【導(dǎo)讀】證和設(shè)計數(shù)據(jù)管理。因而今天的Protel最新產(chǎn)品已不是單純的PCB（印制電路。板）設(shè)計工具，而是一個系統(tǒng)工具，覆蓋了以PCB為核心的整個物理設(shè)計。公司設(shè)計文件，以便用戶順利過渡到新的EDA平臺。整性分析）、自動布線器、原理圖混合信號仿真、PLD設(shè)計。Schematic）來繪制一張電路原理圖。在這一過程中，要充分利用PROTEL99所。梁，它是電路板自動的靈魂。網(wǎng)絡(luò)表可以從電路原理圖中獲得，也可從印制電。路板中提取出來。計，完成高難度的等工作。將新建文件重新命名例如：要以人名命名可以更改為。雙擊將其加入selectedＦiles中按OK鍵可以進(jìn)行畫圖。庫中可以選擇電阻，電容，電源等元件，可以在庫，選擇運算放大器，可以在庫中選擇任意型號的三極管。將所需元件放置圖中所需要放置的位置。將元件選中，雙擊工具欄中的CUT其符號是，就可以將元件刪除。：通用74系列數(shù)字集成電路庫。包括7805，7812，LM317，TL431。

　　

【正文】 路綜合設(shè)計與裝配 33 常發(fā)光。若亮度很低，甚至不發(fā)光，可將兩塊萬用表均撥至 1Ω 若，若仍很暗，甚至不發(fā)光，則說明該發(fā)光二極管性能不良或損壞。應(yīng)注意，不能一開始測量就將兩塊萬用表置于 1Ω ， 以免電流過大，損壞發(fā)光二極管。 外接電源測量。用 3V 穩(wěn)壓源或兩節(jié)串聯(lián)的干電池及萬用表（指針式或數(shù)字式皆可）可以較準(zhǔn)確測量發(fā)光二極管的光、電特性。如果測得 VF 在 ～ 3V之間，且發(fā)光亮度正常，可以說明發(fā)光正 常。如果測得 VF=0 或 VF≈ 3V，且不發(fā)光，說明發(fā)光管已壞。 各元件的 作 用 二極管 1N4148，二極管在電路 中起 到整流作用 CD4511 是一個用于驅(qū)動共陰極 LED（數(shù)碼管）顯示器的 BCD 碼 — 七段碼譯碼器，特點如下：具有 BCD 轉(zhuǎn)換、消隱和鎖存控制、七段譯碼及驅(qū)動功能的 CMOS 電路能提供較大的拉電流?？芍苯域?qū)動 LED 顯示器 ，各管腳 其功能如下 ： 圖 CD4511 芯片 BI： 4 腳是消隱輸入控制端，當(dāng) BI=0 時，不管其它輸入端狀態(tài)如何，七段數(shù)碼管均處于熄滅（消隱）狀態(tài)，不顯示數(shù)字。 LT： 3 腳是測試輸入端，當(dāng) BI=1， LT=0 時，譯碼輸出全為 1，不 管輸入 DCBA 狀態(tài)如何，七段均發(fā)亮，顯示 “8” 。它主要用來檢測數(shù)碼管是否損壞。 LE：鎖定控制端，當(dāng) LE=0 時，允許譯碼輸出。 LE=1 時譯碼器是鎖定保持狀態(tài)，譯碼器輸出被保持在 LE=0 時的數(shù)值。 A A A A為 8421BCD 碼輸入端 a、 b、 c、 d、 e、 f、 g：為譯碼輸出端，輸出為高電平 1 有效。 CD4511 的內(nèi)部有上拉電阻，在輸入端與數(shù)碼管筆段端接上限流電阻就可工作。 CD4511 的引腳 CD4511 具有鎖存、譯碼、消隱功能，通常以反相器作輸出級，通常用以驅(qū)動LED。 各引腳的名稱：其中 6 分別表示 A、 B、 C、 D； 3 分別表示 LE、 BI、 LT； 1 1 1 1 14 分別表示 a、 b、 c、 d、 e、 f、 g。左邊的引腳表示輸入，右邊表示輸出，還有兩個引腳 16 分別表示的是 VDD、VSS。 CD4511 譯碼用兩級或非門擔(dān)任，為了簡化線路，先用二輸入端與非門對輸入數(shù) 據(jù) B、 C 進(jìn)行組合，得出 BC_____、 、 、 四項，然后將輸入的數(shù)據(jù) A、 D 一起用電子電路綜合設(shè)計與裝配 34 或非門譯碼 . 三極管在電路中主要起到鎖存的作用，當(dāng)給三極管一個高電平，當(dāng)按下?lián)尨痖_關(guān)，三極管得到一個高電平，三極管正常工作，使顯碼管燈亮，當(dāng)開關(guān)松掉后，三極管不能得到高電平，從而三極管處于截止區(qū)，從而起到了鎖存的功能。 數(shù)字顯碼管是在 CD4511 的驅(qū)動下而顯示搶答結(jié)果的一個元件，當(dāng)搶答者按下?lián)尨痖_關(guān)后通過二極管的整流，給芯片一個高電平后，在經(jīng)過芯片的驅(qū)動使得顯碼管工 作。 生成 PCB 板 如圖 所示 圖 PCB 板 3D 圖 生成 PCB 后可生成 3D 圖，如圖 所示 電子電路綜合設(shè)計與裝配 35 圖 3D 圖 實物照片如下圖 ： 圖 實物圖 手工焊接設(shè)備 普通電烙鐵、調(diào)溫式電烙鐵、恒溫電烙鐵如下圖 ： 電子電路綜合設(shè)計與裝配 36 圖 電烙鐵 焊料 凡是用來熔合兩種或兩種以上的金屬面，使之形成一個整體的金屬的合金都叫焊料。根據(jù)其組成成分，焊料可以分為錫鉛焊料、銀焊料、及銅焊料。按熔點，焊料又可以分為軟焊料（熔點在 450℃以下）和 硬焊料（熔點在 450℃以上）。在電子裝配中常用的是錫鉛焊料。 焊錫絲是手工焊接用的焊料。焊錫絲是管狀的，由焊劑與焊錫制做在一起，在焊錫管中夾帶固體焊劑。焊劑一般選用特級松香為基質(zhì)材料，并添加一定的活化劑，如鹽酸二乙胺等。錫鉛組分不同，熔點就不同。如 Sn63Pb37，熔點 183℃， Sn62Pb36Ag2，熔點 179℃。管狀焊錫絲的直徑的 、 、 、 等多種規(guī)格。焊接穿孔元件可選用 、 的焊錫絲。 焊劑 助焊劑的作用是清除金屬表面氧化物，硫化物、油和其它污染 物，并防止在加熱過程中焊料繼續(xù)氧化。同時，它還具有增強(qiáng)焊料與金屬表面的活性、增加浸潤的作用 ： 有清洗被焊金屬和焊料表面的作用。 熔點要低于所有焊料的熔點。 在焊接溫度下能形成液狀，具有保護(hù)金屬表面的作用。 有較低的表面張力，受熱后能迅速均勻地流動。 熔化時不產(chǎn)生飛濺或飛沫。 不產(chǎn)生有害氣體和有強(qiáng)烈刺激性的氣味。 不導(dǎo)電，無腐蝕性，殘留物無副作用。 助焊劑的膜要光亮，致密、干燥快、不吸潮、熱穩(wěn)定性好 。 助焊劑一般可分為有機(jī)，無機(jī)和樹脂三大類。樹脂類助焊劑這類助焊劑在電子產(chǎn)品裝配 中應(yīng)用較廣，其主要成分是松香。而我們組用的是焊膏。 焊接方法 焊接時利用烙鐵 頭的對元件引線和焊盤預(yù)熱，烙鐵頭與焊盤的平面最好成 45176。夾角，等待焊金屬上升至焊接溫度時，再加焊錫絲。被焊金屬未經(jīng)預(yù)熱，而將焊錫直接加在烙鐵頭上，使焊錫直接滴在焊接部位，這種焊接方法常常會導(dǎo)致虛焊。 電子電路綜合設(shè)計與裝配 37 烙鐵一般應(yīng)距鼻子的 3040cm，防止操作時吸入有害氣體。 焊錫絲一般有兩種拿法，要注意焊絲中有一定比例的鉛金屬。 圖 焊接方法 穿孔器件焊接的步驟 預(yù)熱 烙鐵頭與元件引腳、焊盤接觸，同時預(yù) 熱焊盤與元件引腳。而不是僅僅預(yù)熱元件。 圖 預(yù)熱焊點 加焊錫 焊錫加焊盤上（而不是僅僅加在元件引腳上），待焊盤溫度上升到使焊錫絲熔化的溫度，焊錫就自動熔化。不能將焊錫直接加在 tip 上使其熔化，這樣會造成冷焊。 電子電路綜合設(shè)計與裝配 38 圖 加熱焊點 焊后加熱 拿開焊錫絲后，不要立即拿走烙鐵，繼續(xù)加熱使焊錫完成潤濕和擴(kuò)散兩個過程，直到是焊點最明亮?xí)r再拿開烙鐵。 圖 焊好的點 冷卻 ： 在冷卻過程中不要移動 ，等到焊錫凝固后再焊剩下的元器件，在沒有 凝固的情況下移動可能導(dǎo)致焊點的不足。 焊接的要點 控制焊錫用量 焊錫用量多可能導(dǎo)致線路短接，焊錫用量過少容易造成虛焊，從而導(dǎo)致接觸不良而影響板子的功能。 控制加熱時間 焊接時間過短同樣容易造成虛焊，時間過長可能是原件在高溫的作用下?lián)p壞，從而導(dǎo)致結(jié)果誤差。 常見焊點缺陷 : 電子電路綜合設(shè)計與裝配 39 圖 焊接出現(xiàn)的問題 優(yōu)良焊點的特征 良好的導(dǎo)電性能 ， 良好的導(dǎo)電性能才能保證電路的互聯(lián)，一個好的焊點，一般要求焊點的電阻在 1~10mΩ 之間。如果焊點有空洞或虛焊，焊點電阻就會增大，工作時，會使焊點的電壓降增大，焊點發(fā)熱嚴(yán)重，影響電路的正常工作，虛焊的焊點甚至影響電路的聯(lián)通。 良好的機(jī)械性能 ， 要求焊點有一定的強(qiáng)度使元器件牢牢固定在 PCB 板上。 有良好的外觀 ， 保證焊點良好的電氣性能和機(jī)械性能的條件是焊錫與元件引腳、 PCB 焊盤形成良好的浸潤 ， 浸潤良好的焊點在外觀上具備如下的的特點： 焊接面在外觀必須是明亮的，光滑的、內(nèi)凹的 ； 元件的引腳和 PCB 板上的焊盤要形成良好的浸潤 ， 浸潤角度＜ 60176。（注：潤濕角是指焊料和母材的界面與焊料表面的切線的間的夾角） 。 焊錫量適當(dāng) 。 對高頻、高壓電子設(shè)備極為重要 ， 高頻電子設(shè)備中高壓電路的焊接點，如果有毛刺，不應(yīng)有毛刺和空隙成尖端放電。 圖 優(yōu)良焊接點 電子電路綜合設(shè)計與裝配 40 元器件插裝 所有元器件引線均不得從根部彎曲 ， 一般應(yīng)留 以上 ， 彎曲可使用尖咀鉗和鑷子，也可借助圓棒。 彎曲一般不要成死角，圓弧半徑應(yīng)大于引線直徑的 1— 2 倍。 要盡量將有字符的元器件面置于容易觀察的位置。 元器件一般只能布設(shè)在板的元件面上。 每個元件的引腳要單獨占一個焊盤。 元器件不得立體交叉和重疊上下交 叉。 故障及其排除 對于一個新設(shè)計的電路板，調(diào)試起來往往會遇到一些困難，特別是當(dāng)板比較大、元件比較多時，往往無從下手。但如果掌握好一套合理的調(diào)試方法，調(diào)試起來將會事半功倍。對于剛拿回來的新 PCB 板，我們首先要大概觀察一下，板上是否存在問題，例如是否有明顯的裂痕，有無短路、開路等現(xiàn)象。 然后就是安裝元件了。相互獨立的模塊，如果沒有把握保證它們工作正常時，最好不要全部都裝上，而是一部分一部分的裝上（對于比較小的電路，可以一次全部裝上），這樣容易確定故障范圍，免得到時遇到問題時，無從下 手。一般來說，可以把電源部分先裝好，然后就上電檢測電源輸出電壓是否正常。如果在上電時沒有太大的把握（即使有很大的把握，也建議加上一個保險絲，以防萬一），可考慮使用帶限流功能的可調(diào)穩(wěn)壓電源。先預(yù)設(shè)好過流保護(hù)電流，然后將穩(wěn)壓電電源的電壓值慢慢往上調(diào)，并監(jiān)測輸入電流、輸入電壓以及輸出電壓。如果往上調(diào)的過程中，沒有出現(xiàn)過流保護(hù)等問題，且輸出電壓也達(dá)到了正常，則說明電源部分 OK。反之，則要斷開電源，尋找故障點，并重復(fù)上述步驟，直到電源正常為止。 接下來逐漸安裝其它模塊，每安裝好一個模塊，就上電測試一下，上電時也是 按照上面的步驟，以避免因為設(shè)計錯誤或 /和安裝錯誤而導(dǎo)致過流而燒壞元件。 尋找故障的辦法一般有下面幾種： 測量電壓法 ， 首先要確認(rèn)的是各芯片電源引腳的電壓是否正常，其次檢查各種參考電壓是否正常，另外還有各點的工作電壓是否正常等。例如，一般的硅三極管導(dǎo)通時， BE 結(jié)電壓在 左右，而 CE 結(jié)電壓則在 左右或者更小。如果一個三極管的 BE 結(jié)電壓大于 ，可能就是 BE 結(jié)開路。 當(dāng)然，還有很多其它的尋找故障點的方法，例如看、聽、聞、摸等。 “ 看 ”就是看元件有無明顯的機(jī)械損壞，例如破裂、燒黑、變 形等； “ 聽 ” 就是聽工作聲音是否正常，例如一些不該響的東西在響，該響的地方不響或者聲音不正常等； “ 聞 ” 就是檢查是否有異味，例如燒焦的味道、電容電解液的味道等；“ 摸 ” 就是用手去試探器件的溫度是否正常，例如太熱，或者太涼。一些功率電子電路綜合設(shè)計與裝配 41 器件，工作起來時會發(fā)熱，如果摸上去是涼的，則基本上可以判斷它沒有工作起來。但如果不該熱的地方熱了或者該熱的地方太熱了，那也是不行的。 由于我們實訓(xùn)圖的選擇有誤，并沒有按照開始選擇的圖形進(jìn)行調(diào)試，我們變換了圖形，但是實現(xiàn)的是同樣的功能。在調(diào)試和焊接期間，由于我們的疏忽，導(dǎo)致我們焊壞 了四個音樂芯片，三個喇叭，但是我們總結(jié)經(jīng)驗，最終實現(xiàn)了預(yù)期的功能。 按照原理圖，我們繪制出了 PCB 板，但由于發(fā)光二極管的封裝錯誤，導(dǎo)致我們的板子出了問題。當(dāng)我們將各個元器件焊接在板子上時，并沒有出現(xiàn)預(yù)期的效果。經(jīng)過反復(fù)的檢測后發(fā)現(xiàn)是板子的問題，為了節(jié)省材料，我們決定自己將電路板做好，于是在板子上加了一條導(dǎo)線。最后，我們的電路板實現(xiàn)了預(yù)期的功能。 設(shè)計過程中的問題 生成的印刷電路板圖與電路原理圖不相符，有一些元件沒有連上。這種情況時有發(fā)生，問題出在原理圖上，原理圖看上去是連上了，但畫圖不符合規(guī)范 ，導(dǎo)致未連接上。不規(guī)范的連線有： 連線超過元器件的斷點 。 連線的兩部分有重復(fù)。 解決方法是在畫原理圖連線時，應(yīng)盡量做到： 在元件端點處連線 。 元器件連線盡量一線連通，避免出現(xiàn)直接將其端點對接上的方法來實現(xiàn)。 在印刷電路板設(shè)計中裝入 網(wǎng)絡(luò) 表時元器件不能完全調(diào)入。 原因有： 原理圖中未定義元件的封裝形式； 印刷電路板封裝的名稱不存在，致使在封裝庫中找不到 ； 封裝可以找到，但元件的管腳 名稱與印刷電路板庫中封裝的管腳名稱不 一致 ； 封裝后管腳距離與實際元件不符致使元件無法插入 PCB 板； 焊盤太小致使焊接困難或者接觸不良 。 解決方法 ： 避免元件未封裝，可在繪制原理圖時一次性將元件的名稱、封裝和參數(shù)設(shè)置好，一次性放置好原理圖中的所有相同原件。如有元件未封裝，可以到原理圖中找到未封裝的元件，重新封裝，然后重新生成網(wǎng)絡(luò)表，或者 到 網(wǎng)絡(luò) 表文檔中查找未定義封裝的元件，補(bǔ)上元件 封裝 ，這種方法比較簡單 。 電子電路綜合設(shè)計與裝配 42 確認(rèn)印刷電路板元件封裝庫是否已調(diào)入，同時檢查原理圖中元件封裝名稱是否與印刷電路板元件封裝庫中的名稱是否一致 ；將印刷電路板元件封裝庫中的元件修改成與原理圖中定義的一致。如三極管的管腳名稱在原理圖中定義為 1， 2， 3，而在印刷電路板封裝庫中焊盤序號定義為 E， B， C，必須修改印刷電路板封裝庫中的三極管管腳名稱，使他與原理圖中定義的三極管管腳名稱一致。 封裝形式正確但與實際元件不符，如 BJT 元件市場一般為單列直插形式，但封裝 ，這種情況可進(jìn)入 電路板元件封裝