电子线路设计与仿真教程综合实验报告.doc

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3.1.1proteus简介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。3.1.2proteus的原理图绘制在此仅以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打开关闭磁吸 磁吸用于对准一些点的，如引脚等等：x打开关闭定位坐标 显示一个大十字射线page down或“page up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f42.5mm 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则说明原理图是正确连接的运行按钮：3.1.3protel的pcb图绘制 a.1、绘制原理图 2、 元件编号3、 电路规则检查4、 创建网络表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板布线规则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，然后再将比较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办法进行说明。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则要进行创建相应的封装。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，效果图如下图示：3.2. 电路板的制作3.2.1制作流程及注意事项锯板：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，否则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，否则曝光效果不好）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）直标法是直接将电阻的阻值标在电阻表面上，阻值误差5%则在电阻表面上打上3位丝印,例如153为15千欧姆，第3个数字表示0的个数,误差1%的则用4个数字表示，15千欧姆则丝印打上1502.而r47则表示0.47，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较多，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。3.3.2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0.5-0.8），如表笔反过来接则为一个较大的读数（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，我自己则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. 手工焊接的基本操作及要领 (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:加热焊件达到一定温度后,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310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，则通电检查不仅困难较多，而且容易损坏设备仪器，造成安全事故。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=1/2rc。整个电路正常运行如下图示：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图所示仿真结果如下图：实验结果如下图：4. 总结动手能力是我从