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(guò)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(hào)檢測(cè)電路、信號(hào)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。

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(cè)模式，不停循環(huán)檢測(cè)有沒(méi)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(cè)是否有人，如此重復(fù)。

2、電路設(shè)計(jì)

（1）信號(hào)檢測(cè)電路

信號(hào)檢測(cè)電路以紅外傳感器為核心，將人體紅外信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，傳送給信號(hào)調(diào)理電路進(jìn)行處理。圖是信號(hào)檢測(cè)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(hào)輸出，電路中將其下拉到地，當(dāng)檢測(cè)到人體熱釋紅外信號(hào)時(shí)輸出高電平；3 引腳是接地端。

（2）信號(hào)放大電路

由于熱釋紅外傳感器的輸出信號(hào)十分微弱，不能直接驅(qū)動(dòng)報(bào)警電路進(jìn)行工作。因此需要利用信號(hào)放大電路來(lái)對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行放大。本模塊電路設(shè)計(jì)成了兩級(jí)的放大電路，第一級(jí)放大電路是基于 9014 三極管設(shè)計(jì)的，而第二級(jí)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(jiǎn)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(guò)兩級(jí)放大電路處理后，信號(hào)已經(jīng)達(dá)到了驅(qū)動(dòng)電路的要求。

（3）電壓比較電路

信號(hào)經(jīng)過(guò)信號(hào)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的電壓基準(zhǔn)端，通過(guò)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(hào)放大電路的輸出信號(hào)。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。

（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(dòng)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(cè)到人時(shí)，其輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)處理后傳輸?shù)窖訒r(shí)電路使得電容 C6 經(jīng)過(guò)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(dòng)報(bào)警電路。當(dāng)檢測(cè)不到人時(shí)，輸入到延時(shí)電路的信號(hào)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。

（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(jiàn)的小功率 NPN 型三極管 8050。

3、PCB設(shè)計(jì)

（1）完整電路原理圖

最終設(shè)計(jì)的完整的紅外報(bào)警電路原理圖如圖所示。

（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(jiàn)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(hào)線都選擇為 10mil 線寬；部分驅(qū)動(dòng)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(duì)其進(jìn)行局部加粗。

（5）敷銅

敷銅后PCB的效果如圖所示。