《电子技能实训》

时间:2024.7.17

《电子技能实训》

指 南

主  编:  蔡 艳 武 

   副主编: 陶荣新 邓国平

华容县职业中专

前   言

 

为了配合《电子技能与训练》课程的教学,体现教材的编写特色,更好地为了用好教材,编写了此教学资料。教学资料内容有两个部分:

第一部分是教学指南,包括了课程性质与任务、课程内容和要求、教学建议、教学时间分配。

第二部分是电子教案,采用PowerPoint课件形式。我校教师可以根据不同的教学要求按需选取和重新组合。

限于编著者水平,教学资料中有错误或不妥之处,请读者给予批评指正。

编 者

20##年3月

《电子技能与训练》教学指南

    一、课程的性质与任务

《电子技能与训练》是中等职业学校电子工程类专业的一门实践课,它以培养高素质的中级电子工程专门人材为目的,既着眼于电子技术的基本技能的训练,又努力培养新技术、新器件的应用能力。

教材内容和形式都有所创新,突出工程类中等职业教育特色,改革传统实验实习教学模式,以基本操作技能和十一类实用电路的制作、调试为主线,使学生通过电子产品的制作调试过程,学会阅读电原理图和PCB图,熟悉常用电子元器件的选择、测试,掌握焊接和电路组装技能,并能熟练查阅元器件手册。学会使用电子仪器调试电路的方法并能处理安装调试过程中出现的问题,对所制作电路提出改进意见。教材重点放在能力培养上,所选实训电路涵盖开关、音频视频、信号产生、计数、译码、显示、测量、控制等领域。

全书由三部分组成。第一、二、三、四章为基本技能训练部分,包括电子元器件使用、常用仪器仪表的使用、电子产品生产工艺流程、电路焊接组装调试等基本电子技能训练部分。

第五章为专业实训部分,提供了20种实用电路的制作调试资料。第六章为电路仿真部分,介绍了Eiectronics Workbench电路仿真软件的使用和用Protel 99制作印刷电路版的方法,本书的核心部分为第五章《电子技术实践训练》,其主要特点是通过对实际电路的制作调试,获得工程实践能力。

本书适用于电子信息、控制、检测及相关专业。教学内容可根椐专业特点灵活选择,整体方案按120学时设计,若执行60学时方案,可删去第六章并对第五章部分实训内容作适当删减。

二、教学提要、课程内容、教学要求

第1章:电子元器件

本章教学提要

教学重点:

电阻器的参数、标注方法及简单测试;

电容器的参数、标注方法及简单测试;

电感器的基本参数及简单测试;

常用接插件、开关的选用;

小型继电器特性及选用;

半导体分离器件的分类、命名方法测量、极性判别和选用方法;

光电器件的原理、分类及选用方法;

晶闸管的原理、分类及选用方法;

集成电路的分类、命名及使用注意事项。

教学难点:电子元件的工作特性及选用方法。

本章教学内容

电子元器件是构成电子电路的基础,也是组成一个电子产品的重要组成

部分。对于电子工程技术人员来说,熟悉各类电子元器件的性能、特点和用途,对设计和安装调试电子线路十分重要。近一个时期以来,随着电子工业的迅速发展,对元器件不断提出新要求、新标准,同时元器件行业也在不断采用新材料、新工艺,不断推出新产品,为电子产品的发展开拓新途径。本章将对常用的电子元器件,按其类别、性能、选用等进行简单介绍,力求对各种各样的电子元器件有一个概括性了解,以便于在设计研制电子产品中能够正确地选用元器件。由于电子元器件种类繁多,新品种不断涌现,产品的性能也不断提高,因此读者必须经常查阅有关期刊、电子技术手册,调研电子产品相关生产厂家,及时了解最新器件,不断丰富自己的电子元器件知识。

1、电阻器主要有薄膜类、合金类、合成类;标志方法主要包括直标法、文

字符号法和色标法,各种标志方法的特征,特别是色标法的应用;电阻器的测试方法与合理选用。

2、电容器主要有按介质分类、按容量分类等;电容器的基本参数主要包括

标称容量及精度、额定电压、损耗角正切等技术参数;电容器的型号命名方法由四部分组成;容量的标称方法主要有直标法、数码表示法、色码表示法等来标称电容容量;电容器的测试方法与合理选用。

3、电感器的分类主要包括小型固定电感器、平面电感、中频变压器;电感

的主要参数有电感量、分布电容、品质因数(Q值)和额定电流等;电感器的测试主要包括通断测量和电感量的测量。

4、常用的接插件按外型结构特征分为圆形、矩形、印刷板插座和带状电缆

接插件等;开关器件常见的机械开关主要有波段开关、刷型开关、按钮开关、键盘开关、琴键开关、钮子开关和拨动开关等,在电子设计中应用较多;要能够正确的选择接插件和开关器件。

5、小型继电器包括电磁式继电器固态继电器,小型继电器的结构及工作原理,继电器参数及命名方法,使用注意事项。

6、半导体分立器件主要介绍了二极管、三极管以及场效应管。包括晶体管

的命名方法、按不同方法的分类;半导体分立器件封装形式及管脚结构;选用时的原则和注意事项以及选用过程中的原则。

7、光电器件包括光敏电阻、发光二极管、光电二极管、光电三极管、光电耦合器,光电器件的结构及工作原理,光电器件的使用注意事项。

8、晶闸管包括单向晶闸管、双向晶闸管,晶闸管的结构及工作原理,晶闸管的使用注意事项。

9、半导体集成电路的基本结构、分类;集成电路型号与命名方法;集成电路的封装形式有金属封装、陶瓷封装、塑料封装等形式;集成电路使用时的注意事项和选用原则。

第2章:常用仪器仪表

本章教学提要

教学重点:

模拟式万用表和数字式万用表的使用方法;

信号发生器(函数信号发生器、高频信号发生器)的使用方法;

模拟式电子电压表(SH2172型交流毫伏表、DA22B超高频毫伏表)的使用方法;

SS-5702型双踪示波器旋钮和开关的作用、基本操作步骤和测量方法;

XJ4810型晶体管特性图示仪旋钮和开关的作用、基本操作步骤和测量方法;

数字频率计的技术参数及使用方法。

教学难点:常用仪器仪表的正确使用和测量方法。

本章教学内容

电子测量仪器是专业技术人员从事科研和生产活动重要工具,也是学生进行专业技能实训的必不可少的设备。随着电子技术和计算机技术的发展,电子测量仪器的性能得到了快速发展,同时涌现出许多数字化测量仪器。本章按照教学大纲的要求,以培养学生对仪器仪表的操作能力为目的,重点介绍了万用表、信号发生器、电子电压表、示波器、晶体管特性图示仪、数字频率计等常用电子测量仪器的功能、特点及使用方法。通过本章的学习,使学生能够熟练地使用各种测量仪器进行工程测量。

本章以培养学生对仪器仪表的操作能力为目的,以常用电子测量仪器的功能、特点及使用方法为主线,重点介绍了万用表、信号发生器、电子电压、示波器、晶体管特性图示仪、数字频率计等常用电子测量仪器的功能、特点及使用方法。

1、以MF30型万用表为例介绍了其技术性能和使用方法。MF30是一种高灵敏度袖珍型万用电表,可测量直流电流、直流电压、电阻和交流电压,此外,还可以测量晶体管的电流放大系数(hFE)、音频电平、电容、电感等。同时介绍了DT890D数字万用表的特点,与模拟万用表在测量过程中的区别。要求熟练掌握直流电流、直流电压、交流电压、电阻、三极管的测量方法。

   2、介绍了SG1645函数信号发生器和AS1051S型高频信号发生器技术性能和仪器面板。信号发生器是无线电调试和修理的重要仪器,特别是在收音机的生产调试中,它得到了广泛的应用。应重点掌握两种信号发生器的使用条件和操作方法。

   3、以SH2172型晶体管毫伏表和DA22B超高频晶体管毫伏表为例介绍了其技术性能和使用方法。应重点掌握两种电子电压表的使用条件和测量方法。

   4、示波器是近代电子科学领域的重要测量工具之一,同时也是其它许多领域广泛应用的测量仪器,它不仅能观察电压(电流)的波形,而且还可以测量电压、频率、相位、功率等参数,也可以利用换能器将各种非电量(如温度、压力、振动、声、光、热、磁效应等)变换为电量,然后再进行观察与测量。以SS-5702双踪示波器为例,介绍其技术性能和测量方法。

  5 、晶体管特性图示仪由测试晶体管特性参数的辅助电路与示波器组成。在荧光屏上可以直接观察晶体管的各种特性曲线,通过标尺刻度可以直接读出晶体管的各项参数。该仪器可以测试NPN型和PNP型晶体管的共发射极、共基极电路的输入特性、转移特性;测量电流放大特性(α及β)和输出特性;测试各种反向饱和电流和击穿电压;测量场效应管、稳压管、隧道二极管、单结晶体管、可控硅、光电耦合器件等的特性及参数。以XJ4810型晶体管特性图示仪为例介绍了其开关旋钮的作用和测量方法。

 6、数字频率计是电子技术领域常用的测量仪器,SP—1500型数字频率计是采用微处理器开发完成的等精度数字频率计。该仪器的最大特点是采用倒数计数技术,测量精度高、测频范围宽,灵敏度高。该机前置电路有低通滤波器、衰减器,闸门时间连续可调,具有工程符号指数显示,适合邮电通信、广播电视、学校、研究所及工矿企业科研、生产之用。介绍仪器的开关旋钮的作用、技术性能和测量方法。

第3章:电子产品的设计制作与工艺流程

本章教学提要

教学重点:

1 、整机工艺设计

结构设计

环境保护设计

外观及装潢设计

2、单元电路的设计、计算和元器件选择

设计单元电路的一般方法和步骤

参数的计算

元器件的选择

印刷电路板的设计

3、电子产品的生产过程

器件材料入库

电子电路的焊接组装

电子电路的调试

教学难点:单元电路的设计、计算和元器件选择电子电路的焊接组装

电子电路的调试

本章教学内容:

电子电路的设计包括整体电路的构思、单元电路的设计、组装、调试和总结报告等过程,本章主要介绍电子产品设计的有关知识。在设计一个电子电路系统时,首先必须明确系统的设计任务,根据任务进行方案选择,然后对方案中的各部分进行单元电路的设计、参数计算和器件选择,最后将各部分连接在一起,画出一个符合要求的完整的系统电路图。

1 、整机工艺设计

(1)结构设计

将电子元器件和机械零部件通过一定的结构组成一台整机,才能有效地实现其功能。所谓结构,包括外部结构和内部结构两部分。外部结构指机柜、机箱、机架、底座、面板、底板等。内部结构指零部件的布局、安装、相互连接等。欲达到合理的结构设计,必须对整机的原理方案、使用条件和环境、整机的功能与技术指标及元器件等十分熟悉,因此,在整机工艺设计前必须了解上述各项内容,然后进行下述内容的设计,主要包括:机柜、机箱的选用;面板设计;内部结构和连接;

(2)环境保护设计

环境保护设计是双向的,一方面是产品的可靠运行必须适应和克服周围环境对它的影响,而另一方面又要考虑产品对所处环境的影响。这里我们只对前一方面较普遍的现象进行介绍。该设计包括:散热设计,屏蔽设计,防振动以及防潮、防腐、防寒设计等。

(3)外观及装潢设计

在科学技术高速发展的今天,产品的竞争也越来越激烈。随着产品逐渐商品化,产品的外观及装潢也越来越引起各企业的重视,企业在重视产品质量的前提下,越来越重视产品的造型及外观质量。产品的外形设计必须在满足技术要求的前提下尽量美观。所谓美观也是比较而言,不同时代、不同应用场合对美学的要求也不相同。产品外观设计中要找到一种满足美学要求的现成方案是不可能的,也是不现实的。但造型与外观设计中应考虑如下因素:技术上合理性、经济上合算,外形简单、表意明白,局部设计应与整体设计风格统一,外形尺寸比例适宜,避免过分扁平、瘦长、高耸的形状,注意色彩与明暗,一般产品面板与机身的颜色应深浅区分,以使面板突出,操作时注意力集中。

2、单元电路的设计、计算和元器件选择

(1)设计单元电路的一般方法和步骤

(2)参数的计算

(3)元器件的选择

(4)印刷电路板的设计

3、电子产品的生产过程

(1)器件材料入库

(2)电子电路的焊接组装

(3)电子电路的调试

第4章:电子电路的焊接、组装与调试

本章教学提要

教学重点:

1 、手工焊接工艺及质量标准

手工烙铁焊接技术及五步焊接法,特殊元件的焊接,焊点的质量要求,焊接原则。

2、单元电路的设计、计算和元器件选择

设计单元电路的一般方法和步骤

参数的计算

元器件的选择

印刷电路板的设计

3、电子产品的生产过程

器件材料入库

电子电路的焊接组装

电子电路的调试

教学难点:单元电路的设计、计算和元器件选择电子电路的焊接组装

电子电路的调试

本章教学内容:

1.手工焊接工艺及质量标准

焊接工具及材料

(1)元器件焊接前的准备

包括电烙铁的选择、元器件引线加工成型、元器件插装以及元器件安装要求

(2)  手工烙铁焊接技术

包括焊接操作姿势与卫生、焊接温度与加热时间、焊接操作与注意事项、五步焊接法

(3)  焊点合格标准

应有足够的机械强度、保证导电性能和焊点外观整齐、美观

(4)  特殊元件的焊接

集成电路的焊接、易损元件的焊接及导线的焊接

(5)  焊接质量的检查

有目视检查和手触检查

(6)  焊接缺陷产生的原因

桥接、拉尖、虚焊、松香焊、铜箔翘起或剥离、不对称、气泡、焊料过多或过少、过热等

(7)  焊接的基本原则

清洁待焊工件表面、选择适当的工具、采用正确的加热方法、选用合格的焊料、选择适当的助焊剂、控制好加热时间

(8)  焊接注意事项

(9)  拆焊

采用专用工具、吸锡烙铁和吸锡材料

2.组装与调试

(1)组装的基本原则

    组装时应遵循先小后大、先低后高、先里后外、先易后难、先一般元器件后特殊元件的基本原则。

(2)元器件的检查

    元器件安装之前,一定要对元器件进行测试,参数的性能指标应满足设计要求,并留有裕量。

(3)使用特殊元件注意事项

TTL电路的电源电压不能高于+5.5V;输出端不允许与电源或地短路,多余的输入端最好不要悬空。

焊接CMOS电路时,一般用20W内热式电烙铁,而且烙铁要有良好的接地线;存放CMOS集成电路时要屏蔽,一般放在金属容器中,也可以用金属箔将引脚短路。

(4)调试技术

检查电路接线;选择测试仪器;调试方法;调试步骤

3.电路故障分析及排除方法

(1)常用检查方法

直观检查法;电阻法;电压法;电流法;示波器法;元器件替代法;分隔法。

(2)故障分析与排故

判断故障级;寻找故障的具体部位及元器件;更换元器件

(3)  故障举例

第5章:电子技术实践训练

本章教学提要

教学重点:

串联型直流稳压电源、集成三端稳压器制作的稳压电源的制作;

音频功率放大器的制作;

无线话筒、μPC1651制作调频话筒;

袖珍万用电表的制作

函数信号发生器、高频信号发生器的制作;

红外线遥控器的制作;

数字频率计的制作;

智力竟赛枪答器的制作;

开关及状态检测电路的制作;

计数、译码和显示电路的制作;

自动控制和检测电路的制作

教学难点:

音频功率放大器的制作;

函数信号发生器、高频信号发生器的制作;

数字频率计的制作;

计数、译码和显示电路的制作;

自动控制和检测电路的制作;

本章教学内容:

1.直流稳压电源的制作

(1)电路原理

(2)电路调整及元件选择

(3 )用集成三端稳压器制作的稳压电源

2.音频功率放大器的制作

(1) 扩音机的基本组成和工作原理

(2) 扩音机电路及器件参数

(3) 安装焊接

(4) 调整和测试

3.无线话筒的制作

(1) 1.5伏调频无线话筒

(2) 用μPC1651制作调频话筒

4.袖珍万用电表的制作

(1)功能

(2)电路工作原理

(3)组装与调试

5. 函数信号发生器的制作*

(1)电路原理

(2)组装与调试

(3)高频信号发生器

6.红外线遥控器的制作

(1)电路功能

(2)电路及工作原理

(3)安装与调试

7.数字频率计的制作*

(1)数字频率计的性能指标

(2)数字频率计的工作原理

(3)数字频率计的制作与调试

8.智力竟赛枪答器的制作*

(1)电路功能

(2)电路工作原理

9.开关及状态检测电路的制作

(1)电子调光灯电路的制作

(2)音乐彩灯控制电路的制作*

(3)声、光控照明电路的制作

(4)用专用模块组成的路灯控制电路

(5)用光敏电阻制作的夜间标志灯控制电路

10.计数、译码和显示电路的制作

(1)3位计数器电路

(2)数字钟电路

(3)编码电子锁电路

11.自动控制和检测电路的制作

(1) 红外线自动控制水龙头的制作

(2) 电话自动拨号报警器的制作*

(3) 交通信号灯控制电路的制作

(4) 袖珍式气体检测仪

(5) 用温度传感器制作的电风扇温控开关

(6) 双向超温报警器

第6章:EDA技术在电子线路设计中的应用

本章教学提要

教学重点:

EWB界面菜单的使用;

EWB常用工具按钮的使用;

EWB的基本操作;

EWB元器件库按钮的介绍;

用EWB创建电路;

子电路的创建与使用;

EWB中虚拟仪器的使用与参数调整方法;

EWB仿真的基本过程;

PROTEL2004DXP印制电路板的制作入门;

用Protel制作电路原理图

Protel 99 菜单的使用;

Protel 99原理图绘图环境设置;

绘制电路原理图的步骤;

印制电路板的设计;

PCB双面板的制作步骤;

印制板设计举例。

教学难点:1)EWB5.0C的虚拟仪器的参数调整

2)用Protel2004DXP制作印制电路板的过程。

本章教学内容

电子设计自动化(EDA)是一个广泛的概念,凡在电子设计过程中用到计算机辅助手段的相关步骤都可作为EDA的组成部分。当前,EDA技术正受到高度的重视和广泛的应用,并在深度和广度上不断发展。电子系统的设计已经无法脱离EDA工具的支持,并且依赖性越来越强。掌握EDA技术已经成为电子设计的基本技能。因此,必须开展关于EDA技术的相关教学。

电子系统的设计分为多个层次,由上至下依次为系统级(算法级),功能级(寄存器传输级RTL),逻辑(门)级,电路级和物理级(版图级)。电子系统的设计过程包括设计,验证与实现三大方面。而EDA技术也正是围绕这几个方面发展起来的。 仿真(Simulation)又称为模拟,是为满足对电子系统的验证而首先出现的EDA技术。电子系统的仿真就是用计算机模仿电子系统的实际工作情况。仿真有助于在进行下层设计或制作电路前发现设计错误,从而节省时间,避免经济损失。

电子系统的综合是将较高层次的描述转换为由低层次便于实现的模块所装配成的统一实体。EDA综合工具的出现,使电子系统的设计者将主要精力集中在系统级设计与优化上,摆脱了繁杂的低层次设计,从而大大提高了设计效率。

Interactive Image Technologies公司的Electronics Workbench软件是世界上公认的最容易使用的电子技术设计自动化(EDA)工具无论设计工程师还是教育工作者和学生都非常欢迎它。  虽说该产品具有设计电路板的功能但目前各个大学中主要是使用Multisim 2001用于电路仿真。当然更多的用户由于资金问题还在使用EWB5.0C版(Multisim的早期版本)虽说版本老了点,但是使用简单,学生上手快,节省学时。

电子系统的实现除了器件的支持,还需要制作印刷电路板(PCB),因此PCB的设计与制作也成为EDA技术的一个方面。

Protel2004DXP是Protel公司近10年来致力于Windows平台开发的最新结晶,能实现从电学概念设计到输出物理生产数据,以及这之间的所有分析、验证和设计数据管理。因而今天的Protel最新产品已不是单纯的PCB(印制电路板)设计工具,而是一个系统工具,覆盖了以PCB为核心的整个物理设计。 最新版本的Protel软件可以毫无障碍地读Orcad、Pads、Accel(PCAD)等知名EDA公司设计文件,以便用户顺利过渡到新的EDA平台。

Electronics Workbench 5.0c

1.      启动Electronics Workbench 5.0c。它由菜单、常用工具按钮、元件选取按钮和原理图编辑窗口组成,自上而下是标题栏、菜单栏、工具栏、元器件库栏、最下边是状态栏。主窗口菜单有文件、编辑、电路、分析、窗口、帮助等菜单组成。

2.      常用工具按钮的使用。它们是新建、打开、存盘、打印、剪切、复制、粘贴、旋转、水平翻转、垂直翻转、创建子电路、显示分析结果图、属性、缩小、放大、显示比例、帮助。

3.      EWB5.0C提供了丰富的元器件库。它包含:信号源库、基本元器件库、二极管库、三极管库、模拟集成电路库 、数字集成电路库、逻辑门电路库、数字器件库、指示器件库、控制器件库、其它器件库、仪器库和自定义器件库。它们均是以图标的形式显示在电子工作台的主窗口界面上。

4.      电路的创建的基本操作:元器件选用,对元器件的操作,元器件参数的设置,电路图选项的设置。

5.      导线的操作:导线的连接,导线的删除与改动,改变导线的颜色,调整弯曲的导线,连接点的使用,向电路中插入元器件。

6.      虚拟仪器的使用。数字万用表,函数信号发生器,示波器,波特图仪,字信号发生器,逻辑分析仪。

7.      新元器件库的建立。新库名的建立,向新库中装载新元器件模型。

8.      输出实验结果。打印图标的使用,将电路图文件转换成SPICE网络表文件,将电路图文件转换成PCB印刷电路板文件。

9.      应用举例,仿真中遇到的问题及解决方法。

PROTEL2004DXP印制电路板的制作入门

10.  电路板设计步骤。

11.  用Protel制作电路原理图。进入Protel 99 系统,Protel 99 菜单:它包括File、Edit、View、Windows和Help五个下拉菜单。

12.  Protel 99原理图绘图环境设置。屏幕分辨率,窗口设置,图纸参数设置。

13.  绘制电路原理图。进入原理图编辑器SCH。添加元件库,添加元件,编辑元件,放置电源与接地符号,连线和放置接点,保存文件,报表输出,文件保存及打印输出。

14.  印制电路板的设计。认识印制电路板,PCB双面板的制作,电路板设计步骤。

15.  双面板的制作过程。使用 Sch 绘制电路图,产生网络表文件,进入 PCB 编辑器,定义板框,进行工作层面的设置,加载网络表及装入元件,元件自动布局,手工调整元件的布局,自动布线参数的设置,自动布线,手工调整,加上代表电源 (VCC) / 地(GND) 输入端的焊盘,将文件命名为“* .PCB”存盘退出。

16.  印制板应用举例。

三、教学建议

1.改革传统实验、实习教学模式,以实用电路为主线,通过设计、制作、调试和故障排除等环节练习,使学生掌握电子产品设计与制作过程,学会读图、元件选择、测试、仪表使用以及处理常见故障的方法。重点放在电路制作调试及维修能力的培养上,选用实训电路均来自实际设备,类型函盖开关、音频、射频、信号产生、计数、编译码、显示、检测、控制等电路。能力标准要达到国家“无线电装接工”“无线电调试工”“家用电子产品维修工”初、中级水平。

2.将电子技术专业知识和技能渗透到电路制作过程中去。训练内容新颖、实用与工程实际紧密结合,通过典型电路的制作,归纳出共性问题,给学生留出更多的创造空间。

3.将实训电路分解为几个层次和若干个模块,不同学校,不同学制和不同生原可根据实际需要选择部分模块。也可划出必做内容,课外选作内容及发挥创新内容。

四、教学时间分配

注:以上课时分配仅供参考,教学中可根据教学的安排再做调整。

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