電工電子技能訓(xùn)練（十）印制電路板的設(shè)計(jì)與制作和典型電子線路的安裝與調(diào)試

1、電工電子技能訓(xùn)練十 目 錄第一篇 電工根本操作第1章 平安用電常識(shí)第2章 常用電工工具及操作工藝第3章 常用電工儀表第4章 室內(nèi)線路與電氣照明第二篇 電機(jī)與控制第5章 三相異步電動(dòng)機(jī)第6章 單相異步電動(dòng)機(jī)第7章 小型變壓器繞制及交流電焊機(jī)維修第8章 常用低壓電器第9章 繼電器-接觸器控制線路及故障檢修第三篇 電子線路安裝與調(diào)試第10章 電子技術(shù)根本操作第11章 常用電子儀器的使用第12章 印制電路板的設(shè)計(jì)與制作第13章 典型電子線路的安裝與調(diào)試第12章 印制電路板的設(shè)計(jì)與制作 內(nèi)容提要 本章主要介紹印制電路板的元件布局及布線原那么；應(yīng)用PROTEL設(shè)計(jì)印制電路板的根本步驟及設(shè)計(jì)例如；印制電路板

2、的手工制作與專業(yè)制作的方法，并以實(shí)驗(yàn)室常用的VP-108K電路板制作系統(tǒng)為例 ，介紹了PCB的制作步驟與方法。章末附有印制電路板的設(shè)計(jì)與制作訓(xùn)練。12.1 印制電路板的設(shè)計(jì)原那么 1. 元件的安裝數(shù)據(jù)及其獲得的途徑 要將一定數(shù)量的元件按原理圖中的電氣連接關(guān)系安裝在印制電路板上，必須事先知道各元件的安裝數(shù)據(jù)，以便元件布局。一般采用下述方法確定元件的安裝數(shù)據(jù)。 1. 設(shè)計(jì)者提供元件正確的安裝資料。 2. 假設(shè)沒有提供元件安裝數(shù)據(jù)，應(yīng)通過元件型號(hào)查手冊(cè)找出元件的安裝數(shù)據(jù)。 3. 想方法找到元件樣品，實(shí)測(cè)元件，確定元件安裝數(shù)據(jù)。 如果是利用計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)印制板圖，這此數(shù)據(jù)將用于制作印制板元件庫。印制電路板

3、的設(shè)計(jì)原那么2. 元件排列的原那么 1 按信號(hào)流向排列，一般從輸入級(jí)開始，到輸出級(jí)終止。2 發(fā)熱量較大的元件，應(yīng)加裝散熱器，或盡可能放置在有利于散熱的位 置以及靠近機(jī)殼處。3 對(duì)于比較大、重的元件，要另加支架或緊固件，不能直接焊在印制電 路板上。4熱敏元件要遠(yuǎn)離發(fā)熱元件。5 某些元件或?qū)Ь€間有較大電位差，應(yīng)加大它們之間的距離.6 盡可能縮短高頻元件的連接線，設(shè)法減小它們的分布參數(shù)和相互間的 干擾。易受干擾的元件應(yīng)加屏蔽。7 可調(diào)元件布置時(shí)，要考慮到調(diào)節(jié)方便。8 對(duì)稱式的電路，如推挽功放、差動(dòng)放大器、橋式電路等，應(yīng)注意元件 的對(duì)稱性。盡可能使其分布參數(shù)一致。印制電路板的設(shè)計(jì)原那么9 每個(gè)單元電路

4、，應(yīng)以其核心器件為中心，圍繞它進(jìn)行布局。10) 元件排列應(yīng)均勻、整齊、緊湊。單元電路之間的引線應(yīng)盡可能短， 引出線數(shù)目盡可能少。11) 位于邊緣的元件，離印制電路板邊緣的距離至少應(yīng)大于2mm。12) 元件外殼之間的距離，應(yīng)根據(jù)它們之間的電壓來確定，不應(yīng)小于 0.5mm。個(gè)別密集的地方應(yīng)加套管。13) 線路板需要固定的，應(yīng)留有緊固的位置或打上螺絲孔。14 假設(shè)有引出線，最好使用接線插頭。15 有鐵心的電感線圈，應(yīng)盡量相互垂直放置且遠(yuǎn)離以減小相互間的耦合。16如果有元件與機(jī)殼、面板有聯(lián)系，如各種顯示器件、調(diào)節(jié)器件，它們均要與機(jī)殼相連，因此它們應(yīng)當(dāng)在印制板上有固定的安裝位置，這個(gè)位置不能被其它元件占

5、了。印制電路板的設(shè)計(jì)原那么3. 布線的原那么 1 布線要短。尤其是晶體管的基極、高頻引線、電位差比較大而又相鄰 近的引線，要盡可能的短，間距要盡量大。 2 一般將公共地線布置在邊緣部位，以便于將印制電路板安排在機(jī)殼上 3高頻元件和高頻導(dǎo)線一般布置在中間，以減小它們對(duì)地和機(jī)殼的分布 電容。 4導(dǎo)線拐彎要圓。 5 在條件允許的情況下，線條可適當(dāng)加粗，間距可適當(dāng)加大 6 大面積要開“天窗。大面積銅箔下，受熱后產(chǎn)生的氣體不便排出，易使銅箔膨脹、脫落。 7 單面印制電路板上的印導(dǎo)線不能交叉。遇此情況，可繞著走線或平行走線。交叉導(dǎo)線較多時(shí)，可采用雙面板或多面板。 8 一般情況下，雙面板兩面的導(dǎo)線應(yīng)相互垂直

6、布線。 9 走線正確、布線均勻。12.2 用PROTEL設(shè)計(jì)印制電路板 1. 原理圖的設(shè)計(jì) 原理圖的設(shè)計(jì)主要是利用PROTEL 99的原理圖設(shè)計(jì)系統(tǒng)Advanced Schematic繪制一張多張電路原理圖。 電路原理圖設(shè)計(jì)的一般步驟，1PROTEL 99SE電路原理圖編輯器的啟動(dòng)。2電路圖版面的設(shè)置。3在圖上放置元器件的方法。4元器件的布局布線和調(diào)整方法。5文檔的打印和輸出方法。 2. 產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)表 1網(wǎng)絡(luò)表是電路的所有元件的信息及元件與元件之間的引腳連接關(guān)系的描述，通常由PROTEL通過掃描所繪制的電路原理圖或者印制板圖來產(chǎn)生的。2網(wǎng)絡(luò)表是電路原理圖設(shè)計(jì)Sch與印制電路板設(shè)計(jì)PCB之間的橋梁

7、和紐帶，也是印制板設(shè)計(jì)中自動(dòng)布局和布線的根底和靈魂。用PROTEL設(shè)計(jì)印制電路板用PROTEL設(shè)計(jì)印制電路板3. 印制電路板的設(shè)計(jì) 印制電路板的設(shè)計(jì)主要是利用PROTEL提供的設(shè)計(jì)印制板系統(tǒng)完成印制板的設(shè)計(jì)。由它來產(chǎn)生符合要求的電路板文檔，再交印制板廠生產(chǎn)出印制板來。它的作用就是由用戶根據(jù)網(wǎng)絡(luò)表采用其自動(dòng)布局和自動(dòng)布線功能繪制出印制電路板圖來，當(dāng)然它也可以由手工直接完成印制板的設(shè)計(jì)當(dāng)印制板上元件較少時(shí)。4. 制作過程需要注意：元器件布局的規(guī)那么連線、交叉、跳線的方法焊盤和焊點(diǎn)的繪制方法安裝孔的繪制方法12.3 印制電路板的制作 1. 印刷電路板的專業(yè)制作適用于：設(shè)計(jì)出來的印制電路板圖如果是要進(jìn)

8、行大批量的生產(chǎn)，應(yīng)該由印制板專業(yè)廠家來生產(chǎn)(簡(jiǎn)稱為專業(yè)制作)。2. 印刷電路板的手工制作適用于：在實(shí)驗(yàn)階段和樣品生產(chǎn)，或者不要求較高的制作精度時(shí)，可以考慮手工制作印制電路板,或者借助相對(duì)較簡(jiǎn)單的設(shè)備來制作印制板,以降低本錢。本節(jié)先分別對(duì)印制板的手工與專業(yè)制作的根本步驟作一介紹,然后以VP-108K電路板制作系統(tǒng)為例介紹一種介于純手工與專業(yè)制作之間的，比較適合于學(xué)生實(shí)習(xí)用的印制電路板的制作步驟和方法。印制電路板的制作12.3.1 印制電路板制作的根本步驟與方法 1. 制作印制電路板的根本過程 首先在敷銅板上畫好電路圖形，再將要保存的局部涂上抗腐材料，然后放到腐蝕液中腐蝕掉多余的銅，最后除去抗腐蝕

9、材料、鉆孔、涂助焊劑即可作為焊接電路元件使用了。 2. 印制電路板的手工制作過程1) 選擇敷銅板，清潔板面2) 復(fù)制印制電路圖案3) 描板4) 腐蝕電路板 5) 修板6) 鉆孔7) 涂助焊劑印制電路板的制作3. 印制電路板的專業(yè)制作過程 1) 落料 按板圖的形狀和尺寸進(jìn)行下料。 2) 鉆孔 3) 清洗 用化學(xué)方法清洗板面的油膩及化學(xué)層。 4) 網(wǎng)印 絲網(wǎng)漏印法是在絲網(wǎng)上粘附一層漆膜或膠膜，然后按技術(shù)要求將印制電路圖制成縷空?qǐng)D形，漏印時(shí)只需將覆銅板在底板上定位，將印刷料倒在固定絲網(wǎng)的框內(nèi)，用橡皮板刮壓印料，使絲網(wǎng)與覆銅板直接接觸，即可在覆銅板上形成由印料組成的圖形，漏印后需烘干、修板。 5) 電

10、鍍 為了提高板子的電氣性能，確保電氣連通。 6) 腐蝕 用塑料泵將腐蝕液送到噴頭，噴成霧狀微粒，并高速噴淋到覆銅板上，對(duì)印制板進(jìn)行腐蝕。 7) 熱熔 8) 印阻焊劑印制電路板的制作12.3.2 用VP-108K電路板制作系統(tǒng)制作印制電路板 1. VP-108K系統(tǒng)特點(diǎn)：可在1小時(shí)內(nèi)制作出一塊高精度的單/雙面電路板節(jié)省90%的樣板開發(fā)費(fèi)用線徑寬度最小可達(dá)4mil0.1mm系統(tǒng)含所有專業(yè)應(yīng)用設(shè)備，可馬上動(dòng)手制作制作簡(jiǎn)單，保證100%制作成功系統(tǒng)主要部件均為進(jìn)口材料完整的光碟制作說明完全適合電子開發(fā)、軍工及大中專院校印制電路板的制作2. 制作過程 1) 打印菲林紙 2) 曝光 3) 顯影 4) 腐蝕

11、 5) 打孔 6) 穿孔及沉銅 技能訓(xùn)練12 印制電路板的設(shè)計(jì)與制作 一. 訓(xùn)練目的 1.通過繪制具體電路的印制電路板圖，初步掌握利用計(jì)算機(jī)繪制印制電路板圖的根本方法及設(shè)計(jì)原那么; 2.通過制作具體電路的印制電路板,掌握利用VP-108K電路板制作系統(tǒng)制作印刷電路板的工藝。二. 工具器材 安裝有PROTEL 99SE的計(jì)算機(jī)一臺(tái); A4幅面以上打印機(jī)一臺(tái)或者繪圖儀一臺(tái); VP-108K電路板制作系統(tǒng)一套及其耗材假設(shè)干(見表12.1所示)。三. 訓(xùn)練步驟及內(nèi)容 1. 利用PROTEL99SE畫出圖12.1所示電路的原理圖； 2. 利用PROTEL99SE以自動(dòng)布局、自動(dòng)布線為主，以手工布局和布線

12、為輔完成其單面印制板的設(shè)計(jì)不一定和本章例子所示的一樣； 3. 以11的比例打印出印制電路板圖；4. 制作印刷電路板。第13章 典型電子線路的安裝與調(diào)試 內(nèi)容提要 本章以串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電源、水塔自動(dòng)供水裝置、智力競(jìng)賽搶答器、程控 機(jī)、 防盜器、收音機(jī)等電子裝置為例，介紹其安裝與調(diào)試方法，對(duì)學(xué)生進(jìn)行實(shí)踐訓(xùn)練。13.1 串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電源的安裝與調(diào)試13.1.1訓(xùn)練目的(1) 熟悉電子線路的焊接技術(shù);(2) 掌握串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的工作原理與安裝、調(diào)試技術(shù)(3) 掌握比較器的使用;(4) 掌握元器件好壞與參數(shù)測(cè)試;串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電源的安裝與調(diào)試13.1.2 訓(xùn)練內(nèi)容1. 電路及元器件參數(shù) 圖13.1 串

13、聯(lián)型直流穩(wěn)壓電源2. 穩(wěn)壓電源的安裝 1區(qū)分集成整流橋的交流輸入端與直流輸出端,并正確安裝 2 區(qū)分電解電容C正負(fù)引腳極性，并正確安裝； 3 區(qū)分穩(wěn)壓二極管的陽、陰引腳極性，并正確安裝； 4 區(qū)分三極管電極B、C、E電極，并正確安裝； 5 運(yùn)算放大器的各引腳的識(shí)別，并正確安裝； 6 變壓器的原、副邊的正確區(qū)分安裝。3. 穩(wěn)壓電源的調(diào)試步驟 1變壓器和整流濾波電路的調(diào)試2壓管電路的調(diào)試3輸出電壓的調(diào)試4保護(hù)動(dòng)作的調(diào)試 串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電源的安裝與調(diào)試串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電源的安裝與調(diào)試13.1.3 根本要求與步驟(1) 用PROTEL設(shè)計(jì)串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電源的原理圖和印制板圖(2) 制作出印制電路板;(3

14、) 測(cè)試元器件的參數(shù)與好壞，安裝并焊接好元器件;(4) 調(diào)試直流穩(wěn)壓電源；(5) 寫出實(shí)習(xí)報(bào)告。13.2 水塔自動(dòng)供水裝置安裝與調(diào)試13.2.1 訓(xùn)練目的 1. 掌握晶閘管簡(jiǎn)單應(yīng)用； 2. 掌握光電耦合器在電路中的特殊應(yīng)用； 3. 學(xué)會(huì)電子小產(chǎn)品自行制作的根本方法； 4. 穩(wěn)固印制電路板制作方法。 水塔自動(dòng)供水裝置安裝與調(diào)試圖13.2 水塔自動(dòng)供水裝置電路13.2.2 訓(xùn)練內(nèi)容 1. 電路原理水塔自動(dòng)供水裝置安裝與調(diào)試2. 本卷須知：本裝置組裝時(shí)，“最大的一個(gè)元器件為1.5W電源變壓器，應(yīng)盡量考慮焊裝在一塊印制板上，便于檢修，然后用一個(gè)塑料盒封裝起來。使用前須注意：1裝入水塔前，找一個(gè)高阻電阻

15、將R2調(diào)至V1截止即可，其他無須調(diào)試。2電極A、B、C宜用接觸面較大的銅皮或銅質(zhì)粗裸線，要求工作時(shí)動(dòng)作靈敏。3K2為在特殊情況時(shí)手動(dòng)開關(guān)，進(jìn)行人工控制電機(jī)打水，注意其電流容量應(yīng)大于電機(jī)功率。水塔自動(dòng)供水裝置安裝與調(diào)試13.2.3 根本要求與步驟 1.用PROTEL繪制原理圖和印制板圖； 2.制作印制電路板； 3.列出元器件結(jié)構(gòu)表； 4.插裝并焊接好元器件； 5.連接外圍線路,通電調(diào)試； 6.寫出實(shí)習(xí)報(bào)告。13.3 智力競(jìng)賽搶答器的安裝與調(diào)試 13.3.1 訓(xùn)練目的 1. 了解搶答器的設(shè)計(jì)原理 2. 掌握門電路、觸發(fā)器的綜合應(yīng)用 3. 掌握電路板制作系統(tǒng)的操作方法智力競(jìng)賽搶答器的安裝與調(diào)試圖13

16、.3 智力競(jìng)賽搶答器電路原理圖13.3.2訓(xùn)練內(nèi)容智力競(jìng)賽搶答器的安裝與調(diào)試13.3.3 根本要求與步驟 1.用PROTEL繪制搶答器原理圖。 2.根據(jù)原理圖繪制其印制扳圖并生成結(jié)構(gòu)表。要求合理安排集成塊和元器件的位置、布線整齊、不交叉；集成塊相鄰管腳之間盡量不布線，相對(duì)的引腳之間布線不超過四根。 3.用系統(tǒng)制作印制電路板。 4.插好元器件并焊接、剪腳。 5.通電調(diào)試。 6.寫出實(shí)習(xí)報(bào)告。13.4 程控 機(jī)的安裝與調(diào)試 13.4.1 訓(xùn)練目的 1.掌握振鈴電路的工作原理及結(jié)構(gòu)； 2.掌握W91310系列具有重?fù)芄δ苊}沖/音頻撥號(hào)器的工作原理及結(jié)構(gòu)； 3.了解 機(jī)送、受話電路工作原理； 4.了解

17、健盤組合規(guī)律及按鍵的雙頻調(diào)制原理； 5.練習(xí)結(jié)構(gòu)表的編制。程控 機(jī)的安裝與調(diào)試 13.4.2 訓(xùn)練內(nèi)容 1.CSC8204EP/8205振鈴集成電路 CSC8204EP/8205是專為 機(jī)而設(shè)計(jì)的雙極型音調(diào)振鈴電路，為標(biāo)準(zhǔn)雙列直插式8 腳塑料封裝，其內(nèi)部方框圖如下： 圖13.4 CSC8204EP/8205內(nèi)部方框圖程控 機(jī)的安裝與調(diào)試2. W91310系列具有重?fù)芄δ苊}沖/音頻撥號(hào)器 W91310系列是單一芯片CMOS低功耗集成電路。具有重?fù)苡洃洸⒖捎砷_關(guān)選擇脈沖/音頻撥號(hào)方式。其內(nèi)部方框圖如下：圖13.12 W91310內(nèi)部方框圖程控 機(jī)的安裝與調(diào)試圖13.15 HA5188(7B/C)

18、機(jī)原理圖3.HA5188(7B/C) 機(jī)原理圖程控 機(jī)的安裝與調(diào)試圖13.16 HA1328(3)P/T8B 機(jī)原理圖 4. HA1328(3)P/T8B 機(jī)原理圖13.5 防盜報(bào)警器的安裝與調(diào)試 13.5.1 訓(xùn)練目的 1.掌握防盜報(bào)警器工作原理和分機(jī)之間先摘機(jī)有效電路工作原理； 2.掌握 線上防盜的方法； 3.了解或非門在 報(bào)警電路中的應(yīng)用。 防盜報(bào)警器的安裝與調(diào)試圖13.17 WS998 衛(wèi)士原理圖13.5.2訓(xùn)練內(nèi)容 防盜報(bào)警器的安裝與調(diào)試13.5.3 根本要求與步驟 1.利用PROTEL畫出電路原理圖和PCB板制作圖及其裝配圖 2.根據(jù)原理圖生成結(jié)構(gòu)表； 3.合理選用電子元器件并準(zhǔn)確無誤地插裝好元器件； 4.焊接元器件，要求焊接點(diǎn)要光亮無虛焊； 5.裝配外殼,插入 線試機(jī)。 13.6 收音機(jī)的安裝與調(diào)試13.6.1 訓(xùn)練目的 1.熟悉收音機(jī)整機(jī)裝配與調(diào)試工藝流程和方法 2.掌握CXA1191單片收音機(jī)集成電路工作原理及結(jié)構(gòu) 3.學(xué)會(huì)收音機(jī)一般故障的檢修方法收音機(jī)的安裝與調(diào)試13.6.2訓(xùn)練內(nèi)容 1. CXA1191M/P/S單片調(diào)頻、調(diào)幅收音機(jī)集成電路內(nèi)部結(jié)構(gòu)及性能特點(diǎn)圖13.18 CXA1191內(nèi)部電路框圖收音機(jī)的安裝與調(diào)試2. QS604A FM/AM/AF收音機(jī)原理圖、元器件安裝位置圖收音機(jī)的安裝與調(diào)試3. 收音機(jī)的整機(jī)裝配1安裝電源正負(fù)極片和彈簧片。2焊接耳