电子工艺实习课程报告.doc

电子工艺实践课程报告一 工艺实践目的及意义1. 识别和使用常用电子元器件，掌握常用电子仪器、仪表的使用方法；2. 熟悉电子产品的设计和生产过程；3. 掌握用protel软件设计原理图和印制电路板图；4. 掌握电路的焊接、安装、检查及调试方法二 工艺实践内容1. 逻辑笔电路工作基本原理分析逻辑笔一般有两个用于指示逻辑状态的发光二极管，性能较好的还有第3个，用于提供以下4种逻辑状态指示。(1)绿色发光二极管亮时，表示逻辑低电位。(2)红色发光二极管亮时，表示逻辑高电位。(3)黄色发光二极管亮时，表示浮空或三态门的高阻抗状态。(4)如果红、绿、黄三色发光二极管同时闪烁，则表示有脉冲信号存在。2. 使用Protel软件画原理图和pcb图的基本流程，及注意事项A原理图设计(1)建立设计文件库把与设计相关的所有设计文件，如原理图（*.SCH）、网表文件（*.net）、印制电路板图（*.PCB）等文件都存储在同一个综合设计库中，并在同一个综合设计编辑窗口中显示。同时设计文件库也保存文件夹及设计的层次信息。Protel 99SE设计文件库文件的扩展名是.ddb。双击Protel 99SE图标运行软件，出现设计管理器（Design Explorer）界面，其左边是管理窗口Explorer（若未显示，可选择ViewDesign Manager）。选择FileNew或FileNew Design菜单，出现New Design Database对话框，其中Design Storage Type选项选MS Access database方式；设计文件库名默认为MyDesign.ddb（建议学生用自己的学号作为设计文件库名）；点击Browse可以选择要保存的文件夹，点击OK确定。(2) 建立原理图文件双击设计文件库（MyDesign.ddb）中的Documents目录，此时该目录下为空。选择菜单FileNew或在Documents的空目录下单击鼠标右键选择New，出现New Document窗口，选择Schematic Document（原理图文件）并点击OK确定，在Documents目录下将出现原理图文件名，默认为Sheet1.sch，可以根据需要更改该文件名。双击新建的原理图文件名，则打开该原理图文件。(3) 环境参数设置选择菜单DesignOptions，出现Document Options窗口，可以进行工作区大小（Standard Style）设置及网格（Grids）设置，还可以设置工作区的背景颜色等。本次实验中，Standard Style项选A4，Snap和Visib项均选中（表示网格可见）且大小为10。点击OK确定。选择菜单ToolsPreferences或在Sheet1.sch工作区点击鼠标右键并选择Preferences，出现Preferences窗口，在Graphical Editing选项卡中可将光标（cursor）设置为Large cursor90、small cursor90或small cursor45，网格显示方式（Visible）可设置为实线（Line Grid）或点（Dot Grid）,点击OK确定。按Page Up/Page Down键可放大/缩小设计工作区。(4)添加/删除元器件库将设计文件库（MyDesign.ddb）的管理窗口（Design Explorer界面左侧）切换到Browse Sch。在Browse下面的下拉菜单中选择Libraries，那么已经加载好的库文件就在该下拉菜单的下方列表中列出，如果在该列表中没有我们所需要的库文件，就必须加载库文件。加载过程如下：点击AddRemove选项，或选择菜单DesignAddRemove Library，则弹出选择库文件（Change Library File List）对话框，在“查找范围”下拉框中选择Protel 99SE安装目录下的原理图库子目录（Design Explorer 99SELibrarySch），在该目录中选择所需要的库文件（.ddb文件，参见表1），点击Add按钮加入，若要删除库文件则在Selected Files中选择已选的库文件，点击Remove按钮移出。选好需要的库文件后，点击OK按钮，确定并退出该对话框 在原理图中二极管DIODE引脚名为A和K ，pcb图中封装引脚名为1和2，需要修改一致。发光二极管LED封装使用极性电容封装RB-.2/.4。引脚号也要修改为1和2修改miscellaneous库保存后，一直有用。要查看所选库文件中所包含的元件，可将管理窗口（Design Explorer界面左侧）切换到Browse Sch。在Browse下面的下拉菜单中选择Libraries，则所选择的库文件（.lib）全部列出，选中要浏览的库文件，其中所包含的元、器件将在Filter下方列出，选择某个元、器件，该元、器件的原理图将在最下方显示出来，或点击Browse按钮，弹出Browse Library窗口，同样可以浏览库文件中的元、器件(5)放置元、器件及原理图连线放置元、器件有两种方法：一种方法是，在所选中的元、器件库中选择元、器件，具体方法是：在Filter中输入元、器件名并按Enter键即可找到所需的元器件，或在Filter下方的元、器件列表中选中所需元、器件名，然后用鼠标左键点击Place按钮，就可以把选中的元、器件放入原理图文件中；另一种方法是，点击Find出现Find Schematic Component窗口，在By Library Refe中输入元、器件名并点击Find Now即可从所有的元器件库中搜索，选中元器件，点击Place按钮，就可以把选中的元、器件放入原理图文件中。如此重复操作，放置好所有的元、器件。选好元器件，放置到原理图之前（即元器件处于浮动状态时），按下【Tab】键将弹出Part（元件）属性设置对话框，如图2所示。元件属性对话框包含4个选项卡，Attributes选项卡主要用于确定元件的电气属性。其中Lib Ref（元件名称）：放置元件时输入的元件名即是在元件库中的元件名，此文本框不能为空也不能修改。Footprint（元件的封装形式）、Designator（元件的编号）、Part（元件的显示名称）。同一个原理图中的元件编号不能重复。如果要修改已经放置的元件属性，双击该元件也会弹出Part属性窗口进行修改。各元、器件的封装形式参见表1。相同的元件设置好第一个的编号后，后面的会依次自动增加编号(6)原理图存盘原理图输入完成以后，要及时存盘（FileSave）。(7)电气规则检查绘制完原理图后，需要测试电路原理图信号的正确性，这可以通过检验电气规则来检查电路中是否有电气特性不一致的情况，如某个输出引脚连接到另一个输出引脚就会造成信号冲突，重复的元件编号会无法区分出不同的元件等。选择Tools菜单中的ERC项，将出现Setup Electrical Rule Check对话框。选中所要检查的选项，然后单击OK。ERC报告会按照用户的设置以及问题的严重性分别用错误（Error）或警告（Warning）信息来提示，并在原理图上发生错误的位置放置红色的符号，根据提示对原理图作出修改并重新进行电气规则检查，直至没有错误（Error）为止。回到原理图（sheet1.sch）界面。(8)生成网络表文件选择菜单DesignGreate Netlist，出现Netlist Creation对话框，选择输出网表格式（Output Format）为protel，点击OK确认，即可生成网络表文件（.net），该文件中无红色表示通过B印制电路板（PCB）设计(1)建立PCB文件打开设计文件库（MyDesign.ddb）中的Documents目录，选择菜单FileNew或在Documents目录中单击鼠标右键选择NEW项，出现New Document窗口，选择PCB Document并点击OK确定，生成一个空的PCB文件，默认文件名为PCB1.PCB，可以根据需要更改该文件名。双击该文件名图标，进入PCB文件编辑界面。(2)环境参数设置公英制转换：View/Toggle Units。本次实验中采用英制，即单位为mil电路板层面设置：选择菜单DesignLayer Stack Manager，出现Layer Stack Manager界面。在板上任何地方单击鼠标左键，然后再单击“Add Layer”即可增加层面，每单击一次增加一层，最多可增加到32层；若要删除一层，则在板的左边选中要删除的层，然后单击Delete，出现Confirm对话框，点击Yes确认删除。本次实验使用两层板，所以只要设置Toplayer和BottomLayer即可。点击OK完成电路板层面设置。设置电气安全距离和线宽：选择菜单DesignRules，出现Design Rules对话框，来设置电气安全距离和线宽。要设置电气安全距离，则双击Routing选项卡中的Clearance Constraint 项，出现Clearance Rule对话框， 在该对话框中可以根据需要提出筛选条件，定义安全距离，本实验中选择默认值即可，点击OK确定。要设置线宽，则双击Routing选项卡中的Width Constraint项，出现Max-Min Width Rule对话框，在Filter Kind栏选择Whole Board，最大线宽（Maximum Width）设为60mil，最小线宽（Minimum Width）设为40mil，推荐线宽（Preferred Width）设为40mil，点击OK确定。设置好电气安全距离和线宽后点击Close关闭该对话框。设置背景网格尺寸：选择菜单Designoptions，出现Document Options对话框。在Layers选项卡中，有两个Visible Grid选项，上面的是小网格（设为20mil，即每格20mil），下面的是大网格（设为100mil，即每格100mil），选中这两个选项，即可在PCB编辑窗口显示网格。点击OK确定。设定步进距离：点击菜单下面主工具栏中的“”按钮，出现Snap Grid对话框，步进距离可根据实际需要设定，本次实验中可设为10mil左右。(3)设置PCB板设计边框设置电路板范围：PCB板设计边框规定了实际印制电路板的大小，单击编辑区下方标签KeepOutLayer，该层为禁止布线层，一般用于设置电路板的板边界，将元件限制在这个范围内。具体做法是：首先选择右面Placement Tools工具栏中的按钮，然后在线的起点处单击鼠标左键，在线的终点处单击鼠标左键，可通过右下方的状态条计算线的长度。重复以上动作，完成边框绘制。本次实验中，确定电路板边框长为6000mil，宽为3000mil（英制）。在画边框尺寸时将大网格设置成1000mil更方便。在画线时通常要与键盘上的PageUp放大和PageDown缩小按键配合使用。改变线宽：双击线出现Track窗口即可修改。电路板边框线宽一般设为10mil。加长或缩短线的长度，可按M键并选择Drag，然后将鼠标放在该线的顶端，按左键，拖动鼠标即可。测量两点间的距离，菜单Reportsmeasure distance。(4)添加/删除PCB元、器件封装库添加或移出PCB元、器件封装库的操作与原理图中的库操作基本相同；元、器件封装浏览操作与原理图中的元、器件浏览操作基本相同。元件的封装是指实际元件焊接到电路板时所指示的外观和焊点位置。元件的封装形式可以分为两大类：针脚式元件封装和表面贴装（SMT）。针脚式元件封装这类元件的焊接，是先要将元件针脚插入焊点导通孔，然后再锡焊。本次逻辑笔电路中使用的元件均是针脚式封装。(5)载入网络表文件载入网表文件（.net）：选择菜单DesignLoad Nets，出现Load/Forward Annotate Netlist对话框，点击对话框中的Browse按钮，找到与原理图对应的网表文件（.net），点击OK，此时原理图中所用到的元、器件及相应的网络名称、节点将显示在对话框下方的列表中。如果原理图中指定的某个元、器件的封装在封装库中没有对应的封装类型时，对话框列表右边的Error将有错误提示，设计者可根据错误提示，进一步检查原理图及PCB的元、器件封装库，直到改正了所有的错误为止点击图中的Execute按钮，载入所有的元、器件封装，此时所有元、器件及其连线都集中在电路板边框的内部或周围，下面要做的就是元、器件的布局。(6)布局、布线元、器件的布局：一般根据元、器件间的连线关系，多采用手动布局的形式。具体做法是：将鼠标放在需拖动的元件上，按住左键不放，并拖动到一定的位置，松开左键即可。布线分自动布线和手动布线两种，本次实验中可采用先自动布线然后手动调整或完全手动布线的方式。自动布线：选择菜单Auto RouteAll，出现Autorouter Setup对话框，然后点击Route All进行自动布线，点击OK完成自动布线。手动布线：单击编辑区下方标签BottomLayer，在该层进行布线。点击右边工具栏（或Placement Tools工具栏）中的按钮，连线方法和原理图中的连线方法基本相同。用Shift+空格键，可以切换布线形式，在450、900、弧形布线等方式之间切换。放置输入输出焊盘：在Placement Tools工具栏中选择放置焊盘工具，在PCB版图中放置输入、输出焊盘。双击焊盘，可以更改过孔焊盘形状、大小和孔径；双击线，可以更改线宽。电源线的宽度一般要比其它线宽，本次实验中，地线的宽度取60mil。(7)网络检查这里主要是检查版图中有无电源短接等错误。选择菜单ToolsDesign Rule Check，出现Design Rule Check对话框，点击Run DRC，将生成.DRC报表，在该报表中列出各个规则出现错误的次数，如果都为零，说明该PCB设计正确。到这里，整个原理图设计和PCB设计就结束了。C注意事项注意需要整体的布局，特殊位置要求的元件的摆放，高低压的隔离，信号间干扰的处理，大电流线的布局，高频信号的布线等等。还有网络表装入错误经常发生，主要是关于封装错误。发现错误后，应先浏览，后排除。宏命令执行有序的，前面的宏命令有误，就会引起后续的错误。错误的排除应抓住根源，这样才能快速有效的解决问题。同时需要在设计原理图和编辑PCB元件库时尽量规范，细心，以减少错误发生。3. 实验数据：自己设计的原理图、pcb图逻辑笔电路原理图如图。逻辑笔原理图Pcb图如下网络检查结果4.焊接工艺及其注意事项（1） 基本操作步骤步骤一：准备施焊左手拿焊丝，右手握烙铁，进入备焊状态。要求烙铁头保持干净，无焊渣等氧化物，并在表面镀有一层焊锡。步骤二：加热焊件烙铁头靠在两焊件的连接处，加热整个焊件全体，时间大约为 1 2 秒钟。对于在印制板上焊接元器件来说，要注意使烙铁头同时接触两个被焊接物。例如，图 (b) 中的导线与接线柱、元器件引线与焊盘要同时均匀受热。步骤三：送入焊丝焊件的焊接面被加热到一定温度时，焊锡丝从烙铁对面接触焊件。注意：不要把焊锡丝送到烙铁头上!步骤四：移开焊丝当焊丝熔化一定量后，立即向左上 45 方向移开焊丝。步骤五：移开烙铁焊锡浸润焊盘和焊件的施焊部位以后，向右上 45 方向移开烙铁，结束焊接。从第三步开始到第五步结束，时间大约也是 1 至 2s 。（2） 锡焊三步操作法对于热容量小的焊件，例如印制板上较细导线的连接，可以简化为三步操作。准备：同以上步骤一;加热与送丝：烙铁头放在焊件上后即放入焊丝。去丝移烙铁：焊锡在焊接面上浸润扩散达到预期范围后，立即拿开焊丝并移