电子线路设计与仿真教程综合实验报告.docx
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电子线路设计与仿真教程综合实验报告
电子线路设计与仿真教程综合实验报告
1.实验目的:
1.1.熟悉电路板的制作过程;
1.2.掌握Proteus的使用
1.3.对一般常用电子器件的识别和测量;
1.4.掌握电烙铁的使用及电路的焊接工艺;
1.5.掌握电路图的分析方法
1.6.掌握简单电子线路的调试技巧和方法。
2.实验设备及器材
手电钻,电烙铁,曝光机,斜口钳,感光敷铜板,显影剂氯化铁溶液,焊锡,电子元器件〔具体见清单〕,万用表,示波器。
3.实验内容
3.1.Proteus学习
Proteus是完全一体化电子产品开发系统的一款软件。
Proteus是将设计流程、集成化PCB设计、可编程器件〔如FPGA〕设计和基于处理器设计的嵌入式软件开发功能整合在一起的软件,一种同时进行PCB和FPGA设计以及嵌入式设计的解决方案,具有将设计方案从概念转变为最终成品所需的全部功能。
在此仅以RC振荡电路的整个制版流程为例进行说明。
首先进入到proteus绘制界面,如下列图所示。
点击左边菜单栏的图标即可进入到相应的原理图绘制模式。
然后再点击旁边的图标代表选择相关元件放置。
届时将进去到下列图右所示的界面当中。
以电阻为例,在上图右边界面中关键词处输入“电阻〞,下拉框中即会出现各种型号的电阻。
然后我们选择相应的型号即可。
此过程中的一些快捷方式,如下表所示:
快捷键
用途
快捷键
用途
Ctrl+s
翻开关闭磁吸磁吸用于对准一些点的,如引脚等等:
x
翻开关闭定位坐标显示一个大十字射线
PageDown或“PageUp
不同图幅之间的切换
+-
旋转
R
刷新
Ctrl+画线
可以划曲线
Ctrl+pgup
最顶层
Ctrl+Pgdn
最底层
Pgup
改变图层
Pgdn
改变图层
u
撤销键
o
重新设置原点将鼠标指向的点设为原点
G
栅格开关栅格网格
Ctrl+F1
栅格宽度0.1mm显示栅格为0.1mm,在pcb的时候很有用
m
显示单位切换mm和th之间的单位切换,在右下角显示
F8
全部显示 当前工作区全部显示
F2
栅格威0.5mm显示栅格为0.5mm,在pcb的时候很有用
F6
放大以鼠标为中心放大
F7
缩小以鼠标为中心缩小
F4
2.5mm显示栅格为
F3
栅格威1mm显示栅格为1mm,在pcb的时候很有用:
栅格威
F5
重定位中心
原理图绘制成功以后得到的图形:
如果点击运行键,原理图已经正常运行那么说明原理图是正确连接的
运行按钮:
A.
1、绘制原理图
2、元件编号
3、电路规那么检查
4、创立网络表
5、新建PCB文件
6、装载封装元件库
7、装载网络表
8、放置封装元件
9、设置PCB板参数
10、修改移动步长
11、元件布局
12、规划PCB板布线规那么
13、自动布线
14、手工调整导线
15、导出PCB文件。
B.成功绘制完成原理图之后,接下来就是PCB板的绘制了。
点击原理图绘制界面的图标即可进入到相应的PCB板绘制界面如下列图所示:
由于在原理图中各个元件的引脚已经连接好了,因此在进入绘板的界面当中各个元件之间会有一定的连接,我们只需要按照这种指示连接起来即可。
另外可以点击自动布线图标,然后再将比拟乱的线删掉按照自己的想法布置。
如果连接没有出错的的话得到的效果图应该如下列图所示:
C.在绘制PCB板的过程当中是会遇到一些问题的。
在此将其总结如下并将相应的解决方法进行说明。
a、在进入回版界面的时候有如右图示的窗口的提示。
出现这种情况主要是由于所选元器件没有进行相应的封装。
回到原理图中进行相应的替换即可。
如果找不到有封装的元件那么要进行创立相应的封装。
b、在绘制时可能出现红线,这本来是可以的,只不过绘制出来的是双面板。
单击导线右键,选择置底选项即可。
在绘板完成之后输出3D图查看,效果图如下列图示:
3.2.电路板的制作
锯板:
将一块完整的感光板按照实际需要进行分块,然后用锯条沿边线锯下。
〔注意在锯的时候不要弄破了感光纸,否那么在曝光过程中效果不好,导致整块板都作废是得不偿失的。
〕
磨边:
将已经锯好的板拿到打磨机前面打磨,直到感光板的四周都已经平整为止。
〔注意仔细检查四周是否真的打磨平整,否那么曝光效果不好〕
曝光:
将已经打磨好的曝光板放入曝光机中,将硫酸纸盖在板上面,然后再按照曝光机的操作流程进行。
〔在曝光过程中一定要在黑暗的环境中进行〕
显影:
首先应该配制一定浓度的显影剂,然后将已经曝光好的板浸入到显影剂中,知道曝光纸完全溶解只剩下铜层。
腐蚀:
把板放入腐蚀液中〔主要成分是氯化铁〕,直到铜层完全被腐蚀〔注意腐蚀液的温度应该控制在50度左右,同时保持足够量的水的深度〕。
钻孔:
把已经腐蚀好的板拿到打孔机处按照各个引脚的位置依次打孔即可。
3.3.工艺安装
3.3.1、电阻识别读数
〔1〕直标法〔贴片电阻〕
Ω,以R表示小数点。
直标法简单明了。
但直标法在电阻上占的位置比拟多,所以体积小的贴片电阻只能用3位数字表示。
〔2〕色标法
将不同颜色的色环涂在电阻器上来表示电阻的阻值及误差,这就是电阻阻值的色环标注法,简称为色标法。
一般适用插脚电阻,圆柱电阻,金属膜色环电阻.表示上一般的有四环标注法和五环标注法,共同点是最后一环表示误差,倒数第二环表示倍乘数,前面的表示有效数字。
各种色环所对应的数值见下表:
技巧:
找到标记误差的色环,从而确定色环。
最常用的表示误差颜色:
金,银,棕色,特别是金色和银色,一般很少用作电阻色环的第一环,所以在电阻只要有金和银,可以保证它是色环电阻的最后一环。
使用数字万用表判断三极管的管脚极性
以S9013的三极管,假设不知它是PNP管还是NPN管。
我们知道三极管的内部就像二个二极管组合而成的。
其形式就像下列图1。
中间的是基极〔B极〕。
图1三极管的内部形式
首先我们要先找到基极并判断是PNP还是NPN管。
看上图可知,对于PNP管的基极是二个负极的共同点,NPN管的基极是二个正极的共同点。
这时我们可以用数字万用表的二极管档去测基极,看图2。
对于PNP管,当黑表笔〔连表内电池负极〕在基极上,红表笔去测另两个极时一般为相差不大的较小读数〔一般〕,如表笔反过来接那么为一个较大的读数〔一般为1〕。
对于NPN管,当红表笔〔连表内电池正极〕连在基极上。
从图3可以得知,手头上的S9013为NPN管,中间的管脚为基极。
图2 万用表的二极管测量档
图3 判断S9013的B极和管型
找到基极和知道是什么类型的管子后,就可以来判断发射极和集电极了。
如果使用指针式万用表到了这个步可能就要用到两只手了,甚至有朋友会用到嘴舌,可以说是蛮麻烦的。
而利用数字表的三极管hFE档〔hFE测量三极管直流放大倍数〕去测就方便多了,当然你也可以省去上面的步骤直接用hFE去测出三极管的管脚极性,我自己那么认为还是加上上面的步骤方便准确一些。
表打到hFE档上,S9013插到NPN的小孔上,B极对上面的B字母。
读数,再把它的另二脚反转,再读数。
读数较大的那次极性就对上表上所标的字母,这时就对着字母去认S9013的C,E极。
学会了,其它的三极管也就一样这样做了,方便快速。
图4万用表上的hFE档图5 判断C,E极图6 判断C,E极
图6 判断C,E极
3.3.1.手工焊接的根本操作及要领
(1)准备施焊:
焊接前的准备包括焊接部位的清洁处理,元器件安装及焊料,焊剂和工具的准备.左手焊锡丝,右手握电烙铁(烙铁头要保持清洁,并使焊接头随时保持施焊状态).
(2)加热焊件:
应注意加热整个焊件整体,要均匀受热.
(3)送入焊丝:
加热焊件到达一定温度后,焊丝烙铁从对面接触焊件.
(4)移开焊丝:
当焊丝融化一定量后,立即移开焊丝.
(5)移开焊铁:
焊锡渡润焊盘或焊件的施焊部位后,移开烙铁.
3.3.2.安装成型
在已经打孔完毕之后选取相应型号的元件,然后将元件按照相应的位置焊接就行了。
〔元件高度及焊接工艺,尽量做到电路板美观完善〕。
3.3.3.焊点检查
〔1〕.外观检查
外观检查就是通过肉眼从焊点的外观上检查焊接质量,可以借助3~10倍的放大镜进行目检。
目检的主要内容包括:
焊点是否有错焊、漏焊、虚焊和连焊,焊点周围是否有焊剂残留物,焊接部位有无热损伤和机械损伤现象
〔2〕.拨动检查
在外观检查中发现有可疑现象时,可用镊子轻轻拨动焊接部位进行检查,并确认其质量。
主要包括导线、元器件引线和焊盘与焊锡是否结合良好,有无虚焊现象;元器件引线和导线根部是否有机械损伤。
〔3〕.通电检查
通电捡查必须是在外观检查及连接检查无误后才可进行的工作,也是检查电路性能的关键步骤。
如果不经过严格的外观检查,那么通电检查不仅困难较多,而且容易损坏设备仪器,造成平安事故。
通电检查可以发现许多微小的缺陷,例如,用目测观察不到的电路桥接、内部虚焊等。
3.4.阐述电路原理
在该RC方波振荡电路中,在接通电源之后即对电容进行充电。
当电容充电到一定电量的时候即将打破原本的平衡进行放电。
然后再进行充电,重复该过程,分析可得其振荡频率f=1/2πRC。
整个电路正常运行如下列图示:
3.5.记录测试波形
在完成电路板的焊接的过程后,接上电源。
接入示波器显示其正常波形如下列图所示
仿真结果如下列图:
实验结果如下列图:
4.总结
动手能力是我从初中到高中一直欠缺的,但是在学习?
PROTUES教程?
一学期以后,该实验课常常将理论与实际相结合,通过自己制图、制板、钻孔、焊接、调试等等,毫无疑问极大地提高了我的动手能力,培养了对电子线路设计、制版与仿真的浓厚兴趣,同时加深了对本专业——电子信息工程的一些了解。
在老师认真负责地教导下,大家的学习热情都很高,尽管实验中充满各种挑战遇到了各种难题,但我也真真切切的感受到了实验的乐趣,以及这门课程给我增长的知识!
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