电子课程设计.docx
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电子课程设计.docx
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电子课程设计
新疆工业高等专科学校
实训报告
实训科目电子电路设计与装配
系部电气与信息工程系
专业电气自动化
班级
姓名
实训地点312教室
指导教师
完成日期2010年12月17日
新疆工业高等专科学校教务处印制
(上页背书)说明
一、报告封面必须按指定封面用钢笔或炭素笔填写,字体要规范。
二、报告应含有以下内容:
1、前言
2、实习目的及要求
3、实习时间
4、实习地点
5、实习单位和部门
6、实习内容:
按实习大纲、实习进度计划的要求和规定,并结合自己的体会写。
7、实习总结
(第二页)指导教师评语及成绩评定
教师评语:
年月日
评定结果
教师签字:
电气系《电子电路设计与装配》实训任务书
10/11学年上学期年月日
专业
电气自动化
班级
09-40
(2)
实训名称
电子电路设计与装配
设计题目
IC7556构成的振动报警电路
指导教师
起止时间
2010.11.15-2010.12.17
周数
5
设计地点
实训目的:
1、贯彻理论联系实际的教学原则,巩固和扩大已学过的电子技术的基础知识,为技术基础课和专业课程的学习建立初步的感性认识并提高学生的工程实践能力。
2、掌握印刷电路板的设计与制作的基本方法。
3、了解电子产品的生产过程,包括生产工艺流程,电子元器件的识别、老化、筛选、测试、焊接、装配及调试,掌握电子线路的安装、焊接和调试的基本技能。
4、了解一种电子设备主要零部件加工过程的技术要求、结构原理以及装配调试工艺。
5、培养学生的劳动观念,加强组织性和纪律性,促进学生综合素质的全面提高
实训任务或主要技术指标:
1、计算机软件应用能力及Protel99SE训练
2、电子电路设计能力训练,熟悉所制作电路的工作原理,能画出原理图和安装图。
3、电子电路制作能力训练,掌握印刷电路板(PCB)的设计方法与制作工艺。
实训进度与要求:
第一周、第二周:
软件学习(即Protel99SE学习)
要求:
掌握Protel99系统需求、安装及环境设置;Protel99原理图绘制;Protel99电路仿真设置及过程;Protel99PCB电路板设计。
第三周:
电子设计
要求:
学生参考教纲的线路,自己设计电路。
并能达到教学大纲的要求。
掌握电子电路的设计方法;熟悉各种电子元件、集成电路的性能及使用方法。
第四周、第五周:
电子制作
要求:
掌握电子仪器设备的结构构成;电子元器件的识别和老化筛选;掌握万用表、示波器、晶体管图示仪、函数号发生器等有关常用电子仪器的使用方法。
了解印刷电路板的设计、定稿及制板等生产制造过程。
了解焊料与焊剂,熟悉焊接工艺;较好地掌握焊接技术,保证焊接质量。
了解和掌握印刷板的装配工艺。
主要参考书及参考资料:
1、王卫平主编,《电工产品制造工艺》,高等教育出版社,2005
2、柳春锋主编,《Protel99SE实用教程》,高等教育出版社,2007
3、胡宴如主编,《模拟电子技术》高等教育出版社,2005
3、杨志忠主编,《数字电子技术》高等教育出版社,2007
教研室主任(签名)系(部)主任(签名)年月日
新疆工业高等专科学校实习(实训)鉴定表
系部:
专业:
填表时间:
班级
姓名
学号
联系电话
宿舍住址
自动化09-40(2班)
实习地点
实习时间
课题内容或
实习内容
实习所在单位评鉴
定等意见:
负责人签字:
年月日
实习带队教师评鉴
带队教师签字:
年月日
学生所在系部评鉴
系部领导签字:
年月日
评定结果
系部盖章:
注:
1、本表用于三周以上的实习(实训)、设计、测绘等实践教学评定。
2、评定结果按“优、良、中、及格、不及格”五级予以评定。
3、如实习所在单位另有鉴定材料,可附于本表后。
摘要
实训能很好的体现出学生的专业综合水平,是学生技能实践中很重要的一个环节,对于今后学生工作具有指导意义。
在这五周里,,我通过上网,查看书籍等途径搜索相关的资料和文献,最终通过自身的努力和老师的帮助,完成了IC7556构成的振动报警电路的设计。
在实训报告中,我重点阐述了IC7556构成的振动报警电路的基本结构,工作原理和组成电路的基本元器件等,并在自身原有的专业基础上利用protel绘出电路的原理图并制作出了电路板。
在这短暂的五周里,我们通过自己的动手实践,学到了很多知识,有了很大的收获。
1Protel基本知识
1.1protel简介
随着计算机技术的飞速发展,集成电路被广泛应用,电路越来越复杂,集成度越来越高,加之新型元件层出不穷,使得越来越多的工作已经无法用手工来完成,因此计算机辅助电路板设计已经成为电路板设计制作的必然趋势。
PROTEL是PORTEL公司在80年代末推出的EDA软件,在电子行业的CAD软件中,它当之无愧地排在众多EDA软件的前面,是电子设计者的首选软件,它较早就在国内开始使用,在国内的普及率也最高,有些高校的电子专业还专门开设了课程来学习它,几乎所有的电子公司都要用到它,许多大公司在招聘电子设计人才时在其条件栏上常会写着要求会使用PROTEL。
早期的PROTEL主要作为印制板自动布线工具使用,运行在DOS环境,对硬件的要求很低,在无硬盘286机的1M内存下就能运行,但它的功能也较少,只有电原理图绘制与印制板设计功能,其印制板自动布线的布通率也低,而现今的PROTEL已发展到PROTEL99(网络上可下载到它的测试板),是个庞大的EDA软件,完全安装有200多M,它工作在WINDOWS95环境下,是个完整的板级全方位电子设计系统,它包含了电路原理图绘制、模拟电路与数字电路混合信号仿真、多层印制电路板设计(包含印制电路板自动布线)、可编程逻辑器件设计、图表生成、电子表格生成、支持宏操作等功能,并具有Client/Server(客户/服务器)体系结构,同时还兼容一些其它设计软件的文件格式,如ORCAD,PSPICE,EXCEL等,其多层印制线路板的自动布线可实现高密度PCB的100%布通率。
在国内PROTEL软件较易买到,有关PROTEL软件和使用说明的书也有很多,这为它的普及提供了基础。
想更多地了解PROTEL的软件功能或者下载PROTEL99的试用版,可以在INTERNET上查找。
1.1.1软件特色
Protel99SE共分5个模块,分别是原理图设计、PCB设计(包含信号完整性分析)、自动布线器、原理图混合信号仿真、PLD设计。
以下介绍一些Protel99SE的部分最新功能:
◆可生成30多种格式的电气连接网络表;
◆在原理图中选择一级器件,PCB中同样的器件也将被选中;
◆既可以进行正向注释元器件标号(由原理图到PCB),也可以进行反向注释(由PCB到原理图),以保持电气原理图和PCB在设计上的一致性;
◆支持用CUPL语言和原理图设计PLD,生成标准的JED下载文件;*PCB可设计32个信号层,16个电源-地层和16个机加工层;
◆强大的“规则驱动”设计环境,符合在线的和批处理的设计规则检查;
◆智能覆铜功能,覆铀可以自动重铺;
◆放置汉字功能;
◆可以输入和输出DXF、DWG格式文件,实现和AutoCAD等软件的数据交换
◆智能封装导航(对于建立复杂的PGA、BGA封装很有用);
◆方便的打印预览功能,不用修改PCB文件就可以直接控制打印结果;
◆独特的3D显示可以在制板之前看到装配事物的效果;
◆强大的CAM处理使您轻松实现输出光绘文件、材料清单、钻孔文件、贴片机文件、测试点报告等;
◆经过充分验证的传输线特性和仿真精确计算的算法,信号完整性分析直接从PCB启动;
1.1.2PCB介绍
印刷线路板,英文简称PCB(printedcircuitboard)或PWB(printedwiringboard),是重要的电子部件,是电子元器件的支撑体,由于它是采用电子印刷术制作的,故被称为“印刷”电路板。
印制电路板的设计是以电路原理图为根据,实现电路设计者所需要的功能。
印刷电路板的设计主要指版图设计,需要考虑外部连接的布局、内部电子元件的优化布局、金属连线和通孔的优化布局、电磁保护、热耗散等各种因素。
优秀的版图设计可以节约生产成本,达到良好的电路性能和散热性能。
简单的版图设计可以用手工实现,复杂的版图设计需要借助计算机辅助设计(CAD)实现。
地线设计在电子设备中的线路板,电路板,PCB板上,接地是控制干扰的重要方法。
如能将接地和屏蔽正确结合起来使用,可解决大部分干扰问题。
电子设备中地线结构大致有系统地、机壳地(屏蔽地)、数字地(逻辑地)和仿真地等。
在地线设计中应注意以下几点:
1.正确选择单点接地与多点接地低频电路中,信号的工作频率小于1MHz,它的布线和器件间的电感影响较小,而接地电路形成的环流对干扰影响较大,因而应采用一点接地。
当信号工作频率大于10MHz时,地线阻抗变得很大,此时应尽量降低地线阻抗,应采用就近多点接地。
当工作频率在1~10MHz时,如果采用一点接地,其地线长度不应超过波长的1/20,否则应采用多点接地法。
2.将数字电路与仿真电路分开电路板上既有高速逻辑电路,又有线性电路,应使它们尽量分开,而两者的地线不要相混,分别与电源端地线相连。
要尽量加大线性电路的接地面积。
3.尽量加粗接地线若接地线很细,接地电位则随电流的变化而变化,致使电子设备的定时信号电平不稳,抗噪声性能变坏。
因此应将接地线尽量加粗,使它能通过三位于印制电路板的允许电流。
如有可能,接地线的宽度应大于3mm。
4.将接地线构成死循环路设计只由数字电路组成的印制电路板的地线系统时,将接地线做成死循环路可以明显的提高抗噪声能力。
其原因在于:
印制电路板上有很多集成电路组件,尤其遇有耗电多的组件时,因受接地线粗细的限制,会在地结上产生较大的电位差,引起抗噪声能力下降,若将接地结构成环路,则会缩小电位差值,提高电子设备的抗噪声能力。
以绝缘板为基材,切成一定尺寸,其上至少附有一个导电图形,并布有孔(如元件孔、紧固孔、金属化孔等),用来代替以往装置电子元器件的底盘,并实现元器件之间的相互连接,这种布线板称印制线路板,简称印制板。
习惯称“印制线路板”为“印制电路”是不确切的,因为在印制板上并没有“印制元件”而仅有布线。
采用印制板的主要优点是:
1.由于图形具有重复性(再现性)和一致性,减少了布线和装配的差错,节省了设备的维修、调试和检查时间;
2.设计上可以标准化,利于互换;印制线路板
3.布线密度高,体积小,重量轻,利于电子设备的小型化;
4.利于机械化、自动化生产,提高了劳动生产率并降低了电子设备的造价。
印制板的制造方法可分为减去法(减成法)和添加法(加成法)两个大类。
目前,大规模工业生产还是以减去法中的腐蚀铜法。
根据电路层数分类:
分为单面板、双面板和多层板。
常见的多层板一般为4层板或6层板,复杂的多层板可达十几层。
PCB板有以下三种主要的划分类型:
单面板单面板(Single-SidedBoards)在最基本的PCB上,零件集中在其中一面,导线则集中在另一面上。
因为导线只出现在其中一面,所以这种PCB叫作单面板(Single-sided)。
因为单面板在设计线路上有许多严格的限制(因为只有一面,布线间不能交叉而必须绕独自的路径),所以只有早期的电路才使用这类的板子。
双面板双面板(Double-SidedBoards)这种电路板的两面都有布线,不过要用上两面的导线,必须要在两面间有适当的电路连接才行。
这种电路间的“桥梁”叫做导孔(via)。
导孔是在PCB上,充满或涂上金属的小洞,它可以与两面的导线相连接。
因为双面板的面积比单面板大了一倍,而且因为布线可以互相交错(可以绕到另一面),它更适合用在比单面板更复杂的电路上。
多层板 多层板(Multi-LayerBoards)为了增加可以布线的面积,多层板用上了更多单或双面的布线板。
用一块双面作内层、二块单面作外层或二块双面作内层、二块单面作外层的印刷线路板,通过定位系统及绝缘粘结材料交替在一起且导电图形按设计要求进行互连的印刷线路板就成为四层、六层印刷电路板了,也称为多层印刷线路板。
板子的层数就代表了有几层独立的布线层,通常层数都是偶数,并且包含最外侧的两层。
大部分的主机板都是4到8层的结构,不过技术上理论可以做到近100层的PCB板。
大型的超级计算机大多使用相当多层的主机板,不过因为这类计算机已经可以用许多普通计算机的集群代替,超多层板已经渐渐不被使用了。
因为PCB中的各层都紧密的结合,一般不太容易看出实际数目,不过如果仔细观察主机板,还是可以看出来。
根据软硬进行分类
分为普通电路板和柔性电路板。
PCB的原材料覆铜箔层压板是制作印制电路板的基板材料。
它用作支撑各种元器件,并能实现它们之间的电气连接或电绝缘。
PCB就是印刷电路板(Printedcircuitboard,PCB),简单的说就是置有集成电路和其他电子组件的薄板。
它几乎会出现在每一种电子设备当中。
据Timemagazine最近报道,中国和印度属于全球污染最严重的国家。
为保护环境,中国政府已经在严格制定和执行有关污染整治条理,并波及到PCB产业。
许多城镇正不再允许扩张及建造PCB新厂,例如:
深圳关内少量并以高精密手工为主,如南山区马家龙工业区的深圳市靖邦科技有限公司,关外则以批量设备生产为主。
而东莞已经专门指定四个城镇作为“污染产业”生产基地,禁止在划定的区域之外再建造新厂。
如果在某样设备中有电子零件,它们都是镶在大小各异的PCB上的。
除了固定各种小零件外,PCB的主要功能是提供上头各项零件的相互电气连接。
随着电子设备越来越复杂,需要的零件自然越来越多,PCB板上的线路与零件也越来越密集了。
裸板(板上没有零件)也常被称为"印刷线路板PrintedWiringBoard(PWB)"。
板子本身的基板是由绝缘隔热、并不易弯曲的材质所制作成。
在表面可以看到的细小线路材料是铜箔,原本铜箔是覆盖在整个板子上的,而在制造过程中部分被蚀刻处理掉,留下来的部分就变成网状的细小线路了。
这些线路被称作导线(conductorpattern)或称布线,并用来提供PCB上零件的电路连接。
通常PCB的颜色都是绿色或是棕色,这是阻焊漆(soldermask)的颜色。
是绝缘的防护层,可以保护铜线,也可以防止零件被焊到不正确的地方。
在阻焊层上还会印刷上一层丝网印刷面(silkscreen)。
通常在这上面会印上文字与符号(大多是白色的),以标示出各零件在板子上的位置。
为了将零件固定在PCB上面,我们将它们的接脚直接焊在布线上.在最基本的PCB(单面板)上,零件都集中在其中一面,导线则都集中在另一面.这么一来我们就需要在板子上打洞,这样接脚才能穿过板子到另一面,所以零件的接脚是焊在另一面上的.因为如此,PCB的正反面分别被称为零件面(ComponentSide)与焊接面(SolderSide).如果PCB板面上有某些零件,需要在制作完成后也可以拿掉或装回去,那么该零件安装时会用到插座(Socket).由于插座是直接焊在板子上的,零件可以任意的拆装.如果要将两块PCB相互连结,一般我们都会用到俗称「金手指」的边接头(edgeconnector).金手指上包含了许多裸露的铜垫,这些铜垫事实上也是PCB布线的一部分.通常连接时,我们将其中一片PCB上的金手指插进另一片PCB上合适的插槽上(一般叫做扩充槽Slot).在计算机中,像是显示卡,声卡或是其它类似的界面卡,都是借着金手指来与主机板连接的.印刷电路板将零件与零件之间复杂的电路铜线,经过细致整齐的规划后,蚀刻在一块板子上,提供电子零组件在安装与互连时的主要支撑体,是所有电子产品不可或缺的基础零件。
印刷电路板以不导电材料所制成的平板,在此平板上通常都有设计预钻孔以安装芯片和其它电子组件。
组件的孔有助于让预先定义在板面上印制之金属路径以电子方式连接起来,将电子组件的接脚穿过PCB后,再以导电性的金属焊条黏附在PCB上而形成电路。
依其应用领域PCB可分为单面板、双面板、四层板以上多层板及软板。
一般而言,电子产品功能越复杂、回路距离越长、接点脚数越多,PCB所需层数亦越多,如高阶消费性电子、信息及通讯产品等;而软板主要应用于需要弯绕的产品中:
如笔记型计算机、照相机、汽车仪表等编辑本段PCB产业链按产业链上下游来分类,可以分为原材料-覆铜板-印刷电路板-电子产品应用,其关系简单表示为:
福斯莱特电子产业链玻纤布:
玻纤布是覆铜板的原材料之一,由玻纤纱纺织而成,约占覆铜板成本的40%(厚板)和25%(薄板)。
玻纤纱由硅砂等原料在窑中煅烧成液态,通过极细小的合金喷嘴拉成极细玻纤,再将几百根玻纤缠绞成玻纤纱。
窑的建设投资巨大,一般需上亿资金,且一旦点火必须24小时不间断生产,进入退出成本巨大。
玻纤布制造则和织布企业类似,可以通过控制转速来控制产能及品质,且规格比较单一和稳定,自二战以来几乎没有规格上的太大变化。
和CCL不同,玻纤布的价格受供需关系影响最大,最近几年的价格在0.50-1.00美元/米之间波动。
目前台湾和中国内地的产能占到全球的70%左右。
铜箔:
铜箔是占覆铜板成本比重最大的原材料,约占覆铜板成本的30%(厚板)和50%(薄板),因此铜箔的涨价是覆铜板涨价的主要驱动力。
铜箔的价格密切反映于铜的价格变化,但议价能力较弱,近期随着铜价的节节高涨,铜箔厂商处境艰难,不少企业被迫倒闭或被兼并,即使覆铜板厂商接受铜箔价格上涨各铜箔厂商仍然处于普遍亏损状态。
由于价格缺口的出现,2006年一季度极有可能出现又一波涨价行情,从而可能带动CCL价格上涨。
覆铜板:
覆铜板是以环氧树脂等为融合剂将玻纤布和铜箔压合在一起的产物,是PCB的直接原材料,在经过蚀刻、电镀、多层板压合之后制成印刷电路板。
覆铜板行业资金需求量不高,大约为3000-4000万元左右,且可随时停产或转产。
在上下游产业链结构中,CCL的议价能力最强,不但能在玻纤布、铜箔等原材料采购中拥有较强的话语权,而且只要下游需求尚可,就可将成本上涨的压力转嫁下游PCB厂商。
今年三季度,覆铜板开始提价,提价幅度在5-8%左右,主要驱动力是反映铜箔涨价,且下游需求旺盛可以消化CCL厂商转嫁的涨价压力。
全球第二大的覆铜板厂商南亚亦于12月15日提高了产品价格,显示出至少2006年一季度PCB需求形式良好。
目前,全球PCB产业产值占电子元件产业总产值的四分之一以上,是各个电子元件细分产业中比重最大的产业,产业规模达400亿美元。
同时,由于其在电子基础产业中的独特地位,已经成为当代电子元件业中最活跃的产业,2003和2004年,全球PCB产值分别是344亿美元和401亿美元,同比增长率分别为5.27%和16.47%。
1.1.3Proteldxp快捷键大全
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pgup——放大窗口显示比例pgdn——缩小窗口显示比例
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2电子元气件介绍
当电压作用于压电陶瓷时,就会随电压和频率的变化产生机械变形。
另一方面,当振动压电陶瓷时,则会产生一个电荷。
利用这一原理,当给由两片压电陶瓷或一片压电陶瓷和一个金属片构成的振动器,所谓叫双压电晶片元件,施加一个电信号时,就会因弯曲振动发射出超声波。
相反,当向双压电晶片元件施加超声振动时,就会产生一个电信号。
基于以上作用,便可以将压电陶瓷用作超声波传感器。
压电陶瓷片是一种电子发音元件,在两片铜制圆形电极中间放
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