電子產品與工藝制作報告書.doc

電子信息學院實驗報告書課程名：電子產品工藝技術與實踐 題 目： 實驗一電子產品工藝流程實驗（可調直流穩(wěn)壓電源電路裝調） 第 5 組 實驗類別 【綜合】 班 級： 電子1313 學 號： 26 姓 名： 吳限 評語：學習態(tài)度 （積極 較積極 一般； 較差 ）原理闡述 （清晰 較清晰 基本清晰 不清晰 ）實驗數(shù)據 （準確 基本正確 誤差較大 不準確 ）結果討論及小結（全面 較全面 較少 無 ）書寫規(guī)范性 （規(guī)范；較規(guī)范 基本規(guī)范；不符要求）成績： A B C D 指導教師：陳布雨 批閱時間： 年 月 日1、 實驗內容可調直流穩(wěn)壓電源電路板的設計、制作與調試測量。2、 實驗目的與要求實驗目的：（1）熟練掌握電子元器件參數(shù)的測試和元器件的選擇；（2）具備熟練查閱模擬電子器件手冊、參考資料等技術資料的能力； （3）熟練掌握正確使用常用模擬電子儀器儀表（萬用表、整流電源、信號發(fā)生器、示波器等）、設備、工具（電烙鐵、鑷子、螺絲刀、鉗子）的方法； （4）具備閱讀直流穩(wěn)壓電源產品說明書的能力，訓練學生分析中等復雜程度模擬電子產品整機電路原理圖的能力； （5）掌握電子產品從設計、制作、調試到出成品的全過程及一般方法；熟悉直流穩(wěn)壓電源的結構和基本設計方法，掌握其工作原理和使用方法； （6）具備典型模擬電路(直流穩(wěn)壓電源)的分析、設計、制作、組裝、調試及排除一般電路故障的能力；學習、掌握印制電路板的設計、制作方法，培養(yǎng)設計制作的能力 （7）具備對任務實現(xiàn)（電子設計、裝調）過程中出現(xiàn)的各種實際問題的獨立分析及解決的能力；3、 實驗設備（1）電子元器件的標記和色碼部位應朝上，色環(huán)電阻的色環(huán)標志順序方向一致；（2）電阻、二極管均采用水平安裝方式，高度為元件體離板面4mm左右。（3）電容、晶體管必須次采用垂直安裝方式，高度為底部離板面3-7mm。 元器件間的距離不能小于2mm，引線間的距離要大于3mm。 所有焊點均采用直角焊，焊接完成后剪去多余引腳，留頭在焊接上0.5-1mm，但不能損傷焊接面。保證焊接可靠，無漏焊、短路現(xiàn)象。 （4）電源變壓器用螺釘固定在電路板的元器件面，一次繞組的引出線向外，二次繞組的引出線向內。 （5）電源線從電路板焊接面穿孔后，要在元器件面打結。4、 實驗原理（1）直流穩(wěn)壓電源設計原理直流穩(wěn)壓電源是一種將220V工頻交流電轉換成穩(wěn)壓輸出的直流電的裝置，它需要變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓四個環(huán)節(jié)才能完成。一般由電源變壓器、整流濾波電路及穩(wěn)壓電路所組成，基本框圖如下圖所示：直流穩(wěn)壓電源的方框圖其中：u 電源變壓器：是降壓變壓器，它的作用是將220V的交流電壓變換成整流濾波電路所需要的交流電壓Ui。變壓器的變比由變壓器的出級與次級線圈的匝數(shù)比確定，變壓器副邊與原邊的功率比為P2/P1=n，式中n是變壓器的效率。u 整流電路：為了克服半波整流的缺點，常采用橋式整流電路，如下圖所示，圖中V1、V2、V3、V4四只整流二極管接成電橋形式，故稱為橋式整流。設變壓器二次電壓u2=21/2U2sint，波形如下圖所示。在u2的正半周，即a點為正，b點為負時，V1、V3承受正向電壓而導通，此時有電流流過RL，電流路徑為aV1RLV3b，此時V2、V4因反偏而截止，負載RL上得到一個半波電壓。若略去二極管的正向壓降，則uOu2。電壓、電流波形在u2的負半周，即a點為負b點為正時，V1、V3因反偏而截止，V2、V4正偏而導通，此時有電流流過RL，電流路徑為bV2RLV4a。這時RL上得到一個與0段相同的半波電壓，若略去二極管的正向壓降，uu2。由此可見，在交流電壓u2的整個周期始終有同方向的電流流過負載電阻RL，故RL上得到單方向全波脈動的直流電壓?？梢?，橋式整流電路輸出電壓為半波整流電路輸出電壓的兩倍，所以橋式整流電路輸出電壓平均值為u=20.45U2=0.9U2。橋式整流電路中，由于每兩只二極管只導通半個周期，故流過每只二極管的平均電流僅為負載電流的一半，在u2的正半周，V1、V3導通時，可將它們看成短路，這樣V2、V4就并聯(lián)在u2上，其承受的反向峰值電壓為UR=21/2U2。同理，V2、V4導通時，V1、V3截止，其承受的反向峰值電壓也為UR=21/2U2。二極管承受電壓的波形如下圖所示。在橋式整流電路中，每個二極管都只在半個周期內導電，所以流過每個二極管的平均電流等于輸出電流的平均值的一半。u 濾波電路：采用濾波電路可濾除整流電路輸出電壓中的交流成分，使電壓波形變得平滑。常見的濾波電路有電容濾波、電感濾波和復式濾波等。在整流電路的輸出端，即負載電阻RL兩端并聯(lián)一個電容量較大的電解電容C，則構成了電容濾波電路。由于濾波電容與負載并聯(lián)，也稱為并聯(lián)濾波電路。當u2為正半周時, 電源u2通過導通的二極管VD1、VD3向負載RL供電，并同時向電容C充電，輸出電壓uouc u2；uo達峰值后u2減?。划攗ou2時，VD1、VD3提前截止，電容C通過RL放電，輸出電壓緩慢下降，由于放電時間常數(shù)較大，電容放電速度很慢，當uC下降不多時u2已開始下一個上升周期；當u2uo時，電源u2又通過導通的VD2、VD4向負載RL供電，同時再給電容C充電，如此周而復始。電路進入穩(wěn)態(tài)工作后，負載上得到的輸出電壓波形，與整流輸出的脈動直流相比，濾波后輸出的電壓平滑多了。顯然，放電時間常數(shù)RLC越大、輸出電壓越平滑。若負載開路（RL=），電容無放電回路，輸出電壓將保持為u2的峰值不變。u 穩(wěn)壓電路：雖然整流濾波電路能將正弦交流電壓變換為較為平滑的直流電壓，但是，一方面，由于輸出電壓平均值取決于變壓器副邊電壓有效值，所以當電網電壓波動時，輸出電壓平均值將隨之產生相應的波動；另一方面，由于整流濾波電路內阻的存在，當負載變化時，內阻上的電壓將產生相反的變化，于是輸出電壓平均值也將隨之產生相反的變化。因此，整流濾波電路輸出電壓會隨著電網電壓的波動而波動，隨著負載電阻的變化而變化。為了獲得穩(wěn)定性好的直流電壓，必須采取穩(wěn)壓措施。在設計中，常利用電容器兩端的電壓不能突變和流過電感器的電流不能突變的特點，將電容器和負載電容并聯(lián)或電容器與負載電阻串聯(lián)，以達到使輸出波形基本平滑的目的。u 過電路保護電路：由取樣電阻R6及R7、C3組成延時電路、單向晶閘管及電子開關電路組成截止式過流保護電路。當穩(wěn)壓管輸出的電流增大并超出額定值的20%時，過流取樣電阻R6上的電壓上升并使晶閘管觸發(fā)導通，晶閘管的AK電壓降至0.8V左右，此電壓經電阻R2后，使得V1截止，從而V2截止，因而切斷穩(wěn)壓管LM317的供電電壓，最終穩(wěn)壓管無電壓輸出。 過電流保護電路圖（2）multisim仿真(選做)創(chuàng)建新電路文件，放置元件搭建濾波整流電路，仿真電路圖如圖所示：仿真電路圖進行電路仿真，結果如下： 示波器顯示結果圖 電壓顯示結果圖 （3）焊接工藝u 焊接工藝的重要性焊接是電子制作工藝中非常重要的環(huán)節(jié)，焊接的質量直接影響產品的質量。若沒有掌握好焊接的要領，容易產生虛焊；若焊接過程中加入焊錫過多會造成橋接(短路) ，致使制作出來的產品性能達不到設計要求。u 焊接機理通過對焊件加熱，并使焊料熔化后，在焊件與焊料之間產生了原子擴散，待凝固后，在其交界面上將形成一層合金結合層。該合金結合層有良好的導電性和機械強度。u 焊接要求焊接要求示意圖u 焊接過程焊接操作過程示意圖5.實驗步驟1）PCB的設計流程電路原理圖電路原理圖依據原理圖建立.Sch文件 電路文件圖先生成網絡表，再建立.PCB文件，導入網絡表后自動布線，并對其進行手工調整，最終效果圖如下圖所示。 PCB最終效果圖2） 本組最終定型PCB 最終定型PCB電路板圖 最終選取本人的PCB電路板其實，廣義上講，印刷電路板的設計只要符合電氣規(guī)則就好。然后是看制作電路板的設備是什么，若是數(shù)控一體化機，用元件庫默認的PCB封裝就行；若是手工化學腐蝕或CNC機雕刻，焊盤要大些，且焊盤中心距也要大些，這樣會方便刻板。3）CAM文件準備流程在PCB中，選擇文件輸出制造文件，生成CAM制造文件，復制到刻板機所連接的電腦中。4）PCB刻板操作過程根據設計的印刷電路板大小，我們切割了5cm*5cm大小的板子。把它背面貼上雙面膠，并在雕刻機操作臺上壓緊。在Circuit Workstation軟件中打開工藝文件，加載不同半徑的雕刻刀，并設置相關參數(shù)，運用“粗調”與“細調”確定原點后試雕。下圖是Circuit Workstation軟件的刻板界面截圖?？贪褰缑娼貓D整個刻板過程大約需要20分鐘。5）PCB板底圖雕刻完成后，PCB板底層圖片如下圖。PCB板底層圖6）可調直流穩(wěn)壓電源電路安裝嚴格按照電路圖和下面焊接要求進行焊接。焊接工藝圖最終，安裝頂面圖為下圖：安裝頂面圖底層焊接圖如下圖：底層焊接圖7） 元器件清單 器件清單圖5、 測試數(shù)據經過測量，輸入50赫茲正弦信號有效值為12V，改變1K電位器阻值的大小，用萬用表測量輸出電壓變化范圍為從0到6.5V。6、 結果分析與實驗體會對我們來說這個protel軟件我們是初學者，剛開始用起來還是存在很多的問題，這次的設計也是對我們在該軟件的使用方面有了個很好的提升。首先是在.sch畫圖的這發(fā)面，在自己設計器件的時候由于對軟件的不熟悉，沒有把文件都收在一個文件庫里面，造成了頁面較為凌亂。其次是此次的這個原理圖比較復雜，網絡標號較多，在放網絡標號的時候應該把其放在畫出來的線上星號的位置，不能放在器件引腳處或是焦點處，這樣有可能是其在生成PCB的時候無法被識別而出錯。再者，在畫封裝的時候最好將其單位改為mm的形式，mm是我們所熟識的，較方便進行畫圖。還有就是在生成網絡表的時候先檢查下所有器件的名稱和封裝號是否都有填寫，以便在PCB中導入網絡表的時候減少錯誤的產生。在導入網絡表的時候就會發(fā)現(xiàn)很多先前沒發(fā)現(xiàn)的問題，例如找不到管腳器件之類的，最重要的是在導入網絡表之前要先講畫好的封裝加入PCB的庫文件中，不然會產生很多不必要的問題，在每次修改.sch文件后，最好將先前生成的網絡表刪掉，以免新生成的網絡表無法覆蓋先前的網絡表。最后最難得無非就是布線了。布線的關鍵就是布局，局布的好在布線的時候就能減少很多的麻煩，如若布的不好你會防線到最后，剩下的線沒有辦法布下去。布局要先布大的器件，再補布的器件。在布線的時候我發(fā)現(xiàn)，應要有所規(guī)律，比如從又到左或是從右到左的順序來或者是一個模塊一個模塊的來，最好不要跳著來，看著那個幾條容易就先弄哪幾條，不然就會做很多的無用功，需要移動的時候就可以一整塊的移動，這樣一來不合適的地方在改動的時候就會比較方便。此次的實驗，總的來說還是花了較多的時間，對于我們這樣的初學者來說，經常會因我經驗不夠，就要來來回回重復的畫，特別是在布局布線這環(huán)節(jié)。不過好的經驗也總是有錯誤的經驗而來的，失敗的次數(shù)多了，離成功也就越來越近了。對protel軟件也有了較熟悉的掌握，運用起來也就更得心應手了。本次實驗，從原理圖繪制、multisim 軟件仿真、元器件手工焊接到最后的調試測量數(shù)據，我對電子產品的制作過程與工藝又有了進一步更為清楚地認識。在調試階段，我總結出了針對不同元器件應采取的不同調試方法，分為靜態(tài)觀察法與動態(tài)觀察法。靜態(tài)觀察法所觀察的內容有：對于試驗電路或樣機要對照原理圖檢查接線有無錯誤，元器件是否符合設計要求，有無漏焊、橋接等故障。動態(tài)觀察法所觀察的內容有：眼要看機內或電路內有無打火、冒煙等現(xiàn)象；鼻要聞內有無燒焦、燒糊的異味；耳要聽有無異常聲音；手要觸摸一些管子，集成電路等是否發(fā)燙 ；有時還要搖振電路板、接插件或元器件等發(fā)現(xiàn)有無接觸不良表現(xiàn)等，發(fā)現(xiàn)異常應立即斷電。這就是傳說中的趙氏“望”、“聞”、“聽”、“摸”、“振”診斷法。在實踐中得到了很好的驗證與應用，并得到了良好的效果。PVB板刻制完成后由于之前選用的元件與實際器件的型號有差別而導致最終安裝器件時，電路板孔距和管腳位置與實際元件并非完全一致。我們通過人為