-讲多通道电路设计

11.2多通道电路设计

教学目的及要求：1.了解多通道设计方法的含义2.熟练掌握多通道电路设计方法教学重点、难点：多通道电路设计方法复习：11.1.3层次电路图的PCB设计（1）在Projects面板里产生一个新的PCB板。（2）重新定义PCB板的形状。（3）绘制一个PCB板的板框。（4）检查每个元件的封装是否正确。（5）执行“Project”→“CompilePCBProject层次原理图设计.PrjPCB”命令。（6）执行“Design”菜单下的“UpdatePCBDocument电机驱动电路.PcbDoc”命令。（7）按“”按钮验证一下有无不妥之处。（8）如果所有数据转移都顺利，没有错误产生，则按“”按钮。（9）设计PCB板。11.2.1多路滤波器的原理图设计AltiumDesigner支持多通道设计，简化具有多个完全相同的子模块的电路的设计工作。本节将通过多路滤波器的设计，介绍多通道电路设计方法。下图所示为一个六通道多路滤波器的设计电路原理图。由于六个通道的电路是完全一致的，所以可以采用多通道设计方法设计电路，具体设计步骤如下。（1）启动AltiumDesigner，创建名称为“多路滤波器.PrjPCB”的项目。（2）在“多路滤波器.PrjPCB”的项目中新建一个空白原理图文档，把它另存为：单路滤波器.SchDoc。（3）在新建的空白原理图中绘制如图11-40所示的单路滤波器.SchDoc。图11-40绘制的单路滤波器电路原理图（4）单击通用工具栏中的保存工具按钮“”，保存原理图文件。（5）选择“Projects”工作面板，在项目中再次新建一个空白原理图文档。（6）在空白原理图文档窗口内，在主菜单中选择“Design”→“CreateSheetSymbolFromSheetorHDL”命令，打开如图11-41所示的“ChooseDocumenttoPlace”对话框。图11-41“ChooseDocumenttoPlace”对话框（7）在“ChooseDocumenttoPlace”对话框中选择“单路滤波器.SchDoc”文件名，单击“OK”按钮，在原理图文档中添加如图11-42所示的方块图符号。（8）双击方块图符号名称“U_单路滤波器”，打开如图11-43所示的“SheetSymbolDesignator”对话框，将“Designator”编辑框内的内容修改为“Repeat（单路滤波器，1，6）”，单击回车键。图11-42添加的方块图符号图11-43“SheetSymbolDesignator”对话框（9）双击方块图符号中的端口“Vin”，打开“SheetEntry”对话框，在“Name”编辑框内输入“Repeat（Vin）”，然后单击“OK”按钮。将端口的名称改为“Repeat（Vin）”。(10)双击方块图符号中的端口“Vout”，打开“SheetEntry”对话框，在“Name”编辑框内输入“Repeat（Vout）”，然后单击“OK”按钮。将端口的名称改为“Repeat（Vout）”，修改完成后的子图符号如图11-44所示。图11-44修改后的子图符号通过将方块图符号名称修改为“Repeat（单路滤波器，1，6）”，表示将如图11-42所示的单元电路复制了6个。将“Vin”端口名称改为“Repeat（Vin）”语句，则表示每个复制的电路中的“Vin”端口都被引出来，将“Vout”端口名称改为“Repeat（Vout）”语句，则表示每个复制的电路中的“Vout”端口都被引出来，而各通道的其他未加“Repeat”语句的电路同名端口都将被互相连接起来。（11）在原理图中添加其他元件，绘制如图11-45所示的电路图。图11-45绘制的六通道多路滤波器电路原理图（12）单击通用工具栏中的保存工具按钮“”，在弹出的“Save[Sheet1.schdoc]As”对话框的“文件名”编辑框内输入“多路滤波器”，单击“保存”按钮，即将电路图文件保存为“多路滤波器.SchDoc”。至此，采用多通道技术设计的六通道多路滤波器电路原理图任务完成。从图11-45与图11-39比较，图11-45完全可以取代图11-39，图11-45的原理图清晰、明了、简单。可以看出在一个电路系统中，如果原理图比较复杂，对于具有多个重复的电路部分时，用多通道设计方法设计很简单。11.2.2多路滤波器的PCB设计

1.检查电路正确否，执行“Project”→“CompilePCBProject多通道设计.PrjPcb”命令。如果有错，则在messages面板有提示，按提示改正错误后，重新编译，如果没有信息（messages）窗口弹出，表示没有错误。2.执行“Design”→“UpdatePCBDocument多路滤波器.PcbDoc”命令。出现“EngineeringChangeOrder”对话框。按“”按钮验证一下有无不妥之处，如果没有错误，所有数据转移都顺利，则按“”按钮执行真正的操作，然后按“Close”按钮关闭此对话框，原理图的信息转移到“电机驱动电路.PcbDoc”PCB板上，如图11-46所示。图11-46数据转移到“多路滤波器.PcbDoc”的PCB板上3.从图11-46看出，元件的标号是乱的，所以重新标注PCB板上元件的标号。执行菜单“Tools”→“Re-Annotate”命令，弹出图11-47对话框，选择“4ByDescendingYThenAscendingX”，按OK按钮。重新标注的PCB板如图11-48所示，注意元件的标号发生了改变，按重上到下的顺序排列。图11-47重新标注对话框图11-48重新标注后的PCB板4.手动布局、自动布线的PCB如图11-49所示。图11-49多路滤波器PCB图从图11-49看出，元件标号的位置不好，可以统一调整如下：（1）打开“PCBFilter”面板，在“Finditemsmatchingthesecriteria:”栏，输入“IsComponent”语句，选择“Objectspassingthefilter”栏内的复选框：“Select”，按“Apply”按钮，选中PCB板上的所有元件。（2）鼠标放在任一选中元件上，按鼠标右键，弹出下拉菜单。（3）在下拉菜单上选择“Align”→“PositionComponentText”,弹出“ComponentTextPosition”对话框，如图11-50所示。（4）在图11-50的“Designator”区域，可选择元件标号在元件上的位置，有9个选择（9个单选按钮），在这里选择元件中上方的位置，如箭头光标所示。（5）按“OK”按钮，每个元件的标号就自动在每个元件的中上方的位置上，如图11-51所示。图11-50ComponentTextPosition对话框（7）打开“PCBInspector”面板,在“Ratation”处：输入360，如图11-52所示，按回车键,所有选中的标号就变成水平方向了，如图11-52所示。图11-51重新对齐元件的标号（6）把图11-51的元件标号统一旋转成水平方向的。打开“PCBFilter”面板，在“Finditemsmatchingthesecriteria:”栏，输入“IsDesignator”语句，按“Apply”按钮，选中PCB板上所有元件的标号。图11-52PCBInspector面板标号旋转3600

5.由于PCB板上元件的标号是从新标注过的，与原理图上的标号不一致，所以需要把PCB板上重新标注的元件的标号信息更新到原理图上。图11-45所示的六通道多路滤波器电路原理图编译没有错误后，编译后单路滤波器电路图自动变成了6张，每张原理图的标签如图11-53所示。图11-53编译后单路滤波器电路图的标签（1）选择“单路滤波器2”标签，该张电路图如图11-54所示：图11-54单路滤波器2的原理图（2）注意元件的标号信息有一个“单路滤波器2”。（3）打开“多路滤波器.PcbDoc”的PCB图，执行菜单“Design”→“UpdateSchematicsin多通道设计.PrjPcb”命令。弹出“EngineeringChangeOrder”对话框，如图11-55所示。图11-55原理图元件的标号将变成与PCB元件的标号一致（4）按“”按钮验证一下有无不妥之处，如果没有错误，则按“”按钮执行真正的操作，然后按“Close”按钮关闭此对话框，PCB的信息更新到原理图上。（5）现在选择“单路滤波器2”标签，该张电路图如图11-56所示：图11-56原理图的标号被更新小结：11.2.1多路滤波器的原理图设计（1）启动AltiumDesigner，创建名称为“多路滤波器.PrjPCB”的项目。（2）在“多路滤波器.PrjPCB”的项目中新建一个空白原理图文档。（3）在新建的空白原理图中绘制单路滤波器.SchDoc。（4）保存原理图文件。（5）选择“Projects”工作面板，在项目中再次新建一个空白原理图文档。（6）在空白原理图文档窗口内，在主菜单中选择“Design”→“CreateSheetSymbolFromSheetorHDL”命令。（7）在“ChooseDocumenttoPlace”对话框中选择“单路滤波器.SchDoc”文件名，单击“OK”按钮。（8）将“Designator”编辑框内的内容修改为“Repeat（单路滤波器，1，6）”。（9）将端口的名称改为“Repeat（Vin）”。（10）将端口的名称改为“Repeat（Vout）”。（11）在原理图中添加其他元件，绘制如图11-45所示的电路图。11.2.2多路滤波器的PCB设计1.检查电路正确否，执行“Project”→“CompilePCBProject多通道设计.PrjPcb”命令。2.执行“Design”→“UpdatePCBDocument多路滤波器.PcbDoc”命令。3.从图11-46看出，元件的标号是乱的，所以重新标注PCB板上元件的标号。4.设计PCB板5.把PCB板上重新标注的元件的标号信息更新到原理图上。作业：P2485.多通道设计的基本思想是什么？6.简述层次电路原理图设计与多通道设计的异同？第一节活塞式空压机的工作原理第二节活塞式空压机的结构和自动控制第三节活塞式空压机的管理复习思考题单击此处输入你的副标题，文字是您思想的提炼，为了最终演示发布的良好效果，请尽量言简意赅的阐述观点。第六章活塞式空气压缩机

piston-aircompressor压缩空气在船舶上的应用：

1.主机的启动、换向；

2.辅机的启动；

3.为气动装置提供气源；

4.为气动工具提供气源；

5.吹洗零部件和滤器。

排气量:单位时间内所排送的相当第一级吸气状态的空气体积。单位：m3/s、m3/min、m3/h第六章活塞式空气压缩机

piston-aircompressor空压机分类：按排气压力分：低压0.2～1.0MPa；中压1～10MPa；高压10～100MPa。按排气量分：微型<1m3/min；小型1～10m3/min；中型10～100m3/min；大型>100m3/min。第六章活塞式空气压缩机

piston-aircompressor第一节活塞式空压机的工作原理容积式压缩机按结构分为两大类：往复式与旋转式两级活塞式压缩机单级活塞压缩机活塞式压缩机膜片式压缩机旋转叶片式压缩机最长的使用寿命-

----低转速（1460RPM），动件少（轴承与滑片），润滑油在机件间形成保护膜，防止磨损及泄漏，使空压机能够安静有效运作；平时有按规定做例行保养的JAGUAR滑片式空压机，至今使用十万小时以上，依然完好如初，按十万小时相当于每日以十小时运作计算，可长达33年之久。因此，将滑片式空压机比喻为一部终身机器实不为过。滑(叶)片式空压机可以365天连续运转并保证60000小时以上安全运转的空气压缩机1.进气2.开始压缩3.压缩中4.排气1.转子及机壳间成为压缩空间，当转子开始转动时，空气由机体进气端进入。2.转子转动使被吸入的空气转至机壳与转子间气密范围，同时停止进气。3.转子不断转动，气密范围变小，空气被压缩。4.被压缩的空气压力升高达到额定的压力后由排气端排出进入油气分离器内。4.被压缩的空气压力升高达到额定的压力后由排气端排出进入油气分离器内。1.进气2.开始压缩3.压缩中4.排气1.凸凹转子及机壳间成为压缩空间，当转子开始转动时，空气由机体进气端进入。2.转子转动使被吸入的空气转至机壳与转子间气密范围，同时停止进气。3.转子不断转动，气密范围变小，空气被压缩。螺杆式气体压缩机是世界上最先进、紧凑型、坚实、运行平稳，噪音低，是值得信赖的气体压缩机。螺杆式压缩机气路系统：

A

进气过滤器

B

空气进气阀

C

压缩机主机

D

单向阀

E

空气/油分离器

F

最小压力阀

G

后冷却器

H

带自动疏水器的水分离器油路系统：

J

油箱

K

恒温旁通阀

L

油冷却器

M

油过滤器

N

回油阀

O

断油阀冷冻系统：

P

冷冻压缩机

Q

冷凝器

R

热交换器

S

旁通系统

T

空气出口过滤器螺杆式压缩机涡旋式压缩机

涡旋式压缩机是20世纪90年代末期开发并问世的高科技压缩机，由于结构简单、零件少、效率高、可靠性好，尤其是其低噪声、长寿命等诸方面大大优于其它型式的压缩机，已经得到压缩机行业的关注和公认。被誉为“环保型压缩机”。由于涡旋式压缩机的独特设计，使其成为当今世界最节能压缩机。涡旋式压缩机主要运动件涡卷付，只有磨合没有磨损，因而寿命更长，被誉为免维修压缩机。

由于涡旋式压缩机运行平稳、振动小、工作环境安静，又被誉为“超静压缩机”。

涡旋式压缩机零部件少，只有四个运动部件,压缩机工作腔由相运动涡卷付形成多个相互封闭的镰形工作腔，当动涡卷作平动运动时，使镰形工作腔由大变小而达到压缩和排出压缩空气的目的。活塞式空气压缩机的外形第一节活塞式空压机的工作原理一、理论工作循环（单级压缩）工作循环：4—1—2—34—1吸气过程

1—2压缩过程

2—3排气过程第一节活塞式空压机的工作原理一、理论工作循环（单级压缩）

压缩分类：绝热压缩：1—2耗功最大等温压缩：1—2''耗功最小多变压缩：1—2'耗功居中功＝P×V（PV图上的面积）加强对气缸的冷却，省功、对气缸润滑有益。二、实际工作循环（单级压缩）1.不存在假设条件2.与理论循环不同的原因：1）余隙容积Vc的影响Vc不利的影响—残存的气体在活塞回行时，发生膨胀，使实际吸气行程（容积）减小。Vc有利的好处—

（1）形成气垫，利于活塞回行；（2）避免“液击”（空气结露）；（3）避免活塞、连杆热膨胀，松动发生相撞。第一节活塞式空压机的工作原理表征Vc的参数—相对容积C、容积系数λv合适的C：低压0.07-0.12

中压0.09-0.14

高压0.11-0.16

λv＝0.65—0.901）余隙容积Vc的影响C越大或压力比越高，则λv越小。保证Vc正常的措施：余隙高度见表6-1压铅法—保证要求的气缸垫厚度2.与理论循环不同的原因：二、实际工作循环（单级压缩）第一节活塞式空压机的工作原理2）进排气阀及流道阻力的影响吸气过程压力损失使排气量减少程度，用压力系数λp表示：保证措施：合适的气阀升程及弹簧弹力、管路圆滑畅通、滤器干净。λp

（0.90-0.98）2.与理论循环不同的原因：二、实际工作循环（单级压缩）第一节活塞式空压机的工作原理3）吸气预热的影响由于压缩过程中机件吸热，所以在吸气过程中，机件放热使吸入的气体温度升高，使吸气的比容减小，造成吸气量下降。预热损失用温度系数λt来衡量（0.90-0.95）。保证措施：加强对气缸、气缸盖的冷却，防止水垢和油污的形成。2.与理论循环不同的原因：二、实际工作循环（单级压缩）第一节活塞式空压机的工作原理4）漏泄的影响内漏：排气阀（回漏）；外漏：吸气阀、活塞环、气缸垫。漏泄损失用气密系数λl来衡量（0.90-0.98）。保证措施：气阀的严密闭合，气缸与活塞、气缸与缸盖等部件的严密配合。5）气体流动惯性的影响当吸气管中的气流惯性方向与活塞吸气行程相反时，造成气缸压力较低，气体比容增大，吸气量下降。保证措施：合理的设计进气管长度，不得随意增减进气管的长度，保证滤器的清洁。2.与理论循环不同的原因：二、实际工作循环（单级压缩）第一节活塞式空压机的工作原理上述五条原因使实际与理论循环不同。4）漏泄的影响5）气体流动惯性的影响1）余隙容积Vc的影响2）进排气阀及流道阻力的影响3）吸气预热的影响2.与理论循环不同的原因：二、实际工作循环（单级压缩）第一节活塞式空压机的工作原理3.排气量和输气系数理论排气量Vt----单位时间内活塞所扫过的气缸容积。实际排气量Q：Q=Vt

λ输气系数λ

：λ＝λtλv

λ

pλl漏泄的影响余隙容积Vc的影响