時間:2023-05-29 17:48:21
開篇:寫作不僅是一種記錄,更是一種創造,它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感,將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇印刷電路板,希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進步。
一、用氨水—氯化銨緩沖溶液浸銅
用試劑將銅從廢棄印刷電路板中溶解出來,從而與不溶的固體殘渣分離,這一步稱為浸出。傳統濕法浸銅常采用硫酸、硝酸、鹽酸等無機強酸作為溶解試劑,但它們有兩個重大缺點,會造成生產成本升高[2]:一是除了溶解銅,還能溶解鋅、鎳等其他金屬,因此銅的后續提取難度大。二是腐蝕設備,對人員有傷害,因此對設備防腐和人員保護要求高。學者們正在探索高選擇性、低成本、無毒、低腐蝕性的銅溶解試劑。在此介紹一種利用氨水—氯化銨溶液從印刷電路板中浸銅的技術[3]。
氨水—氯化銨溶液呈弱堿性,其溶解銅的過程可分為兩步。第一步,將銅氧化成氧化銅。氧氣可以將銅氧化,但是非常慢,因此通常需要加入氧化劑。常使用過氧化氫(H2O2)作氧化劑,反應式為:
具體過程可認為是H2O2先分解成水和新生氧,新生氧具有強氧化性,將銅氧化。在此過程中,金屬銅可加速H2O2的分解反應,更快地產生新生氧,從而加快產生氧化銅的速度。
第二步,氨分子與氧化銅發生反應,形成可溶性的銅氨絡合物[Cu(NH3)4]2+,銅進入溶液,實現浸出。
研究發現,生成的銅氨絡合物也可以氧化單質銅,生成一價銅絡合物[Cu(NH3)2]+。但是,這個絡合物一生成就立即被溶液中的氧氣氧化,轉變成二價銅的氨絡合物,結果加快了銅的溶解。這是這個方法可以高效回收銅的一個重要因素。
舉一個研究實例[3]。用20 mL濃度為1.5 mol/L的氯化銨和40 mL濃度為1:10的氨水制成緩沖溶液,常溫下取5 g樣品加入其中,再加入1 mL雙氧水,密閉攪拌反應2 h后,銅的浸出率可達到98%。這個過程也存在副反應,主要是鋅也能通過生成絡離子[Zn(NH3)4]2+而浸出。不過鋅的浸出率很低,在這個實驗條件下僅為8.12%,而且鋅在廢棄電腦印刷電路板中的含量低于1%,因此不會對浸出液的后續處理產生嚴重影響。而鎳、鎘、錫、鋁和鐵等金屬元素在浸出液中的含量幾乎為零。結果表明,氨水—氯化銨溶液從印刷電路板中浸銅的分離效果很好。
二、從氨浸液中萃取銅
為了富集銅,并與進入浸出液的雜質分離,需要從以上氨浸液中萃取銅。這個過程實際分為兩步進行。首先,用某種有機溶劑(例如磺化煤油)將浸出液中的銅萃取出來[4]。由于在浸出液中銅以銅氨絡離子[Cu(NH3)4]2+的形式存在,它不易溶于有機溶劑。這時需要借助于一種有機絡合劑(稱為萃取劑),讓它從[Cu(NH3)4]2+中將銅離子奪取出來,并與銅離子形成一種易溶于有機溶劑的新絡合物,讓銅離子以這種新絡合物的形態進入有機溶劑中,從而實現銅的富集。常用到一種以N910為符號的萃取劑,它的主要成分為肟類有機物質。加有N910的萃取反應可以表示如下[5],其中RH代表萃取劑N910,CuR2為銅與N910生成的新絡合物,aq和org分別表示水相和有機相。
然后,通過破壞銅—萃取劑絡合物,讓銅重新進入水相,以利于下一步回收處理。這一步處理工業上稱為反萃取,常用的方法是用硫酸溶液與有機萃取液充分混合,硫酸破壞有機相中的銅絡合物,銅離子釋放出來,進入水相[6]。
仍然舉一個實際研究例子[3]。第一步,從氨浸液中萃取銅。常溫下,容器中放入等體積的有機萃取劑N910(體積百分濃度為15%)和氨浸液,以850 次/min的速度震蕩萃取。3 min后,銅的萃取率可達到99%。第二步,用硫酸反萃取。常溫下,按照2:1體積比取以上載銅有機相和濃度為3 mol/L的硫酸溶液,在同樣震蕩速度下進行反萃取。5 min后,銅的反萃取率可達到95%。加熱濃縮反萃取液可以回收CuSO4?5H2O,其純度大于99%,可作為化學試劑使用[6]。
三、從富銅硫酸溶液中電沉積單質銅
可以通過電解從上述富銅硫酸溶液中得到單質銅產品。這個過程的原理就是電解,陽極發生氧化反應,陰極發生還原反應,單質銅沉積在陰極上。回收的銅產率可達到99%,而且質量可達到一級電解銅的要求[1,6],純度至少為99.95%。
四、循環使用3種物質
設計有3個循環,以重復使用物質[2](如圖1虛線箭頭所示)。第一個,是氨水—氯化銨緩沖浸取溶液重新用于浸出銅。循環8次后,銅的浸出率仍可達到98%,10次后仍可達到95%。第二個,是反萃取后的有機相(N910的有機溶液)重新用于萃取。循環8次后,銅平均萃取率依然可達99%。第三個,是電解后的硫酸溶液重新用于反萃取。循環10次后,銅離子的萃取率仍保持在95%以上。這樣的循環利用設計,降低了生產成本,并盡可能減少了廢液和廢氣的產生,實現了經濟和環保的雙贏。
參考文獻
[1] 何亞群,段晨龍,王海峰.電子廢棄物資源化處理[M].北京:化學工業出版社,2006.
[2] 李晶瑩.從廢電腦線路板中回收金屬銅的試驗研究[J].濕法冶金,2009,28(4):225-228.
[3] 盛廣能.廢棄電腦印刷線路板中銅回收的實驗研究[D].青島:青島科技大學,2008.
[4] Stevens G W, Pererat J M,Grieser F. Metal ion extraction[J]. Curr Opin Coll Int Sci, 1997, 2(6): 629-634.
摘要:從印刷電路板 (PCBs) 中分離出非金屬成分粉末,利用其作為一種新型的添加劑,探討其對瀝青混合料的性能影響。隨著非金屬劑量的增加,瀝青混合料的高溫性能則有顯著提高,水穩定性也優于基質瀝青混合料。本研究提出了一種新穎的處理廢舊PCBs非金屬成分的嘗試,在環保和經濟上具有一定意義。
關鍵詞:瀝青混合料;印刷電路板;非金屬成分
Abstract: from the printed circuit board (PCBs) is to separate nonmetal elements powder, using it as a new type of additives, to investigate the impact on performance of asphalt mixture. Along with the increase of nonmetal dose, asphalt mixture of high temperature performance is significantly improved, water stability also better than matrix asphalt mixture. This study proposed a new processing waste PCBs nonmetal elements attempt, in the environmental protection and economic has certain significance.
Keywords: asphalt mixture; Printed circuit board; Nonmetal elements
0前言
隨著電子產品更新換代周期越趨短暫,報廢電子產品的數量正以驚人的速度增長。印刷電路板(Printed Circuit Boards,簡稱PCBs)作為電子產品的重要組成部分,其報廢數量的增長給環境帶來了極大的壓力,成為一個亟待解決的社會問題。
如今,各種回收工藝已紛紛應用于回收PCBs當中,特別是其稀有金屬成分回收技術已經日臻成熟。然而,回收過程中最困難的問題是如何對非金屬成分進行回收處理。由于非金屬成分中含有大量樹脂、玻璃纖維、阻燃劑,對其進行焚燒和填埋顯然是十分不合理的,這不僅是嚴重污染環境,更是對可再生資源的浪費。
1以非金屬成分作為添加劑
在道路鋪筑材料的研究中,利用廢棄聚合物作為瀝青添加劑,既可進行廢物利用,同時也能提高瀝青性能。在過去研究中,再生輪胎橡膠和軟木樹皮木炭都曾被用作瀝青改性劑。
環氧樹脂瀝青在橋面鋪裝上具有優越的性能,PCBs中的非金屬成分含有大量樹脂材料,因此以其作為瀝青改性劑改善瀝青的性能在理論上是可行的。
上海交通大學的郭久勇等提出PCBs中的非金屬是一個很好的樹脂基填充料,而其中的玻璃纖維和樹脂粉可用于加強瀝青與集料的膠結性能。因此,PCBs中的非金屬可以作為合適的和有前景的瀝青改性劑[1]。
2試驗材料
2.1 非金屬成分的提取與改性瀝青的制備
PCBs中非金屬成分(Non-metals,以下簡稱NM)的提取工藝并不復雜。清華大學精儀系研發中心[2]提出,由于PCBs是由金屬板、非金屬板一層一層的在高溫高壓下壓制而成,其粘接面的剪切強度是整個PCBs的薄弱環節,當把其粉碎到一定細度之后,金屬和非金屬材料就處于完全分離狀態。然后通過重力法很好地實現兩者的分選,最后篩選得到粒徑為0.1mm以下的非金屬粉末。
加熱基質瀝青到160 ℃以上,再把非金屬粉末混合到瀝青中,攪拌30分鐘,拌有NM的瀝青就制備完成。根據一般改性瀝青的改性劑添加量,本課題選取了6%、8%、10%三個質量百分比進行試驗研究。
2.2 瀝青基本性能
試驗選用茂名石化的AH-70基質瀝青。添加NM后,改性瀝青的基本性能見表1。隨著非金屬粉末的增加,瀝青的粘度和軟化點都有一定提高,而針入度、延度則下降。
表1瀝青基本性能
3試驗結果與討論
本研究按規范[3]的規程進行馬歇爾最佳瀝青用量試驗,初步確定最佳瀝青用量(油石比)為4.5%,并按該瀝青用量進行試件的制備,以研究混合料路用性能。
為驗證添加PCBs中NM后的瀝青混合料性能是否得到有效的改善,本研究對添加不同劑量的NM瀝青混合料進行性能對比試驗。
3.1 水穩定性
1)殘留馬歇爾穩定度試驗
瀝青混合料的水穩定性一般是由浸水后的物理力學性能降低的程度來表示。48小時浸水馬歇爾試驗的殘留穩定度就是其中一種評價指標。按規程[3]進行了AC-20C瀝青混合料浸水馬歇爾試驗,試驗結果見圖1。
圖中各組混合料的殘留穩定度都在95%以上,滿足改性瀝青混合料配合比設計檢驗指標中馬歇爾殘留穩定度大于85%的要求。
圖1 殘留穩定度、凍融殘留強度比與非金屬粉末添加量的關系
2)凍融劈裂試驗
瀝青混合料的凍融劈裂試驗是反映瀝青混合料水穩定性的另一個指標。從試驗結果(見圖1)可以看到各組混合料的凍融劈裂試驗殘留強度比都在80%以上,滿足改性瀝青混合料配合比設計檢驗指標中凍融劈裂殘留強度比大于80%的要求。
通過以上試驗結果,可知非金屬成分改性瀝青混合料的殘留穩定度與基質瀝青混合料相接近,而凍融劈裂試驗殘留強度比則高于基質瀝青混合料,因此非金屬成分改性瀝青混合料的水穩定性要優于基質瀝青混合料。
3.2 高溫穩定性檢驗
車轍試驗是一種模擬實際車輪荷載在路面上行駛而形成車轍的試驗方法,用來評價瀝青混合料在規定溫度下抵抗塑性流動變形能力。以瀝青混合料的動穩定度(DS)進行評價。
本研究采用采用60℃的試驗溫度,試驗結果見圖2。由結果可知各組混合料的動穩定度DS都大于5000次/mm,滿足規范中不小于2800次/mm的要求。顯然,改性瀝青混合料的穩定度總體高于基質瀝青混合料,體現出該改性瀝青混合料在高溫性能方面的改良效果。
圖2動穩定度與非金屬粉末添加量的關系
3.3 低溫性能
瀝青路面在使用期間低溫開裂是普遍存在的問題。因此評價瀝青混合料低溫抗裂性是十分重要的。
小梁低溫彎曲試驗用于測定瀝青混合料在規定溫度和加載速率下彎曲破壞的力學性質。彎曲破壞應變越大,瀝青混合料低溫抗裂性越好。本研究中試驗溫度為-10℃,加載速率50mm/min。
表2瀝青混合料低溫彎曲試驗結果
各組瀝青混合料的破壞應變滿足冬冷區不小于2500的要求。非金屬成分改性瀝青混合料與基質瀝青混合料的彎曲勁度模量相差不大,但彎曲極限應變和破壞彎曲強度都比基質瀝青的普遍要小,說明其低溫性能比基質瀝青混合料有所下降。因此,應控制NM添加量在10%以下,以保證改性瀝青混合料的低溫性能滿足規范要求。
4結語
(1)由馬歇爾浸水試驗可以看出非金屬成分改性瀝青混合料的穩定度值大于基質瀝青混合料,并隨著添加量的增加而增大,說明其高溫穩定性能得到改善。另外,各組瀝青混合料的殘留穩定度相接近,凍融劈裂試驗殘留強度則隨添加量增加而增加,因此非金屬成分改性瀝青混合料的水穩定性要優于基質瀝青混合料
(2)車轍試驗結果表明,非金屬成分對提升瀝青混合料的高溫性能非常顯著。這與改性瀝青中軟化點提高的結論是一致的。
(3)非金屬成分改性瀝青棍合料的低溫抗裂性相對于基質瀝青混合料變化不明顯。研究認為,8%的添加量是對瀝青混合料低溫性能的合理含量,超出此含量對其低溫性能會產生負面影響。
參考文獻
Jiuyong Guo, Jie Guo, Shifeng Wang and Zhenming Xu. Asphalt Modified with Nonmetals Separated from Pulverized Waste Printed Circuit Boards[J]. Environmental Science and Technology, 2009, 43, 503508.
1數據采集系統
這個系統是由硬件和軟件組成。硬件包括單片機、A/D轉換器及顯示驅動電路等,軟件包括主程序,系統監控,時間/中斷等程序。要想該系統成為一個高性能的數據采集系統,它們必須要密切合作,配合得當。在系統研發的過程當中,它們的設計是相互關聯的,不可分開,硬件設計的時候必須要考慮到軟件的實現形式,設計軟件的時候當然也要考慮到硬件的工作基礎。為了提高系統的應用,還在虛擬儀器Labview上完成了上位機的設計,使溫度數據顯示得更為直接,易于管理和以后的維修。軟件和硬件一起組成了一個完整的數據采集系統,硬件是該系統的基礎,軟件是該系統的核心,它們需要共同合作才可以完成整個數據的采集和處理,不可或缺。
2系統硬件的抗干擾設計
系統的硬件抗干擾設計是整個采集系統抗干擾設計的主體。軟件的抗干擾設計也是以它的設計為基礎,原由就在于此軟件以及其它的重要的數據,全部是以固件的形式儲存在ROM里的,假如沒有可信硬件電路的工作,軟件的抗干擾就不用提了。系統的硬件抗干擾設計通常可以分為供電系統、長線傳輸、印刷電路板和地線系統的抗干擾設計。原因在于本次設計沒有通過現場的調試,就用PROTEL軟件設計了印刷電路,因此印刷電路板和地線系統的搞干擾設計是這次設計的重點。
2.1印刷電路板抗干擾的設計此設計在單片機的運用當中,電源線、信號線和元器件組成了高度集合體印刷電路,它們彼此間在電氣上呼應。所以我們在印刷電路板的抗干擾設計中一定要滿足于抗干擾的所有規則,對于部分干擾對軟件、硬件的調試都一樣的重要。以下就是印刷電路板系統抗干擾設計遵循的主要原則:
2.1.1布置電源線在印刷電路板上布置電源線應該注意以下的問題:首先,就是要根據電流量的大小來加寬所需導線;其次,電源線和地線到數據線傳送的方向應當保持一致;最后,穩壓電源必須要獨立的電源。
2.1.2布置地線在一般地情況下,電路板上的地線可以被分成數字地線和模擬地線。數字地線就是高速數字電路的地線,模擬地線就是模擬電路的地線。它們的安排應該按照三個依據:其一,數字地線和模擬地線必須要分開布置,并且一定要和它們的電源地線分開相連接;其二,地線一定要用可以通過電流三倍地線;第三,接地線時為了減少地線之間的電位差,必須要注意閉合回路,以提高抗干擾能力。
2.1.3信號線的分類在平常情況下,印刷電路板線路布置鍵入更多,以減少各類型線之間的互相干擾,功率線和信號線,驅動線和信號線都必須要分開布置。
2.1.4去耦電容配置為了整體的抗干擾能力提高,配置消災難電容必須安裝在印刷電路板的關鍵部分。我們需要配置站點有:電源線電路板端口;每個集成電路芯片的電源引腳接地;在一臺機器復位端子接地。
2.1.5印刷電路板尺寸和元器件的分布印刷電路板尺寸要合適。元器件分布一定要考慮設備的類型和功能,可以嘗試高頻與低頻器件分開安排,低、高電流電路必須要遠離邏輯電路。
2.2地線系統設計地線系統的設計對抗干擾性能的影響很大。單片機中的應用系統地線系統包含前面的數字地、模擬地,保護地以及屏蔽地。適當的接地辦法是:把所有的邏輯地應該連接在一起,所有的邏輯地必須在信號源側或者負載側,以保護地線鏈接到單個點上,通常是在信號源側。
3系統軟件抗干擾的設計
軟件抗干擾即使只是硬件的補充和完善,但是軟件的抗干擾設計在整個系統抗干擾設計中有著舉足輕重的地位。由于系統運行的環境是特別嘈雜,再大的干擾也并不能損害硬件系統,但是該系統運行起來是不可能正常。在通常的情況下,軟件抗干擾系統是由數據采集軟件抗干擾、控制抗干擾軟件故障和運行不正常免疫的軟件程序組成。
3.1數據采集軟件的抗干擾一般的在工業應用中單片機必須要收集各種的參數。即使在單片機的系統中采用了各種的抗干擾措施,但是由于工業環境的惡劣,測量的參數信號的微弱,有的時候肯定還會有干擾損壞,所以,該系統的設計必須附有多種抗干擾軟件,應該采用硬件和軟件抗干擾措施相結合的措施。
3.2軟件運行程序的干擾在單片機的系統應用中,指令碼的地址碼和操作碼會受到各種干擾源的影響,在單片機中,操作數被程序計數器PC當作指令執行,或者PC的值指向的非程序區的時候,單片機運行的程序就會進入死循環。為了單片機能夠恢復正常的工作,一般地情況下會使用軟件陷阱、監視定時器和軟件控制電路方法中的若一種方法。
4總結
前言:移動通信技術和產業已經歷經了近三十年的發展,從最初的模擬蜂窩系統的單一頻段天線,逐漸地發展到現在的漫游全球的數字化多制式天線;從最初的飛鴿傳書,到現在的全球通信;從最初的單一語音通話工具,逐步發展到如今的計算機、網絡和通信互相交融為一體的多功能終端。就算手機的功能、軟硬件和外觀在怎么改變,也無法逃避天線的設計是手機設計所有環節當中最難而又最關鍵的這一必須面臨的不爭的事實。目前所有的智能手機都面臨著各種技術性挑戰,無線通信移動終端天線的性能是否優越,將成為以后主導智能手機市場的主導因素。
1.倒L形接S形手機天線
1.1 天線結構設計
對于倒L形接S形手機天線,我們一般采用由FR4材料構成基體,而對于其參數的我們選擇的是介電常數為4.5,其大致厚度在0.78mm左右最為宜。其位于印刷電路板正面的左上角的天線的輻射單元由兩個部分組成,一是饋電帶線,二是短路帶線。其位于印刷電路板背面的金屬接地板的寬度與基板基本上相等,在輻射單元的背面頂部留有凈空區域。
1.2 天線測試與分析
設計完成后并加工完畢的倒L型接S型手機天線一般利用Agilent E5071C微波網絡分析儀對成品進行回波測試。我們將儀器測試結果與仿真結果進行比照后發現,在低頻段和中頻段中,天線的工作帶寬與實際結果大致相同;然而在高頻段上卻發現測試結果相比實際結果略有減小;從大體上來看,測試結果顯示天線的中心頻率點的阻抗匹配程度稍稍偏低。根據測試結果我們對其出現的問題進行了原因分析,與仿真結果出現偏差主要是所選擇的天線基體材料的實際參數有所出入、軸線接頭處有損耗,由于對實際結果影響不大,因此這些因素可以不考慮。
2.開口方環形手機天線
2.1 天線結構設計
對于開口方環形手機天線,我們一般采用由FR4材料構成基體,而對于其參數的我們選擇的是介電常數為4.5,其大致厚度在1.55mm左右最為宜。其位于印刷電路板正面的左上角的天線的輻射單元由兩個部分組成,一是饋電帶線,二是短路帶線。其位于印刷電路板背面的金屬接地板的寬度與基板基本上相等,在輻射單元的背面頂部留有凈空區域。
2.2 天線測試與分析
設計完成后并加工完畢的開口方環形手機天線一般利用Agilent E5071C微波網絡分析儀對成品進行回波測試。我們將儀器測試結果與仿真結果進行比照后發現,在低頻段上天線的諧振點略有降低,中頻段和高頻段的天線諧振點略高,帶寬有少許偏移。
3.迂回枝節平板電腦天線
3.1 天線結構設計
對于迂回枝節平板電腦天線,我們一般采用由FR4材料構成基體,而對于其參數的我們選擇的是介電常數為4.36,其大致厚度在0.76mm左右最為宜。其位于印刷電路板正面的左上角的天線的輻射單元由兩個部分組成,一是饋電帶線,二是短路帶線。其位于印刷電路板背面的金屬接地板的寬度與基板基本上相等,在輻射單元的背面頂部留有凈空區域。
3.2 天線測試與分析
設計完成后并加工完畢的迂回枝節平板電腦天線一般利用Agilent E5071C微波網絡分析儀對成品進行回波測試。我們將儀器測試結果與仿真結果進行比照后發現,在低頻段上天線的諧振點稍有降低,而在中頻段和高頻段上天線的諧振點略微上升。
4.共面 T 形多用途移動終端天線
4.1 天線結構設計
對于共面T形多用途移動終端天線,我們一般采用由FR4材料構成基體,而對于其參數的我們選擇的是介電常數為4.42,其大致厚度在1.58mm左右最為宜。其位于印刷電路板正面的左上方的天線的輻射單元由兩個部分組成,一是饋電帶線,二是短路帶線。其位于印刷電路板背面的金屬接地板的寬度與基板基本上相等。
4.2 天線測試與分析
設計完成后并加工完畢的共面 T 形多用途移動終端天線一般利用Agilent E5071C微波網絡分析儀對成品進行回波測試。我們將儀器測試結果與仿真結果進行比照后發現,測試結果顯示在低頻段和高頻段的中心頻率略微上移,同時中頻段出現兩個諧振點,在諧振點處的阻抗匹配均良好。
5.弓形多用途移動終端天線
5.1 天線結構設計
對于弓形多用途移動終端天線,我們一般采用由FR4材料構成基體,而對于其參數的我們選擇的是介電常數為4.42,其大致厚度在1.6mm左右最為宜。其位于印刷電路板正面的左上方的天線的輻射單元由兩個部分組成,一是饋電帶線,二是短路帶線。其位于印刷電路板背面的金屬接地板的寬度與基板基本上相等。
在輻射單元的背面頂部留有凈空區域。
5.2 天線測試與分析
設計完成后并加工完畢的弓形多用途移動終端天線一般利用Agilent E5071C微波網絡分析儀對成品進行回波測試。我們將儀器測試結果與仿真結果進行比照后發現,測試結果顯示在低頻段和中頻段的工作頻段比仿真結果略微偏高。
6.移動終端天線的場景應用
6.1 用于衛星移動通信
4G無線通信移動終端天線可應用于衛星移動通信中,其中終端天線中的L波段衛星移動通信系統的天線陣是一個由16個環形天線所組成的平面陣,同時在數字信號處理部分由10個現場可編程的邏輯門陣列芯片構成。為了對該系統進行外場測試發現,采用了自適應算法進行測試,用該算法可在整個上半空間中產生16個波束,基本上全局覆蓋,而且根本就不需要添加任何傳感儀器,就能高效快捷的對一些衛星信號進行自動捕獲和跟蹤。
6.2 用于蜂窩移動通信基站
4G無線通信移動終端天線也可應用于蜂窩移動通信基站中,然而與用于衛星移動通信最大的不同點就是,用于蜂窩移動通信基站的移動終端天線大致設計思想就是充分利用高分辨率的算法以得到通信信號的引導矢量,從而可以計算出
上行鏈路加權系數。當4G無線通信移動終端天線正處于發射狀態時,由于上下行鏈路使用相同頻率,上行鏈路的加權系數可直接用于下行鏈路。
一、引導教學是課程實施的先導
學生對將要學習的東西有一定的認知能力,才能激發興趣,有的放矢的學習,提高學習效率。引導教學是提高認知能力的有效方法。引導教學包括以下幾種方法:
1.觀看電子產品制造工藝教學影片
電子產品制造工藝教學影片中涉及電子元器件、電路板的裝配和焊接、印刷電路板制作技術、現代電子產品的制作過程四方面的內容。通過教學影片的觀看使學生對電子產品生產工藝與管理這門課程的教學內容和教學目的增加感性認識。
2.實物展示
將往屆學生的優秀作品做成展臺,讓學生參觀學習。通過參觀學習,他們將知道自己學習的過程和學習的成果。隨后對學生進行學習前的思想動員,激發他們的學習興趣,讓他們好好學習,爭取使自己的作品也能進入展臺。
二、認知性教學是課程實施的基礎
1.電子元器件的認知
常用的電子元器件的認知教學包括電阻的色環讀法,二極管的陰陽極判別,三極管的三極判別,電容、電位器、晶閘管、揚聲器、變壓器等等的檢測。這些認知教學,我們應該配以簡單電路實際搭接講解,使用萬用表檢測和驗證結果。
2.生產過程和管理的認知
參觀西門子、長虹、三星等電子公司。讓學生對電子產品的生產環境、流水線生產過程、生產分工、生產中使用的工具和設備、生產中檢測的儀器設備等內容有一個感性、詳實的認識。學生在認知能力上再次加深,為以后的學習奠定了很好的基礎。
3.課程培養目標的認知
學生應該了解課程培養目標。課程培養目標圍繞三種能力展開――社會能力、專業能力、自我拓展能力。能力的培養是課程體系建立的核心內容,也是學習領域體現的內容。通過該課程的學習,學生可以學會與人配合,與人共處;學會必要知識和技能;學會自我學習,學會工作。
三、項目導向和任務驅動是課程實施的綱領和手段
項目教學是這門課程的實施綱領和手段。項目遵循由簡單到復雜,由組裝電子產品到檢測電子產品,由萬能板搭接和調試電路到自己設計,制作PCB板,由手工焊接到自動焊接的方案實施的。這一學期里共安排6個項目,分別是項目一,手工焊接觸摸式開關;項目二,手工焊接調頻調幅收音機;項目三,用萬能板搭接調試電路;項目四,設計和制作PCB板;項目五,再流焊接SMT調頻收音機;項目六,波峰焊接萬年歷。每個項目中都有相應的任務,必要的定義介紹,理論講解,電路分析。學生完成了規定的任務,即完成本項目的訓練。下面以項目四中任務三的展開為例簡要介紹教學任務的實施和教學效果,如下圖所示。
通過項目四的學習,學生可以了解印刷電路板的分類和組成;手工和電腦設計,制作PCB板的方法和技巧。在現代電子制作中,印刷電路板的設計和制作是急需崗位。學生經過本項目學習,可以勝任簡單印刷電路板的設計和制作,具有成為印刷電路板的設計和制作高級技師的潛力。
四、評價指導和網站建設是課程實施的保證
每個項目完成后學生將展示自己的作品,老師當場點評,學生記錄,課下撰寫實訓報告和心得體會,最后老師給予成績評定、過程考試和過程評定。目的是使學生逐步入門,增強信心,挑戰自我,完成所有任務。同時,網站建設是老師與學生溝通的橋梁,要充分利用現代化的教學手段教育學生,使學生能夠利用便捷的渠道與老師交換意見,幫助學生盡快找到解決方案的最佳途徑。網站還是與校外同行交流的開放平臺,學生可以通過網站自我學習,自我提高。
關鍵詞:學習情境;項目驅動;示范校;實踐能力
中圖分類號:G642 文獻標識碼:A
1引言
“電路CAD”課程應用計算機輔助設計技術來設計電子、電氣產品的電路原理圖和電路板制板圖,將現代化計算機輔助設計技術完美地、成功地應用于實際產品設計中,是從事現代電子信息類專業工作不可缺少的課程。隨著電子信息行業突飛猛進的發展,電子線路板在工業控制、儀器儀表、計算機、家用電器等方面的應用越來越廣泛,應用先進的計算機輔助設計技術設計電路板勢在必行。
Protel系列軟件是當前電子電氣行業功能最強、應用最廣的軟件,可方便地設計電路原理圖和電路板PCB圖,設計效果是傳統設計方法難以媲美的。本課程的培養目標是使學生掌握印刷電路板主流設計軟件Protel的使用,掌握印刷電路板圖的設計規范與標準,掌握元件布局和布線的設計規則,使學生能根據電路原理和工藝要求設計與制作一般電路板。
2課程開發
示范校專業建設提出了全面貫穿工學結合,實現人才培養與產業需求無縫鏈接的要求。本課程內容雖然是最終在計算機上完成印刷電路板圖的設計,但圖中的元件符號、元件封裝卻不能憑空想象,而是按照實際元件繪制的。評價一張印刷電路板圖的質量優劣要在印刷電路板使用之后,因此從整體設計、學習情境設計、教學方法與手段和課程特設建設等方面,本課程的設計都是教師與企業工程技術人員共同完成的。
2.1課程整體設計
通過走訪中環電子、三星電子、商科科技有限公司等企業,結合示范校建設對高職類學生遵循“夠用為度”的原則,我們確定本課程的總體目標是:讓學生在真實的情境下接受技能訓練,接觸實際項目的設計與生產,通過全過程的訓練掌握設計和制作知識,具有一定的PCB設計和制作能力,并考取職業資格證書。課題組教師通過與企業專家的溝通,從實際產品中獲取工程案例,這些案例具有實踐性(提高學生探究的興趣和解決問題的動機強度)、相關性(既與學生當前的學習內容有關,也與學生未來的職業崗位有關)、思考性(項目要有一定的難度和思考空間)。這樣課程打破了以知識為主體的內容體系,以難易程度不同、涵蓋知識點不同的產品為載體,教師通過任務驅動詮釋課程內容,介紹設計技巧,培養學生的職業技能和職業素質。本課程的職業技能和職業素質分解見表1。
2.2學習情境設計
遵照國家示范校建設的要求,我們與企業工程技術人員合作開發了基于項目驅動的“兩極放大電路板設計”、“8951單片機存儲器擴展電路板設計”、“雙路直流穩壓電路板設計”、“煤氣泄漏報警器電路板設計”四個學習情景。
學習情景任務的選擇遵循學生職業能力培養的基本規律,由簡單到復雜,循序漸進,體現職業性、實踐性,為學生可持續發展奠定良好的基礎。以“兩極放大電路板設計”、“8951單片機存儲器擴展電路板設計”二個學習情景為例,其任務、知識目標、技能目標、學時的分解見表2。
2.3教學方法和手段的改革
在本課程的教學過程中,教師使用多媒體課件、視頻錄像等多種手段演示重點、難點,幫助學生學習理論并掌握實踐操作技能。這些教學手段不僅為學生提供了大容量的信息資源,更以其聲、形、音、畫合而為一的動感場景和巨大的虛擬設計功能增加了吸引力和感染力,為學生創造了一個能全面調動學習興趣,激活創造性思維的環境。
學習的最終目的是使學生在走上生產崗位后能立即投入角色。因此校內的教學就模擬出了企業、工程現場的項目,使學生在真實環境下學習和訓練。“電路CAD”的教學使用了“虛擬項目”,課題組選取真實項目,對其進行分解和簡化,提煉出適合學生學習進度和難度的案例。學生先接受案例,再設計方案,最后具體實施,可以親身經歷一個項目從設計到制造出成品的全過程,了解項目的運作全過程和規則。實訓室模擬工程現場,從布局到設備、工具,完全按照真實的工作情景進行布置。學生在這樣的環境中進行實訓操作,收獲的不僅是簡單的技能,還有寶貴的經驗。他們將來走出學校,進入工作崗位,就會迅速適應環境,投入角色。
另外,該課的課程標準、多媒體課件、電子教案、實訓指導、上機練習題集、習題解答,在線測試等內容全部上網,并經常更新,充分利用了網絡化的輔助教學手段。通過網絡化的教學方式,學生可以隨時登錄網站,在課外自主學習。
2.4課程的主要特色
本課程的主要特色有:項目教學法的應用體現了超前的教學理念;采用多媒體及網絡教學方式,畫面直觀、易懂易學,教學方法先進;采用產品實物教學,緊貼實際;教學內容實用,效果顯著,使電路圖和電路板的現代化設計方法與生產一線實際產品的具體要求完美結合,充分發揮了Protel軟件的各項功能,使電子電氣產品的制造增加了技術含量,提高了效率,保證了質量;教學條件好,自編教材、課件,行業通用,覆蓋全國,示范性強。
3結束語
高等職業教育項目教學要緊密產學結合,教師不僅要不斷提高專業素質,而且必須真正參加到企業的工程實踐中去,學習企業的開發管理模式,總結實踐經驗,并將這些經驗運用到教學中去。同時,教師還必須使用適當的教學方式,才能將自己豐富的經驗與項目驅動的教學模式有機結合起來,提高教育教學質量。
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Research on Curriculum “Circuit CAD” based on Item-drive
SUN Hui-qin
(Sub-college of Information Engineering, Tianjin Vocational Institute, Tianjin 300410,China)
手機換電路板一般價格都比較高,如果可以只換一個電路板的元件,那么價格就比較便宜,所以如果需要更換整個電路板,那么就不如直接換一部手機了。
不同品牌、不同型號的手機,電路板的價格也都有所不同,在手機品牌的官網都可以查看配件的價格,如果手機在保修期內,非人為造成的手機損壞,售后會免費為你維修。如果手機進水之后一定不要立刻通電的,進水后如果電路板立刻通電的話就會短路,電路板就燒了,然后就開不了機了。
電路板可稱為印刷線路板或印刷電路板,線路板按層數來分的話分為單面板,雙面板,和多層線路板三個大的分類。單面板,在最基本的PCB上,零件集中在其中一面,導線則集中在另一面上。因為導線只出現在其中一面,所以就稱這種PCB叫作單面線路板。雙面板是單面板的延伸,當單層布線不能滿足電子產品的需要時,就要使用雙面板了。多層板是指具有三層以上的導電圖形層與其間的絕緣材料以相隔層壓而成,且其間導電圖形按要求互連的印制板。
(來源:文章屋網 )
壓差電壓更低,允許以更高效率轉換。
LDO并聯方法已經得到極大簡化。并聯LDO將所散出的熱量分散到印刷電路板上,減少了熱點。
更低的輸出電壓與低壓電源軌需求相匹配。
低靜態電流延長電池工作時間。
負載突降保護和更高的輸入電壓性能規格保護器件免受系統瞬態電壓影響,允許器件應用于汽車和嚴酷的工業環境。
電池反向和反向電流保護功能保護器件和周圍系統,提高總體可靠性。
低輸出噪聲減輕對系統電磁干擾(EMI)的擔憂。
耐熱增強型封裝更高效率地將熱量從系統中散發出去。
這些特點加上設計簡單性,已經使LDO逐步占據了以前由開關穩壓器占領的1A~5A應用領域。
現代表面貼裝印刷電路板系統受到的限制熱量
隨著更加復雜的制造技術、多層印刷電路板、更小和更薄的分立組件,以及更薄的集成電路封裝的出現,表面貼裝電路板設計也在逐步演變。制造技術的理想境界是,所有組件都是表面貼裝型的。問題是電源散熱。總的來說,電源輸出電流受到表面貼裝集成電路功耗的限制,功耗大約為2W。電流較高時,傳統的線性穩壓器需要散熱器,從而排除了全表面貼裝解決方案。一種可替代方案是高性能開關穩壓器,這種穩壓器提高了復雜性、成本和噪聲。另一種可替代方案是并聯多個共享負載的線性穩壓器。這提高了可用輸出電流,并將耗散的功率分散到表面貼裝系統中更大的區域上。傳統LDO很難并聯,但是新一代LDO(如LT3080)就非常容易并聯,甚至在電流非常高時也一樣。
低輸出電壓
新型高性能數字電路需要低于1.2V的電壓,而且所需電壓還會繼續降低。傳統線性穩壓器采用1.2V基準,這個基準電壓被升壓以產生一個等于或高于1.2V的穩定輸出。如果不在電路上做文章、增加外部組件,那么低于1.2V的輸出電壓是不可能實現的。而只有新一代線性穩壓器能產生低于1.2V的電壓。LT3080的電流源架構允許它產生低至0V的輸出電壓。
一種新型架構――并聯1.1A NPN LDO
印刷電路板上的并聯線性穩壓器可以分散熱量,與單個集成電路相比可以提高最大輸出電流,并有助于保持低的電路板峰值溫度.傳統上,這一直需要一個外部運算放大器和幾個電阻來實現。LT3080則是高性能1.1A低噪聲LDO,具有NPN功率電路,它可以非常容易地直接并聯。這是由LT3080的獨特架構決定的。該器件用精確電流源取代了傳統LDO電壓基準,這允許多個穩壓器用一段非常短的印刷電路板走線作為鎮流器來共享電流。可并聯的穩壓器沒有數量限制。
OV輸出能力和用單個電阻設置Vour
這種基于電流基準的新架構還使得用單個電阻設置低至OV的Vourr成為可能。有了這種提供零輸出的能力,LT3080就能夠完成對系統某些部分斷電的任務。已微調的10μA1%電流基準通過SET引腳提供。在SET引腳和地之間連入單個電阻,以產生成為誤差放大器基準點的電壓。這個基準電壓是SET引腳電流和電阻值直接相乘得出的。輸出電壓可以是從零直到由輸入電源決定的最大值之間的任何電壓。需要1mA的最低負載電流,以在任何輸出電壓情況下保持穩壓。
輸入電壓能力是1.2V~36V(絕對最大值為40V)。壓差電壓在滿負載時低至300mV(兩個電源工作),從而限制了功耗并提高了系統總體效率。在10Hz~100kHz的帶寬范圍內,輸出噪聲僅為40μV。
保護功能包括折返限流和熱停機。該電路的直接并聯及寬V和Vour、嚴格的電壓和負載調節、高紋波抑制能力,以及使用很少的外部組件使其非常適用于現代多電源軌系統。
通路晶體管的集電極增加了分散熱量的途徑。還可以用外部電阻以非常低的成本進一步分散熱量。
主要設計難題:不同情況下需要不同的保護電池反向保護
在由電池供電的系統中,當最終用戶將電池插反或接反時,可能引起損壞。在這種情況下,如果電路遭受了反向電壓電源,則將會有很大的電流通過硅片中的寄生結點流至地,因而有可能毀壞電路中易損的結點。增加二極管可以起保護作用,但是在電池和電源軌之間引入二極管壓降會浪費功率,并降低電源電壓。片上解決方案不僅保護了電路和負載,而且去掉了因增加外部組件而引起的問題。
輸出電壓反向保護
這種保護措施在以下情況下,可防止反向電流流過電路的寄生體二極管:
反向輸出電壓
負載返回到負電源
負電源在V之前被接通
輸出在加電時處于負壓軌電壓
限流/短路保護
線性穩壓器如果被迫提供過大的電流,就有可能損壞。這類保護電路在短路或過載情況下啟動,這時Vour
在短路情況下,不僅通路晶體管提供過大電流,通路晶體管上的電壓也處于最大值(因為Vour為地電平,晶體管上的電壓為V。線性穩壓器一般在芯片上使用兩種短路保護電路之一:恒定限流或形式更復雜的折返限流。給限流值增加折返量(或安全工作區(SOA)保護)在輸入電壓提高時降低了限流值,以保持功率晶體管處于安全工作區。
反向電流保護
這種保護電路在Vour>V時、即V短路或Vour被拉至高于V時啟用,可以防止任何反向電流從Vour流向V。
熱停機
這種保護起作用時,器件實際上是被關閉了,而且芯片必須根據內置到熱停機電路中的遲滯量進行冷卻。器件冷卻下來以后,就會被重新啟動。如果存在故障或過載情況,那么該器件的溫度會一直升高,直至達到熱停機溫度并被關閉。因此,器件根據熱停機溫度、遲滯量、封裝和熱限制,以某種低頻和占空比進行熱振蕩。
熱限制
熱限制是比熱停機稍微簡單一點的方法。采用這種方法時,最高芯片溫度由保護電路控制。
高功率密度1.1APNP LDO LTl965是采用低噪聲、低壓1.1A PNP功率電路的LDO,具有高功率密度。它在滿負載時具有僅為300mV的低壓差電壓、具有1.8V~20V的寬V能力和1.2V~19.5V的可調低輸出電壓。僅為40μV的超低輸出噪聲降低了 儀表、射頻、DSP和邏輯電源系統的噪聲,有益于后穩壓開關電源。在整個電壓、負載和溫度范圍內,輸出容限嚴格穩定在±3%之內。該器件具有500μA(工作時)和不到1μA(停機時)的低靜態電流,使其非常適合需要高輸出驅動能力和低電流消耗的應用。
LTl965穩壓器用低等效串聯電阻(ESR)、低至10μF的陶瓷輸出電容器優化了穩定性和瞬態響應。這些纖巧的外部電容器無需任何串聯電阻就可使用,而在其它很多穩壓器中串聯電阻是常見的。內部保護電路包括電池反向保護、無反向電流、輸出電壓反向保護、折返限流和熱限制。
就需要大的輸入一輸出壓差的應用而言,LTl965可組成非常緊湊和高熱效率的解決方案。該芯片具有多種封裝選擇,從高功率密度、小占板面積、高熱效率的DFN和MSOPE封裝,到更加傳統的DD-Pak和TO-220功率封裝。
保護能力
LTl965具有多種保護功能,非常適用于由電池供電的電路。除了與單片穩壓器有關的常規保護功能(如限流和熱限制),該器件還可防止被反向輸入電壓、反向輸出電壓以及反向輸出一輸入電壓損壞。
限流保護和熱過載保護功能可以保護LTl965免受其輸出端電流過載的影響,增加折返限流保護可保持功率晶體管處于安全工作區。
LTl965的輸入可承受22V(絕對最大值)反向電壓。該芯片將電流限制到低于1mA(典型值低于200μA),而且輸出沒有負壓出現。在電池接反時,該器件同時保護自身和負載免受損壞。
LTl965的輸出被拉至低于地電平也不會引起損壞。如果輸入開路或接地,那么輸出可能被拉至低于地電平22V(絕對最大值)。就可調版本而言,輸出就像開路一樣,沒有電流流出。不過,在設置輸出電壓的電阻分壓器中有電流流動(但是受到電阻分壓器的限制)。如果輸入由電壓源供電,那么輸出源電流等于限流值,而且,LTl965靠熱限制保護自身安全。在這種情況下,將/SHDN引腳接地可關閉該器件并禁止輸出電流。
如果ADJ引腳被拉至高于或低于地電平9V,不會引起LTl965損壞。如果輸入開路或接地,那么被拉至低于地電平時,ADJ引腳就像開路一樣,在被拉至高于地電平時,ADJ引腳就像一個與二極管串聯的大電阻一樣(ADJ引腳電阻在3V時的典型值為5kΩ,9V時為1.5kΩ)。
注意,在ADJ引腳連接到電阻分壓器的情況下,如果輸出被拉高,那么ADJ引腳會被拉至高于其9V箝位電壓,在這種情況下,ADJ引腳輸入電流必須低于5mA。例如,一個電阻分壓器用來從1.20V基準提供一個穩定的1.5V輸出,而輸出被強制為20V。必須選擇電阻分壓器上面的電阻,以在ADJ引腳電壓為9V時,將進入ADJ引腳的電流限制為低于5mA。OUT和ADJ引腳之間的11V壓差除以進入ADJ引腳的最大電流5mA,得出分壓器上面電阻的最小阻值為2.2kΩ。
在需要備份電池的電路中,可能出現幾種不同的輸入,輸出情況。輸入被拉至地電平、拉到某個中間電壓或開路時,輸出電壓仍然可以正常提供。
如果LTl965的IN引腳電壓被迫低于OUT引腳,或OUT引腳被拉至高于IN引腳,那么輸入電流一般會下降至低于2gA的水平。如果LTl965的輸入與一個放電(低電壓)電池相連,而且由一個后備電池或第二個穩壓器來維持輸出,就會出現這種情況。如果輸出被拉至高于輸入,那么/SHDN引腳的狀態對反向輸出電流沒有影響。
結語
熟悉手工焊錫的常用工具的使用及其維護與修理。 基本掌握手工電烙鐵的焊接技術,能夠獨立的完成簡單電子產品的安裝與焊接。熟悉電子產品的安裝工藝的生產流程,印制電路板設計的步驟和方法,手工制作印制電板的工藝流程,能夠根據電路原理圖,元器件實物。了解常用電子器件的類別、型號、規格、性能及其使用范圍,能查閱有關的電子器件圖書。能夠正確識別和選用常用的電子器件,并且能夠熟練使用普通萬用表和數字萬用表。了解電子產品的焊接、調試與維修方法。通過收音機的通電監測調試,了解一般電子產品的生產調試過程,初步學習調試電子產品的方法,培養檢測能力及一絲不茍的科學作風。
二、原理
天線收到電磁波信號,經過調諧器選頻后,選出要接收的電臺信號。同時,在收音機中,有一個本地振蕩器,產生一個跟接收頻率差不多的本振信號,它跟接收信號混頻,產生差頻,這個差頻就是中頻信號。中頻信號再經過中頻選頻放大,然后再檢波,就得到了原來的音頻信號。音頻信號通過功率放大之后,就可送至揚聲器發聲了。天線接收到的高頻信號通過輸入電路與收音機的本機振蕩頻率(其頻率較外來高頻信號高一個固定中頻,我國中頻標準規定為465khz)一起送入變頻管內混合一一變頻,在變頻級的負載回路(選頻)產生一個新頻率即通過差頻產生的中頻,中頻只改變了載波的頻率,原來的音頻包絡線并沒有改變,中頻信號可以更好地得到放大,中頻信號經檢波并濾除高頻信號。再經低放,功率放大后,推動揚聲器發出聲音。
三、安裝調試
1.檢測
(1)通電前的預備工作。
(2)自檢,互檢,使得焊接及印制板質量達到要求,特殊注意各電阻阻值是否與圖紙相同,各三極管、二極管是否有極性焊錯,位置裝錯以及電路板銅箔線條斷線或短路,焊接時有無焊錫造成電路短路現象。
(3)接入電源前必須檢查電源有無輸出電壓(3v)和引出線正負極是否準確。
初測。
(4)接入電源(注意+、-極性),將頻率盤撥到530khz無臺區,在收音機開關不打開的情況下首先測量整機靜態工作總電流。然后將收音機開關打開,分別測量三極管t1~t6的e、b、c三個電極對地的電壓值(即靜態工作點),將測量結果填到實習報告中。測量時注意防止表筆將要測量的點與其相鄰點短接。
2、調試
經過通電檢查并正常發聲后,可進行調試工作。
(1)調中頻頻率(俗稱調中周)
目的:將中周的諧振頻率都調整到固定的中頻頻率“465khz”這一點上。
a. 將信號發生器(xgd-a)的頻率選擇在mw(中波)位置,頻率指針放在465khz位置上。
b. 打開收音機開關,頻率盤放在最低位置(530khz),將收音機靠近信號發生器。
c. 用改錐按順序微微調整t4、t3,使收音機信號最強,這樣反復調t4、t3(2~3次),使信號最強,使揚聲器發出的聲音(1khz)達到最響為止(此時可把音量調到最小),后面兩項調整同樣可使用此法。
(2)調整頻率范圍(通常叫調頻率復蓋或對刻度)
目的:使雙聯電容全部旋入到全部旋出,所接收的頻率范圍恰好是整個中波波段,即525khz~1605khz。
a. 低端調整:信號發生器調至525khz,收音機調至530khz位置上,此時調整t2使收音機信號聲出現并最強。
· b. 高端調整:再將信號發生器調到1600khz,收音機調到高端1600khz,調c1b使信號聲出現并最強。c. 反復上述a、b二項調整2~3次,使信號最強。 (3)統調(調敏捷度,跟蹤調整)目的:使本機振蕩頻率始終比輸入回 ...
b. 高端調整:再將信號發生器調到1600khz,收音機調到高端1600khz,調c1b使信號聲出現并最強。
c. 反復上述a、b二項調整2~3次,使信號最強。
(3)統調(調敏捷度,跟蹤調整)
目的:使本機振蕩頻率始終比輸入回路的諧振頻率高出一個固定的中頻頻率“465khz”。
方法:低端:信號發生器調至600khz,收音機低端調至600khz,調整線圈t1在磁棒上的位置使信號最強,(一般線圈位置應靠近磁棒的右端)。
高端:信號發生器調至1500khz,收音機高端調至1500khz,調c1a’,使高端信號最強。
在高低端反復調2~3次,調完后即可用蠟將線圈固定在磁棒上。
四、總結
問題分析:在電焊收音機得時候,焊接最需要注意得是焊接得溫度和時間,焊接時要使電烙鐵得溫度高與焊錫,可是不能太高,以烙鐵接頭得松香剛剛冒煙為好,焊接得時間不能太短,因為那樣焊點得溫度太低,焊點融化不充分,焊點粗糙容易造成虛焊,而焊接時間長,焊錫容易流淌,使元件過熱,容易損壞,還容易將印刷電路板燙壞,或者造成焊接短路現象.
焊接順序:
一、焊接中周,為了使印刷電路板保持平衡,我門需要先焊兩個對角得中周,再焊接之前—定要辨認好中周得顏色,以免焊錯,千萬不能一下子將三個中周全部焊再上面,這樣以后得小元件就不好按裝
二、焊接電阻,測好電阻的阻值然后別在紙上,我門要按r1——r8的順序焊接,以免漏掉電阻,焊接完電阻之后我門需要用萬用表檢驗一下各電阻是否還和以前得值是一樣(檢驗是否有虛焊)。
三、焊接電容,先焊接瓷介電容,要注意上面得讀數,緊接這就是焊電解電容了,特別要注意長腳是"+"極,短腳是"—"極。
四、焊接二極管,紅端為"+",黑端為"—"。
五、焊接三極管,—定要認清"e","b","c"三管腳(注意:[v1,v二,v三,v四]和[v五,v六]按放大倍數從大到小得順序焊接)。
六、剩下得中周和變壓器及開關都能夠焊了。
七、最需要細心得就是焊接天線線圈了,用四根線一定要按照電路圖準確無誤得焊接好。
八焊接印刷電路板上 ""狀得間斷部分,我門需要用焊錫把他門連接起來。
九、焊接喇叭和電池座.
【關鍵詞】工作過程導向;校企合作;學習情境
電子線路板(即印刷電路板,簡稱PCB板)是信息電子工業最基本的構件,有“電子產品之母”之稱。隨著科學技術的發展,新興電子產品不斷涌現,使PCB產品的用途和市場也不斷擴展。電子線路板設計是現代電子產品設計技術的發展方向,具有基礎性、專業性、應用性和先進性的特點。
《電子線路板設計與制作》是電子信息工程技術專業的核心課程,是一門實踐性和技術性都很強的專業課程。通過本課程的學習,使學生能正確使用電子CAD(Protel DXP)軟件,完成常用電子應用系統原理圖的繪制、印刷電路板的設計以及印刷電路板的制作等任務,為今后從事電子應用系統設計、技術創新等工作奠定基礎。印刷電路板作為工藝管理、產品研發、成本控制、生產運行、質量控制的直接對象,有利于對學生進行標準意識、規范意識、質量意識及環境意識的培養,成為職業素質訓導的重要平臺。
一、課程開發思路
(一)校企合作共同開發,將學科課程轉變為面向職業崗位的工作過程導向的課程
課程開發團隊(含高層次企業專家、實踐專家)通過對PCB市場人才需求和崗位技能要求的調查,調研了我院所在的魯南地區以及長三角地區電子信息制造業行業企業,與企業工作現場一線專家進行論證和探討,綜合分析了電子產品開發技術人員以及開發助理員崗位,明確了典型工作任務。在此基礎上,進行職業能力分析,根據能力復雜程度整合典型工作任務形成行動領域;然后根據認知及職業成長規律遞進重構行動領域轉換為學習領域課程。
我院與無錫恒尚工控技術有限公司等合作,以“校中廠”的合作模式,建成具有真實職業氛圍的校內實訓室,為課程現場教學、實施項目教學提供很好的條件。同時通過聘請校外企業工作一線專家指導和參與課程改革及教學,構建教學任務,開發實踐項目,實現了由專業教師獨立開發教學內容轉變為校企合作共同開發,由原來的模擬實訓轉變為真實項目操作、真實職業場景實訓,由原來的學做分離轉變為學中做、做中學。將該課程的教學內容從傳統的軟件操作技能訓練過渡到電路設計能力的培養,并延伸到實際印刷電路板制作的實踐技能訓練,實現教學和工作的零對接。
(二)設置學習情境,教學內容從“軟件應用”過渡到“工作過程導向”
傳統以軟件應用為線索的教學內容主要包括原理圖的繪制和PCB板圖的設計兩方面。由于本課程的實踐性很強,課程開發團隊基于PCB板制作的工作過程為導向,將電子線路板的設計與電子工藝制作進行整合設計。根據原理圖繪制―PCB圖設計―PCB板制作的工作流程,采用以企業的實際研發項目、典型產品案例為載體設計學習情境,按照電路由簡單到復雜的原則,構建與企業生產過程相一致的完整的工作過程。共設置了6個學習情境,16個學習任務。
學習情境一:實用門鈴電路的制作。設置了2個學習任務,印刷電路板的生產認知和實用門鈴電路的手工制作。主要目的是通過生產認知,首先給學生以感性認識,并進行簡單的制板操作。
學習情境二:三端穩壓電源的設計與制作。設置了3個學習任務,分別是三端穩壓電源原理圖的繪制、PCB圖設計、及PCB板制作。通過這個學習情境,讓同學們熟悉Protel DXP的基本應用,完成簡單電路原理圖及PCB圖設計與PCB板的制作。
學習情境三:數碼管元件及封裝的設計。設置了2個學習任務,通過原理圖庫元件和封裝庫元件的制作,可以解決庫元件的不足及封裝的不適合。
學習情境四:U盤電路的設計與制作。設置了3個學習任務,通過該情境的學習,讓同學們掌握較復雜的含總線的電路原理圖的繪制、PCB設計及制作。
學習情境五:單片機數據采集系統的設計與制作。通過該情境的學習,讓同學們掌握層次原理圖的繪制及PCB設計與制作,用于解決特別復雜的電路的設計。
學習情境六:計算機有源音箱的設計與制作。綜合實訓項目,旨在培養學生綜合設計的能力。
二、教學實施及考核評價
(一)教學實施環節緊扣學生技能培養
本課程教學實施的重點在于對學生實際操作技能的訓練,為此,我們充分利用校中廠――無錫恒尚工控技術有限公司進行實地訓練,同時聘請企業的一線技術工人擔任我們課程的實習教師。具體實施步驟如下:
首先安排學生認知實習。通過到校中廠參觀,并進行簡單的制板實訓使學生在了解工藝的前提下,產生對電子線路板設計與制作的感性認知,以方便學生進一步學習設計方面的知識,掌握設計技能。這既符合學生的認知規律,又符合行動導向的原則,同時激發了學生學習的積極性。
其次通過設置模擬真實工作崗位的實踐性任務,實施理實一體化教學。教師示范操作并進行理論闡述,學生分組操作、實戰演練、檢查評價,以便達到掌握知識和鍛煉技能的目的。
最后,工學結合,頂崗實踐。安排學生到校中廠頂崗實踐,在真實的工作環境和工作崗位上進一步提高職業技能及崗位適應能力。
(二)教學方法行動導向,體現教學做一體
教學團隊專兼職教師共同采用符合工作過程導向的教學模式,通過一體化的場景及企業實際生產環境,雙師示范指導學生親自操作,使學生做中學、學中思、思中悟。通過運用六步教學法、任務驅動法、虛擬仿真等多種教學方法和手段優化教學過程,提高教學效果。教學過程中,我們通過布置任務、分析任務、探索知識,培養技能、實戰演練、檢查評估、拓展訓練,任務總結六個步驟,由淺入深使學生快速掌握電子系統原理圖的繪制及PCB板圖設計與制作,引導學生通過項目實踐尋找完成任務的途徑和方法。
(三)課程評價方式多元,注重過程考核
本課程通過學生自評、小組互評以及教師評價等多種方式,注重考核學生的專業知識的綜合運用,崗位技能的掌握和職業素養的提高。考核涵蓋項目全過程,每個項目我們制定了公共考核和過程考核評價標準。學生頂崗實習期間的考核由企業專家負責。公共考核點主要包括工作與職業操守、學習態度、團隊合作精神、交流及表達能力、組織協調能力等,占每個項目考核的30%;過程考核占70%,包含圖紙的設計過程和電路板的制作過程,主要考核點有軟件操作、圖紙設計質量、加工方案制訂、PCB板制作過程、PCB板質量及調測等。
通過工作過程導向的課程開發與實踐,在教學實施的過程中取得了良好的教學效果,課程組也編寫了一部工學結合、工作過程導向的教材。教學過程中通過真實的任務鍛煉了學生的操作技能,提高了學生的職業能力,也增強了學生學習的積極性和主動性。學生通過學中做,做中學,自身的綜合職業能力不斷提高。
參考文獻
[1]姜大源.當代德國職業教育主流教學思想研究――理論、實踐與創新[M].北京:清華大學出版社,2007.
采用網版印刷的方式印制電路板已經由來已久,本文除了介紹電路板的一些特性及應用,主要結合實際生產詳細介紹網版印刷在電路板制作方面的應用,探討電路板制作對網版印刷的更高要求,希望這些經驗對從事電路板制作的人員有所裨益。
一、關于PCB
在電子技術發展的早期,電路由電源、導線、元器件和開關構成。各個元器件之間通過一定的電路設計用導線連接在一起。各個部件處在一個立體空間中。但是隨著電子技術的發展,電子產品的功能及結構都變得極為復雜。元器件和線路的排布都會受到很大的空間限制。如果繼續采用傳統的空間布線方式,就會使電子產品變得復雜且沒有規律。為了克服這一弊端。人們開始用一塊板材作為基礎,在板上規劃元件的布局,確定元件的接點,使用接線柱做接點,再用導線把接點按電路要求,在板的一面布線,在另一面裝元件。這就是最早的電路板(圖1)。單面敷銅板的發明,成為電路板設計與制作新時代的標志。首先在敷銅板上用模板印制防腐蝕膜圖,然后再進行腐蝕刻線。這種技術就象在紙上印刷那樣簡便,“印刷電路板”由此得名。隨著電子技術的進一步發展,出現了雙面板,即在板子兩面都敷銅,兩個面都可以腐蝕刻線。除了雙面蝕刻以外,為了應對更加復雜的線路設計,出現了更多層的電路板。圖2所示為采用了8層PCB板的NVIDIA顯卡。今天PCB是電子行業中最重要的基礎電子部件,從宇宙飛行器、大型計算機、運載火箭、磁懸浮列車到電視、電子計算機等眾多產品,不勝枚舉。幾乎每一種電子設備都離不開PCB,可以說只要有集成電路等電子元器件的地方,就有PCB的存在。網版印刷和PCB本來是不搭界的,但是今天的它們卻聯系密切。其實網版印刷能夠進入PCB行業,曾經經歷過一段非常曲折的過程。上世紀90年代以前,長約20年的時間里,PCB與網版印刷的聯系并不是很大,當時的PCB從業者一般都認為“網版印刷不適宜精密PCB制造”,網版印刷只適用于對尺寸精度和分辨率精度要求不太高的“印制-蝕刻”和圖形電鍍制造印制板。確實當時的網版印刷并不具備為精密PCB制作服務的能力。這種狀況并未一直持續下去,隨著網版印刷新材料和新技術的出現,PCB行業表現的越來越離不開網版印刷技術。
二、網版印刷在PCB制作中的應用
1.PCB抗蝕膜印刷
把設計好的電路圖形印刷在層壓板上形成抗蝕膜,這就是抗蝕膜印刷;它是通過網版印刷來完成的。要在覆銅板上形成電路和焊盤之類的導體,通常會采用兩種加工工藝:一種是網印法;另一種是光刻法。光刻法成本較高,隨著網印精度的提高,網印法應用的越來越多。網印法即在覆銅板上預先網印抗蝕膜,然后用化學方法將未被抗蝕劑覆蓋的部分腐蝕掉,隨后脫去抗蝕膜,即得到需要的導電圖形。在網版印刷中可選用滌綸絲網或不銹鋼絲,這兩種絲網的印刷精度比較高。制版可采用直接感光制版法或直間感光制版法。采用直接法制版時,涂布感光膜的厚度要掌握好,一般印刷阻焊膜以(25~30)μm為佳。抗蝕油墨一般為堿溶性油墨,印制到覆銅板上后能耐三氯化鐵等酸性溶液的腐蝕。網印刮板選用聚氨酯橡膠型,厚度為8mm,其邵氏硬度為70左右,刮板的形狀選用直角,刮板與絲網的角度為(50~60)°,印刷時也要適當控制抗蝕油墨干燥后的成膜厚度。若成膜過厚會造成導電圖形擴張,影響精度;如過薄會形成砂眼針孔,增加修版工作量。網印后采用遠紅外烘道干燥2min即可,而用自然干燥時,溫度控制在(25~30)℃,大約需要4h或更長一些時間。干燥后的電路板即可進入酸性蝕刻工序,蝕刻完畢后用1%~2%氫氧化鈉稀堿液噴淋去膜。此時PCB抗蝕膜的作用就完成了。
2.黏結劑印刷
在表面安裝中,引用流動焊料和安裝大的異形部件時,網印用的黏結劑一般是紫線固化型的UV膠粘劑。這種膠粘劑在紫外線照射下,其內部的自由基會吸收紫外線引起整個膠粘劑發生交聯或聚合反應。能在短時間內實現牢固的黏結。
3.焊漿(膏)印刷
印制電路板一般都是事先在基板上安裝好各個元器件,然后再進行錫焊。焊漿印刷的目的是為了把安裝部件接合到印刷線路板焊接區上。大量生產時,用這種方法能保證其優良的焊接性能。焊漿一般由焊料粒子、溶劑、助熔劑等成分組成。其黏度高、摩擦系數大。人們常用的焊劑是鉛錫合金,熔點在183℃。焊漿印刷與其它漿料的印刷不太相同,印刷時,要特別注意刮板的運行速度,既要緩慢又要均勻。只有這樣才能保證焊漿的質量。另外要特別注意防止焊錫電路的氧化,焊錫電路是否被氧化,這一點決定著焊接的好壞。有時,可能焊錫的涂布很適當,但保管情況不好,線路也會氧化,焊接就會不良,為此保管時必須防止由于受潮等原因引起的氧化反應。
4.標記油墨的印刷
為了標明元器件的安裝部位,要用標記油墨在電路板表面印刷符號,符號印刷完畢后電路板才算制作完成。標記油墨分光固型和熱固型兩大類,而每類又分成單組份和雙組份兩種。印制電路板要求兩面(即插件面和焊接面)都要進行網印標記油墨。不同類型的油墨成膜厚度會有差異,成膜厚度對印刷電路板的質量有相當的影響。油墨成膜厚度與諸多工藝因素有關,因此要綜合各種園素,根據實際操作來控制膜層厚度。網版印刷除了在以上幾個領域應用外,還在阻焊膜印刷、精細電路板印刷等領域應用廣泛。如今雖然網版印刷在PCB制造中的地位已經無可取代,連最高級、最精細的電路板制作它都可以應對。但是電路板制造的復雜精細程度也在與日俱增,所以這就對網版印刷技術提出了更高的要求。
三、PCB制作對網版印刷的要求
1.感光膠
雖然感光膠的發展使得網版印刷在PCB制作領域發展迅速,但PCB制作對感光膠卻有更高的要求,主要表現在需要更高的解像力,便于進行細線條超精密印刷;更高的感光速度,便于節約能源并提高工作效率。較高的固體含量,利于涂布,特別是較厚版膜的涂布;保存的穩定性,要求感光膠在高溫、高濕等環境中依然性能穩定;環保公害小,或者無公害,對操作中身體無危害。一般在發達國家每3~5年就會有新型系列的感光膠問世。不過可以預見的是在未來一段時間內,重氮樹脂系感光膠仍然將是網印制版的主要類型(圖3),但是,隨著新材料、新設備、新技術的不斷涌現,乳膠和光引發劑的結構將會發生較大改變,以滿足更高層次的制版需求。
2.絲網
PCB制作要求絲網具有更好的抗張強度,并且絲網吸濕后的輕度變化應盡量小;絲網的伸長率小,要求絲網在一定張力(如伸長3%)下具有足夠的彈性。因此絲網的伸長率也不能為零,而是以小為好。高張力、低伸長的絲網對保證印刷的精度至關重要;絲網的回彈性能優良,這樣利于印跡邊緣的清晰再現;網孔的通過性能良好,利于PCB印料的順利透過;能編織成更高網目數的絲網材料,目前的材料除了不銹鋼和進口滌綸絲網外,其它種類的網印精度都比較有限;耐性優異,不僅對溫濕度的改變能夠保持穩定,同時對化學藥品的耐抗性也要不斷提高,這樣利于滿足多樣化的PCB制作要求。
3.制版
PCB制作不僅對絲網材質提出了較高的要求,對制版工藝的要求也相對較高。
1)版膜平滑均勻
要求在制版過程中保證版膜平滑均勻,不允許出現針孔等現象,這就要求在涂布感光膠前,膠體應充分攪拌混合并靜置一段時間以消除內部的氣泡。曬版時清除陽圖片和真空曬版架玻璃上的塵土污物,檢查玻璃板有無劃痕。
2)版膜粘網牢固
要求涂布感光膠后網版應該在規定的溫度下徹底干燥。同時正式曬版前進行曝光試驗,以確定合適的曝光時間。亦有一些細節需要注意,如應嚴格按照說明書進行感光膠配比,并按照生產日期檢查有無過期現象等。
1、1822年法國人Nicephore niepce發明了光刻機,在早期階段其功能簡單,而且使用的材料也是較為粗糙的,通過材料光照實驗之后,Nicephore niepce發現能夠復制一種刻著在油紙上的印痕,而在其出現在玻璃片上后,經過一段時間的日曬,其透光部分的瀝青就會變得很硬,但在不透光部分則可以用松香和植物油將其洗掉。
2、盡管光刻機發明的時間較早,不過在其發明之后,并沒有在各行業領域之中被使用,直到第2次世界大戰時,該技術應用于印刷電路板,所使用的材料和早期發明時使用的材料也已經有了極大的區別,在塑料板上通過銅線路制作,讓電路板得以普及,短期之內就成為了眾多電子設備領域中最為關鍵的材料之一。
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