简易星形呼吸灯原理图设计

这是一篇非常适合 “入门” “实践” 的课程案例推荐。

不论是刚入学的学生，需要案例推荐的高校老师，亦或是想入门的电子爱好者，都值得一看哦~

一、工程描述                                         

简易星形呼吸灯采用LM358运放及外围电路构成，由20个LED排列成一个五角星形图案。

二、电路原理                                         

1.芯片介绍   

LM358是由两个独立的运算放大器所组成，增益高、共模抑制比高、稳定性强。

图2-1 LM358脚位图（SOP-8）  

它适合于电源电压范围很宽的单电源使用，也适用于双电源工作模式。

使用范围广。

表2-1  LM358引脚说明  

2.典型应用   

由LM358及外围电路构成一个三角波信号发生器

三极管构成一个共射电路。

将加在基极的三角波信号进行放大，并且由于基极的电压是一个三角波夹在直流信号上，导致发射极的输出电压是一个上移的三角波信号，可以控制LED灯的亮度，形成呼吸的效果。

图2-2 LM358经典应用电路图    

在图2-2中：LM358的3脚和6脚的电位是固定的。

当2脚电位低于3脚电位时，1脚输出高电平，即T1导通，LED亮。

2脚的电位是由7脚提供的，当5脚的电位高于6脚时，7脚输出高电平。

这两个运放组成的相互连通的比较器来间隙的使T1导通，点亮LED。

三、原理图设计                                         

1.新建工程   

打开嘉立创EDA专业版。

创建工程并命名为：“【模拟电路】LM358星形呼吸灯”。

将原理图文件命名为：“SCH_LM358星形呼吸灯”。

根据图3-1进行电路原理图绘制。

图3-1 SCH_LM358星形呼吸灯  

2.器件选型   

在本项目的元器件选型中，所有元器件均可直接在嘉立创EDA的元件库中进行搜索。

如果对元器件不熟悉，也可以通过复制物料中的商品编号进行搜索。

每一个元器件在立创商城都有唯一的商品编号。

图3-2 元器件搜索示意图  

图3-3 通过商品编号搜索示意图  

3.物料清单   

四、边框设计                                         

图4-1 星形边框设计  

在顶部工具栏将线条45°修改成线条自由角度，放置线条折线（快捷键：Alt + L）。

按Tab键可锁住已输入的值，并切换输入长度和角度。

五角星的边长为36mm，角度见上图标出，从顶部开始画起。

1.绘制步骤（11步）   

图4-2-1 星形边框绘制1  

图4-2-2 星形边框绘制2  

图4-2-3 星形边框绘制3  

图4-2-4 星形边框绘制4  

图4-2-5 星形边框绘制5  

图4-2-6 星形边框绘制6  

图4-2-7 星形边框绘制7  

图4-2-8 星形边框绘制8  

图4-2-9 星形边框绘制9  

图4-2-10 星形边框绘制10  

完成五角星绘制后，框选整个五角星。

点击鼠标右键，添加2mm的圆形倒角，减缓五角星的尖锐度，使其圆滑一些，更加安全。

图4-3 输入倒角半径的值  

图4-4  五角星边框设计图  

五、PCB设计                                         

完成原理图设计

经过DRC检查电路与网络连接正确

点击顶部菜单栏的 “设计” → “原理图转PCB”，快捷键为Alt+I

将PCB文件保存至同一工程下并命名为：“PCB_LM358星形呼吸灯”。

1.PCB布局   

在器件布局时20个LED按五角星形状排列分布放置。

其余器件放置在背面，TYPE-C摆放在五角星下方。

布局参考如图5-1所示。

图5-1 PCB布局参考图  

2.PCB走线   

PCB走线，全称为印刷电路板布线（PCB LAYOUT）。

由于电路板有顶面与底面两个面，在PCB走线也就可以分为顶层和底层走线。

其中顶层走线默认是红色线，底层为蓝色线，也可按照个人喜好设置其他颜色。

走线也就是在电路板中按照飞线连接导线，将相同的网络连接起来即可。

顶层的LED可照参照五角星形状进行走线。

布线参考如图5-2所示，初次设计可参考下图进行走线。

图5-2-1 PCB走线参考图-顶层  

图5-2-2 PCB走线参考图-底层  

3.覆铜与丝印   

PCB走线画完后进行覆铜，就可以连接好GND网络。

丝印字符遵循从左到右，从上往下的原则。

标注工程名称与logo，注释标出开关打开的方向。

图5-3-1 PCB覆铜与丝印参考图-顶层  

图5-3-2 PCB覆铜与丝印参考图-底层  

六、电路调试                                         

1.器件焊接   

可参考焊接顺序：

首先焊接顶面的LED

再焊接Type-C连接器/拨动开关

其次焊接LM358运放芯片

最后焊接电阻/电容/可调电阻

电路均为贴片器件，焊接遵循从低到高的原则进行即可。

图6-1-1 PCB空板-顶面  

图6-1-2 PCB空板-底面  

注意焊接过程中用电安全手不要接触到烙铁头，避免烫伤。

焊接时元器件对准位置，检查型号是否正确。

焊接过程注意锡线是否虚焊漏焊，避免影响电路性能，导致电路不能正常工作。

图6-2-1 PCBA实物图-顶面  

图6-2-2 PCBA实物图-底面  

2.硬件调试   

焊接完成后需要使用万用表检查电源与地是否短路

焊接过程中有没有出现短路以及断路的情况

检查无误后方能进行上电测试

TYPE-C接通后，打开拨动开关，板子开始工作，LED产生呼吸闪烁效果。

调整可调电阻的阻值，可改变呼吸灯闪烁的频率。

图6-4 简易星形呼吸灯工作图  

审核编辑 ：李倩