电路设计与制作起步.doc

1、17第1章 电路设计与制作起步第1章 电路设计与制作起步欢迎进入电路设计与制作的世界。一个有头脑的电路设计者，一套完备的电路仿真与设计软件，一套硬件电路制作所需的仪器、工具和器件是电路设计与制作的3个基本要素。一块制作完成并调试成功的电路板，哪怕其功能很简单也会是电路设计者手中最值得欣赏的成果。学习目标： 熟悉电路设计的一般性过程。 初步学习电路仿真与设计软件。 学习电路板的设计与制作过程。 了解电路的调试。1.1 电路设计与电路图电路设计前奏 电路设计 手工绘制电路图电路，就是由若干相互连接、相互作用的基本电子器件组成的具有特定功能的电子系统。一支发光二极管、一个电池和一个开关组成了世界上最

2、简单的电路，如图1-1所示。图1-1 世界上最简单的电路虽然图1-1所示的电路只能作为小学生的科技实验，但它却揭示了电路的3个要素基本器件、相互连接与实现特定功能。图1-1所示的功能很简单，就是在开关S1闭合时，发光二极管DS1发光，反之则熄灭。这样简单的电路也是小学生们设计的成果，如果他们把设计的思路用电路图的形式绘制下来，那么他们就是一名“小电路设计师”了。接下来，我们开始学习电路设计的深入知识。1.1.1 电路设计前奏在进行电路设计之前，十分重要的一点就是对电路的功能进行规划。也就是说，先不去理会电路的复杂性和电路形式、电子器件的选择等问题，而对电路系统所要完成的功能进行一个详细而清晰的

3、设计。举一个例子，在采集声音信号的过程中，我们只关心低频的声音信号，而高频噪声的存在会影响分析的效果。这时，可以设计一个低通滤波器。该滤波器所要实现的完整功能如下所示： 截止频率为1.5kHz。 增益为20dB。虽然只有简单的两点功能，但这却是着手进行该电路设计和电路板制作加工的指导思想。如图1-2所示，用方框代表了未来将要设计的电路，而电路的输入输出信号是已知的。这些方框还需要进一步的设计，所以它现在只是一个“黑匣子”。图1-2 低通滤波器的功能框图1.1.2 电路设计电路设计是一项需要综合思维能力的工作。对于初学者来说，想迅速成为电路设计的高手就必须从一个个基本的、简单的电路入手，对这些电

4、路的原理和电路形式有较好的掌握。这样，在复杂电子系统的电路设计过程中才会做到有的放矢、游刃有余。目前，电路的种类主要有以下3种： 模拟电路。 数字电路。 模数混合电路。模拟电路包括放大器、振荡器、滤波器、信号运算与处理电路、信号发生器等；数字电路包括逻辑门电路、组合逻辑电路、触发器、时序逻辑电路、存储器、可编程逻辑器件、A/D和A/D器件等。但是，单纯使用模拟电路或数字电路的场合已经不多了，比如在单片机、DSP等系统中，有机地集合了数字与模拟器件。典型的例子还有电源电路和电子通信电路，其中由数字IC和电容、电感、电阻等外围器件组成的电路解决了越来越多的工程实际问题。所以，要想成为一名熟练的、有

5、经验的电路设计师，需要经过长时间的电路知识的积累。如果读者感觉个人能力有限，可以选择一块自己感兴趣的领域，比如滤波器或CPLD等的一个方向进行深入而系统的研究，同时兼顾了解其他方面的电路就可以了。一些有经验的老工程师可能对模拟、数字电路很熟悉，原因是模拟电路的发展伴随着他们的成长；此外，年轻一些的设计师们可能对单片机控制电路轻车熟路，因为单片机在20世纪80年代后蓬勃发展；而有一批更年轻的电子设计师，他们很容易就驾驭DSP系统和嵌入式系统，这是因为20世纪90年代后，随着计算机的普及和编程技术的发展，电路的功能被极大地复杂化和可控化，年轻一代对以往电路就是硬件的概念已经不再满足，他们希望能在一

6、块PCB板上随着人的意志做一些更灵活的事情。从图1-3所示的电子技术的发展史中，不但可以了解各种电路的出现和发展时期，还可以根据个人的喜好，选择研究方向。图1-3 电子技术发展史通过对现有的电路种类和形式的介绍，我们在前面提出来的任务可以使用模拟电路的知识加以解决。关于具体的电路知识可参考笔者的另一本书电子设计从零开始，其中有较详细和系统的介绍。1.1.3 手工绘制电路图在没有学习任何电路设计和绘制的软件之前，要把设计思路记录下来的最好办法就是用笔把思考的过程画下来。即使学会使用电路设计的辅助软件，用笔对系统的模块和电路形式进行初步设计也是一个很好的习惯。通过参考资料并结合自己的思考，我们得到

7、了实现图1-2所示功能的电路，用笔对电路图进行描绘，如图1-4所示。图1-4 手工绘制的电路图图1-4中，由R1和C1构成了一个低通滤波器，它的截止频率与设计的一致。由U1 LM324构成的同相放大器，可以实现20dB增益的功能。我们将会在下面的内容中谈谈如何验证图1-4所示电路的正确性。1.2 电路的仿真仿真工具 电路仿真电路仿真就是把设计好的电路图通过仿真软件的用户界面“输入”到计算机中，计算机通过分析电路的连接和功能把电路的“输出”通过不同的形式显示出来。更简单地说，如果有图1-4所示的电路图，可以把它“输入”计算机中，通过计算机对电路的连接和器件之间的相互作用进行分析处理后，结合输入信

8、号的波形，在电路的输出端得到输出信号。该信号可以用虚拟的仪器如虚拟示波器来观察。仿真使我们可以不用实际搭接电路也能对电路进行在线分析，这就是仿真的意义所在。 1.2.1 仿真工具随着计算机在国内的逐渐普及，电子设计自动化软件（EDA软件）在电子行业的应用也越来越广泛，但和发达国家相比，我国的电子设计水平仍然存在着相当大的差距。以下是一些国内最为常用的EDA软件。Protel：Protel是Protel公司在20世纪80年代末推出的EDA软件，在电子行业的CAD软件中，它当之无愧地排在众多EDA软件的前面，是电子设计者的首选软件。它较早在我国获得使用，其普及率也最高，几乎所有的电子公司都要用到它

9、。早期的Protel主要作为印制板自动布线工具使用，运行在DOS环境，功能较少，只有电路原理图绘制与印制板设计功能，其印制板自动布线的布通率也低。而现今的Protel已发展到Protel 2004，它工作在Windows环境下，是个完整的板级全方位电子设计系统。它包含了电原理图绘制、模拟电路与数字电路混合信号仿真、多层印制电路板设计、印制电路板自动布线、可编程逻辑器件设计、图表生成、电子表格生成、支持宏操作等功能，并具有Client/Server（客户机/服务器）体系结构，同时还兼容一些其他设计软件的文件格式，如OrCAD、PSpice、Excel等，其多层印制线路板的自动布线可实现高密度PC

10、B的100%布通率。想更多地了解Protel 2004的软件功能可访问它的站点：。OrCAD：OrCAD是由OrCAD公司于20世纪80年代末推出的EDA软件，它是世界上使用最广泛的EDA软件，每天都有上百万的电子工程师在使用它。相对于其他EDA软件而言，它的功能也是最强大的。由于OrCAD软件使用了软件狗防盗版，因此在国内它并不普及，知名度也比不上Protel，只有少数的电子设计者在使用它。它进入国内是在计算机刚开始普及的1994年，早在工作于DOS环境下的OrCAD 4.0，它就集成了电原理图绘制、印制电路板设计、数字电路仿真、可编程逻辑器件设计等功能，而且其界面友好、直观，元器件库也是所

11、有EDA软件中最丰富的，故它在世界上一直是EAD软件中的首选。对OrCAD有兴趣的读者可以去访问它的站点：、http:/www.cadence. com和。PSpice：PSpice是较早出现的EDA软件之一，是由SPICE发展而来的用于微机系列的通用电路分析程序。SPICE（Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis）是由美国加州大学伯克利分校于1972年开发的电路仿真程序。随后，其版本不断更新，功能不断增强和完善。1988年SPICE被定为美国国家工业标准。目前微机上广泛使用的PSpice是由美国MicroSim公司开发并于198

12、5年首次推出的。SPICE有工业版（Production version）和教学版（Evaluation version）之分。整个软件由原理图编辑、电路仿真、激励编辑、元器件库编辑和波形图等几个部分组成，使用时是一个整体，但各个部分各有各的窗口。PSpice发展至今，已被并入OrCAD，成为OrCAD-PSpice，但PSpice仍然单独销售和使用，它的网址与OrCAD公司一样。Electronics Workbench：Electronics Workbench是NI公司的一个电路仿真系列软件。这个系列经历了EWB 5.0、Multisim 2001、Multisim 7、Multisim

13、 8的升级过程。EWB 5.0相对其他EDA软件而言，是个较小巧的软件，只有16MB；功能也比较单一，就是进行模拟电路和数字电路的混合仿真；但它的仿真功能十分强大，可以几乎100地仿真出真实电路的结果，而且在其桌面上提供了万用表、示波器、信号发生器、扫频仪、逻辑分析仪、数字信号发生器和逻辑转换器等工具，其器件库中则包含了许多大公司的晶体管元器件、集成电路和数字门电路芯片，器件库中没有的元器件，还可以由外部模块导入。在众多的电路仿真软件中，EWB是最容易上手的，其工作界面也非常直观，原理图和各种工具都在同一个窗口内，未接触过它的人稍加学习就可以熟练地使用该软件。对于电子设计工作者来说，EWB是个

14、极好的EDA工具，许多电路无须动用烙铁就可得知其结果，而且若想更换元器件或改变元器件参数，也只需单击鼠标即可。EWB可以作为电学知识的辅助教学软件，利用它可以直接从屏幕上看到各种电路的输出波形。EWB的兼容性也较好，其文件格式可以导出成能被OrCAD或Protel读取的格式，由于EWB所占硬盘空间小，而且直接复制到别的机器上就可以使用，因此在盗版横行的国内它正以极快的速度在电子行业普及。目前，在NI公司的EWB系列软件中，Multisim 8是最高的版本，功能较以前的版本有很大的提高。在本书中，我们主要使用Multisim 8来对电路进行仿真。图1-5所示是Multisim 8的工作界面，其中

15、分成了工具栏、设计工具箱、电路窗口、电子数据表和状态栏等几部分。这几个部分的内容将在2.2节中介绍，并将在以后的章节中详细学习Multisim 8各个部分的功能。虚拟仪表栏设计工具箱标准工具栏常用器件工具栏菜单栏主工具栏视图工具栏状态栏活动电路标签电子数据表电路窗口图1-5 Multisim 8工作界面WINBOARD、WINDRAFT和IVEX-SPICE：WINDRAFT和WINBOARD是IVEX公司于1994年推出的电原理图绘制与印刷电路板设计软件，由于它们推出的时间较晚，因此一开始就是工作在Windows平台上。它们的文件很小，WINDRAFT和WINBOARD 的安装盘都是两张软盘

16、。其中WINDRAFT是用于电原理图绘制，WINBOARD用于印制电路板设计，其界面都直观友好，可以很快就学会操作。它们的功能并不多，WINBOARD设计印制电路板时也只能手工布线，但由于它们的易学易用性，仍有部分电子设计工作者使用。IVEX公司在其后也不断地升级它的软件，对IVEX公司有兴趣或想下载IVEX-SPICE测试版的读者可访问这个站点：。EDA2002：这是一个纯国产的EDA软件，主要应用于电子线路图、印刷电路板和电气工程图的计算机辅助自动化设计。该软件具有完整的绘图、输出、建库、自动化布局布线、设计优化、标准化等功能。它即选即得的元件出库，比其他EDA软件快捷得多。该软件由厦门超

17、伦软件公司开发推出，有兴趣的读者可以访问一下它的站点：。以上简单介绍了多种在电子设计领域中常用的EDA软件，在这个行业中专用的EDA软件还有很多，如用于变压器设计的、电气设计的、集成电路设计的等，还有各种各样的单片机仿真软件，有兴趣的读者可以在互联网上寻找适合自己研究方向的EDA工具。1.2.2 电路仿真使用Multisim 8进行电路仿真是一件很愉快的事。在这里，我们暂时忽略如何在Multisim 8中连接电路、设置器件等过程，先来感受一下Multisim 8电路仿真功能的便捷。通过简单而快速的连接，可以得到如图1-6所示的电路图。这张在Multisim 8中连接的标准电路图，是前面手工绘制

18、的低通滤波器。其中，V1是信号源，以产生实验所需要的输入信号。XBP1是虚拟波特仪（也称扫频仪），可以检测电路的幅频特性和相频特性。XSC1是一台双通道的虚拟示波器，通过示波器可以观察在不同输入信号频率下的输入输出波形关系。U1是运算放大器，这里所使用的是理想器件，即忽略了电源并具有理想放大性能的器件。另外，在Multisim 8中，默认的电阻电路标识是ANSI中定义的形式，可以通过OptionsPreferencesParts命令中的Symbol standard来设定成国标的形式。图1-6 低通滤波器电路图可能读者会问，把电路和虚拟仪表连接在一起怎么就能仿真呢？仔细检查连接好的电路后，打开

19、仿真开关，双击示波器和波特仪，在图1-6所设定的参数下，就可以得到电路的幅频特性曲线图，如图1-7所示。图1-7 幅频特性曲线这时，改变信号源V1的频率，分别取20Hz、200Hz、2kHz、2MHz，可以看到频率越高，输出信号衰减得越厉害。当输入信号频率2MHz时，输入信号被电路几乎完全阻拦了，图1-8分别演示了输入信号为200Hz和2MHz时电路的输入输出波形曲线（输出曲线被加粗，全书同）。 （a）V1=200Hz （b）V1=2MHz图1-8 不同输入信号频率下的输出波形从以上的仿真结果得知，所设计的电路基本实现了原来规划的功能，即具有低通滤波特性和一定的增益。1.3 绘制电路原理图电路

20、原理图 绘制工具 绘制电路原理图电路原理图就是一般俗称的电路图。这是一种表示电路连接和元器件相互之间作用关系的图纸。电路原理图是电子技术的“语言”，是电子工程师交流的工具。图1-9所示是一个7段数码管的BCD码编码电路（该电路来自Protel 2004安装目录下），有了这样一张电路图，全世界的电子工程师之间就可以进行交流了。分析电路得知，它通过一个脉冲电压源向十进制计数器74LS90提供时钟信号，在74LS90的输出端产生BCD码，然后由4个非门、9个二输入的与非门、3个三输入的与非门、3个四输入的与非门和1个八输入的与非门组成的编码器，将4位BCD码转变成对应7段数码管显示的7位代码，再通过

21、锁存器74LS373进行缓冲，最后信号经过三极管放大后驱动7段数码管发光显示。有了诸如图1-9所示的电路原理图，我们很容易与其他人进行电路设计上的交流与沟通，由此可见，标准的、清晰的电路原理图至关重要。图1-9 7段数码管的BCD码编码电路1.3.1 电路原理图前面提到的图1-4是手工绘制的电路原理图，对于这类简单电路来说，有这样一张手绘的图纸就足够与人交流了。可是，像图1-4这么简单的电路图除了在电子技术基础实验课以外并不多见，一旦遇到复杂的电路原理图，无论是设计还是与别人交流，用手工绘制的电路图都有失美观。一般的电路原理图由电子器件、连接、标号等几部分组成，如图1-10所示的负反馈放大器电

22、路，它由电阻Rb、Rc，电容C1、C2和三极管VT组成，其中器件之间的连线代表了它们之间的连接，包括电源Vcc、输入输出Vi和Vo等标号清晰地表达了电路原理图的内涵。虽然这是一张简单的电路图，但电路图中一些基本的元素都蕴含其中。关于电路原理图中其他内容将会在本书以后的章节中看到。图1-10 负反馈放大器电路1.3.2 绘制工具当今比较流行的电路设计软件有Protel、OrCAD、PowerLogic等，本书着重介绍Protel 2004这个国内最流行的电路原理图和电路板绘制工具。Protel 2004是一套优良的“项目级”设计系统，它真正实现了在单个应用程序中的集成。借助于Windows XP

23、和Windows 2000平台的优势，Protel 2004与其他较早的版本相比，具有更高的稳定性、更强的图形功能和更人性化的图形用户界面，电子工程师们可以在Protel 2004上很方便地完成电路的设计、仿真、分析和电路板的设计工作。安装完Protel 2004后，启动软件，将出现如图1-11所示的工作界面。工作界面由菜单栏、常用工具栏、文件工作区面板、工作区、工作区面板和工作区面板按钮等几部分组成。我们将会在以后的章节中介绍Protel 2004的使用方法和一些新特性。工作区面板常用工具栏菜单栏工作区面板按钮工作区文件工作区面板图1-11 Protel 2004主界面1.3.3 绘制电路原

24、理图前面，我们使用Multisim 8把图1-4所示的低通滤波器进行了仿真，在Multisim 8中所画的就是一幅电路原理图。而在Protel 2004中绘制的低通滤波器的电路原理图如图1-12所示。图1-12 Protel 2004中的低通滤波器与Multisim 8中相同的是，Protel 2004中的电路也可以进行仿真。此外，这张绘制好的原理图可以很方便地生成电路板设计图纸。关于如何在Protel 2004中绘制电路原理图将在本书稍后部分谈到。1.4 印刷电路板印刷电路板 印刷电路板的组成结构 印刷电路板的设计要学习设计与制作电路，就不能不了解PCB这个名词。PCB是Printed Ci

25、rcuit Board（印刷电路板）的缩写，是进行电路设计与制作的最终目的。在任何一台电子设计中，都会有印刷电路板。印刷电路板承载着实现电路功能所需的电子器件，并附着着器件之间连接的导线（主要是敷铜），此外，还印制有一些器件的标号等信息。小到电子表的电路板，大到银河系列计算机的主板，仔细观察会发现，电路板上的布线越来越密集，但其中的基本组成和板子的结构是一样的。PCB对于各种电子设备来说至关重要，在一些高频电路中，印刷电路板设计的优劣直接影响系统功能的实现。1.4.1 印刷电路板印刷电路板有单面板、双面板和多层板几种。顾名思义，单面板只在一面敷着铜箔导线，双面板则在两面都有。现在，除了一些很简

26、单的电路外，单面板已经很少用到。此外，在设计复杂的电路系统，如DSP、ARM等的系统电路板时常常会用到多层板。多层板就是除了PCB的正反两面布有导线外，板子间隙还布有一层或多层导线。图1-13所示就是一块嵌入式系统电路板，它采用的是4层板结构。一般的计算机主板、显卡等设备的电路板均为多层板结构。图1-13 嵌入式系统板PCB的表面一般有3层，从上到下依次是丝印层、阻焊层和铜箔层。（1）丝印层：即丝网印刷层。电路板要能更好地完成电气连接任务，除了铜箔层外，丝印层也是必不可少的。丝印层位于印刷电路板的最上层，记录着一些标志图案和文字标号（一般为白色），如元件的标号、型号、封装形状、厂家标志和一些设

27、计信息。（2）阻焊层：为了使制作的电路板满足焊接的需要，同时为了保护下一层的铜箔导 线，在丝印层下是阻焊层。该层把除了焊盘和过孔（焊盘和过孔的概念稍后会谈到）外，将铜箔导线用阻焊剂保护了起来。（3）铜箔层：即信号层或叫布线层。铜箔层完成电路的电气连接。通常将铜箔的层数定义为电路板的层数，因此单面板只有一个铜箔层，双面板上下表面都有铜箔层，而更复杂的电路板则有多个铜箔层。图1-14是一个双面板的示意图，其中说明了以上3层在PCB中的位置。丝印层铜箔层阻焊层图1-14 PCB结构示意图1.4.2 印刷电路板的组成结构印刷电路板的关键部分在铜箔层上。铜箔层的几个主要部分如下：（1）焊盘：在PCB上，

28、焊盘完成着电气连接的任务，各个元件的引脚都是焊接在焊盘上的。通过焊盘完成各个元件间信号的输入与输出，并与PCB的其他部分连接起来。（2）布线：在PCB上的铜箔导线起着实际电路中的导线作用。布线将焊盘与焊盘之间相连接，完成整个电路板上电气特性的连接任务，布线通常受到线宽和线间距等条件的限制。（3）过孔：过孔主要完成不同铜箔层之间的电气连接任务，在层与层之间需要连通的导线上打通一个公共的孔，在制板时通过沉铜技术将孔壁圆柱面上镀上一层金属，以连通各层需要连通的铜箔。过孔的上下两面大多做成焊盘的形状，可以连在上下两面的线路上，也可以不连。Protel 2004中提供通孔、盲孔、半盲孔3种过孔形式，它们

29、的区别如图1-15所示。通孔是从顶层打通到底层的过孔；盲孔只用于中间层的导通连接，而没有穿透到顶层或底层的过孔；半盲孔则是从顶层或底层到某个中间层，不打通且在板子的表面可见。半盲孔通孔盲孔绝缘层中间层顶层底层图1-15 PCB结构示意图1.4.3 印刷电路板的设计前面谈到，在进行电路设计之前需要明确电路的功能，只有先把系统的所有功能确定，才能合理有效地进行电路设计。印刷电路板是进行电路原理图设计的最终目的，在整个系统设计过程中，印刷电路板是系统功能实现的载体。所以，在设计印刷电路板之前，同样需要对系统将要实现的功能有个清楚的认识。一般来说，一个系统的设计应遵循以下步骤：（1）系统功能规划。对电

30、子系统将要实现的最终效果进行设计，这是统领整个电子系统设计过程的重要一步。（2）系统功能框图描绘。把整个系统的功能模块进行细分，例如图1-2所示的整个低通滤波器的模块由两部分组成，一是低通滤波器，一是放大器。在庞大的电路系统中，系统的框图会很多，框图与框图之间的关系也会很复杂。（3）电路原理图设计。根据每一个设计的框图，设计对应的电路原理图。有时，一个框图可能有多种实现的电路，这就需要根据具体情况如系统功能、成本限制、大小、器件的供求、前后级连接等进行电路选择。（4）电路仿真。使用Multisim8等EDA软件对所设计的电路进行仿真，以保证设计的正确性。这里需要注意的是，Multisim8主要

31、的仿真对象是模拟电路、数字电路和高频电路，而对于单片机、DSP、嵌入式系统来说，它就显得束手无策。所以，在尽可能的仿真之外，还需要多方面地论证上一步设计的电路的正确性与可靠性。（5）绘制标准的电路原理图。为了生成标准的电路原理图进而进行PCB的设计，可以在Protel等电路设计软件中完成电路原理图的绘制工作。需要注意的是，在实践中，多多积累在Protel中绘制电路原理图的经验，使得设计出来的电路图即美观，也不失标准性。绘制好标准的电路原理图后，可以使用Protel的查错等工具对电路进行检查。（6）印刷电路板规划。印刷电路板的规划，主要指对板子的大小、形状的考虑。这需要结合产品将来的外观和安装等

32、因素综合考虑。当确定板子的大小和形状之后，就可以把上一步绘制好的电路原理图直接导入印刷电路板，进行元器件的初步布局工作。（7）设计印刷电路板。把电路板上的器件布局完成以后，即可进行布线程序了。一般来说，Protel 2004强大的布线工具足以完成一般的PCB布线。当自动布线完成以后，还需要进行人工调整布线和对布线进行仔细的检查，然后交由印刷电路板加工工厂进行PCB的加工。（8）装机与调试。加工好的PCB理论上说与所设计的一模一样，但在焊接元器件之前对PCB进行仔细的检查很有必要，因为加工过程中很有可能出现一些问题，如不检查就直接焊接，很可能会发现当焊接完所有元器件之后PCB的走线有问题，追悔莫

33、及。一般来说，焊接应该按系统的模块进行，即每焊接一个模块的所有元器件进行这一模块的测试，没有问题再往下进行。最后，完成所有模块的电路制作，进行整体调试。作为示例，在这里略过如何使用Protel 2004生成印刷电路板的过程，根据原理图1-12完成了低通滤波器的印刷电路板，设计尺寸为30mm20mm，如图1-16所示。图中，U1为运算放大器LM324，Vcc为系统的供电端口，Vi和Vo分别是电路的输入输出测试端口。该电路板的元器件很少，它们之间的关系也不复杂，所以布线很简单。图1-16 低通滤波器的印刷电路板设计图1.5 焊接与调试焊接器件 信号发生器与示波器 调试焊接与调试是系统开发的最后一步

34、。当完成了电路设计和印刷电路板制作之后，检查无误就可以进行器件的焊接了。1.5.1 焊接器件所有元器件的引脚在焊入电路板之前，都需要进行清洁处理。清洁元器件可用橡皮擦，如图1-17所示。对于氧化严重的器件引脚，可用利器将其刮干净，如图1-18所示。在器件刮脚时应注意旋转元器件引脚，尽量将引脚的四周全部刮净。 图1-17 橡皮擦清洁引脚 图1-18 刮脚有一些电感类元器件是由漆包线或纱包线绕制而成的，如变压器、扼流圈、线圈、电感等。漆包线是在铜丝外面涂了一层绝缘漆，纱包线则是在单股或多股漆包线外面再缠绕上一层绝缘纱。由于漆皮和纱层都是绝缘的，装机时，如果不把这类引脚线上的漆皮和纱层去掉就焊接，表

35、面看起来是焊上了，实际上是虚焊，电气上并未接通。所以遇到这类器件时，同样需要对引脚（线）进行清洁处理。接下来，我们再谈谈电烙铁及其使用。电烙铁有内热式、外热式、恒温式和吸锡式等几种。按其功率分为15W、20W、30W、45W、75W、100W和200W等几种，应根据所焊接元器件的大小和导线粗细来选用。一般焊接晶体管、集成电路和小型元件时，选用45W以下的即可。如果焊接贴片式元器件，可选用恒温电烙铁。恒温烙铁工作头温度从100到400随意可调。有的烙铁设有瞬间强加热功能，能在短时间（0.51秒）内将焊点温度上升100200左右。可选配用长寿命的合金材料制成的多种型号工作头，适用于各种不同焊接场合

36、。恒温烙铁寿命长、用电省、体积小、重量轻、手感好、操作方便、外形美观，是焊接电路板的首选。常用的焊接材料为焊锡（丝）。其作用是把元器件引脚与焊盘连接在一起。焊锡有多种规格，一般以其直径为标定。焊接贴片器件可选用0.20.3的，一般的直插器件则选用0.50.7的。此外，贴片器件的焊接还可以选用专用的贴片焊剂，这是一种液体状的焊锡，使用时只要在焊盘和贴片器件的引脚上沾上一点，用烙铁、专用的回流焊机或热风枪就可以完成焊接。此外，在焊接工序中，还可以使用助焊剂和去锡（焊）丝。最常用的助焊剂是松香，它的软化温度为5283，加热到125时变为液态。若将20%的松香、78%的酒精和2%的三乙醇胺配成松香酒精

37、液，比单用松香的效果好。若将30g松香、75g酒精、15g溴化水杨酸和30g树脂A配成助焊剂效果更好。如果在焊接过程中，不慎将焊锡点在不应该连接的焊盘间，这时可使用去锡（焊）丝将多余的焊锡吸走。下面以焊接一个电阻为例，看看元器件的焊接过程。把电阻插入对应的焊盘孔中，引脚在印刷电路板上一侧伸出。这时，我们一手拿焊锡丝，另一手拿电烙铁，把电烙铁头接近电阻的引脚刚刚出孔的位置，接着把焊锡凑近，然后焊锡与烙铁头同时贴到引脚的焊盘上。焊锡在烙铁的高温下迅速熔化，使电阻的引脚和印刷电路板上的焊盘紧紧地焊接在一起。最后用偏口钳把过长的元件引脚剪去，如图1-19所示。注意，先把焊锡熔化在电烙铁上再往电路上焊接

38、是不正确的。电烙铁焊锡图1-19 焊接标准的焊点应该圆而光滑、无毛刺。像豆腐渣一样的蜂窝状焊点是虚焊的表现，在焊接过程中绝对要避免！如何得到标准、美观的焊点呢？除了凭经验控制焊锡量外，电烙铁的焊接动作也很重要。这些方法需要多练习、多积累经验。图1-20所示是一些不合格的 焊点。 焊锡太少 焊锡太多 有毛刺 蜂窝状（虚焊）图1-20 不合格的焊点1.5.2 信号发生器与示波器信号发生器与示波器是电子设计和实验中十分常用的两种仪器。完成了电路的焊接之后，使用这些工具对电路进行检测和调试是很有必要的。在Multisim 8中，也集成了这两种虚拟仪器供用户使用。图1-21所示是MD1644型信号发生器

39、，这是一款具有典型功能的函数信号发生器。其面板上的按键和旋钮为：频率显示 幅度显示频段选择波形选择压控输入 外测输入 TTL输出直流偏置调节输出幅度调节占空比调节输出衰减单次电源开关频率调节图1-21 MD1644型信号发生器 频率显示：显示输出信号的频率或外测频信号的频率。 幅度显示：显示函数输出信号的幅度。 频段选择：每按一次此按钮可改变输出频率的1个频段。 电源开关：此按钮按下时，机内电源接通，整机工作。释放此按钮则为关掉整机电源。 单次：控制单次信号的输出。 频率调节：调节此旋钮可微调输出信号频率。 占空比调节：调节输出信号的占空比。 直流偏置调节：调整输出信号的直流偏置，当电位器处在

40、中心位置时，则为0电平。 幅度调节：对信号的幅度进行调节。 输出衰减：20dB和40dB按钮均不按下，输出信号不经衰减，直接输出到插座口。20dB和40dB按钮分别按下，则可选择20dB或40dB衰减。同时按下则有60dB的衰减。 输出：输出多种波形受控的函数信号，输出幅度有20Vp-p（1MW负载）和10Vp-p（50W负载）。 TTL输出：输出同标准的TTL幅度的脉冲信号，输出阻抗为600W。 外测输入：当使用外测信号功能时，外扫描控制信号或外测频信号由此输入。 压控输入：压控信号输入端。 波形选择：可选择正弦波、三角波或脉冲波输出。 在调试或电路实验中，把信号发生器的输出信号作为被测电路

41、的输入信号，有一些电路的输入信号要求幅度比较小，一般都在mV级，所以信号发生器的电压输出衰减根据具体情况要设置在20dB或40dB。可通过幅度显示来读取信号发生器的输出信号幅度大小。在电路的输出端，使用示波器对信号进行观察。在很多情况下，示波器的两个通道分别连接电路的输入与输出端，同时对输入信号与输出信号进行观察，以便检查电路的工作状态。图1-22所示是Tektronix公司的TDS 1012型双通道数字存储示波器。由于示波器的种类和品牌比较多，具体的使用方法可以参考示波器的使用说明书。图1-22 Tektronix 1012型双通道示波器1.5.3 调试完成电路板的制作并对常用的调试仪表有了大致的了解，就可以着手进行电路板的调试了。根据图1-23所示的示意图，连接一个测试电路。信号发生器低通滤波器电路板示波器输入 输出通道1 通道2图1-23 测试电路这时，设置信号发生器的幅度为100mV，输出频率从20Hz开始逐渐调高，在示波器上可以看到两个通道波形的比较情况。频率越高，输出信号衰减得越厉害，在实验过程中，可以测试到某一输入频率对应的输出信号幅度与输入信号幅度相等，即增益为0，也可以测试低通滤波器的截止频率。通过以上的调试，就可以对电路的实际功能与设计之初的规划相比，如果调试效果与设计相符，说明电路的设计与制作是成功的，否则需要对设计到制作的每一环节进行检查，找出问题所在。