电子信息系统综合实验报告2.docx

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电子信息系统综合实验报告2

电子信息系统综合实验报告

学院：

信息科学技术学院

专业：

10通信工程

（2）班

学号：

20101613310056

姓名：

张蒲蒲

指导老师：

易家傅

时间：

2011年12月17日

电子信息系统综合实验报告

1．实验目的：

（1）熟悉电路板的制作过程；

（2）掌握protel99的使用

（3）对一般常用电子器件的识别和测量；

（4）掌握电烙铁的使用及电路的焊接工艺；

（5）掌握电路图的分析方法

（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：

（一）学习和使用Protel：

组件Protel99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主要体系结构]：

原理图设计组件设计组件自动布线组件可编程逻辑组件电路仿真

[1]Protel99的系统组成:

按照系统功能来划分，Protel99主要包含以下俩大部分和6个功能模块。

1.1、电路工程设计部分

（1）电路原理设计部分：

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:

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：

用于印刷电路板的自动布线，以实现PCB设计的自动化。

1.2、电路仿真与PLD部分

（1）电路模拟仿真系统:

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：

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:

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。

[2]Protel99的功能特性:

2.1、开放式集成化的设计管理体系

2.2、超强功能的、修改与编辑功能

2.3、强大的设计自动化功能

2.protel的原理图绘制

先编辑元件属性，把元件放置好后用导线将它们连接起来，就得到了如下所示的原理图。

[1]快捷键的操作：

（以下列举一些主要的基本快捷键）

快捷键操作：

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

pgup——放大窗口显示比例

pgdn——缩小窗口显示比例

end——刷新屏幕

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

x+a——取消所有被选取图件的选取状态

alt+backspace——恢复前一次的操作

ctrl+backspace——取消前一次的恢复

alt+f4——关闭protel

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

[2]添加库操作

这样添加库就成功了。

[3]为什么要生成网表

网络表是计算机进行自动布线和设计规则检查的依据，它是由原理图输入后执行POST程序生成的文本文件，这里“网络”指的是电路元器件之间的连接关系，它记录了各电子元器件引脚间的连接关系。

网络表是用于原理图和印制板图之间的信息交换的文件。

原理图更能直观的表示电器元件间的关系，而原理图中的这些管脚对应关系怎么对应印制图中的管脚对应关系就靠网表文件了，所以要生成网表文件。

3.protel的PCB图绘制

本实验我们重点学习了protel的原理图绘制以及protel的PCB图绘制

PCB的设计流程分为网表输入、规则设置、元器件布局、布线、检查、复查、输出六个步骤。

3.1元器件布局:

网表输入以后，所有的元器件都会放在工作区的零点，重叠在一起，下一步的工作就是把这些元器件分开，按照一些规则摆放整齐，即元器件布局,把元器件一个一个地移动、旋转，放到板边以内，按照一定的规则摆放整齐。

（二）电路板的制作；

1.热转印法原理:

利用激光打印机的“碳粉”（含黑色塑料微粒）受激光打印机的硒鼓静电吸引，在硒鼓上排列出精度极高的图形及文字，在消除静电后，转移于经过特殊处理的专用热转印纸上，并经高度熔化热压固定，形成热转印纸板，再将该热转印纸覆盖在敷铜板上，由于热转印纸是经过特殊处理的，通过高分子技术在它的表面覆盖了数层特殊材料的涂层，使热转印纸具有耐高温不粘连的特性，当温度达到180.5℃时，在高温和压力的作用下，热转印纸对融化的墨粉吸引力急剧下降，使融化的墨粉完全吸附在敷铜板上，敷铜板冷却后，形成紧固的保护层，经过腐蚀后即可形成做工精美的印制电路板。

2.制作流程

（1）画图：

用复写纸将设计好的印刷线路图，画在泊铜板上，需钻孔地方应做好标记，线条无漏画。

（2）钻孔：

在需要钻孔处，用点锥惦记，选择适合直径的钻头钻孔。

（3）描线：

采用磁漆、清漆或沥青溶化在汽油中作描图液，将需要保留泊铜板线条，用描图液描上，描后将印刷线路板放在通风处，使描图液与泊铜板固化。

（4）腐蚀：

将描好和晾干后的线路板放入装腐蚀液的塑料盒内进行腐蚀。

（5）将腐蚀好的线路板，用清水冲洗，用细砂纸将剩余漆皮打磨掉，涂上助焊剂（用松香酒精也可）。

3.注意事项：

电源正负级请认真接好，禁止反接

注意电路板的防潮处理

由于底部为裸露的铜板，注意绝缘，避免短路

（三）工艺安装

（1）元器件构成电子产品的基本元素,是推动电子产品发展的主要因素.

电阻的参数标注方法有3种,即直标法、色标法和数标法

1.1色环电阻读数方法:

带有四个色环的其中第一、二环分别代表阻值的前两位数；第三环代表倍率；第四环代表误差。

快速识别的关键在于根据第三环的颜色把阻值确定在某一数量级范围内，例如是几点几K、还是几十几K的，再将前两环读出的数"代"进去，这样就可很快读出数来。

下面介绍掌握此方法的几个要点：

熟记第一、二环每种颜色所代表的数。

可这样记忆：

棕1，红2，橙3，黄4，绿5，蓝6，紫7，灰8，白9，黑0。

连起来读，多复诵几遍便可记住。

金色：

几点几Ω

黑色：

几十几Ω

棕色：

几百几十Ω

红色：

几点几kΩ

橙色：

几十几kΩ

黄色：

几百几十kΩ

绿色：

几点几MΩ

蓝色：

几十几MΩ

从数量级来看，在体上可把它们划分为三个大的等级，即：

金、黑、棕色是欧姆级的；红橙'、黄色是千欧级的；绿、蓝色则是兆欧级的。

这样划分一下是为了便于记忆。

1.2贴片电阻的读法（下面列举了2、3、4位数读法）

2位数字后面加一字母表示法:

这种方法前面两位数字表示电阻值的有效数值,后面的字母表示有效数值后面应乘以10的多少次方,单位Ω.其标识意义.如:

02C为102×102=10.2kΩ,27E为187×104=1.87MΩ

3位数字表示法:

这种表示方法前两位数字代表电阻值的有效数字,第3位数字表示在有效数字后面应添加”0”的个数.当电阻小于10Ω时,在代码中用R表示电阻值小数点的位置,这种表示法通常用有阻值误差为5%电阻系列中.比如:

330表示33Ω,而不是330Ω;221表示220Ω;683表示68000Ω即68kΩ;105表示1MΩ;6R2表示602Ω.

4位数字表示法,这种表示法前3位数字代表电阻值的有效数字,第4位表示在有效数字后面应添加0的个数.当电阻小于10Ω时,代码中仍用R表示电阻值小数点的位置,这种表示方法通用用有阻值误差为1%精密电阻系列中.比如:

0100表示10Ω而不是100Ω;1000表示100Ω而不是1000Ω;4992表示49900Ω,即49.9kΩ;1473表示147000Ω即147kΩ;0R56表示0.56Ω.

（2）用数字万用表测三极管的管脚

假定我们并不知道被测是NPN型还是PNP型,首先将数字万用表打到蜂鸣二极管档，同时要注意数字万用表的红表笔始终是电源正极,也分不清各管脚是什么电极。

测试的第一步是判断哪个管脚是基极。

这时，我们任取两个电极（如这两个电极为1、2），用万用电表两支表笔颠倒测量它的正、反向电阻，观察表针的偏转角度；接着，再取1、3两个电极和2、3两个电极，分别颠倒测量它们的正、反向电阻，观察表针的偏转角度。

在这三次颠倒测量中，必然有两次测量结果相近：

即颠倒测量中表针一次偏转大，一次偏转小；剩下一次必然是颠倒测.量前后指针偏转角度都很小，这一次未测的那只管脚就是我们要寻找的基极.

（3）手工焊接

【注意】：

焊剂加热挥发出的化学物质对人体是有害的，如果操作时鼻子距离烙铁头太近，则很容易将有害气体吸入。

一般烙铁离开鼻子的距离应至少不小于30cm，通常以40cm时为宜。

当我们把焊锡融化到电烙铁头上时，焊锡丝中的焊剂伏在焊料表面，根据老师的要求，我们把烙铁头温度350℃控制到左右。

1.基本操作（五步法）

3.1准备施焊

准备好焊锡丝和烙铁。

此时特别强调的是烙铁头部要保持干净，即可以沾上焊锡（俗称吃锡）。

3.2加热焊件

将烙铁接触焊接点，注意首先要保持烙铁加热焊件各部分，例如印制板上引线和焊盘都使之受热，其次要注意让烙铁头的扁平部分（较大部分）接触热容量较大的焊件，烙铁头的侧面或边缘部分接触热容量较小的焊件，以保持焊件均匀受热。

3.3熔化焊料

当焊件加热到能熔化焊料的温度后将焊丝置于焊点，焊料开始熔化并润湿焊点。

3.4移开焊锡当熔化一定量的焊锡后将焊锡丝移开。

3.5移开烙铁:

当焊锡完全润湿焊点后移开烙铁，注意移开烙铁的方向应该是大致45°的方向。

2.锡焊操作要领

1.焊件表面处理

手工烙铁焊接焊件是电子零件和导线都需要进行表面清理工作，去除焊接面上的锈迹、油污、灰尘等影响焊接质量的杂质。

2.预焊

预焊就是将要锡焊的元器件引线或导线的焊接部位预先用焊锡润湿，一般也称为镀锡，上锡，搪锡等。

其过程和机理都是锡焊的全过程——焊料润湿焊件表面，靠金属的扩散形成结合层后而使焊件表面“镀”上一层焊锡。

3.不要用过量的焊剂

适量焊剂是必不可少的，但不要认为越多越好。

过量焊机可能造成接触不良，降低工作效率等后果。

4.保持烙铁头的清洁

因为焊接时烙铁头表面很容易氧化而形成一层黑色杂质，这些杂质几乎形成隔热层，用一块湿布或湿海绵随时擦烙铁头.

5.加热要靠焊锡桥

要提高烙铁头加热的效率，需要形成热量传递的焊锡桥。

作为焊锡桥的锡保留量不可过多。

6.焊锡量要合适

过量的锡很容易造成不易觉察的短路。

但焊锡过少不能形成牢固的结合，降低焊点强度，特别是在板上焊导线时，焊锡不足往往造成导线脱落。

7.焊件要固定

在焊锡凝固之前不要使焊件移动或振动，特别是用镊子夹住焊件时一定要等焊锡凝固再移去镊子,容易有气隙和裂缝，造成焊点强度降低，导电性能差。

因此，在焊锡凝固前一定要保持焊件静止。

8.烙铁撤离有讲究

（4）安装成型

（5）插装步骤要求

【贴板与悬空插装】

贴板插装稳定性好，插装简单；但不利于散热，且对某些安装位置不适应。

悬空

插装，适应范围广，有利于散热，但插装较复杂，需控制一定高度以保持美观

一致。

插装时具体要求应先保证图纸中安装工艺要求，其次按实际安装位置确

定。

一般无特殊要求时，只要位置允许，采用贴板安装较为常用。

5.1安装时应注意元器件字符标记方向一致，容易读出。

5.2安装时不要用手直接碰元器件引线和印刷版上铜箔。

5.3插装后为了固定可对引线进行折弯处理。

（6）焊点检查

a、外观检查主要内容包括：

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。

b、在外观检查中时，可用镊子轻轻拨动焊接部位进行检查，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。

c、通电检查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。

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。

d、锡焊中常见的缺陷有：

虚焊和假焊、拉尖、桥连、空洞、堆焊、铜箔翘起、剥离等。

造成锡焊缺陷的原因很多。

（4）电路原理

（1）输出级是准互补电路，如果信号为零时两只管子处于临界导通或微导通，那么当有信号输入时两只管子中至少有一个导通，因而消除了交越失真。

如图所示，Q1于Q2构成了对称性，Rb1和Rb2构成UBE倍增电路。

为输出级设置合适的静态工作点，用以消除交越失真。

电容C的作用是相位补偿。

（2）电路图及成果电路板如下所示：

4、总结

作为一个电子、通信专业的学生往往免不了要亲自动手制作印刷电路板以供试验使用，这一过程即使是专业科研开发人员有时也免不了，出于经济和便捷等方面的考虑，我们学会如何制作电路板就是必须的课程了。

经过这学期几个周的学习，我学会了protel99SE软件的基本操作，学会怎样绘制电路原理图，由此制作成PCB图。

经过动手制作印制电路板，在任课老师的指导下，懂得如何使用电烙铁，如何进行元件的组装。

在实验过程中，给我印象最深的是在最后电路板基本焊好了，拿去测试的时候，发现自己的二极管更本就没有亮，当时感觉十分沮丧，后来，

经过仔细检验电路板，才发现原来是发光二极管没有接入电路，出现了虚焊，再次处理好，终于功夫不负有心人，成功了！

顿时，领悟到付出后收获的喜悦，这次学习充分调动了自己的积极性更进一步地对我们所学专业的基本了解，从而使我对电子工艺有了较清晰的认识，并且锻炼了自己的实践能力。

总之，经过这次学习，让我对电路板的制作原理和基本操作有了更全面的了解和认识，同时也深深地体会到了实际和理论的结合带给我们的收获。