电子电路设计及装配实训.docx
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电子电路设计及装配实训
电子电路设计及装配实训
电子电路设计及装配实训实训说明书题目名称:
电子电路设计及装配实训系部:
专业班级:
学生姓名:
学号:
指导教师:
完成日期:
新疆工程学院实训评定意见实践题目电子电路设计及装配实训系部____专业班级学生姓名____学生学号评定意见:
评定成绩:
指导教师(签名):
年月日评定意见参考提纲:
1、学生完成的工作量与内容是否符合任务书的要求。
2、学生的勤勉态度。
3、设计或说明书的优缺点,包括:
学生对理论知识的掌握程度、实践工作能力、表现出的创造性和综合应用能力等。
电子电路综合实践新疆工程学院电力工程系(部)实训任务书2015-2016学年第一学期2015年12月14日专业班级实训名称实训题目电指导教师起止时间周数五周实训地点实践目的:
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。
实践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。
实践进度与要求:
第一周:
软件学习(即Protel99SE学习)要求:
掌握Protel99SE系统需求、安装及环境设置;Protel99SE原理图绘制;Protel99SE电路仿真设置及过程;Protel99SEPCB电路板设计。
第二周:
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。
第三周、四、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]王毓银.数字电路逻辑设计.高等教育出版社,2005.[2]彭介华.电子技术课程设计.高等教育出版社,2003.[3]谢自美.电子线路设计••实验•测试(第二版).华中科技大学出版社,2004.[4]杨兴瑶.实用电子电路500例.化学工业出版社,1996.[5]阎石.数字电子技术基础.高等教育出版社,1997.教研室主任(签名)系(部)主任(签名)1电子电路综合实践摘要电子秒表是一种数字显示计时装置,由于它走时准,设计简单,显示直观,因此被广泛运用于科学研究,体育运动,国防等方面。
比如对物体速度,加速度的测量,体育比赛的时间的测量等。
数字电子秒表由组合逻辑电路和时序逻辑电路组成,555定时器组成多谐振荡器产生脉冲,在脉冲控制下的组合计数器电路通过一系列的触发产生数字信号,数字信号经译码器译码后输入到显示数码管显示时间。
电子秒表的广泛应用提高了人们的工作效率,随着电子技术的发展,电子秒表的精度,电路简易型等到了很大的提高,功能得到了完善。
关键词:
秒表定时器效率1电子电路综合实践目录1软件学习11.1protel的一些常用功能11.1.1Protel99SE中主要功能模块11.2Protel99SE软件的启动21.2.1进入Protel99SE主界面21.2.2启动各种编辑器41.3绘制电路原理图51.3.1取出并放置元件51.3.2绘图界面的介绍61.3.3画原理图71.3.4常见元件的封装91.3.5制作PCB板112电子设计172.1集成电路简介172.2电子秒表设计原理172.3元器件介绍182.3.1元件清单182.3.274LS47原理介绍.192.3.374LS90原理介绍.212.3.4七段译码管.222.4555定时器构成的单稳态触发器242.5万用表介绍303电子制作343.1电路焊接常识电路板焊接知识和操作规程343.2电烙铁简介及其使用353.3调试中注意事项443.4包装44总结46致谢47参考文献48电子电路设计及装配实训1软件学习Protel99SE是电子线路设计中最常用的一款EDA软件,其实践性较强。
Protel99SE是应用于Windows9X/2000/NT操作系统下的EDA设计软件,采用设计库管理模式,可以进行联网设计,具有很强的数据交换能力和开放性及3D模拟功能,是一个32位的设计软件,可以完成电路原理图设计,印制电路板设计和可编程逻辑器件设计等工作,可以设计32个信号层,16个电源--地层和16个机加工层。
Protel的优势是进入中国市场早,比较普及,再小的PCB厂只要是Protel的随便什么文件都能出板子。
1.1protel的一些常用功能1.1.1Protel99SE中主要功能模块电路工程设计部分
(1)电路原理设计部分(AdvancedSchematic99):
电路原理图设计部分包括电路图编辑器(简称SCH编辑器)、电路图零件库编辑器(简称Schlib编辑器)和各种文本编辑器。
本系统的主要功能是:
绘制、修改和编辑电路原理图;更新和修改电路图零件库;查看和编辑有关电路图和零件库的各种报表。
(2)印刷电路板设计系统(AdvancedPCB99):
印刷电路板设计系统包括印刷电路板编辑器(简称PCB编辑器)、零件封装编辑器(简称PCBLib编辑器)和电路板组件管理器。
本系统的主要功能是:
绘制、修改和编辑电路板;更新和修改零件封装;管理电路板组件。
(3)自动布线系统(AdvancedRoute99):
本系统包含一个基于形状(Shape-based)的无栅格自动布线器,用于印刷电路板的自动布线,以实现PCB设计的自动化。
电路仿真与PCB部分
(1)电路模拟仿真系统(AdvancedSIM99):
电路模拟仿真系统包含一个数字/模拟信号仿真器,可提供连续的数字信号和模拟信号,以便对电路原理图进行信号模拟仿真,从而验证其正确性和可行性。
(2)可编程逻辑设计系统(AdvancedPLD99):
可编程逻辑设计系统包含一个有语法功能的文本编辑器和一个波形编辑器(Waveform)。
本系统的主要功能是;对逻辑电路进行分析、综合;观察信号的波形。
利用PLD系统可以最大限度的精简逻辑部件,使数字电路设计达到最简化。
(3)高级信号完整性分析系统(AdvancedIntegrity99):
信号完整性分析系统提供了一个精确的信号完整性模拟器,可用来分析PCB设计、检查电路设计参数、实验超调量、阻抗和信号谐波要求等。
1.2Protel99SE软件的启动启动Protel99SE的常用方法启动Protel99SE有3种方法,如图所示。
⑴用鼠标双击Windows桌面的快捷方式图标进入Protel99SE。
⑵从程序组中启动。
执行“开始”→“程序”→Protel99SE,进入Protel99SE。
⑶通过开始菜单启动。
执行“开始”→Protel99SE,进入Protel99SE。
图1.2.1启动Protel99SE1.2.1进入Protel99SE主界面Protel99SE启动后,屏幕出现启动画面,几秒钟后,系统进入Protel99SE主窗口,如图所示。
图1.2.2Protel99SE主窗口执行菜单File→New可以建立一个新的设计数据库,屏幕弹出如图所示的新建文件对话框,在DatabaseFileName框中可以输入新的数据库文件名,系统默认为“MyDesign.ddb”,点击“Browse.”按钮可以修改文件的保存位置;图1.2.3建立设计数据库单击Protel99SE主菜单的主要功能是进行各种文件命令操作、设置视图的显示方式和编辑操作等,它包括File、Edit、View、Window和Help五个下拉菜单。
File菜单()主要用于文件的管理,其中包括文件的打开、新建等。
选项功能如下所示:
New新建一个空白文件夹,文件的类型为综合型数据库,格式“ddb”Open打开并装入一个空白的文件夹,以便进行修改。
Exit退出protel99seView菜单()用于切换设计管理器、状态栏、命令行的打开与关闭,每项均为开关量,鼠标单机一次,其状态改变一次。
Help菜单()用于打开帮助文件。
1.2.2启动各种编辑器进入如下图所示的界面后,双击Documents选项卡确定文件存放位置,然后执行菜单File→New,屏幕弹出NewDocument对话框,如图所示,双击所需的文件类型,进入相应的编辑器。
图1.2.4启动各种编辑1、常用文件夹类型解释()SchmaticDocument:
原理图文件()Schmaticlibrary:
绘制原理图文件()PCBDocument:
印制电路板文件()PCBlibraryDocument:
电路板封装库文件2、常见遇见的文件后缀Sch:
原理图文件Lib:
元件库文件Net:
网络表文件TxtL:
文本文件Pcb:
印制电路板文件为了便于管理文件,通常根据需要,可以在项目数据库文件中建立新的文件夹,并将一个设计项目所包含的各种文件保存在同一个或几个文件夹中,以便于分辨和查找电路。
1.3绘制电路原理图1.3.1取出并放置元件常用工具条的取放,对于在电路中常用的一些工具条,系统提供了一个常用工具条,可以执行菜单命令:
“View/Toolbar/MainTools/wiring”,打开的常用工具条。
图1.3.1工具条②使用元件库阅览放置元件在电路原理与实际环境中,打开“Browsesch”选项,首先在面板上“Librares”栏中选取“TIMER.LIB”库,然后在下方的“FILTER”栏中利用滚动条找到555并选定他。
单击栏目下的“place”按钮。
555的符号就出现在屏幕上并跟随鼠标图1.3.2库文件添加1.3.2绘图界面的介绍菜单栏:
(常用)File:
对文件进行编辑。
Edit:
编辑常用剪贴、复制、黏贴等功能。
Tools:
工具常用ERC检查与绘图选项设定。
Reports:
仿真常用与电路图的仿真。
Design:
设计常用生成网络表格的选项。
1.3.3画原理图完成一个元件的放置后继续选择需要安放的元件,直到你不再选取元件时为止,放置了电路图中所有的元件后开始连线,并在没个元器件上标好数字,并双击元器件标注大小等信息。
大小一般选择A4图纸。
图1.3.3设置图片在Standardstyle中改变图纸的大小。
在orientation中改变图纸的方向。
在Boeder与Sheet中改变图纸与栅格的颜色。
工具箱:
(常用)如图所示画线工具画总线画总线入口放置网络标号放置连线节点放置地线/电源符号在图纸上适当的位置单击鼠标左键即可将其定位。
如果要改变属性,可以按一下Tab键。
图1.3.4标注元件只要选中了某元件,该元件就粘在鼠标的指针上,按空格键可以使元件逆时针方向转90°按X键可以使元件水平翻转,按Y键可以使元件垂直翻转,将其移动到图纸上的合适位置,单击鼠标左键,元件就固定在图纸上。
连接元件并标注节点。
然后保存图1.3.5原理图protel99se中常用的元件库名称如下:
7SEGDISP.Lib:
七段数码管库。
74xx.Lib:
通用74系列数字集成电路库BJT.Lib:
双极型三极管。
BUFFER.Lib:
缓冲器库。
CAMP.lib:
电流放大器库。
CMOS.Lib:
CMOS数字集成电路库。
DIODE.Lib:
二极管库。
RELAY.Lib:
继电器库。
SCR.Lib:
晶闸管库。
TIMER.Lib:
时基电路库。
TUBELib:
电子管库。
UJT.lib:
单结晶体管库。
TRIAC.lib:
双向晶闸管库。
SWITCH.lib:
开关元器件库。
OPAMP.lib:
运算放大器库。
JFET.lib:
结型场效应晶体管。
SimulationSymbols.lib:
基本仿真元器件库,包括电、电容、电感、各种电源等。
REGOLATOR.Lib:
稳压电源库,包括7805、7812、LM317、TL4311.3.4常见元件的封装要进行PCB的制作,先要进行原理图的修改和元器件的封装。
修改是将电源和输出用连接器代替。
下面介绍一下常见元器件的封装。
电阻:
RES1,RES2,RES3,RES4;封装属性为axial系列无极性电容:
cap;封装属性为RAD-0.1到rad-0.4电解电容:
electroi;封装属性为rb.2/.4到rb.5/1.0电位器:
pot1,pot2;封装属性为vr-1到vr-5二极管:
封装属性为diode-0.4(小功率)diode-0.7(大功率)三极管:
常见的封装属性为to-18(普通三极管)to-22(大功率三极管)to-3(大功率达林顿管)电源稳压块有78和79系列;78系列如7805,7812,7820等,79系列有7905,7912,7920等常见的封装属性有to126h和to126v整流桥:
BRIDGE1,BRIDGE2:
封装属性为D系列(D-44,D-37,D-46)瓷片电容:
RAD0.1-RAD0.3。
其中0.1-0.3指电容大小,一般用RAD0.1电解电容:
RB.1/.2-RB.4/.8其中.1/.2-.4/.8指二极管:
DIODE0.4-DIODE0.7其中0.4-0.7指二极管长短,一般用DIODE0.4发光二极管:
RB.1/.2集成块:
DIP8-DIP40,其中8-40指有多少脚,8脚的就是DIP8图1.3.6创作连接器步骤1:
打开建立自己建立封装图标:
步骤2:
点击图标出现如图1.3.6界面步骤3:
以创建连接器封装为例。
我们以连接器为例,库中默认的的管脚直径为2.5mm而实际我们需要0.5mm的直径。
所以我们需要自己建立自己的封装库。
在图中将焊盘的直径改为0.5mm,在任意画出元件的边框。
如图1.3.7所示自己建立的封装。
图1.3.7连接器创建1.3.5制作PCB板1.3.5.1将原理图为PCB板做准备①给每个元件做封装,(若对多个相同元件进行封装,需在其中任意一元件属性对话框中点开Global标签,将原件名和封装名复制到对话框右侧相应标签中,eg:
对多个电阻进行封装②把电源和负载用连接器(在杂库中)代替。
1.3.5.2生成网络表点击菜单栏中的Design→Createnetlist→OK,根据此步骤即可生成网络表。
对照生成的网络表中引脚的连接与原理图中元件引脚的连接是否相同。
做出相应的修改(如果有错误),保存网络表。
1.3.5.3在Documents中新建PCB文件点击菜单栏中的File→New→PCBDocuments→OK或单击右键→New→PCBDocuments→OK,并将之命名成与原理图相对应的名称,如图所示。
图1.3.8打开pcb软件1.3.5.4对PCB板进行板层、栅格、可视栅格等设置在PCB板工作区右击→Options→Boardoptions选中VisibleGrid、Toplayer、Bottomlayer、KeepoutLayer、Topoverlayer、Bottomlayer标签,并设置栅格,可视栅格的大小.1.3.5.5设置PCB板大小PCB板的KeepoutLayer板层中设置PCB板的大小,在TopLayer层中导入元件,在BottomlLayer布线。
其中PCB板大小设置步骤为:
放原点→放坐标→连边框线。
1.3.5.6在TopLayer中调入原理图中的元件菜单栏Design→loadnets→Browse→Documents中选择在原理图中生成的网络表→OK→如果没错误则Execute。
将原件调入Toplayer后将原件分散开(单击左键拖动元件即可分散开)步骤如图所示。
图1.3.9生成网络表图1.3.10调入元件1.3.5.7在PCB中布线先设定规则菜单栏Design→Rules中Clearanceconstraint用于设置走线与焊盘之间的距离;Routingcorner选项用于设置拐角角度;WidthConstraint用于设置所布线的线宽;RoutingViaStyle用于设置PCB板焊孔的大小;RoutingLayer用于设置布线所走的板层。
在RoutingLayer选项卡中将TopLayer标签改为NotUsed.在WidthConstraint中可对最大、最小、参考线宽进行设置。
设置完后开始布线。
自动布线:
菜单栏中AutoRoute→All→RouteAll得到如下图图1.3.11自动布线1.3.5.8设计中的问题及快捷键的使用生成的印刷电路板图与电路原理图不相符,有一些元件没有连上。
这种情况时有发生,问题出在原理图上,原理图看上去是连上了,但画图不符合规范,导致未连接上。
1.不规范的连线有:
(1)连线超过元器件的断点;
(2)连线的两部分有重复。
2.解决方法有:
a.是在画原理图连线时,应尽量做到在元件端点处连线;b.元器件连线尽量一线连通,避免出现直接将其端点对接上的方法来实现。
3.在印刷电路板设计中装入网络表时元器件不能完全调入。
原因有:
(1)原理图中未定义元件的封装形式;
(2)印刷电路板封装的名称不存在,致使在封装库中找不到;(3)封装可以找到,但元件的管脚名称与印刷电路板库中封装的管脚名称不一致;(4)封装后管脚距离与实际元件不符致使元件无法插入PCB板;(5)焊盘太小致使焊接困难或者接触不良4.解决方法有:
(1)避免元件未封装,可在绘制原理图时一次性将元件的名称、封装和参数设置好,一次性放置好原理图中的所有相同原件。
如有元件未封装,可以到原理图中找到未封装的元件,重新封装,然后重新生成网络表,或者到网络表文档中查找未定义封装的元件,补上元件封装,这种方法比较简单;
(2)确认印刷电路板元件封装库是否已调入,同时检查原理图中元件封装名称是否与印刷电路板元件封装库中的名称是否一致;③将印刷电路板元件封装库中的元件修改成与原理图中定义的一致。
如三极管的管脚名称在原理图中定义为1,2,3,而在印刷电路板封装库中焊盘序号定义为E,B,C,必须修改印刷电路板封装库中的三极管管脚名称,使他与原理图中定义的三极管管脚名称一致。
(3)封装形式正确但与实际元件不符,如BJT元件市场一般为单列直插形式,但封装rb.2/.4是三角形,这种情况可进入电路板元件封装库对其管脚进行修改,这种方法对于整批元件需要修改的情况比较烦便,或者修改元件封装形式如改成sip3,这种方法用于各别元件的修改比较简洁,但会出现3D图上的元件图形与实际元件图形不符,如三极管改成sip3封装,3D图上的图形就是长方形而不是半圆形,但这不会影响元件的焊接。
(4)管脚距离与实际元件不符,这种情况可进入电路板元件封装库对其管脚距离进行调整,或者直接在PCB板中直接调整焊点坐标,这种方法应用于只有个别元件需要修改的情况比较合适。
在解决了以上所有的问题以后,可以直接在生成的PCB板的窗口上点击绿色图标,生成3D视图。
快捷键的使用:
ProtelFORDOS版在使用过程中,有很多的快捷键,熟练地掌握和利用好这些快捷键,能够大大地提高画图的速度。
Enter选取或启动Esc放弃或取消F1启动在线帮助窗口Tab启动浮动图件的属性窗口End刷新屏幕Pgup放大窗口显示比例Pgdn缩小窗口显示比例Del删除点取的元件(1个)Ctrl+Del删除选取的元件(2个或2个以上)X将浮动图件左右翻转Y将浮动图件上下翻转Space将浮动图件旋转90度Crtl+Ins将选取图件复制到编辑区里Shift+Ins将剪贴板里的图件贴到编辑区里Shift+Del将选取图件剪切放入剪贴板里Alt+Backspace恢复前一次的操作Crtl+G跳转到指定的位置Crtl+F寻找指定的文字Alt+F4关闭protelCtrl+Backspace取消前一次的恢复Spacebar绘制导线,直线或总线时,改变走线模式V+D缩放视图,以显示整张电路图V+F缩放视图,以显示所有电路部件Home以光标位置为中心,刷新屏幕Esc终止当前正在进行的操作,返回待命状态Backspace放置导线或多边形时,删除最末一个顶点Delete放置导线或多边形时,删除最末一个顶点Ctrl+Tab在打开的各个设计文件文档之间切换Alt+Tab在打开的各个应用程序之间切换A弹出Edit\Align子菜单R弹出Reports菜单B弹出View\Toolbars子菜单T弹出Tools菜单E弹出Edit菜单V弹出View菜单F弹出File菜单W弹出Window菜单H弹出Help菜单X弹出Edit\Deselect菜单J弹出Edit\Jump菜单Z弹出Zoom菜单L弹出Edit\SetLocationMakers子菜单M弹出Edit\Move子菜单Shift+下箭头光标下移10个电气栅格PgUp:
放大图片PgDn:
缩小图片2电子设计2.1集成电路简介集成电路(IC)是当今人们接触最广泛,研究最深入的技术之一。
集成电路是现今科技飞速发展的基石,是衡量一个国家科技水平的重要标志。
国民生活质量的提高、国防力量的提升有赖于集成电路设计与制造技术的发展。
集成电路是一种微型电子器件或部件。
采用一定的工艺,把一个电路中所需的晶体管、二极管、电阻、电容和电感等元件及布线互连一起,制作在一小块或几小块半导体晶片或介质基片上,然后封装在一个管壳内,成为具有所需电路功能的微型结构;其中所有元件在结构上已组成一个整体,这样,整个电路的体积大大缩小,且引出线和焊接点的数目也大为减少,从而使电子元件向着微小型化、低功耗和高可靠性方面迈进了一大步。
集成电路具有体积小,重量轻,引出线和焊接点少,寿命长,可靠性高,性能好等优点,同时成本低,便于大规模生
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- 电子 电路设计 装配