1、PCB板制作与调试板制作与调试课程教学资源建设课程教学资源建设 建设院校：建设院校：主要参与单位主要参与单位宁波职业技术学院宁波职业技术学院杭州职业技术学院杭州职业技术学院宁波华祐微电脑有限公司宁波华祐微电脑有限公司宁波思朗智能科技开发有限公司宁波思朗智能科技开发有限公司应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设宁波职业技术学院宁波职业技术学院一、任务目标一、任务目标1能力目标：能将简单实物板（单面板）转换成原理图和印制板图，能力目标：能将简单实物板（单面板）转换成原理图和印制板图，能实施组装、调试，能分析制作中出现的故障并排除各类故障。能实施组装、调试，能分析制作中出现的故障并
2、排除各类故障。2知识目标：能熟练表述实物剖析的过程和方法，能说出常用仪器知识目标：能熟练表述实物剖析的过程和方法，能说出常用仪器的使用要点。的使用要点。3素质目标：能培养仔细做事的习惯；培养科学使用仪器的习惯。素质目标：能培养仔细做事的习惯；培养科学使用仪器的习惯。话筒放大器实物板话筒放大器实物板剖析与制作剖析与制作应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设宁波职业技术学院宁波职业技术学院任务实施任务实施图图7-0(a)是我们要解剖的实物照片，其中图是我们要解剖的实物照片，其中图7-1（b）是实物正面，图）是实物正面，图7-1（c）是实物的反面，解剖要求完成四个方面任务：是实物的
3、反面，解剖要求完成四个方面任务：图7-0(a)图7-0(b)1、根据实物板绘制出与实物一样的印制板文件（有时在不影响设计要求时可以做些调整）。2、根据实物绘制出原理图文件。3、根据以上原理图和印制板图文件产生相应的报表文件。4、重新制作样板，并进行调试，研究、分析、解决制作中的技术问题。应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设宁波职业技术学院宁波职业技术学院1、实物到印制板转换、实物到印制板转换 从实物得到印制板文件，业界又称抄板，一般有两种方法，一种是手工测量后绘从实物得到印制板文件，业界又称抄板，一般有两种方法，一种是手工测量后绘制，就是精确测量元件在实际印制板中位置，然后
4、制，就是精确测量元件在实际印制板中位置，然后“依样画葫芦依样画葫芦”将元件封装放将元件封装放置在设计图纸相应位置上，最后依照实物进行连线和其他标注等，这种方法在早置在设计图纸相应位置上，最后依照实物进行连线和其他标注等，这种方法在早期使用广泛，目前也继续在使用。实施是否成功建立在细心和功夫上，操作的关期使用广泛，目前也继续在使用。实施是否成功建立在细心和功夫上，操作的关键是元件位置的测量以及绘图时如何将元件封装重新精确定位，对于双面板或者键是元件位置的测量以及绘图时如何将元件封装重新精确定位，对于双面板或者难度大的板子更是如此。难度大的板子更是如此。另外一种方法相对比较先进，先用扫描仪将实物板
5、子扫描后产生图像文件另外一种方法相对比较先进，先用扫描仪将实物板子扫描后产生图像文件（黑白（黑白BMP文件），然后再通过特殊软件转换成印制板文件（即文件），然后再通过特殊软件转换成印制板文件（即BMP文件转文件转PCB文件），将文件），将PCB文件导入到设计文件中，最后按照导入的扫描图像放置文件导入到设计文件中，最后按照导入的扫描图像放置元件封装和铜箔线，连线过程好比元件封装和铜箔线，连线过程好比“描红描红”，这种方法在转换软件出来后开，这种方法在转换软件出来后开始广泛使用，效率相对较高。实施是否成功，取决于图像是否清晰、扫描文始广泛使用，效率相对较高。实施是否成功，取决于图像是否清晰、扫描文
6、件与实物比例是否一致，对于双面板，上、下层的比例非常重要，否则无法件与实物比例是否一致，对于双面板，上、下层的比例非常重要，否则无法重合，造成错位，当然后期的重合，造成错位，当然后期的“描红描红”也极需耐心。也极需耐心。应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设宁波职业技术学院宁波职业技术学院 下面介绍第一种方法的实施，这里我们称做“手工测绘法”，下面以话筒板为例详细讲解步骤与操作方法，有关文件建立等内容在此省略。图7-11）测量、规划印制板：测量话筒放大器实物板的尺寸，并在电脑中画出同样大小的设计图边框。如图7-1所示，具体方法可参考任务2-1的“规划印制板边框（尺寸）”部分。
7、1、实物到印制板转换、实物到印制板转换测绘法测绘法应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设宁波职业技术学院宁波职业技术学院 2）测量元件的坐标：以实物板左下角为坐标原点，测量某个元件在板子中的坐标位置，然后在设计图中取得相应的封装，放置在同样坐标的位置。放置好元件后的图纸如下图7-6所示。图7-61、实物到印制板转换、实物到印制板转换测绘法测绘法应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设宁波职业技术学院宁波职业技术学院3）连线：按照原来实物板的连线，将元件之间连接好。注意线宽、距离原则上要跟原来一样，在不影响安全和性能情况下，走线可以作必要调整。4）检查：通过以上
8、我们已经将实物板“抄板”完成，将文字标注等放上，检查是否有遗漏和错误。图7-71、实物到印制板转换、实物到印制板转换测绘法测绘法应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设宁波职业技术学院宁波职业技术学院下面以单面板为例介绍第二种抄板法，我们称之为“扫描法”。步骤如下：1、实物到印制板转换、实物到印制板转换扫描法扫描法1）做好记录：首先在本子上记录好所有元器件的型号/参数以及位置以备后用，尤其是二极管，三极管及IC缺口的方向。最好用数码相机拍两张元器件位置的照片，对于密度高，元件紧凑或元件体积小的，更应该做好记录。2）处理板子：拆掉所有器件，并且将焊盘孔里的锡用吸锡器等去掉。用酒精
9、等洗板液将PCB板清洗干净，如图7-8所示。图7-83）扫描板子：将板子放入扫描仪，用黑白方式将铜箔层扫入。这一步非常关键，是扫描抄板是否成功的关键所在。扫描仪扫描的时候需要稍调低一些扫描的像素，以便得到的文件小，以利后期操作。应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设宁波职业技术学院宁波职业技术学院4）格式转换：用特殊软件将底层的BMP格式的文件BOT.BMP转为PROTEL格式文件“话筒放大器.PCB”（双面板的话再把TOP层的BMP转化为TOP.PCB），方法如下：（提示：读者可以从网络上去下载“BMP to PCB“软件）。图7-91、实物到印制板转换、实物到印制板转换扫
10、描法扫描法应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设宁波职业技术学院宁波职业技术学院5）文件导入：建立设计（项目文件），将转换成的）文件导入：建立设计（项目文件），将转换成的“话筒放大器话筒放大器.PCB”导导入进来（可以参考任务入进来（可以参考任务1-1文件管理部分），双击此文件进入文件管理部分），双击此文件进入PCB 设计环境。设计环境。6）显示中间层：因为转换后的层）显示中间层：因为转换后的层是是“2”（中间层），打开（中间层），打开PCB文文件我们可以发现这是一张件我们可以发现这是一张“空空”的图纸，上面什么都看不到，如的图纸，上面什么都看不到，如图图7-11所示。其实这
11、张图纸并不所示。其实这张图纸并不是空的，在图是空的，在图7-11左下角我们发左下角我们发现层切换标签栏并没有中间层，现层切换标签栏并没有中间层，所以我们看到的这张图纸是所以我们看到的这张图纸是“空空”的，按键盘上的的，按键盘上的“L”键打开层管键打开层管理对话框，将理对话框，将 前面的框内打钩，前面的框内打钩，如图如图7-12所示，就可将隐藏的中所示，就可将隐藏的中间层显示，如图间层显示，如图7-13所示。所示。图7-111、实物到印制板转换、实物到印制板转换扫描法扫描法应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设宁波职业技术学院宁波职业技术学院7）镜像处理：因为扫描的是印制板的反
12、面，所以要对其进行镜像处理。按快捷键“S-A”全选后，如图7-14(a)所示，点击键盘“X”键进行镜像处理，按“X-A”撤销选中，如图7-14(b)所示。图7-12图7-131、实物到印制板转换、实物到印制板转换扫描法扫描法应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设宁波职业技术学院宁波职业技术学院 8）更换中间层颜色：在默认设计情况下，顶层是红色的、顶层丝印层是黄色的，底层是蓝色的，导入的扫描图最好能与上述三种颜色不同，否则会因颜色相同影响正常的操作。关于中间层颜色可以在左下角修改，如图7-15所示，一般改为较明显的颜色（本项目中我们将其改为浅绿色），双击颜色修改区域，修改后如图
13、7-17所示。图7-14(b)图7-14(a)图7-15颜色修改1、实物到印制板转换、实物到印制板转换扫描法扫描法应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设宁波职业技术学院宁波职业技术学院9）放置封装：接着按照焊盘和实际元件位置开始放置封装，放置后的如图7-18所示。图7-17图7-181、实物到印制板转换、实物到印制板转换扫描法扫描法应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设宁波职业技术学院宁波职业技术学院图7-1910）手工布线：将工作层切换到底层（BottomLayer），按照扫描得到的铜箔线路进行“描线”，如图7-19所示。1、实物到印制板转换、实物到印制板
14、转换扫描法扫描法应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设宁波职业技术学院宁波职业技术学院11）隐藏中间层上的图形：直到所有的线路都补齐为止，将原来导入的中间层隐藏起来。方法是在空白处单击“L”键，弹出如图7-20所示，把 中间层的前面的钩去掉。12）删除中间层的内容：把绘制的图全选后，转移到与扫描图不重叠的地方，如图7-21所示(注：下图已经把隐藏的Midlayer1层重新钩上了.)，最后删除Midlayer1层所有线(即原来扫描得到的线)。图7-21图7-201、实物到印制板转换、实物到印制板转换扫描法扫描法应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设宁波职业技术
15、学院宁波职业技术学院删除中间层：启动图7-22中Design 下面的层管理命令，见图7-23（a）所示。点击图7-23（a）中的层管理器，然后点删除中间层如图7-23(b)所示。图7-22层管理图7-23(a)图7-23(b)提示：中间层内容不删除，该层是不能被删除的。1、实物到印制板转换、实物到印制板转换扫描法扫描法应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设宁波职业技术学院宁波职业技术学院结果：最后如图7-24所示。图7-241、实物到印制板转换、实物到印制板转换扫描法扫描法应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设宁波职业技术学院宁波职业技术学院 以下我们介绍完
16、成这项工作的一般方法，拿到一块实物板后，首先我们要分析这块板子的结构，并从以下几个方面入手：1）寻找电源输入接口：电源是原理图绘制的关键，也是图纸的纲，所谓纲举才能目张。在电路板内部，寻找电源供给线也是非常重要，电源和信号是整个图纸的主干线，其他都是分支线。电源确定后，可以减少很多画图中的不合理甚至错误，比如，与电源相接的电阻、电容，不管PCB里是横着还是竖放，画成原理图后基本上应竖着放置，否则，会破坏图纸的结构，以致无法识别。2、实物到原理图转换、实物到原理图转换寻找电源接口结合本任务，我们按照这个思路来寻找电源回路：从印制板标记上，可以看出电源供电的插座是实物中的2CZ4，图7-25。另外
17、一个特点是，电源的地线往往比较粗，这也是寻找电源的一个重要途径。信号输出电源输入信号输入信号输入信号输出图7-25应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设宁波职业技术学院宁波职业技术学院电路内部的电源供给线可以从以下两个方面进行查找，一个方面是找板子中较大的电解电容，一般情况，最大电解电容是电源的去藕电容（退藕电容），而且旁边一般并联一个高频电容（如104等），这是电路设计的通法。另外我们可以从芯片入手，板子中用到的LM17358，JRC4558，这些都是通用双运放，其供电管脚为：8号脚电源正（Vcc），号脚电源负极或接地（ss或Gnd），由此倒退可以找到内部电路的供电线路。确
18、定电源后，我们可以将跟电源相接的电阻和电容在原理图中垂直放置，符合电路的习惯画法，如图7-26所示的局部电路让人一看就知道R9、C8、C9是电源退藕电路。图7-262、实物到原理图转换、实物到原理图转换寻找电源接口应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设宁波职业技术学院宁波职业技术学院 2）寻找输入/输出端：根据板子的布局和整体结构，以及所了解的功能，确定输出、输入端。好在目前的板子标注比较详细，为判断输入/输出端提供了很有用的信息和依据。另外芯片的输入、输出管脚也是寻找输入、输出的重要依据，确定了输出、输入后，也就大致可以确定了电路中信号的走向。3）寻找信号线：不管是放大器、
19、振荡器，还是一般的控制电路，总是存在信号，寻找信号传递的路径对整个图纸是否成功也是关键所在的，有了信号传递路线，电路的整个结构和框架基本形成，而且不会走样，信号线的寻找要输入端开始。2、实物到原理图转换、实物到原理图转换寻找信号接口4）参阅器件的典型应用：除了上面电源和信号线，要想绘制出“好看”的电路图，必须非常注重局部电路，也就是局部电路的绘制要与典型电路挂起钩来，这样的话电路不会走样。应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设宁波职业技术学院宁波职业技术学院经过以上剖析，我们经过整理，得到了原理图文件如图7-28所示。3、技术报表生成图7-28应应用用电电子子技技术术专专业业
20、教教学学资资源源建建设设宁波职业技术学院宁波职业技术学院 有了这些文件我们来实施技术报表的生成，以供其它部门使用。技术报表这里主要是材料表，即BOM表。在原理图中产生BOM表的方法已经在任务1-2中交代，读者可以参阅这些内容。这里主要是从PCB设计图中产生材料表。具体如下：打开印制板文件。执行如图7-29 所示中FileCAM Manager命令，出现如7-30的界面。图7-293、技术报表生成应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设宁波职业技术学院宁波职业技术学院依次按 NEXT直到结束，最后按FINISH完成。图7-30这时材料表格未出现，需要按键盘中“F9”，材料表就产生
21、了。如图7-32。图7-323、技术报表生成应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设宁波职业技术学院宁波职业技术学院 印制板的制作有多种方法，可以采用物理工艺，即雕刻的方法，由于设备贵一般学校不具备条件；另外一种方法是采用化学工艺，即蚀刻的方法。由于设备不同，其制作的流程和工艺也就不尽相同，这里我们介绍简单的“热转印+腐蚀”的方法，4、制作调试制板1）打印图纸：用激光打印机（如HP LaserJet1022激光打印机）将设计图纸的底层（BottomLayer）打印到热转印纸上。2）热转印：将热转印纸的打印面紧贴在敷铜板上，经过热转印机（温度设置在145度左右）将设计图转印到敷铜
22、板上。3）腐蚀：用化学反应法将多余铜箔腐蚀（化学药品：三氯化铁或者盐酸+双氧水）。4）清洗、打孔：将印制板用清水漂洗，保证化学药品完全洗掉，然后用小型台钻打孔，常用钻头规格有：0.8mm用来打IC、电阻电容；1.0mm用来打信号插座，其它看元件管脚具体来定。5）安装：按照原理图纸，采购相关元件，并进行安装。应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设宁波职业技术学院宁波职业技术学院1）目检：调试前首先进行检查，包括目检，主要看有没有显性的错误，包括是否有装错的、短路的。2）仪器检查：用万用表检查电路是否有短路故障，主要核对电源回路。提示：初学者往往不习惯检查，拿来板子就通电，这种习
23、惯千万要不得，一个富有经验的工程师，通电前仔细检查是他的重要法宝。3）通电：按照设计电压，接通电源，同时注意观测电压表（或电流表），是否有异常情况，若有异常及时关闭电源查找原因。4）静态测量：短路信号输入端，测量运算放大器各脚的静态电压，并与原理图进行分析对比（运算放大器的静态参数很容易分析出来），应该是一致的。5）动态测试：在话筒输入端输入1Khz，40mv左右正弦信号，用示波器观测运算放大器的输出波形，要求波形无失真，同时测量放大倍数，与理论计算比较，应该一致。6）测量信号检测电路（见任务1-1原理图分析）中各点电压变化情况，与原理分析比较是否一致。4、制作调试调试应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设宁波职业技术学院宁波职业技术学院1）将自己制作的实物板装配到实际产品中，接上话筒进行实际测试（限于条件，如果没有实际智能广播控制器，则免去这一过程）。2）主观性能判断：根据原机器功能，对板子做功能检测和性能主观判断。3）参数对比：分别测量两种板子的幅频特性，进行对比，并分析问题。4）老化测试：经以上测试，进入老化测试。4、制作调试替换实验
