电工电子实习

实 习 报 告学 院 自动化 专 业 自控 班级/学号 自控0902/2009010842 学生姓名 赵宏俊 成 绩 _实 习 单 位：小营校区实验楼606实习起止日期 ：2011.2.21-3.4 指 导教 师： 寻宪生 一、实习目的主要通过该课程使学生了解现代电子技术的发展,掌握现代化的电子工艺技术,认识、了解和使用电子器件和元件，设计电子产品,完成电子产品制作的全过程。掌握器件识别检测、Protel2004电路原理图、PCB设计制作、焊接工艺的基本技能，掌握电子电路安装、调试技术等技能并能排除常见故障。培养学生掌握现代电子工艺技术的基本技能，培养学生理论联系实际的能力，锻炼和培养学生的实践动手能力和创新能力，适应现代电子技术发展要求和企业社会要求的工程实践能力的主要途径之一。二、实习内容要求本课程的具体任务是通过阶梯波信号发生器的制作使学生1. 掌握电子元器件的焊接及电子产品的装接工艺；2. 掌握电子器件手册、图纸和工艺文件的使用知识；3. 掌握专用工具、有关仪器仪表的正确使用；4. 完成阶梯波信号发生器电路设计，掌握电子产品设计方法；完成阶梯波信号发生器的调试、测试，掌握电子产品整机系统测试方法；能正确使用调试器、仪表，完成复杂产品的全部调试，并能排除常见故障。5. 完成电子产品套件机器猫与万用表，熟悉电路图及其中的各种元器件，练习焊接技术，然后自己动手焊接调试，直到产品合格。三、参观RIGOL公司3.1 公司简介RIGOL全称北京普源精电科技有限公司。主营业务：自主研发并生产测试测量仪器。成立时间：成立于2000年 ，总部设于北京。员工人数：公司员工总数约310人。RIGOL生产基地拥有雄厚的技术力量，技术人员占基地总人员的40%。基地引进了大量国际先进的检测仪器、精密信号源校准设备和加工设备,设立了综合实验室及先进的生产线并自主开发了自动测试软件、影像分析系统, 建立了一流的生产工艺及严格的质量保证体系。 RIGOL基地拥有世界技术一流水平的SMT加工设备及CNC数控机床加工中心，CNC数控加工中心的加工精度可达到4微米，为产品研发提供了有效的验证手段,为产品质量提供了可靠的技术保证. RIGOL在国内设立了多个办事处，在海外设立了北美分公司和日本分公司。产品在海外已销往美国、英国、法国、德国、澳大利亚、日本、韩国等55个国家和地区。3.2 产品研发流程市场调研可行性方案评审产品构思阶段开发设计阶段产品概念设计评审总体方案设计评审详细方案设计评审整体方案设计评审生产试制阶段生产设计评审生产方案评审按生产方案试生产评审产品标准化及正式生产方案设计任务书3.3 SMT生产工艺流程注塑车间委外加工原材料供应商入厂检验F板级加工入库检验半成品库原材料库液 晶 屏 加 工FF3.4 产品质量检测流程组装组装检验包装检验入库检验成品库发货3.5 参观注意事项 注意事项：必须穿戴防静电服装才能进入厂区；参观厂区请不要越过黄色隔离线；未经允许不能随意触碰厂区加工产品；原因： 如果没有防静电措施，静电就会通过人的手传到元器件上，那些以载流子运动作为电连通特点的元件受到静电干扰，内部载流子的排列就有可能发生改变，这将直接影响产品质量，甚至使产品的性能下降乃至功能丧失3.6 防静电措施防静电周转容器：ANTISTATIC TOTE TRAY用静电放电保护材料制成的为静电敏感组件或产品提供安全储存以及制造工序中搬运的防静电容器。例如防静电料箱。ESD防护工作区：ESD PROTECTED AREA 由防静电器材建造和装备起来的供经过培训的人员操作静电敏感产品能防ESD损害并明显标记的区域。ESD防护包装：ESD PROTECTIVE PACKAGING用ESD防护材料使静电敏感产品受ESD损害减至最小的包装。例如防静电包装袋。防静电服：anti-static clothing为了防止人体和衣物的静电积累，用防静电织物为衣料而缝制的工作服。防静电鞋：anti-static shoes鞋底用电阻变化小的防静电材料制作，不仅具有防止人体静电积聚的性能，而且还能避免因偶然触及工频电而导致人体遭受电击的鞋类。离子化静电消除器：ionizing static eliminator凡利用空气电离以产生为中和带电体上的表面异性电荷所必须的正负离子的各种形式静电消除装置的统称。如粘屏使用的离子风机3.7 认知学习总结在2月21日上午，我们自控一行人参观了位于昌平区的RIGOL的公司。首先，一位小姐在礼堂里为我们大致介绍了它的成立、发展与成就，同时，还绘声绘色地描述企业选人和用人的资质模型。她说：“Rigol更为看重的是态度、个性及人格”从中，我也深刻体会了这种高水平公司所侧重的方面不仅有能力，还有心智等。尤其令我印象深刻的还有PDP。它形象地将各种典型类型的人格分为：猫头鹰、考拉、变色龙、老虎以及孔雀。这无疑加深了大家的自我认知，使日后就业目标更为明晰。在工作人员的带领、解说下，大家一一观看了该公司的部分生产示波器制作流程，包括加工、调试、检修、装配、装机等相关过程。在这流水线上，穿着特殊工作服的工人正在有条不紊地工作着，更是可以对RIGOL公司的现代化的管理、制作水准可见一斑。最后，我们步入了RIGOL的小型“博物馆”,里面陈列着光亮的相片，一张张向我们讲述着它的主人一路向前的成长发展史在1998年07月 工作室于北京成立到2009年01月 RIGOL 成为亚洲第一家、 世界第三家,LXI联盟认证的LXI-C类设备验证测试中心这几年时间里，不难看出它多年积蓄的实力与不懈努力所取得的成就。RIGOL是一个为客户创造价值的公司RIGOL是为各类人才提供发展平台的公司RIGOL是一个不断创新的公司RIGOL是一个专注于测试测量领域的公司以这样的自主研发、持续创新的公司为平台，我们更深层次地认识了示波器和万用表的功能、制作流程等等。“业精于勤，术专于攻”，他们以精益求精的态度，不断向我们昭示着知识、人才与机遇的重要性。而且，这次参观为我们日后的学习之途指明了方向，像一座灯塔，时刻提醒着我们充实自我、完善自我，多学习专业知识,为以后的工作打下基础。 四、阶梯波发生器的电路设计4.1阶梯波电路要求1学习阶梯波电路工作原理；2了解器件工作特性；3焊接技术是电子产品制作的基本功，正确运用焊接工具与材料，掌握电烙铁、导线、元器件引线的上锡及焊接方法，才能保证制作各种电子产品的质量焊接工艺基本训练，正确的焊接电路；4.安装电路，故障排除；5电路参数、波形的测量.4.2阶梯波电路工作原理输入9V直流电压通过11175.0使电压稳压在5V，通过555定时器产生时基振荡电路作为脉冲发生器提供给161计数器，161输出的Q3-Q1通过4053使电压稳定在5V，4053的四端输出通过D/A转换器输出形成阶梯波。电路图如图3所示。其中1117为自行设计元件，其器件图和封装图，如下图1，图2所示 图16 业内 图2（三个焊盘间隔100mil，1号焊盘为方形，其余为圆形，焊盘外径70mil，内径35mil）。阶梯波原理电路图:图中电路由9V集成电池供电，经三端稳压器（11175.0）电路产生5V直流电源，带有LED电源指示显示，运算放大器由9V集成电池供电,5V电源为数字电路Vcc端提供电压供电。C7和C8进行电源滤波，C1C4分别为集成电路U1、U2、U3和U5的电源去藕电容。插座JP1为输出信号连接插座，JP2为电源输入插座。NE555N是一个时基集成电路，与R1、R2、C3、C4一起构成矩形波产生器，其输出作为计数器（74LS161）的时钟脉冲。74LS161是一个4位二进制计数器，其输出为十六进制加法计数，每来一个脉冲计数器加一.后面的运放LM324N接成单电源使用，其中U3B用作同向加法器，模拟开关，在电路中起到了电平修正的作用（TTL芯片输出为高电平时,电压为3.5V4.5V之间，经过模拟开关电路后，输出为5V。）。EN端为使能端，低电平有效。A、B、C为模拟开关控制端，（X0、X1）、（Y0、Y1）、（Z0、Z1）模拟开关的输入端，X、Y、Z为模拟开关的输出端。A为高电平时X1端信号到输出端X，A为D低电平时X0端信号到输出端X，B对应模拟开关Y，C对应模拟开关Z。运放LM324N1和T型权电阻网络构成D/A转换器，实现了16阶阶梯波的产生。计数器输出所产生的BCD码数字信号经模拟开关处理后，由高位到低位分别被放大了1/2、1/4、1/8、1/16倍，这样就把二进制数码转变成不同的输出电压，随着二进制数的增加，运放输出就成了阶梯波电压，运放LM324N2构成电压跟随器，其目的是为了提高阶梯波输出电流。集成电路模块的电源去藕电容器（0.1F），目的是吸收电源中的高频燥声信号。（1）电源模块9V稳压电源设计用自制三端集成稳压器11175.0设计稳压电路，参数如下：输入：DC9V 输出：DC5V（2）脉冲发生器电路脉冲发生器电路由555定时器产生时基振荡电路构成。用555构成多谐振荡器电路，多谐振荡器又叫无稳态触发器，不需外加触发信号，可以使两个暂稳态每隔一定时间自动地周期性地交替转换，从而输出周期性矩形脉冲波。在阶梯波发生器电路中，可以用它来作为一种脉冲信号源。连接图如下：（3）开关电路及阶梯波形成级电路设计 在阶梯波电路设计中，开关电路由计数器电路及模拟选通开关实现其功能，通过计数器控制模拟选通开关的工作状态，来实现开关电路功能。阶梯波形成级电路由权电阻网络或倒T型网络电阻构成，通过运算放大器实现功能。连接图如下：4.3器件工作特性简易阶梯波电路发生器的设计有电源电路、连续脉冲信号发生器电路、电路阶梯波放大级等部分组成。（1） 电源模块9V稳压电源(2)脉冲发生器电路脉冲发生器电路由555定时器产生时基振荡电路构成，用555构成多谐振荡器。555定时器是一种把模拟功能和逻辑功能巧妙的结合制作在同一硅片上的半导体集成电路。多谐振荡器又叫无稳态触发器，不需要外加触发信号，可以使两个暂稳态每隔一定时间自动地周期性地交替转换，从而输出周期性矩形波冲波。(3)开关电路及阶梯波形成及电路设计在阶梯波电路设计中，开关电路由计数器电路及模拟选通开关实现其功能，通过计数器控制模拟选通开关工作状态，来实现开关电路功能。(4) 运算放大器LM324的应用LM324是四运放集成电路，它采用14脚双列直插塑料封装，它内部包括四组完全相同的运算放大器，每一组有五个引出脚，其中“+”“”为信号输出端，“V+”“V-”为正负电源端，“V0”为输出端。4.4 PCB图要求：1、 PCB图制作尺寸为43英寸。2、 PCB图必须用“PCB BOARD wizard”制作。3、 电路元器件应该手工排列，放置位置应符合左进右出的原则，符合制图标准（元器件标识应字体朝上或朝左就近放置）。4、 标识文字不能放在焊盘或过孔上。5、 走线宽度规定如下：地线、+9V电源线、+5V电源线为60mil，其余信号线为12mil。两焊盘间的过线数量为1。走线方式为底层垂直走线，顶层水平走线。走线应尽量避免地线干扰电流的影响。去藕电容的放置位置应能起到消除集成电路的干扰作用。6、 布线完毕后应进行“Design Rule Check”检查，给出检查结果文件。PCB截图如下：（尺寸：电源线、地线：60ml;一般连接线;12ml）LS161的11号、12号、13号、14号管脚的输出波形分别为：第一片的4053的4号、14号、15号管脚的波形输出分别为：第二片的4053的14号管脚的波形输出为：最终D/A输出波形（LM324输出）的波形截图如下：五、机器猫套件要求:1简述机器猫电路工作原理；2了解器件工作特性3机器猫套件安装流程4. 机器猫套件功能测试 5.1 实习目的 本产品具有机、电、声、光、磁结合的特点，通过制作产品完成EDA实践的全程训练过程，由学生完成从电路原理仿真验证，、印制电路板设计制造知道元器件检测、焊接、安装、调试的产品设计制造全过程，打到培养同学们工程实践能力的目的。 5.2 机器猫电路工作原理和原理图图中所示机器猫的电路图，它是由声控、光控、磁控机电一体化电动玩具。主要工作原理：利用555构成的单稳态触发器，在三种不同的控制方法下，均给以低电平触发，促使电动机转动，从而达到了机器猫停走的目的。即:拍手即走、光照即走、磁铁靠近即走，但都只是持续一段时间后就会停下，再满足其中一条件时将继续行走。声控原理声控元件，声音是震动产生的，声波在空气中传播，如果遇到固体则会把这种震动传播到固体上。声控元件就是这种对震动敏感的物质，有声音时就接通（电阻变小），没声音时就断开（电阻变得很大）。再通过电路和芯片做个延时，就可以使有声音时电路接通一段时间。不管是声控灯也好还是什么也好，都是一个原理，只是最后接的负载不同罢了。光控原理：利用功率MOS场效应晶体管可以做功率开关，开关的敏感元件可以采用管敏电阻LDR。但光线照射到光敏电阻上时，LDR低阻值，有信号加在场效应晶体管的栅极上，源漏极间导通，从而使继电器线圈K改变状态，产生控制发出信号，如果将光敏电阻LDR接到低电位处，则在暗处无光线照射到光敏电阻，光敏电阻阻值相同。磁控原理磁控管：干簧管是一种无源电子零部件，是利用磁场信号来控制的一种线路开关器件，干簧管的外壳一般是一根密封的玻璃管，在玻璃管中装有两个铁质的弹性簧片电板，玻璃管中还灌有一种叫金属铑的惰性气体。在平时玻璃管中的两个簧片是分开的，当有磁性物质靠近玻璃管时在磁场磁力线的作用下，管内的两个簧片被磁化而互相吸引接触，使两个引脚所接的电路连通。外磁力消失后，两个簧片由于本身的弹性而分开，线路也就断开，从而实现磁控。5.3机器猫套件安装流程1. 连线，改装电路，将连在电池负极的一端焊下来，改接至电路板的“电动机-”(M-),由电动机正端引一根线J1到印制板上的“电动机+”（M+）。音乐芯片连接在电池负极的那一端改接至电动机的负极，使其在猫行走时才发出叫声。2. 电源：由电池负极引一根黑线J2到印制板上的“电源-”(V-)。“电源+”（V+）与“电机+”（M+）相连，不用单独再接。3. 磁控：由印制板上的“磁控+-”(R+、R-)引两根线J3、J4，分别搭焊在干簧管（磁敏传感器）两腿，放在猫后部，应紧贴机壳，便于控制。干簧管没有极性。4. 红外接收管（白色）：由印制板上的光控+、-（I+、I-）引两根线J5、J6搭焊到红外线接收管的两个管腿上，其中一条管腿套上热缩管，以免短路，导致开关打开后猫一直走个不停，红外接收管放在猫眼睛的一侧并且固定住，应该注意的是：红外线接收管的长腿应接在“I-”上。5. 声控部分：屏蔽线两头脱线，一端分正负（中间为正，外围为负）焊接到印制板上的S+、S-；另一端分别贴焊在麦克风（声敏传感器）的两个焊点上，但是要注意极性并且麦克风易损坏，焊接时间不要过长，焊接完后麦克风按在猫前胸。功能测试：受遥控器驱使，机器猫可以边向前走边叫;有较大声响时，它边叫边走；当磁铁放置猫尾部或臀部时，它反应为又走又叫。六、万用表套件制作6.1 DT830B数字式万用表电路工作原理图6.2 ICL7106的工作原理和典型应用ICL7106的性能特点和技术指标（1）采用单电源供电，额定工作电压为+7V+15V，可使用9V叠层电池，有助于仪表的小型化。 （2）内部有异或门输出电路（又称相位驱动器），能直接驱动4位7段数码液晶屏（LCD）。 （3）低功耗。芯片本身消耗的电流仅1.8mA。功耗约16mW，一节9V叠层电池可连续工作200小时，在正常情况下可间断使用半年左右。 （4）输入阻抗极高，典型值为1010，对输入信号无衰减作用。（5）外围电路简单，整机组装方便。它不需外加有源器件，只要配上几只电阻电容和LCD显示屏，就能构成一块直流数字电压表。如果再增加一些辅助电路和转换开关，便可构成数字万用表。（6）内设时钟电路，可构成低成本的阻容振荡器，或选用频率稳定度很高的石英晶体振荡器，亦可接入外时钟信号。（7）能通过内部的模拟开关实现自动调零，能自动判定被测电压的极性。:利用外部异或门(或者异或非门)电路，可显示超量程符号和小数点。（8）在芯片内部的V+（1脚）与COM端（32脚）之间，有一个稳定性好、带负载能力较强的基准电源，典型值为2.8V。利用电阻分压器可获得所需要的参考电压VREF，以保证A/D转换的准确度。转换准确度可达0.05%1个宇。（9）可以很方便地对芯片进行功能检查，判断其质量好坏。（10）抗干扰能力强，噪声、失调温漂和增益温漂均很低，可靠性好，使用寿命长。（11）A/D转换速率较低，额定范围是0.115次/秒，（通常选25次/秒已能满足常规电工电子测量的需要）。（12）工作温度范围是070，但受液晶显示屏的限制，环境温度不宜超过40，相对湿度应小于80%。ICL7106的引脚功能:ICL7106大多采用双列直插式塑料封装或陶瓷封装，共40个引脚（简称DIP-40），外形尺寸是5215.247(mm)。引脚排列和引脚名称如图1.2.1所示。各引脚的功能如下：V+、V分别接电源的正、负端。COM模拟信号的公共端，简称“模拟地”，使用时该端与输入信号的负端、参考电压的负端短接。TEST测试端。该端经内部500电阻接至内部数字电路的公共端（见图1.2.12）。此端主要功能是作“测试指示”，将它与V+短接后，LCD显示器的全部笔段点亮，显示值应为1888(全亮笔段)，以此来检查显示器有无笔段残缺现象。 图1 ICL7106的引脚排列和引脚名称 图2 LCD和LED显示器笔端排列a1g1、a2g2、a3g3分别为个位、十位、百位的笔段驱动端，依次接至个位、十位、百位液晶显示屏的相应笔段电极。7段液晶显示屏（LCD）和7段数码管（LED）的笔段排列参见图1.2.2 (a)，其中dp表示小数点。bc4千位(即最高位，亦称片位)笔段驱动端，接千位液晶显示器的b、c两个笔段电极，参见图1.2.2(b)。液晶显示屏上的b、c两个笔段在内部是连通的。当计数值大于1999时，显示器发生溢出，仅千位显示“1”，其余位均消隐，以此表示仪表过载。POL负极性指示的驱动端，接图1.2.2(b)中的g段，当POL端输出的方波与背电极方波反相时显示负号。 BP液晶显示屏背面公共电极的驱动端，简称“背电极”。OSClOSC3时钟振荡器的引出端，通常外接阻容元件构成两级反相式阻容振荡器。Vref+参考电压的正端。利用内部基准电压源可获得所需要的参考电压。亦可根据设计要求接入外部能隙基准电压源，以提高参考电压的稳定性。Vref参考电压的负端。Cref+、Cref外接基准电容端。IN+、IN模拟电压输入端，分别接被测电压的正端和负端。Caz外接自动调零电容Caz端，该端在芯片内部接至积分器和比较器的反向输入端（见图1.2.6）。BUF缓冲放大器的输出端，接积分电阻RINT。INT积分器输出端，接积分电容CINT。需要说明，ICL7106的数字地（GND）并未引出，但可将测试端（TEST）视为数字地。6.3万用表安装工艺:1印制板安装:(1)将“DT830B元件清单”上所有元件按顺序插焊到印制电路板相应位置上（安装电阻、电容、二极管时，如果安装孔距8，的采用卧式安装；如果孔距5mm的应立式安装；电容采用立式安装。（2）安装电位器、三极管插座。注意安装方向：三极管插座装在A面而且应使定位凸点与外壳对准、在B面焊接。（3）安装保险座、R0、弹簧、焊接点大，注意欲焊和焊接时间。（4）安装电池线。电池线由B面穿到A面再插入焊孔，在B面焊接。红线届“+”，黑线接“-”。2、液晶屏的安装：（1）。面壳平面向下置于桌面，从旋钮圆孔两边垫起约5mm.（2）。将液晶屏放入面壳窗口内，白面向上，方向标记在右方；放入液晶屏支架，平面向下；用镊子把导电胶条放入支架两横槽中，注意保持导电胶条的清洁。3、旋钮安装：4、固定印制板：（1）将印制板对准位置装入表壳，并用三个螺钉紧固。（2）装上保险管和电池，转动旋钮，