電子線(xiàn)路設(shè)計(jì)與仿真教程綜合實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、電子線(xiàn)路設(shè)計(jì)與仿真教程綜合實(shí)驗(yàn)報(bào)告1. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?.1. 熟悉電路板的制作過(guò)程；1.2. 掌握Proteus的使用1.3. 對(duì)一般常用電子器件的識(shí)別和測(cè)量；1.4. 掌握電烙鐵的使用及電路的焊接工藝；1.5. 掌握電路圖的分析方法1.6. 掌握簡(jiǎn)單電子線(xiàn)路的調(diào)試技巧和方法。2. 實(shí)驗(yàn)設(shè)備及器材手電鉆，電烙鐵，曝光機(jī)，斜口鉗，感光敷銅板，顯影劑氯化鐵溶液，焊錫，電子元器件（具體見(jiàn)清單），萬(wàn)用表，示波器。3. 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容3.1. Proteus學(xué)習(xí)3.1.1Proteus簡(jiǎn)介Proteus是完全一體化電子產(chǎn)品開(kāi)發(fā)系統(tǒng)的一款軟件。Proteus 是將設(shè)計(jì)流程、集成化 PCB 設(shè)計(jì)、可編程器件（如 F

2、PGA）設(shè)計(jì)和基于處理器設(shè)計(jì)的嵌入式軟件開(kāi)發(fā)功能整合在一起的軟件，一種同時(shí)進(jìn)行PCB和FPGA設(shè)計(jì)以及嵌入式設(shè)計(jì)的解決方案，具有將設(shè)計(jì)方案從概念轉(zhuǎn)變?yōu)樽罱K成品所需的全部功能。3.1.2Proteus的原理圖繪制在此僅以RC振蕩電路的整個(gè)制版流程為例進(jìn)行說(shuō)明。首先進(jìn)入到proteus繪制界面，如下圖所示。點(diǎn)擊左邊菜單欄的圖標(biāo)即可進(jìn)入到相應(yīng)的原理圖繪制模式。然后再點(diǎn)擊旁邊的圖標(biāo)代表選擇相關(guān)元件放置。屆時(shí)將進(jìn)去到下圖右所示的界面當(dāng)中。以電阻為例，在上圖右邊界面中關(guān)鍵詞處輸入“電阻”，下拉框中即會(huì)出現(xiàn)各種型號(hào)的電阻。然后我們選擇相應(yīng)的型號(hào)即可。此過(guò)程中的一些快捷方式，如下表所示：快捷鍵用途快捷鍵用途C

3、trl+s打開(kāi)關(guān)閉磁吸 磁吸用于對(duì)準(zhǔn)一些點(diǎn)的，如引腳等等：x打開(kāi)關(guān)閉定位坐標(biāo) 顯示一個(gè)大十字射線(xiàn)Page Down或“Page Up不同圖幅之間的切換+-旋轉(zhuǎn)R刷新Ctrl+畫(huà)線(xiàn)可以劃曲線(xiàn)Ctrl+pgup最頂層Ctrl+Pgdn最底層Pgup改變圖層Pgdn改變圖層u撤銷(xiāo)鍵o重新設(shè)置原點(diǎn) 將鼠標(biāo)指向的點(diǎn)設(shè)為原點(diǎn)G柵格開(kāi)關(guān) 柵格網(wǎng)格Ctrl+F1柵格寬度0.1mm 顯示柵格為0.1mm，在pcb的時(shí)候很有用m顯示單位切換 mm和th之間的單位切換，在右下角顯示F8全部顯示   當(dāng)前工作區(qū)全部顯示F2柵格威0.5mm 顯示柵格為0.5mm，在pcb的時(shí)候很有用F6放大 以鼠標(biāo)

4、為中心放大F7縮小 以鼠標(biāo)為中心縮小F42.5mm 顯示柵格為F3柵格威1mm 顯示柵格為1mm，在pcb的時(shí)候很有用：柵格威F5重定位中心原理圖繪制成功以后得到的圖形：如果點(diǎn)擊運(yùn)行鍵，原理圖已經(jīng)正常運(yùn)行則說(shuō)明原理圖是正確連接的運(yùn)行按鈕：3.1.3protel的PCB圖繪制 A.1、繪制原理圖 2、 元件編號(hào)3、 電路規(guī)則檢查4、 創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)表5、 新建PCB文件6、 裝載封裝元件庫(kù)7、 裝載網(wǎng)絡(luò)表8、 放置封裝元件9、 設(shè)置PCB板參數(shù)10、 修改移動(dòng)步長(zhǎng)11、 元件布局12、 規(guī)劃PCB板布線(xiàn)規(guī)則13、 自動(dòng)布線(xiàn)14、 手工調(diào)整導(dǎo)線(xiàn)15、 導(dǎo)出PCB文件。 B.成功繪制完成原理圖之后，接下來(lái)

5、就是PCB板的繪制了。點(diǎn)擊原理圖繪制界面的圖標(biāo)即可進(jìn)入到相應(yīng)的PCB板繪制界面如下圖所示：由于在原理圖中各個(gè)元件的引腳已經(jīng)連接好了，因此在進(jìn)入繪板的界面當(dāng)中各個(gè)元件之間會(huì)有一定的連接，我們只需要按照這種指示連接起來(lái)即可。另外可以點(diǎn)擊自動(dòng)布線(xiàn)圖標(biāo)，然后再將比較亂的線(xiàn)刪掉按照自己的想法布置。如果連接沒(méi)有出錯(cuò)的的話(huà)得到的效果圖應(yīng)該如下圖所示： C.在繪制PCB板的過(guò)程當(dāng)中是會(huì)遇到一些問(wèn)題的。在此將其總結(jié)如下并將相應(yīng)的解決辦法進(jìn)行說(shuō)明。a、 在進(jìn)入回版界面的時(shí)候有如右圖示的窗口的提示。出現(xiàn)這種情況主要是由于所選元器件沒(méi)有進(jìn)行相應(yīng)的封裝?；氐皆韴D中進(jìn)行相應(yīng)的替換即可。如果找不到有封裝的元件則要進(jìn)行創(chuàng)建

6、相應(yīng)的封裝。b、 在繪制時(shí)可能出現(xiàn)紅線(xiàn)，這本來(lái)是可以的，只不過(guò)繪制出來(lái)的是雙面板。單擊導(dǎo)線(xiàn)右鍵，選擇置底選項(xiàng)即可。在繪板完成之后輸出3D圖查看，效果圖如下圖示：3.2. 電路板的制作3.2.1制作流程及注意事項(xiàng)鋸板：將一塊完整的感光板按照實(shí)際需要進(jìn)行分塊，然后用鋸條沿邊線(xiàn)鋸下。（注意在鋸的時(shí)候不要弄破了感光紙，否則在曝光過(guò)程中效果不好，導(dǎo)致整塊板都作廢是得不償失的。）磨邊：將已經(jīng)鋸好的板拿到打磨機(jī)前面打磨，直到感光板的四周都已經(jīng)平整為止。（注意仔細(xì)檢查四周是否真的打磨平整，否則曝光效果不好）曝光：將已經(jīng)打磨好的曝光板放入曝光機(jī)中，將硫酸紙蓋在板上面，然后再按照曝光機(jī)的操作流程進(jìn)行。（在曝光過(guò)程

7、中一定要在黑暗的環(huán)境中進(jìn)行）顯影：首先應(yīng)該配制一定濃度的顯影劑，然后將已經(jīng)曝光好的板浸入到顯影劑中，知道曝光紙完全溶解只剩下銅層。腐蝕：把板放入腐蝕液中（主要成分是氯化鐵），直到銅層完全被腐蝕（注意腐蝕液的溫度應(yīng)該控制在50度左右，同時(shí)保持足夠量的水的深度）。鉆孔：把已經(jīng)腐蝕好的板拿到打孔機(jī)處按照各個(gè)引腳的位置依次打孔即可。3.3. 工藝安裝3.3.1、電阻識(shí)別讀數(shù)（1）直標(biāo)法（貼片電阻）直標(biāo)法是直接將電阻的阻值標(biāo)在電阻表面上，阻值誤差5%則在電阻表面上打上3位絲印,例如153為15千歐姆，第3個(gè)數(shù)字表示0的個(gè)數(shù),誤差1%的則用4個(gè)數(shù)字表示，15千歐姆則絲印打上1502.而R47則表示0.47

8、，以R表示小數(shù)點(diǎn)。直標(biāo)法簡(jiǎn)單明了。但直標(biāo)法在電阻上占的位置比較多，所以體積小的貼片電阻只能用3位數(shù)字表示。（2）色標(biāo)法將不同顏色的色環(huán)涂在電阻器上來(lái)表示電阻的阻值及誤差，這就是電阻阻值的色環(huán)標(biāo)注法，簡(jiǎn)稱(chēng)為色標(biāo)法。一般適用插腳電阻,圓柱電阻,金屬膜色環(huán)電阻.表示上一般的有四環(huán)標(biāo)注法和五環(huán)標(biāo)注法，共同點(diǎn)是最后一環(huán)表示誤差，倒數(shù)第二環(huán)表示倍乘數(shù)，前面的表示有效數(shù)字。各種色環(huán)所對(duì)應(yīng)的數(shù)值見(jiàn)下表：技巧：找到標(biāo)記誤差的色環(huán)，從而確定色環(huán)。最常用的表示誤差顏色：金，銀，棕色，特別是金色和銀色，一般很少用作電阻色環(huán)的第一環(huán)，所以在電阻只要有金和銀，可以保證它是色環(huán)電阻的最后一環(huán)。3.3.2使用數(shù)字萬(wàn)用表判斷三

9、極管的管腳極性以S9013的三極管，假設(shè)不知它是PNP管還是NPN管。我們知道三極管的內(nèi)部就像二個(gè)二極管組合而成的。其形式就像下圖1。中間的是基極（B極）。圖1 三極管的內(nèi)部形式首先我們要先找到基極并判斷是PNP還是NPN管。看上圖可知，對(duì)于PNP管的基極是二個(gè)負(fù)極的共同點(diǎn)，NPN管的基極是二個(gè)正極的共同點(diǎn)。這時(shí)我們可以用數(shù)字萬(wàn)用表的二極管檔去測(cè)基極，看圖2。對(duì)于PNP管，當(dāng)黑表筆（連表內(nèi)電池負(fù)極）在基極上，紅表筆去測(cè)另兩個(gè)極時(shí)一般為相差不大的較小讀數(shù)（一般0.5-0.8），如表筆反過(guò)來(lái)接則為一個(gè)較大的讀數(shù)（一般為1）。對(duì)于NPN管，當(dāng)紅表筆（連表內(nèi)電池正極）連在基極上。從圖3可以得知，手頭上

10、的S9013為NPN管，中間的管腳為基極。圖2萬(wàn)用表的二極管測(cè)量檔圖3判斷S9013的B極和管型找到基極和知道是什么類(lèi)型的管子后，就可以來(lái)判斷發(fā)射極和集電極了。如果使用指針式萬(wàn)用表到了這個(gè)步可能就要用到兩只手了，甚至有朋友會(huì)用到嘴舌，可以說(shuō)是蠻麻煩的。而利用數(shù)字表的三極管hFE檔（hFE 測(cè)量三極管直流放大倍數(shù)）去測(cè)就方便多了，當(dāng)然你也可以省去上面的步驟直接用hFE去測(cè)出三極管的管腳極性，我自己則認(rèn)為還是加上上面的步驟方便準(zhǔn)確一些。表打到hFE檔上，S9013插到NPN的小孔上，B極對(duì)上面的B字母。讀數(shù)，再把它的另二腳反轉(zhuǎn)，再讀數(shù)。讀數(shù)較大的那次極性就對(duì)上表上所標(biāo)的字母，這時(shí)就對(duì)著字母去認(rèn)S9

11、013的C，E極。學(xué)會(huì)了，其它的三極管也就一樣這樣做了，方便快速。圖4萬(wàn)用表上的hFE檔 圖5判斷C，E極 圖6判斷C，E極 圖6判斷C，E極3.3.1. 手工焊接的基本操作及要領(lǐng) (1) 準(zhǔn)備施焊:焊接前的準(zhǔn)備包括焊接部位的清潔處理,元器件安裝及焊料,焊劑和工具的準(zhǔn)備.左手焊錫絲,右手握電烙鐵(烙鐵頭要保持清潔,并使焊接頭隨時(shí)保持施焊狀態(tài)). (2) 加熱焊件:應(yīng)注意加熱整個(gè)焊件整體,要均勻受熱. (3) 送入焊絲:加熱焊件達(dá)到一定溫度后,焊絲烙鐵從對(duì)面接觸焊件. (4) 移開(kāi)焊絲:當(dāng)焊絲融化一定量后,立即移開(kāi)焊絲. (5) 移開(kāi)焊鐵:焊錫渡潤(rùn)焊盤(pán)或焊件的施焊部位后,移開(kāi)烙鐵. 3.3.2.

12、 安裝成型 在已經(jīng)打孔完畢之后選取相應(yīng)型號(hào)的元件，然后將元件按照相應(yīng)的位置焊接就行了。（元件高度及焊接工藝，盡量做到電路板美觀完善）。3.3.3. 焊點(diǎn)檢查（1）.外觀檢查外觀檢查就是通過(guò)肉眼從焊點(diǎn)的外觀上檢查焊接質(zhì)量，可以借助310倍的放大鏡進(jìn)行目檢。目檢的主要內(nèi)容包括：焊點(diǎn)是否有錯(cuò)焊、漏焊、虛焊和連焊，焊點(diǎn)周?chē)欠裼泻竸埩粑?，焊接部位有無(wú)熱損傷和機(jī)械損傷現(xiàn)象（2）撥動(dòng)檢查   在外觀檢查中發(fā)現(xiàn)有可疑現(xiàn)象時(shí)，可用鑷子輕輕撥動(dòng)焊接部位進(jìn)行檢查，并確認(rèn)其質(zhì)量。主要包括導(dǎo)線(xiàn)、元器件引線(xiàn)和焊盤(pán)與焊錫是否結(jié)合良好，有無(wú)虛焊現(xiàn)象；元器件引線(xiàn)和導(dǎo)線(xiàn)根部是否有機(jī)械損傷。（3）

13、通電檢查通電撿查必須是在外觀檢查及連接檢查無(wú)誤后才可進(jìn)行的工作，也是檢查電路性能的關(guān)鍵步驟。如果不經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的外觀檢查，則通電檢查不僅困難較多，而且容易損壞設(shè)備儀器，造成安全事故。通電檢查可以發(fā)現(xiàn)許多微小的缺陷，例如，用目測(cè)觀察不到的電路橋接、內(nèi)部虛焊等。 3.4. 闡述電路原理 在該RC方波振蕩電路中,在接通電源之后即對(duì)電容進(jìn)行充電。當(dāng)電容充電到一定電量的時(shí)候即將打破原本的平衡進(jìn)行放電。然后再進(jìn)行充電，重復(fù)該過(guò)程，分析可得其振蕩頻率f=1/2RC。整個(gè)電路正常運(yùn)行如下圖示：3.5. 記錄測(cè)試波形在完成電路板的焊接的過(guò)程后，接上電源。接入示波器顯示其正常波形如下圖所示仿真結(jié)果如下圖：實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下圖：4. 總結(jié)動(dòng)手能力是我