电子工艺实训模版 1218.docx
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电子工艺实训模版1218
安徽大学
电子技术实训报告
姓名：
专业：
机械设计制造及其自动化
班级：
15机械设计制造及其自动化
学号：
分数：
一、电子狗电路仿真
Multisim仿真电路图
对原理图进行分析时的波形图：
（为了更好的分析原理图中各元件在触发前后的工作状态，这里按下开S1一段时间后再松开，并对三极管Q1的基极电压、三极管Q2的基极电压、555的TRI端的输入电压以及555的输出电压进行测量）
【注：
波形图中A为按下开关S1的瞬间，B为松开开关的瞬间。
波形图中红色线（A通道）为测量的三极管Q1基极电压、黄色线（B通道）为测量三极管Q2的基极电压、绿色线（C通道）为测量的555的TRI端的输入电压、蓝色线（D通道）为测量的555的输出电压】
（标度：
100ms/Div）
分析：
在按下开关S1之前，各个通道测的电压：
由上表可知三极管Q1的基极电压为540.45mV（另外同时测得Q1的入射极的电压4.171V），可知Q1此时处于放大状态。
三极管Q2的基极电压为540.464mV,入射极的电压为3.822V，可知Q2此时也处于放大状态。
555芯片的输入端TRI也就是Q2的入射极电压，为高电平，此时555芯片的输出端为低电平（0V），Q4和Q5被截止，灯泡所在的回路断路，灯泡不亮。
下面分析在按下开关后，电压的变化情况：
【为了便于观察，把上面的波形图进行放大，先分析按下开关S1后的变化情况】
（标度：
2us/Div）
三极管Q1的基极电压（A通道，即电容C1的负极板电压）由540.45mV下降到-3.035V（分析：
由于开关S1闭合后，电容C1通过电阻R11与地相连，进行放电，C1的正极板电压被拉低，又因为电容的电荷量不能发生突变，即电容两端的电势差不能发生突变，所以电容的负极板理所当让的也随电容的正极板的电压的降低而降低），此时三极管Q1被截止。
由波形图可以发现，在三极管Q1电压降低的同时，电容C3负极板的电势开始升高（分析：
由于三极管Q1的基极电压开始降低后，Q1被截止，相当于开路状态。
这时，电容C3的正极板电动势被上拉电阻R5拉高，因为电容的电荷量不能发生突变，即电容两端的电势差不能发生突变，所以电容的负极板理所当让的也随电容的正极板的电压的升高而升高），因为在闭合开关之前，三极管Q2处于放大状态，当随着基极电压升高后，其状态由放大状态变成饱和状态，相当于导线，又因为三极管发射极与地相连，所以Q2的入射极的电压也接近0电势。
也就是555芯片的输入端TRI输入低电平。
由波形图可知，当555芯片输入低电平时，其输出有低电平变化到高电平，此时Q4和Q5由原来的截止状态变成了导通状态，灯泡被点亮。
（由上图发现问题：
此时开关并没有松开，但555芯片的输入端的电压由低电平60多毫伏，变为4.439V。
为了探明这个问题，现在对电容C4正极板和三极管Q3基极电压进行测量。
测量位置如下图：
红色线A通道测量555输出端电压，黄色线B通道测量电容C4的正极板电压，绿色线C通道测量三极管基极电压，蓝色线D通道测量三极管的入射极电压即三极管Q2的基极电压）
测得波形图如图所示：
为了更清楚的电压的变化情况，对波形图进行放大：
分析可知，当555芯片输出端为高电平时，电容C4开始充电，三极管Q3的基极电压也开始增大，此时三极管Q3的状态有截止到放大再到饱和的状态，导致三极管Q2的基极电压变成低电压（与最上面的波形图状态吻合），使得三极管Q2处于截止状态，所以有555输入端电压升高的现象。
这样产生的效果就是当555芯片输出高电平时，防止外来信号在此触发555芯片。
下面对松开按键的瞬间对电路进行分析：
（标度：
2us/Div）
在松开按键S1时，由于电容正极板的电压突然升高，使得电容负极板的电压也突然升高，但由于电阻R1和R2的分压作用，使得电压很快会恢复为540.465mV的状态。
这时发现，三极管Q2的基极突然出现一个负脉冲，对比下面两图，可以发现这两个脉冲存在一定的关系。
为了更好的分析原因，现在放大负脉冲进行分析：
分析可知，在松开开关S1瞬间，是三极管Q1先变成饱和状态，此时相当于导线，使得电容C3的正极板的电压瞬间拉低，由于电容两端电荷量不能突变，导致电容两端电压不能发生突变，所以负极板的电压瞬间被拉低，所以会出现如图所示的负脉冲。
但很快由于三极管Q1变为放大状态后，个电压有恢复为原来的状态。
可知负脉冲与电容C3两端的电压变化有关。
由于三极管Q3的作用，使得三极管Q2的基极电压一直处于低电正态，三极管截止，555芯片输入端为高电。
又可知在对555芯片输入一个低脉冲信号时，其输出为一高电平，且高电平持续一段时间，时间大小由R6和C5确定。
即当开关S1关闭的一瞬间，经过Q1和Q2作用，就会给555芯片输入一个低电平，这样555输出一个高电平，点亮灯泡，并持续一段时间。
对于开关S2和S3可知，当开关触发时，555芯片的输入端直接被拉低，555芯片输出高电平。
下面波形图中红线测量的是555芯片输出端的电压变化情况，蓝线测量的是C4正极板的电压变化情况：
可知，当555输出为高电平时，电容C4充电；当555输出为低电平时，电容C4放电。
由前面分析可知，当三极管Q3处于饱和状态时，Q2会被截止，这样555芯片的输入端就会使高电平，555芯片这时不接受由S1开关传来的信号，但仍然接受来自S2和S3传来的信号。
由于该开关触发都是在瞬间触发，所以当在一瞬间对开关S1闭合断开时有下面波形图：
可知这种情况和上述一样，最终都能是实现同样的功能！
二、PCB电路板绘制
1）元器件的封装选择
在PCB板绘制之前时，要先在原理图中选择各个元器件的封装形式，按照说明书中的要求对元器件进行选择。
每个元器件的规格都不一样，即使同一产品不同厂商产生的元器件特性也可能都不一样，所以在PCB板设计时要对元器件进行选择。
所有元件均采用真实元件，否则无法传送。
电源、信号源类元件均为虚拟元件，实际需要外接，均应取用连接器作为印制板上的输入输出端子。
另外，值得注意的是，当导入到Ultiboard后，元器件的封装形式将不能再次修改，如果要修改要到原理图中进行修改。
本次用的板子是单面板，单面板成本低，不用打过孔而被广泛应用。
但由于单面板走线只能在一面上行走，因此，它的设计往往比双面板或者多面板困难的多。
在原理图中选择好元器件封装形式之后，转移到Ultiboard:
2）PCB板的布线
对元器件进行排布，布局时，要求元件排布均匀，疏密有序，不能头重脚轻。
在放置元器件时，一定要考虑元器件的实际尺寸大小，元器件之间的相对位置，以保证电路板的电气性能和生产安装的可行性。
在保证以上原则的基础上要适当修改器件的板放，使之整齐美观。
摆放好元器件之后，进行布线。
在进行布线时，应注意不能有直角和锐角出现，如果出现了直角，可以进行敷铜处理，消除直角。
在布完线之后，要适当修改，争取做到布局整齐划一，不能杂乱无章。
另外，尽量加宽电源、地线宽度。
下面是我绘制的PCB板：
下面是PCB板的3D预览图（背面和正面）：
三、电子狗电路调试
1）元器件的焊接
在焊接元器件之前，要把元器件的引脚表面上的氧化膜擦去，以防止氧化膜阻碍引脚与焊盘之间的焊接。
除此之外，应先把要焊接的元器件线排布在电路板上，然后再进行统一焊接，这样会比较方便，当然如果元器件太多，可以先排布较少的元器件，焊接完之后，再排布新的元器件。
在焊接时，电烙铁应有足够的热量，才能保证焊接质量，避免虚焊和日久脱焊。
电烙铁在焊接处不应停留长时间，否则会烫坏电路板。
电烙铁在于焊接处分离时，被焊接的零件不能立即挪动，不然会因焊接尚未凝固而使得零件轻易脱落。
也不能先移开电烙铁再移开焊锡条，否则会在焊接的部位出现一个缺口。
注意，焊接部位应尽量呈现裙子的形状。
2）电子狗的组装及调试：
焊接好电路板后，开始对电子狗进行组装。
先把电子狗中的电源正负极分别接到电路板的V+和V-，然后再把电子狗的电机和喇叭的正负极接到电路板的M+和M-，干簧管接到电路板的R+和R-，光控接到电路板的I+和I-上，其中长腿是负极，声控接到电路板上的S+和S-上。
值得注意的是，麦克风易损坏，焊接时间不能太长。
焊接好后，并安装在电子狗上。
整个安装至此已经完毕。
最后，给电子狗安装好电池后，打开开关，狗又走又叫。
声音、光照和磁都可以是狗又跑又叫。
四、心得体会
在本次电子工艺实训中，我通过制作本产品完成了全程训练过程，从电路原理图的仿真验证、印刷电路板的设计优化、元器件的焊接安装以及调试，我对于一个电子产品制作以及它的工作原理有了更加深刻的理解。
当然，在制作过程中，也遇到了诸多的困难。
万事开头难，在刚接触到原理图时，我对它如何实现这诸多功能表示不解。
后来，我仔细分析电路中的每个元器件的工作情况，用示波器测量了它们在开关闭合断开时电压的变化情况，又和班里的一些同学进行了讨论，终于理解了它的工作原理图。
电路中每个元器件都有其存在的理由，改变其中一个电容的大小或者电阻的阻值，都有可能改变狗的运动状态。
在绘制PCB板时，遇到了很多麻烦，比如找不到相对应的元器件封装形式；把原理图导入到Ultiboard中，发现元器件的封装形式不对，还要重新回到原理图中修改封装形式；对PCB板进行布线时，会出现两根线交叉的形式等。
这些问题在绘制PCB板时都有遇到，但都一一克服了。
最终绘制出了上面的PCB板。
在焊接电路板时，出现了焊接不牢的问题以及焊锡过多或者过少的现象。
虽然之前也有接触过焊接操作，但现在再次焊接时，仍然出现了一系列的问题。
但经过多次联系，终于能够焊接出了自己的电路板。
总的来说，这次电子实训，虽然困难重重，但收获确实很大，希望以后能够多多接触这样的课程。
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