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電路板的設(shè)計流程范文第1篇

關(guān)鍵詞：電路板；裝配焊接；自動生產(chǎn)線；裝配單元；

引 言

在很多技術(shù)方面，裝配焊接自動生產(chǎn)與小型零件自動裝配有一些共同點，由此可知，它完全可以應(yīng)用于電表機(jī)芯、汽車配件或家用電器等許多小、中、高級產(chǎn)品的自動裝配線上。不僅如此，柔性化和智能化的裝配焊接自動生產(chǎn)線使得自動裝配線被廣泛的應(yīng)用于眾多行業(yè)，生產(chǎn)線也因此更具優(yōu)勢。

1.電路板裝配焊接自動生產(chǎn)線的工藝技術(shù)

圖1自動作業(yè)工藝流程

對電路板裝配焊接自動生產(chǎn)線的作業(yè)工藝流程做了相應(yīng)的調(diào)整與改進(jìn)，在上圖中，凡帶有星號的部分均為目前重點研究部分。無論是對電路板的裝配與焊接，還是自動生產(chǎn)線的運作規(guī)律，該自動作業(yè)工藝流程都非常合理，以下是針對手工作業(yè)工藝流程而作出的調(diào)整與改進(jìn)：

1.1.基殼上料裝置技術(shù)處理

由于基殼上料裝置具有一定的靈活性與柔性，可以設(shè)計出一個可調(diào)上料裝置，這樣可以存放多種尺寸的基板，從而滿足多種需求。兩個自制帶料架傳輸方向是相向的，由自上向下的方式，將基殼從上料裝置內(nèi)向下面的生產(chǎn)線進(jìn)行傳輸，從而基殼上料得以實現(xiàn)。此外，可根據(jù)需要對傳輸帶的位置進(jìn)行調(diào)整，也就是根據(jù)基殼的尺寸對位置進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。

1.2.翻轉(zhuǎn)的難度技術(shù)處理

在之前的手工作業(yè)中，高介質(zhì)電路板上的焊膏是工人手工印刷上去的，印刷完后再對電路板進(jìn)行180度的翻轉(zhuǎn)，隨后將其安裝在基殼中。由于自動化作業(yè)要進(jìn)行180度的翻轉(zhuǎn)有一定的難度，也為了節(jié)約不必要的費用，故在自動生產(chǎn)線中以上三個環(huán)節(jié)有所改善和簡化，思路有所調(diào)整，即將原有的工藝流程更改為：焊膏是點在基殼內(nèi)部的在印刷有焊膏的基殼內(nèi)部安裝電路板。

1.3.焊接不良技術(shù)處理

如今，現(xiàn)代科技不斷發(fā)展，電路板在多個領(lǐng)域的重要性日益加強(qiáng)，例如：雷達(dá)、遙控遙測以及航空航天等。人們也開始重視了電路板焊接不良的問題，因為該問題所導(dǎo)致的后果十分嚴(yán)重，且無法彌補。為了盡可能的避免該問題的發(fā)生，要求將高介質(zhì)電路板與基殼的焊接空洞率控制在10%以內(nèi)，尤其是周邊的焊縫一定要嚴(yán)密，故在印刷焊膏之后還要加一個環(huán)節(jié)，即對焊膏點進(jìn)行檢查。通過視覺圖像來檢查焊膏點涂的好與壞，根據(jù)產(chǎn)品的種類，首先輸入標(biāo)準(zhǔn)圖像信息，即合格的產(chǎn)品圖像信息，接著將兩個圖像信息進(jìn)行比較，從而檢查出焊膏點涂質(zhì)量，隨后可根據(jù)實際情況，人工更正圖像處理結(jié)果。另外，若檢查不合格，將信號發(fā)送給下面的每個工位，避免工位操作失誤。故需增加一個新裝置，對于不合格的產(chǎn)品要將其送到不合格品回收線上。

1.4.夾具固定技術(shù)處理

夾具固定指的是在裝有電路板的基殼上施加壓力，這樣做是為了電路板與基殼間的焊膏可受力均勻，使以上兩者接觸面充分受力，從而使焊接的質(zhì)量有所提升。但是若要在又小又薄且介質(zhì)高的電路板上施加壓力就有一定的難度了，需要注意的是：夾具對電路板所施加壓力的分布情況以及夾具在高溫爐加溫過后的性能變化。根據(jù)實際情況，對以上問題進(jìn)行相應(yīng)的分析，可得出以下幾個方案：1、可在電路板印刷焊膏這個過程中加一定量的膠水在焊膏中，這樣可以很好的固定電路板與基殼的結(jié)合面，采取此方案則可省去電路板上的夾具。但是，該方案也存在兩個缺點，即要使電路板上的壓力分布均勻有一定的難度，另外膠水要滿足高溫處理后可徹底融化或蒸發(fā)的要求，否則會影響到電路板的性能。2、可將夾具替換為與砝碼差不多的物塊，機(jī)器人將多個物塊抓起，并放在電路板上，以固定電路板與基殼的結(jié)合面，但該方案有一個很大缺點，即需要在完成產(chǎn)品加溫爐固化與焊接之后增加一個環(huán)節(jié)，也就是將物塊拿走，那么整個工藝的復(fù)雜性和成本都隨之有所上升。

2.生產(chǎn)線總線上料裝置結(jié)構(gòu)技術(shù)設(shè)計

一般情況下，只有規(guī)格較為單一的零件可使用普通上料裝置，使用該裝置可能會使其柔性有所限制，若生產(chǎn)線上所需要生產(chǎn)的零件是多個規(guī)格的，那么這個上料裝置就要更換為符合需求的上料裝置，這樣一來，新的上料裝置可能要復(fù)雜一些，而且某些甚至所有的生產(chǎn)線可能要暫停，等到新的上料裝置安裝好后才可重新開始，增加了整個生產(chǎn)線的裝置成本。另外，縱觀國內(nèi)外的發(fā)展可以知道，一般用于矩形薄板類零件的上料裝置是層疊式的，使用該上料裝置的缺點就是，在上料的過程中，各個矩形薄板類零件之間可能會相互干擾，尤其是表面有凸緣或焊點的矩形薄板類零件及集成電路板；相互之間有吸引作用的矩形薄板類零件等，這樣對于每個矩形薄板類零件的獨立上料就會有所牽制。要想盡量防止以上問題的發(fā)生，又能保證上料裝置的柔性，可在現(xiàn)有的生產(chǎn)線上安裝一個總上料裝置，也就是將基殼的上料裝置設(shè)計為可用于各種不同尺寸基殼的上料裝置，它由兩個同步傳輸帶所構(gòu)成，且兩者之間的距離是可以調(diào)整的，根據(jù)基殼的尺寸，在一個方向上對其位置進(jìn)行調(diào)整，這樣就可保證此裝置的柔性。在上料過程中要注意的是一定要保證具有一定間距的兩條傳輸帶的運行是同步的，以下是該傳動系統(tǒng)的設(shè)計圖2：

3.小結(jié)

本文就電路板裝配焊接自動生產(chǎn)線中幾個工位的分析，分析了幾個關(guān)鍵技術(shù)的處理方案，最后分析了一種適用于電路板裝配焊接自動生產(chǎn)線總線上料的可調(diào)上料裝置，分析了其機(jī)械結(jié)構(gòu)和傳動原理。

參考文獻(xiàn)：

[1]王彬. 中國焊接生產(chǎn)機(jī)械化自動化技術(shù)發(fā)展回顧與展望[J]. 電焊機(jī)，2000，02：1-6.

[2]王彬. 中國焊接生產(chǎn)機(jī)械化自動化技術(shù)發(fā)展回顧[J]. 焊接技術(shù)，2000，03：38-41.

[3]顧寄南，歐陽玉秀，肖田元，張林鍹. 產(chǎn)品可裝配性評價系統(tǒng)建模及裝配優(yōu)化的研究[J]. 工程圖學(xué)學(xué)報，2003，04：8-13.

電路板的設(shè)計流程范文第2篇

[關(guān)鍵詞] 實踐能力； 綜合實踐； Multisim； Protel

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2014 . 05. 073

[中圖分類號] G64 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 1673 - 0194（2014）05- 0124- 03

1 實踐課程的重要性

電子信息工程專業(yè)是一個實踐性很強(qiáng)的專業(yè)，畢業(yè)生的工程實踐能力， 是本科院校培養(yǎng)方案中畢業(yè)生所要具備的基本能力之一，也是用人單位最為關(guān)注的能力之一， 因此，如何加強(qiáng)學(xué)生實踐能力和創(chuàng)新精神的培養(yǎng)，一直是高等教育教學(xué)改革的重要課題。

電子信息工程專業(yè)傳統(tǒng)的實踐課程基本都是針對單一技能進(jìn)行實踐訓(xùn)練，學(xué)生對所學(xué)的知識難以形成知識體系，知識孤島相對較多。因此，為了加強(qiáng)對學(xué)生實踐能力的培養(yǎng)，大連海洋大學(xué)在制訂人才培養(yǎng)方案時特別增加了電子專業(yè)綜合實踐環(huán)節(jié)，旨在結(jié)合本專業(yè)所學(xué)習(xí)的理論課程，探索應(yīng)用Multisim和Protel等EDA技術(shù)進(jìn)行綜合實踐的方法，使學(xué)生能夠?qū)⑺鶎W(xué)理論知識融合在一起，進(jìn)而熟悉電子產(chǎn)品的開發(fā)和制作流程。

2 綜合實踐實施思路

在綜合實踐過程中，首先，根據(jù)設(shè)計的具體要求和其工作原理設(shè)計原理圖；其次，在Multisim軟件中取用正確的元器件，創(chuàng)建仿真電路圖，并按要求連線，設(shè)置電路參數(shù)；最后，調(diào)出虛擬示波器、萬用表及頻譜分析儀等儀表對電路關(guān)鍵點進(jìn)行檢測。以上步驟準(zhǔn)備完畢可進(jìn)行電路仿真，根據(jù)電路的要求分析結(jié)果是否正確，如果仿真結(jié)果不正確，檢查原理圖設(shè)計，直至輸出結(jié)果符合設(shè)計要求。

經(jīng)過上述步驟，學(xué)生已經(jīng)設(shè)計出正確的原理圖，并通過仿真驗證其正確性。為了讓學(xué)生將理論知識轉(zhuǎn)化為實踐能力，要求學(xué)生利用Protel軟件進(jìn)行印刷電路板設(shè)計。Protel提供了豐富的元件封裝庫、元件封裝編輯器及各種電子線路布局布線工具，使電路布線方便并能提供線路的智能檢查。正確布局布線之后，可以通過Protel生成三維效果圖，可觀察所設(shè)計的產(chǎn)品經(jīng)過布局布線后是否美觀，若有不滿意的地方，再進(jìn)行調(diào)整，直到滿意為止。

如果制作的印刷電路板工藝比較復(fù)雜，可以請專門的印刷電路板制造廠商制作，但是，在實踐環(huán)節(jié)為了讓學(xué)生對整個工作流程有所了解，所以采用學(xué)生自己制板的方法。首先，學(xué)生將印刷電路板圖打印，通過熱轉(zhuǎn)印設(shè)備將印刷電路板圖轉(zhuǎn)印到印刷電路板上；然后，通過化學(xué)制劑對印刷電路板進(jìn)行腐蝕工藝處理，腐蝕結(jié)束，學(xué)生要觀察有沒有被破壞的導(dǎo)線，如有，應(yīng)修繕完好；最后，焊接元器件，進(jìn)行功能調(diào)試。

具體實施流程如圖1所示。

下面以數(shù)字電子鐘為例，主要介紹在綜合實踐環(huán)節(jié)中Multisim和Protel軟件如何運用。

2.1 數(shù)字電子鐘的Multisim仿真設(shè)計

數(shù)字電子鐘是對時間進(jìn)行計時，可以采用一天24小時或者一天12小時兩種計時標(biāo)準(zhǔn)，本設(shè)計中采用24小時計時標(biāo)準(zhǔn)。包括如下模塊：

2.1.1 秒脈沖發(fā)生器

秒脈沖發(fā)生器的功能為產(chǎn)生周期為1 s的脈沖信號。由555定時器構(gòu)成，通過在555定時器連接簡單的阻容元件，構(gòu)成多諧振蕩器，通過合理設(shè)定參數(shù)，使得多諧振蕩器的周期T = 1 s，占空比q = ■。

2.1.2 秒計時電路

使用74LS160和74LS161設(shè)計一個60進(jìn)制計數(shù)器，每個計數(shù)周期為1秒，即每經(jīng)過一個脈沖，秒計時電路計1個數(shù)，當(dāng)計數(shù)60秒時，達(dá)到1分鐘，此時秒計時電路歸零、分鐘計時電路加1。為了驗證電路準(zhǔn)確性，在Multisim中先對本部分設(shè)計進(jìn)行仿真，仿真時用信號發(fā)生器代替秒脈沖，在數(shù)碼管上可直觀地觀察到時間顯示，仿真結(jié)果如圖2所示。

2.1.3 分鐘計時電路

分鐘計時電路與秒計時電路原理非常相似，使用74LS160設(shè)計一個60進(jìn)制計數(shù)器，但它的計數(shù)周期為1分鐘，當(dāng)計數(shù)60分鐘時，分鐘計時電路歸零，同時控制小時計時電路加1。

2.1.4 小時計時電路

為了設(shè)計方便，小時計時電路也取用74LS160，當(dāng)分鐘計時電路和秒計時電路達(dá)到59分59秒時，小時記1，依此類推。

2.1.5 顯示電路

秒計時電路、分鐘計時電路和小時計時電路輸出均為8421BCD碼，而顯示器件我們一般都選用7段數(shù)碼管，若想使數(shù)碼管顯示正確的8421BCD碼，需要在計數(shù)器和數(shù)碼管之間連接顯示譯碼器。

在Multisim軟件中，將上述每一個環(huán)節(jié)都進(jìn)行仿真驗證，最后將整機(jī)圖進(jìn)行仿真。經(jīng)過上述過程，已經(jīng)設(shè)計出數(shù)字電子鐘的原理圖。接下來，設(shè)計數(shù)字電子鐘的印刷電路板圖。

2.2 數(shù)字電子鐘的印刷電路板設(shè)計

Protel是一款非常簡單、易用的制作印刷電路板工具。在驗證了原理圖設(shè)計正確之后，學(xué)生可以應(yīng)用Protel軟件進(jìn)行印刷電路板設(shè)計。在實踐過程中發(fā)現(xiàn)，通過使用Protel，能充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)自主性，例如有些元件學(xué)生需要建立自己的元件封裝庫、元件引腳間距必須與實際元件一致、放置元器件時要考慮布線安全等問題，這一系列的過程使學(xué)生掌握了元件庫的建立、布局布線的基本規(guī)則與技巧，同時也鍛煉了學(xué)生理論聯(lián)系實際的能力和自我創(chuàng)新的能力。

以上設(shè)計的數(shù)字電子鐘印刷電路板圖如圖3所示，其3D效果圖如圖4所示。

3 結(jié) 論

電子信息工程專業(yè)綜合實踐是課程教學(xué)體系中的一個重要環(huán)節(jié)， 它不僅對學(xué)生理論聯(lián)系實際、加深對理論的感性認(rèn)識有著非常重要的作用， 同時也是培養(yǎng)學(xué)生實踐能力和創(chuàng)新精神的主要途徑。學(xué)生按照老師的設(shè)計要求，可以自行設(shè)計電路，可以對比不同的輸入情況下的輸出結(jié)果，自主選擇元器件，設(shè)計性能優(yōu)良的電路，擺脫了傳統(tǒng)實踐課程中電路固定、元器件固定等方面的限制。在電子綜合實踐實施過程中，學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情被激發(fā)，大幅度提高了學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力，以及學(xué)生綜合運用所學(xué)知識的能力、實踐動手能力和創(chuàng)新能力，取得了較好的教學(xué)效果。

主要參考文獻(xiàn)

[1] 洪瀾，蔡修奮，陳敏. 開放式電子實驗與 EDA 技術(shù)結(jié)合的探索[J]. 實驗室研究與探索，2010，30（8）：307-308.

[2] 李松松，郭顯久，曹立杰，等. 電子信息工程專業(yè)人才培養(yǎng)模式的探索與實踐[J]. 中國電力教育，2011（22）：51-52.

電路板的設(shè)計流程范文第3篇

【文章編號】0450-9889（2017）05B-0049-02

印制電路板設(shè)計與制作課程是信息工程技術(shù)專業(yè)當(dāng)中一門主要的科目，對于學(xué)生的技術(shù)能力培養(yǎng)和專業(yè)素質(zhì)的提升具有重要的意義。因此，在教學(xué)中一定要對印制電路板設(shè)計與制作課程進(jìn)行積極深入的研究，找到最為合理的教學(xué)對策，以提升學(xué)生積極性，達(dá)到強(qiáng)化教學(xué)質(zhì)量的目的。本文對印制電路板設(shè)計與制作課程的改進(jìn)對策進(jìn)行分析，希望為課堂教學(xué)改革提供一些有益的建議。

一、當(dāng)前印制電路板設(shè)計與制作教學(xué)中存在的問題

（一）教學(xué)內(nèi)容不合理。在傳統(tǒng)教學(xué)中，任課教師需要根據(jù)教材內(nèi)容來進(jìn)行課程安排，并制訂相應(yīng)的課程計劃表，對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)安排，并在教學(xué)中逐步實施。這種教學(xué)方式使得教學(xué)內(nèi)容受到限制，導(dǎo)致在教學(xué)中缺少工程應(yīng)用意識，對軟件的繪制和標(biāo)準(zhǔn)性的線路制作等方面均重視度不足。雖然學(xué)生能學(xué)會基礎(chǔ)的 Protel DXP 2004 軟件的基本操作知識，但事實上對原理圖和電路板等方面的知識掌握得不是很好，或者在設(shè)計中出現(xiàn)不合理現(xiàn)象，導(dǎo)致設(shè)計的印制電路板無法在實際中應(yīng)用。

（二）教學(xué)方法比較落后。在以往的教學(xué)方法中，主要以教材為主導(dǎo)按照教材順序來進(jìn)行授課。通常來說，教師會在課堂中利用計算機(jī)實驗室進(jìn)行部分課程的講解，然后再讓學(xué)生進(jìn)行上機(jī)練習(xí)。但由于實訓(xùn)課程課時比較少，在課程安排上受到限制，因此在教學(xué)中，學(xué)生往往只能學(xué)會基礎(chǔ)的繪制電路原理圖、印刷電路板，無法實際制作印制電路板。這樣的教學(xué)方式勢必會給學(xué)生的實踐能力造成不良影響，導(dǎo)致學(xué)生主動性也受到阻礙。

（三）考試方法不合理。在以往的考試中，幾乎都是通過計算機(jī)方式進(jìn)行開卷考試，所測評的內(nèi)容也基本上都是教師在課堂中所講述的內(nèi)容，與學(xué)生的實踐和理論知識的結(jié)合性考慮得比較少。沒有與實踐基礎(chǔ)相聯(lián)系，學(xué)生將在日后工作中難以應(yīng)用自身所學(xué)知識。

二、印制電路板設(shè)計與制作課程教學(xué)改進(jìn)策略

（一）以工作過程為導(dǎo)向進(jìn)行教學(xué)。在日常教學(xué)中，教師應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到學(xué)生參與實踐的重要性，并以工作過程為主要導(dǎo)向進(jìn)行教學(xué)設(shè)計，從而對教學(xué)模式進(jìn)行整體性的優(yōu)化。同時，要將學(xué)生放在主置上，將學(xué)生看作獨立的個體，通過理實一體化的方式和針對性的教學(xué)方式指導(dǎo)和幫助每一個學(xué)生，從而突出學(xué)生的個性化特點，促使他們在日常的學(xué)習(xí)中能更加積極主動，提升教學(xué)的有效性。比如在設(shè)計和制作貼片式收音機(jī)電路板的過程中，教師需要加強(qiáng)在原理圖繪制、單面板設(shè)計方面的指導(dǎo)，讓學(xué)生把握整個流程，從而更好地制作相應(yīng)的作品。

（二）以職業(yè)技術(shù)為導(dǎo)向進(jìn)行教學(xué)。信息技術(shù)工程類學(xué)生日后的工作多數(shù)為實踐性比較強(qiáng)的工作，因此在教學(xué)中應(yīng)當(dāng)建立起以課程為指導(dǎo)、以實踐為支撐的教育平臺。印刷電路板設(shè)計與制作中需要選取數(shù)控直流穩(wěn)壓電源、功率放大器和電子鐘等作為代表性的項目充當(dāng)重要教學(xué)載體，并將以前所學(xué)習(xí)的知識融入其中。對此，在教學(xué)中教師不僅要讓學(xué)生對課本中的知識有全面的掌握，同時還需要在實踐中促使學(xué)生能對此有正確的認(rèn)識和理解，為日后的學(xué)習(xí)提供可靠的技術(shù)支持。比如在設(shè)計和制作可調(diào)穩(wěn)壓電源電路板的過程中，教師需要聯(lián)系教材講解設(shè)計自制封裝和自制元件的方法，而后為學(xué)生演示熱轉(zhuǎn)移法制作單面板的操作流程。其次，在課程中如果涉及電子技術(shù)知識和軟件操作知識，為了避免學(xué)生忽視電路涉及操作的問題，在進(jìn)行教學(xué)設(shè)計的過程中可以適當(dāng)?shù)厝谌腚娐钒宓陌宀倪x擇內(nèi)容和電路板制作工藝等相關(guān)知識，促使學(xué)生能及時地將設(shè)計知識與工藝要求等聯(lián)系起來，從而在整體上把握所學(xué)知識。

（三）以工作項目為導(dǎo)向開展教學(xué)。在教學(xué)中教師可以采取“項目驅(qū)動”教學(xué)模式，按照難度或者其他形式將教學(xué)內(nèi)容劃分為不同的部分，以工作項目為導(dǎo)向進(jìn)行學(xué)習(xí)，讓學(xué)生在實踐鍛煉中掌握知識和技能。教師要建立能力培養(yǎng)目標(biāo)，讓學(xué)生掌握企業(yè)中常用的基本電路設(shè)計與制作，將培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力放在首要位置上，從而培養(yǎng)技術(shù)型人才。為了提升學(xué)生的實踐操作能力，教師可以指導(dǎo)學(xué)生設(shè)置和制作多功能信號發(fā)生器電路板，讓學(xué)生在實踐中掌握復(fù)雜雙面板的修改和設(shè)計能力以及提高其實際操作水平。同時，教師要對學(xué)生的能力進(jìn)行拓展培養(yǎng)，根據(jù)產(chǎn)品來模仿電路設(shè)計，并鼓勵學(xué)生參與到企業(yè)的一些實踐項目中去，提高他們的能力。在知識性能力培養(yǎng)上，主要以電子線路板的設(shè)計能力為核心，與社會中一些企業(yè)進(jìn)行合作，實施校園與企業(yè)的聯(lián)合計劃，將學(xué)生引入項目當(dāng)中去，模擬電路，并進(jìn)行相應(yīng)的技術(shù)練習(xí)，提升學(xué)生的電路板設(shè)計和制作能力。

（四）為學(xué)生創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)情境。在教學(xué)改革中，教師需要適當(dāng)?shù)夭扇∫恍╈`活的教學(xué)方式，如采取情境設(shè)計的方式來實施教學(xué)，保證每一個教學(xué)情境都能與企業(yè)的實際情況相統(tǒng)一，從而構(gòu)建一個完整的工作過程。在情境設(shè)計中，教師應(yīng)當(dāng)有一兩個情境設(shè)計是為學(xué)生提供基礎(chǔ)能力培養(yǎng)的。有三四個情境則是拓展性的訓(xùn)練內(nèi)容的。每一個不同的情境都是一個完整的學(xué)習(xí)過程，將這些情境進(jìn)行統(tǒng)一就能形成一個完整的教學(xué)模式。在良好的學(xué)習(xí)環(huán)境下，教師可以更好地開展教學(xué)，學(xué)生也能提升自身的學(xué)習(xí)效率；在生動的學(xué)習(xí)情境中，學(xué)生能更好地掌握相應(yīng)的實用知識內(nèi)容，并且能夠在實踐中進(jìn)行靈活的應(yīng)用，具有較高的價值。因此，在當(dāng)前的硬質(zhì)電路板設(shè)計與制作教學(xué)中，教師必須重視創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)情境。

（五）改革實踐教學(xué)。首先在印制電路板設(shè)計與制作教學(xué)中，應(yīng)當(dāng)盡量地安排成為全面的計算機(jī)教學(xué)，做到“教學(xué)做”一體化。這樣的教學(xué)模式將比以往的多媒體教學(xué)和理論知識教學(xué)所產(chǎn)生的效果更加明顯，不僅可以改善教學(xué)效果，同時也能有效地提升教學(xué)實踐力度，將教學(xué)與實踐之間充分地結(jié)合起來，提升教學(xué)質(zhì)量。對此，可以在教學(xué)中采取項目教學(xué)法。比如，教師可以組織學(xué)生完成設(shè)計復(fù)雜電路板的設(shè)計和制作項目，包括激光發(fā)生器設(shè)計制作項目、超聲波測距器設(shè)計和制作項目以及模擬烘手器設(shè)計制作項目，這些項目能夠鍛煉和考核學(xué)生設(shè)計復(fù)雜雙面板、制作雙面板以及電路仿真方面的綜合能力水平。在熟悉設(shè)計環(huán)境和完成簡單的原理圖以后，以工程項目為中心，完成設(shè)計過程的操作。在這個過程中，應(yīng)當(dāng)注意布線的調(diào)整和電路當(dāng)中的原件位置安排，從而提升設(shè)計實踐的效果。此外，教師應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)學(xué)生工程實踐和系統(tǒng)觀念的培養(yǎng)，讓學(xué)生在整個操作過程中能更好地熟悉印制電路板的整理流程和細(xì)節(jié)內(nèi)容，從而強(qiáng)化學(xué)生的積極性。

（六）完善當(dāng)前的教學(xué)考核。在印制電路板設(shè)計與制作當(dāng)中，教師不能僅以期末考試成績來評價學(xué)生。在日常教學(xué)中，教師應(yīng)當(dāng)在每一節(jié)課上都設(shè)置相應(yīng)的實踐內(nèi)容，根據(jù)學(xué)生所完成的任務(wù)、速度和質(zhì)量等對學(xué)生進(jìn)行評價，并在期末考試中按照考試項目對學(xué)生進(jìn)行綜合評價。將日常考核與期末考試結(jié)合在一起才能促使學(xué)生更好地掌握基礎(chǔ)知識，使對學(xué)生的評價更加中肯，從而達(dá)到提升學(xué)生積極性、強(qiáng)化教學(xué)效果的目的。

電路板的設(shè)計流程范文第4篇

【關(guān)鍵詞】電路板；功能測試；PXI總線；虛擬儀器；VISA庫；數(shù)據(jù)采集；交換機(jī)；調(diào)度機(jī)

1.引言

隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，產(chǎn)品的開發(fā)周期不斷加快，因此對自動測量測試系統(tǒng)的要求也隨之不斷提高。測試平臺必須能夠進(jìn)行快速修改和擴(kuò)展，以測試新的功能，適應(yīng)快速的產(chǎn)品開發(fā)流程。

FAST電路板功能測試系統(tǒng)（Circuit Boards Functional At Speed Tester，簡稱FAST）設(shè)備主要為交換機(jī)、調(diào)度機(jī)、應(yīng)急通信系統(tǒng)的電路板提供板級功能測試，可以共用相同的測試平成ALU（Analog Line Unit，模擬用戶單元）、DTMF（Dual-tone Multi-frequency，雙音多頻）、DTU（Digital Trunk Unit，數(shù)字中繼單元）等多達(dá)60余種不同的電路板的功能測試；支持自動和手動測試模式，提供自測、故障定位和校準(zhǔn)功能，具有強(qiáng)大的綜合測試能力。

FAST電路板測試系統(tǒng)基于PXI（PCI eXtensions for Instrumentation，面向儀器系統(tǒng)的PCI擴(kuò)展）總線技術(shù)的設(shè)計使其具有開放的系統(tǒng)架構(gòu)，易于系統(tǒng)集成和擴(kuò)展，可以很好地滿足不斷更新的測試需求。

對于各種電路板的功能測試所需要的各項參數(shù)或功能如電壓、電流、傳輸噪聲、傳輸衰減、頻率響應(yīng)等，都是通過虛擬儀器的技術(shù)設(shè)計實現(xiàn)，不再需要單獨配備相應(yīng)的傳統(tǒng)測試儀器，這樣大幅度降低了系統(tǒng)的成本而不減少測試功能。

2.系統(tǒng)概述

FAST電路板功能測試系統(tǒng)的組成包括主控計算機(jī)硬件、測試儀器硬件、操作系統(tǒng)、VISA（Virtual Instrument Software Architecture，虛擬儀器軟件體系）庫、儀器驅(qū)動器和應(yīng)用軟件開發(fā)平臺，以及測試應(yīng)用程序，組成一套完整的從底層到頂層的縱向結(jié)構(gòu)[1]。系統(tǒng)組成的結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2.1 PXI總線

PXI總線是美國國家儀器公司NI與其他廠商合作推出的專為測試任務(wù)而優(yōu)化的Compact PCI總線，其核心就是一個高性能的數(shù)據(jù)傳輸總線，此外還結(jié)合了PCI的電氣總線特性與Compact PCI的堅固性、模塊化及歐式卡機(jī)械封裝的特性。數(shù)據(jù)傳輸速率133MB/s以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于GPIB（General Purpose Interface Bus，通用接口總線）和VXI（VME bus eXtensions for Instrumentation）總線。PXI已成為成長最快的標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)，PXI具有開放性、模塊化、高性能、低成本等特點，越來越多的項目轉(zhuǎn)向PXI解決方案。

2.2 虛擬儀器

虛擬儀器（Virtual Instrument，VI）是基于計算機(jī)的儀器，利用高性能的模塊化硬件，結(jié)合高效靈活的軟件來完成各種測試、測量。不管是傳統(tǒng)的還是虛擬的儀器，它們的功能都是相同的：采集數(shù)據(jù)，對采集來的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，然后顯示處理的結(jié)果。它們之間的不同主要體現(xiàn)在靈活性方面。虛擬儀器由用戶自己定義，這意味著可以自由地組合計算機(jī)平臺、硬件、軟件、以及各種完成應(yīng)用系統(tǒng)所需要的附件。而這種靈活性在由供應(yīng)商定義、功能固定、獨立的傳統(tǒng)儀器上是達(dá)不到的。

例如對于常用的傳輸噪聲電平的測試可以通過虛擬儀器完成，其流程如下：被測試電路板的信號經(jīng)過信號調(diào)理單元被數(shù)據(jù)采集模塊連續(xù)采樣，然后對采樣到的信號進(jìn)行數(shù)字濾波，抑制帶外信號，然后通過波形測量VI中的FFT Power Spectrum Density函數(shù)計算信號的功率譜密度，在這個函數(shù)中對輸入的噪聲信號采取平均處理的方法，進(jìn)一步消除信號中的周期噪聲。最后對功率譜密度函數(shù)的輸出進(jìn)行積分得到信號的平均功率。把平均功率進(jìn)行單位換算得到噪聲的功率電平。

3.系統(tǒng)硬件

FAST電路板功能測試系統(tǒng)采用基于PXI總線技術(shù)的NI65xxHSDIO模式發(fā)生器和PXI 62xx多功能數(shù)據(jù)采集卡作為測試平臺的核心儀器，與主控制計算機(jī)、12種專用測試硬件單元共同組成FAST的系統(tǒng)硬件，系統(tǒng)硬件框圖如圖2所示。

3.1 主控制計算機(jī)

主控制計算機(jī)的控制方式有GPIO（General Purpose Input Output，通用輸入輸出）方式、PCI-MXI-PXI（Multisystem eXtension Interface，多系統(tǒng)擴(kuò)展接口）方式、GPIB三種方式。

3.2 專用測試硬件單元

FAST系統(tǒng)共包括背板單元、測量單元、接口單元、子板單元、TSIU單元、Term-U單元、PCE電路板、信號調(diào)理單元、夾具單元等共12種硬件電路板單元。

測量單元提供了功能、指標(biāo)測試所需的各種接口和控制功能，并且提供了測量設(shè)備到音頻總線的接口和控制，包括GPIO接口，鈴流產(chǎn)生和控制，用戶線和中繼線測量接口，保持線圈，TIMS（Transmission Impairment Measurement Set，傳輸衰減測量設(shè)置）接口，成環(huán)控制，A/D電平轉(zhuǎn)換，呼叫進(jìn)程等功能。

接口單元的主要功能：DTMF成環(huán)鈴流檢測、串行接口轉(zhuǎn)換、提供了控制分系統(tǒng)和遠(yuǎn)端分系統(tǒng)之間的命令總線和音頻總線的內(nèi)部連接。還包含內(nèi)置測試?yán)^電器和器件，用于提供對控制、遠(yuǎn)端分系統(tǒng)中的音頻總線進(jìn)行完全的自動診斷。

信號調(diào)理單元，用于DAQ和TR線的接口。為數(shù)據(jù)采集卡PXI62xx和TERM、MEASURE單元提供接口，完成相關(guān)信號的數(shù)據(jù)采集。

PCE（PCM Exchange，PCM交換）單元，與HSDIO（High Speed Digital Input Output，高速數(shù)字輸入輸出）的接口，完成UUT（Unit Under Test，被測單元）測試信號的轉(zhuǎn)接；PCM選定兩個時隙的交換；HSDIO部分的驅(qū)動和緩沖。

子板單元包括：Measure Connect Sub-plane-MC SUB、Term Shelf Sub-plane-TS SUB、DAQ、HSDIO共四種電路板。子板是背板信號的擴(kuò)展板，通過背板-子板接口與背板相連接。

TSIU（Term Shelf Interface Unit，項目機(jī)架接口單元）單元，用于接收通過子板從控制分系統(tǒng)GPIO上送來的控制信息，并上報相應(yīng)的狀態(tài)信息。

Term-U（Term Unit，項目單元）單元提供16路電話所需要的繼電器開關(guān)電路，用于提供從遠(yuǎn)端分系統(tǒng)公共音頻總線到外部被測試設(shè)備的連接。

夾具單元提供了和UUT之間的接口。

4.系統(tǒng)軟件

測試軟件是測試系統(tǒng)的運行核心，軟件功能的完備性、易用性、軟件結(jié)構(gòu)的先進(jìn)性、可擴(kuò)展性以及軟件系統(tǒng)運行的安全性、可靠性，是測試系統(tǒng)成功與否的重要標(biāo)志。

4.1 測試程序框架

FAST的測試程序用LabWINDOWS/CVI和LABVIEW編寫。為保證各個測試程序的一致性和兼容性，F(xiàn)AST的測試程序有一個相對統(tǒng)一的用戶界面，測試過程的控制、文件輸入輸出、數(shù)據(jù)和信息顯示、數(shù)據(jù)和狀態(tài)記錄等功能，通過統(tǒng)一的測試程序框架提供[1，2，3]。其測試程序框架按功能分包括：源代碼文件結(jié)構(gòu)、主界面及操作、軟件平臺通信、測試儀器通信、數(shù)據(jù)顯示與記錄、故障診斷等。

4.2 多線程和測試流程

由于在測試過程中隨時接收操作者的命令，所以FAST整個軟件采用多線程方式。測試線程在后臺運行，主線程接收操作者的命令。每種板型的后臺程序都是線程。線程在main中創(chuàng)建，是一個while（1）結(jié)構(gòu)，在exe文件關(guān)閉后刪除，所以任何時候，只有一個線程在運行。

在FAST項目中，涉及到對模塊的操作，可以使用對I/O的操作來實現(xiàn)，涉及到對PXI總線的操作，則調(diào)用labVIEW生成的DLL（Dynamic Link Library，動態(tài)鏈接庫）文件，最重要的是必須能控制測試結(jié)構(gòu)，即安排好程序模塊的組織。公共測試流程如圖3所示：

從圖3可以看出，測試程序包括以下接口：和DLL文件的接口。要求DLL函數(shù)必須返回測量值或給指針賦值，不管正確與否；和模塊的接口，直接使用LabCVI提供的OUTP或其他系統(tǒng)功能函數(shù)；和文件的接口。得到待測板型的各種指標(biāo)，從而進(jìn)行比較。應(yīng)用到的技術(shù)包括：project的建立、控件的使用、定時器的使用、EXE文件的生成、DLL文件的調(diào)用、對I/O的操作、對文件的操作。

5.結(jié)語

FAST作為一個專用的自動測試系統(tǒng)，用于對各種電路板板件進(jìn)行功能測試，從而評定整個板件功能與指標(biāo)是否合格。這一步驟是生產(chǎn)、開發(fā)環(huán)節(jié)中不可或缺的一項。

FAST電路板功能測試系統(tǒng)對60多種功能不同的電路板單元的功能測試可以共用相同的測試平臺，易于擴(kuò)展升級，實現(xiàn)了特定電路板功能測試的專用性和基于PXI總線技術(shù)和虛擬儀器技術(shù)的自動測試測量系統(tǒng)的先進(jìn)性與通用性良好地融合，具有強(qiáng)大的快速綜合測試能力，在實際應(yīng)用中取得了良好的效果。

參考文獻(xiàn)

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[2]秦紅磊.自動測試系統(tǒng)[M].北京：高等教育出版社，2007.

電路板的設(shè)計流程范文第5篇

【關(guān)鍵詞】Protel 99 SE；PCB；電路設(shè)計；調(diào)試

1.引言

Protel 99 SE是基于Windows的電子設(shè)計自動化（EDA）軟件，PC平臺電路設(shè)計系統(tǒng)。它集聚了計算機(jī)圖形學(xué)、微電子工藝與結(jié)構(gòu)學(xué)和計算數(shù)學(xué)等多學(xué)科于一體的先進(jìn)技術(shù)，它是在Windows平臺上開發(fā)出來的電子系統(tǒng)設(shè)計的軟件工具。Protel 99 SE是澳大利亞的Protel公司于1999年推出的，并與2000年進(jìn)行了改進(jìn)。Protel 99 SE不僅在繪制原理圖、PCB板布局布線等方面功能非常完善，其具有強(qiáng)大便捷的編輯功能、卓有成效的檢測手段和完善靈活的設(shè)計管理方式，已成為眾多電子線路設(shè)計者首選的計算機(jī)輔助設(shè)計軟件。

Protel 99 SE采用了SmartDoc、Smart—Team、SmartTool三大技術(shù)，采用了客戶/服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)。為原理圖設(shè)計和電路板印制提供了交互友好且高效強(qiáng)大的設(shè)計環(huán)境，如果設(shè)計者不夠謹(jǐn)慎也容易出現(xiàn)致命性毀壞，本文是基于Protel 99 SE在PCB板設(shè)計過程中出現(xiàn)的“死穴”問題著重加以分析解決。

2.PCB圖設(shè)計流程

雖然PCB設(shè)計工作紛繁復(fù)雜，但是也有合理的制作流程的，電路設(shè)計的最終目的就是為了制作電子產(chǎn)品，而電子產(chǎn)品的物理結(jié)構(gòu)是通過印制電路板來實現(xiàn)的，原理圖設(shè)計是前期準(zhǔn)備工作。畫PCB板按流程，一可以養(yǎng)成良好的習(xí)慣，二可以避免出錯。PCB設(shè)計流程如圖1。

3.印制電路板設(shè)計及分析

印制電路板設(shè)計的好壞對印制電路板抗干擾能力影響很大。因此在進(jìn)行PCB設(shè)計時，必須遵守PCB設(shè)計原則，符合抗干擾的要求。除了以上的原則和要求外，還必須做好印制電路板參數(shù)的設(shè)置及分析，如圖2所示。

3.1 PCB物理邊框設(shè)計

制作合適封閉的物理邊框?qū)σ院蟮脑季帧⒆呔€、抗噪聲及散熱來說是基本平臺，也對自動布局起著約束作用，否則，從原理圖過來的元件會不知所措。但這里一定要注意精確，無論尺寸是大還是小會引起散熱不好，造成對鄰近線產(chǎn)生干擾，還可能造成成本上升。也會給安裝問題就麻煩了；拐角處用圓弧，一可以避免尖角劃傷人，二又可以減輕應(yīng)力作用，如圖3所示。

3.2 元件和網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計

把元件和網(wǎng)絡(luò)引入畫好的邊框中應(yīng)該很簡單，但是往往會出小問題，這時要按提示錯誤一個一個地解決；問題大致如下：元件的封裝形式找不到，元件網(wǎng)絡(luò)問題，有未使用的元件或管腳等，對于設(shè)計者來說對照提示可以很快解決問題，這里就不在累述。

3.3 元件布局設(shè)計

元件的布局與走線是印制電路板的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，對產(chǎn)品的壽命、穩(wěn)定性、電磁兼容都有很大的影響，應(yīng)該需要特別注意的地方。元件布局原則如下：

3.3.1 元件放置順序

先放置與結(jié)構(gòu)有關(guān)的固定位置的元器件，如電源插座、指示燈、開關(guān)、連接件之類，這些器件放置好后用軟件的LOCK功能將其鎖定，使之以后不會被誤移動。再放置線路上的特殊元件和大的元器件，如發(fā)熱元件、變壓器、IC等，最后放置小器件。

3.3.2 注意散熱

元件布局還要特別注意散熱問題；對于大功率電路，應(yīng)該將那些發(fā)熱元件如功率管、變壓器等盡量靠邊分散布局放置，便于熱量散發(fā)，不要集中在一處，也不要與高電容太近以免使電解液過早老化。

3.4 布線設(shè)計及規(guī)則

合理布線不僅與產(chǎn)品的樣式與結(jié)構(gòu)有關(guān)；而且還影響其性能；具體布線原則。

1）高頻數(shù)字電路走線要細(xì)一些、短一些好；大電流信號、高電壓信號與小信號之間應(yīng)該注意隔離（隔離距離與要承受的耐壓有關(guān)，通常情況下在2kv時板上要距離2mm，許多情況下為避免爬電，還在印制線路板上的高低壓之間開槽。）；

2）兩面板布線時，兩面的導(dǎo)線宜應(yīng)相互垂直、斜交、或彎曲走線，避免相互平行，以減小寄生耦合；作為電路的輸人及輸出用的印制導(dǎo)線應(yīng)盡量避免相鄰平行，以免發(fā)生回授，在這些導(dǎo)線之間最好加接地線；

3）走線拐角盡可能大于90度，杜絕90度以下的拐角，也盡量少用90度拐角；同是地址線或數(shù)據(jù)線，走線長度差異不要太大，否則短線部分要走彎線做補償；走線盡量走在焊接面，特別是通孔工藝的PCB；盡量少用用過孔及跳線；

4）單面板焊盤必須要大，焊盤相連的線一定要粗，一般的單面板廠家質(zhì)量不會很好，否則對焊接和RE—WORK都會有問題；大面積敷銅要用網(wǎng)格狀的，防止板子產(chǎn)生氣泡和因為熱應(yīng)力作用彎曲，但在特殊場合下要考慮GND的流向，大小，不能簡單的用銅箔填充了事；

5）元器件和走線不能太靠邊，一般的單面板多為紙質(zhì)板，受力后容易斷裂，如在邊緣連線或放元器件就會受到影響；必須考慮生產(chǎn)、調(diào)試、維修的方便問題；

對模擬電路來說處理以上問題很重要，對于功放電路，極微小地噪聲都會因為后級的放大對音質(zhì)產(chǎn)生明顯的影響；在高精度A/D轉(zhuǎn)換電路中，如果地線上有高頻分量存在將會產(chǎn)生一定的溫漂，影響放大器的工作，這時可在PCB板的四個拐角處加上去藕和電容，一腳和板子上的地線連，一腳連到安裝孔上去（通過螺釘和機(jī)殼連），這樣可將此分量濾去，放大器及A/D也就穩(wěn)定。

另外，電磁兼容問題在目前人們對環(huán)保產(chǎn)品倍加關(guān)注的情況下顯得更加重要。一般來說電磁信號的來源有3個：信號源，輻射，傳輸線。晶振是常見的一種高頻信號源，在功率譜上，晶振的各次諧波能量值會明顯高出平均值?？尚械淖龇ㄊ强刂菩盘柕姆?，晶振外殼接地，對干擾信號進(jìn)行屏蔽，采用特殊的濾波電路及器件等。

需要特別說明的是蛇形走線，因為應(yīng)用場合不同其作用也不同，在電腦的主板中用在一些時鐘信號上，如PCICIK、AGP—CIK，它的作用有兩點：

1）阻抗匹配；

2）濾波電感。

對一些重要信號，如INTELHUB架構(gòu)中的HUBLink一共13根，頻率可達(dá)233MHz，要求必須嚴(yán)格等長，以消除時滯造成的隱患，這時，蛇形走線是唯一的解決辦法。一般來講，蛇形走線的線距等于或大于2倍的線寬；若在普通PCB板中，除了具有濾波電感的作用外，還可作為收音機(jī)天線的電感線圈等。

3.5 PCB板調(diào)整完善

完成布線后，要做的就是對文字、個別元件、走線做些調(diào)整以及敷銅（不宜太早，否則會影響速度，又給布線帶來麻煩），同樣是為了便于進(jìn)行生產(chǎn)、調(diào)試、維修。

敷銅通常指以大面積的銅箔去填充布線后留下的空白區(qū)，可以鋪GND的銅箔，也可以鋪VCC的銅箔（但這樣一旦短路容易燒毀器件，最好接地，除非不得已用來加大電源的導(dǎo)通面積，以承受較大的電流才接VCC）。包地則通常指用兩根地線（TRAC）包住一撮有特殊要求的信號線，防止它被別人干擾或干擾別人。

3.6 PCB板檢查與核對網(wǎng)絡(luò)

設(shè)計者有時候會因為誤操作或疏忽造成所畫的板子的網(wǎng)絡(luò)關(guān)系與原理圖不同，這時檢察核對是很有必要的；首先應(yīng)先核對，再進(jìn)行后續(xù)工作，如圖4。

完成以上工作后，還可進(jìn)行軟件仿真；特別是高頻數(shù)字電路，這樣可以提前發(fā)現(xiàn)問題，減少調(diào)試工作量。

4.結(jié)束語

最強(qiáng)大的功能體現(xiàn)在印制電路板的設(shè)計上，本文著重介紹了印制電路板的設(shè)計及存在的問題探討并在分析的基礎(chǔ)上給予了解決。希望能給設(shè)計者很好的幫助，如能依據(jù)上述程序，一定會起到事半功倍的效果。

參考文獻(xiàn)

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[4]武朝華等.基于Protel 99 SE的模擬電路仿真分析[J].科技信息（學(xué)術(shù)版），2007，29.

作者簡介：

王宗祥（1970—），安徽全椒人，裝甲兵學(xué)院作戰(zhàn)實驗中心教員，主要從事單片機(jī)、微機(jī)測控技術(shù)的軟、硬件設(shè)計及教學(xué)工作。