【導(dǎo)讀】證和設(shè)計(jì)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(jì)工具，而是一個(gè)系統(tǒng)工具，覆蓋了以PCB為核心的整個(gè)物理設(shè)計(jì)。公司設(shè)計(jì)文件，以便用戶順利過(guò)渡到新的EDA平臺(tái)。整性分析）、自動(dòng)布線器、原理圖混合信號(hào)仿真、PLD設(shè)計(jì)。Schematic）來(lái)繪制一張電路原理圖。在這一過(guò)程中，要充分利用PROTEL99所。梁，它是電路板自動(dòng)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(lái)。計(jì)，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(huà)圖。庫(kù)中可以選擇電阻，電容，電源等元件，可以在庫(kù)，選擇運(yùn)算放大器，可以在庫(kù)中選擇任意型號(hào)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(hào)是，就可以將元件刪除。：通用74系列數(shù)字集成電路庫(kù)。包括7805，7812，LM317，TL431。

　　

【正文】 路綜合設(shè)計(jì)與裝配 33 常發(fā)光。若亮度很低，甚至不發(fā)光，可將兩塊萬(wàn)用表均撥至 1Ω 若，若仍很暗，甚至不發(fā)光，則說(shuō)明該發(fā)光二極管性能不良或損壞。應(yīng)注意，不能一開(kāi)始測(cè)量就將兩塊萬(wàn)用表置于 1Ω ， 以免電流過(guò)大，損壞發(fā)光二極管。 外接電源測(cè)量。用 3V 穩(wěn)壓源或兩節(jié)串聯(lián)的干電池及萬(wàn)用表（指針式或數(shù)字式皆可）可以較準(zhǔn)確測(cè)量發(fā)光二極管的光、電特性。如果測(cè)得 VF 在 ～ 3V之間，且發(fā)光亮度正常，可以說(shuō)明發(fā)光正 常。如果測(cè)得 VF=0 或 VF≈ 3V，且不發(fā)光，說(shuō)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(gè)用于驅(qū)動(dòng)共陰極 LED（數(shù)碼管）顯示器的 BCD 碼 — 七段碼譯碼器，特點(diǎn)如下：具有 BCD 轉(zhuǎn)換、消隱和鎖存控制、七段譯碼及驅(qū)動(dòng)功能的 CMOS 電路能提供較大的拉電流?？芍苯域?qū)動(dòng) 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(shí)，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(cè)試輸入端，當(dāng) BI=1， LT=0 時(shí)，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(lái)檢測(cè)數(shù)碼管是否損壞。 LE：鎖定控制端，當(dāng) LE=0 時(shí)，允許譯碼輸出。 LE=1 時(shí)譯碼器是鎖定保持狀態(tài)，譯碼器輸出被保持在 LE=0 時(shí)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(jí)，通常用以驅(qū)動(dòng)LED。 各引腳的名稱(chēng)：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(gè)引腳 16 分別表示的是 VDD、VSS。 CD4511 譯碼用兩級(jí)或非門(mén)擔(dān)任，為了簡(jiǎn)化線路，先用二輸入端與非門(mén)對(duì)輸入數(shù) 據(jù) B、 C 進(jìn)行組合，得出 BC_____、 、 、 四項(xiàng)，然后將輸入的數(shù)據(jù) A、 D 一起用電子電路綜合設(shè)計(jì)與裝配 34 或非門(mén)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(gè)高電平，當(dāng)按下?lián)尨痖_(kāi)關(guān)，三極管得到一個(gè)高電平，三極管正常工作，使顯碼管燈亮，當(dāng)開(kāi)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(dòng)下而顯示搶答結(jié)果的一個(gè)元件，當(dāng)搶答者按下?lián)尨痖_(kāi)關(guān)后通過(guò)二極管的整流，給芯片一個(gè)高電平后，在經(jīng)過(guò)芯片的驅(qū)動(dòng)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(jì)與裝配 35 圖 3D 圖 實(shí)物照片如下圖 ： 圖 實(shí)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(jì)與裝配 36 圖 電烙鐵 焊料 凡是用來(lái)熔合兩種或兩種以上的金屬面，使之形成一個(gè)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(diǎn)，焊料又可以分為軟焊料（熔點(diǎn)在 450℃以下）和 硬焊料（熔點(diǎn)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(jí)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(diǎn)就不同。如 Sn63Pb37，熔點(diǎn) 183℃， Sn62Pb36Ag2，熔點(diǎn) 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(guò)程中焊料繼續(xù)氧化。同時(shí)，它還具有增強(qiáng)焊料與金屬表面的活性、增加浸潤(rùn)的作用 ： 有清洗被焊金屬和焊料表面的作用。 熔點(diǎn)要低于所有焊料的熔點(diǎn)。 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(dòng)。 熔化時(shí)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(wú)腐蝕性，殘留物無(wú)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(wú)機(jī)和樹(shù)脂三大類(lèi)。樹(shù)脂類(lèi)助焊劑這類(lèi)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(shí)利用烙鐵 頭的對(duì)元件引線和焊盤(pán)預(yù)熱，烙鐵頭與焊盤(pán)的平面最好成 45176。夾角，等待焊金屬上升至焊接溫度時(shí)，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(huì)導(dǎo)致虛焊。 電子電路綜合設(shè)計(jì)與裝配 37 烙鐵一般應(yīng)距鼻子的 3040cm，防止操作時(shí)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(pán)接觸，同時(shí)預(yù) 熱焊盤(pán)與元件引腳。而不是僅僅預(yù)熱元件。 圖 預(yù)熱焊點(diǎn) 加焊錫 焊錫加焊盤(pán)上（而不是僅僅加在元件引腳上），待焊盤(pán)溫度上升到使焊錫絲熔化的溫度，焊錫就自動(dòng)熔化。不能將焊錫直接加在 tip 上使其熔化，這樣會(huì)造成冷焊。 電子電路綜合設(shè)計(jì)與裝配 38 圖 加熱焊點(diǎn) 焊后加熱 拿開(kāi)焊錫絲后，不要立即拿走烙鐵，繼續(xù)加熱使焊錫完成潤(rùn)濕和擴(kuò)散兩個(gè)過(guò)程，直到是焊點(diǎn)最明亮?xí)r再拿開(kāi)烙鐵。 圖 焊好的點(diǎn) 冷卻 ： 在冷卻過(guò)程中不要移動(dòng) ，等到焊錫凝固后再焊剩下的元器件，在沒(méi)有 凝固的情況下移動(dòng)可能導(dǎo)致焊點(diǎn)的不足。 焊接的要點(diǎn) 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(guò)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(shí)間 焊接時(shí)間過(guò)短同樣容易造成虛焊，時(shí)間過(guò)長(zhǎng)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(jiàn)焊點(diǎn)缺陷 : 電子電路綜合設(shè)計(jì)與裝配 39 圖 焊接出現(xiàn)的問(wèn)題 優(yōu)良焊點(diǎn)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(gè)好的焊點(diǎn)，一般要求焊點(diǎn)的電阻在 1~10mΩ 之間。如果焊點(diǎn)有空洞或虛焊，焊點(diǎn)電阻就會(huì)增大，工作時(shí)，會(huì)使焊點(diǎn)的電壓降增大，焊點(diǎn)發(fā)熱嚴(yán)重，影響電路的正常工作，虛焊的焊點(diǎn)甚至影響電路的聯(lián)通。 良好的機(jī)械性能 ， 要求焊點(diǎn)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(diǎn)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(pán)形成良好的浸潤(rùn) ， 浸潤(rùn)良好的焊點(diǎn)在外觀上具備如下的的特點(diǎn)： 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(pán)要形成良好的浸潤(rùn) ， 浸潤(rùn)角度＜ 60176。（注：潤(rùn)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(duì)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(diǎn)，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(diǎn) 電子電路綜合設(shè)計(jì)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(gè)元件的引腳要單獨(dú)占一個(gè)焊盤(pán)。 元器件不得立體交叉和重疊上下交 叉。 故障及其排除 對(duì)于一個(gè)新設(shè)計(jì)的電路板，調(diào)試起來(lái)往往會(huì)遇到一些困難，特別是當(dāng)板比較大、元件比較多時(shí)，往往無(wú)從下手。但如果掌握好一套合理的調(diào)試方法，調(diào)試起來(lái)將會(huì)事半功倍。對(duì)于剛拿回來(lái)的新 PCB 板，我們首先要大概觀察一下，板上是否存在問(wèn)題，例如是否有明顯的裂痕，有無(wú)短路、開(kāi)路等現(xiàn)象。 然后就是安裝元件了。相互獨(dú)立的模塊，如果沒(méi)有把握保證它們工作正常時(shí)，最好不要全部都裝上，而是一部分一部分的裝上（對(duì)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(shí)遇到問(wèn)題時(shí)，無(wú)從下 手。一般來(lái)說(shuō)，可以把電源部分先裝好，然后就上電檢測(cè)電源輸出電壓是否正常。如果在上電時(shí)沒(méi)有太大的把握（即使有很大的把握，也建議加上一個(gè)保險(xiǎn)絲，以防萬(wàn)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(guò)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(cè)輸入電流、輸入電壓以及輸出電壓。如果往上調(diào)的過(guò)程中，沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)流保護(hù)等問(wèn)題，且輸出電壓也達(dá)到了正常，則說(shuō)明電源部分 OK。反之，則要斷開(kāi)電源，尋找故障點(diǎn)，并重復(fù)上述步驟，直到電源正常為止。 接下來(lái)逐漸安裝其它模塊，每安裝好一個(gè)模塊，就上電測(cè)試一下，上電時(shí)也是 按照上面的步驟，以避免因?yàn)樵O(shè)計(jì)錯(cuò)誤或 /和安裝錯(cuò)誤而導(dǎo)致過(guò)流而燒壞元件。 尋找故障的辦法一般有下面幾種： 測(cè)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(diǎn)的工作電壓是否正常等。例如，一般的硅三極管導(dǎo)通時(shí)， 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(gè)三極管的 BE 結(jié)電壓大于 ，可能就是 BE 結(jié)開(kāi)路。 當(dāng)然，還有很多其它的尋找故障點(diǎn)的方法，例如看、聽(tīng)、聞、摸等。 “ 看 ”就是看元件有無(wú)明顯的機(jī)械損壞，例如破裂、燒黑、變 形等； “ 聽(tīng) ” 就是聽(tīng)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(jì)與裝配 41 器件，工作起來(lái)時(shí)會(huì)發(fā)熱，如果摸上去是涼的，則基本上可以判斷它沒(méi)有工作起來(lái)。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(shí)訓(xùn)圖的選擇有誤，并沒(méi)有按照開(kāi)始選擇的圖形進(jìn)行調(diào)試，我們變換了圖形，但是實(shí)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(gè)音樂(lè)芯片，三個(gè)喇叭，但是我們總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，最終實(shí)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(cuò)誤，導(dǎo)致我們的板子出了問(wèn)題。當(dāng)我們將各個(gè)元器件焊接在板子上時(shí)，并沒(méi)有出現(xiàn)預(yù)期的效果。經(jīng)過(guò)反復(fù)的檢測(cè)后發(fā)現(xiàn)是板子的問(wèn)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(shí)現(xiàn)了預(yù)期的功能。 設(shè)計(jì)過(guò)程中的問(wèn)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(méi)有連上。這種情況時(shí)有發(fā)生，問(wèn)題出在原理圖上，原理圖看上去是連上了，但畫(huà)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(guò)元器件的斷點(diǎn) 。 連線的兩部分有重復(fù)。 解決方法是在畫(huà)原理圖連線時(shí)，應(yīng)盡量做到： 在元件端點(diǎn)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(diǎn)對(duì)接上的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。 在印刷電路板設(shè)計(jì)中裝入 網(wǎng)絡(luò) 表時(shí)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(chēng)不存在，致使在封裝庫(kù)中找不到 ； 封裝可以找到，但元件的管腳 名稱(chēng)與印刷電路板庫(kù)中封裝的管腳名稱(chēng)不 一致 ； 封裝后管腳距離與實(shí)際元件不符致使元件無(wú)法插入 PCB 板； 焊盤(pán)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(shí)一次性將元件的名稱(chēng)、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(jiǎn)單 。 電子電路綜合設(shè)計(jì)與裝配 42 確認(rèn)印刷電路板元件封裝庫(kù)是否已調(diào)入，同時(shí)檢查原理圖中元件封裝名稱(chēng)是否與印刷電路板元件封裝庫(kù)中的名稱(chēng)是否一致 ；將印刷電路板元件封裝庫(kù)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(chēng)在原理圖中定義為 1， 2， 3，而在印刷電路板封裝庫(kù)中焊盤(pán)序號(hào)定義為 E， B， C，必須修改印刷電路板封裝庫(kù)中的三極管管腳名稱(chēng)，使他與原理圖中定義的三極管管腳名稱(chēng)一致。 封裝形式正確但與實(shí)際元件不符，如 BJT 元件市場(chǎng)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