)位置，檢查型號(hào)是否正確。

焊接過(guò)程注意錫線(xiàn)是否虛焊漏焊，避免影響電路性能，導(dǎo)致電路不能正常工作。

圖6-2-1PCBA實(shí)物圖-頂面

圖6-2-2 PCBA實(shí)物圖-底面

2.硬件調(diào)試

焊接完成后需要使用萬(wàn)用表檢查電源與地是否短路

焊接過(guò)程中有沒(méi)有出現(xiàn)短路以及斷路的情況

檢查無(wú)誤后方能進(jìn)行上電測(cè)試

TYPE-C接通后，打開(kāi)撥動(dòng)開(kāi)關(guān)，板子開(kāi)始工作，LED產(chǎn)生呼吸閃爍效果。

調(diào)整可調(diào)電阻的阻值，可改變呼吸燈閃爍的頻率。

圖6-4 簡(jiǎn)易星形呼吸燈工作圖

審核編輯 ：李倩