电子工艺基础与实践训练 面向卓越工程师培养

电子工艺基础训练是电子信息类各专业的一门技术实践基础课程，它从基本元器件认知，基本焊接技能入手，引导刚刚进入电子信息领域的学生开展实践学习。教材中总结了河海大学声通315团队近年来在教学实践、学科竞赛实践、产学研实践中积累的经验，以常用典型实例引导，结合问题分析，加强基本技能训练；同时注意吸收专业领域内的先进技术，如仿真技术等内容。

目录前言第1部分电子工艺设计基础知识第1章基本电子元器件111电阻器和电位器1111电阻器和电位器的型号1112电阻器的主要技术指标2113电阻器的标识方法3114常用电阻器512电容器6121电容器的分类和型号6122电容器的主要技术指标8123电容器的标识方法9124常用电容器9125电容器的应用及注意事项1213电感器和变压器13131电感器的结构特点及分类13132电感器的型号及常用类型14133电感器的主要技术指标15134电感器的标识方法16135变压器1614半导体分立器件——二极管和双极型晶体管16141二极管16142双极型晶体管2015集成电路27第2章焊接技术2921焊接的基本工具29211电烙铁29212焊料30213焊剂3122手工焊接技术3123焊接的要求及质量检验36231焊接的要求36232焊接的质量检验36第3章印制电路板的设计与制作3831元器件库的创建与绘制38311原理图库的创建38312封装库的创建44313集成库的创建4832原理图的创建与绘制50321画图前的准备50322元器件布局53323布线55324检查与完成5733PCB图的创建与绘制58331PCB图的生成58332元器件封装布局60333PCB的布线60334检查与完成6434电路板制作介绍65341打印PCB图65342覆铜板的预处理67343转印电路图68344蚀刻电路板69345焊接元器件7035电路板设计的常见问题及解决方法70[TPMY.tif,+8mm。148mm〗〖1〗目录第4章仪器仪表与电子测量技术7341电子测量仪器73411分类73412主要性能指标74413抗干扰措施7542常用仪器介绍80421直流稳压电源80422示波器80423数字万用表85424信号发生器8843测量误差和数据处理89431测量误差的来源、分类89432测量误差的表示方法90433测量数据的处理——有效数字及其舍入原则91434测量数据的表示方法92第2部分电子设计实例第5章基础型电子设计实例9351实例一直流线性稳压电源的设计与制作93511原理93512电路制作95513电路调试9652实例二信号合成器的设计与制作97521方波产生电路的设计与制作97522三角波产生电路的设计与制作9953实例三51单片机小系统的设计与制作100531原理101532电路制作101533电路调试10254实例四多路抢答器的设计与制作102541原理103542电路制作104543电路调试10555实例五声光双控灯的设计与制作106551原理106552电路制作106553电路调试107第6章仿真型电子设计实例10961实例一EWB实践操作——基于555定时器的方波信号发生器109611EWB50的基本界面109612EWB50的基本操作方法110613EWB实践操作——基于555定时器的任意占空比方波信号发生器11262实例二Multisim实践操作——RC桥式振荡电路115621Multisim10的基本界面115622Multisim10的基本操作方法117623Multisim 10实践操作——RC桥式振荡电路11963实例三Proteus实践操作——单片机流水灯电路121631Proteus的基本界面121632Proteus实践操作——单片机流水灯电路的模拟调试121第7章提高型电子设计实例13371实例一宽带信号发生器133711设计任务要求133712系统方案设计133713理论分析和参数计算134714电路与程序设计13572实例二Σ-Δ型A/D转换电路138721设计任务要求138722系统方案设计139723理论分析和参数计算141724电路与程序设计14373实例三电能无线传输装置144731设计任务要求144732系统方案设计145733理论分析与计算146734电路设计14774实例四简易频率特性测试仪149741设计任务要求149742系统方案设计150743理论分析与计算151744电路与程序设计15375实例五微弱信号检测装置155751设计任务要求155752系统方案设计156753理论分析与计算157754电路与程序设计158第3部分团队模式下提高本科生实践创新能力的探索实践第8章提高“电子工艺基础训练”课堂教学实效的探索与实践16181团队模式下提高“电子工艺基础训练”课程教学质量的探索与实践161811在实践课程建设中引入团队先进理念161812建立“三位一体”双循环教学模式161813重视过程管理，保证教学相长双循环162814探索与实践小结16482团队模式下培养“电子工艺基础训练”课程骨干同学的探索与实践165821学习先进经验，基于实情建团队165822通过“学生团队建设”提高学生实践创新能力的探索167823探索与实践小结169第9章“电子工艺基础训练”课后以点带面的探索与实践17191借鉴“雁阵效应”提高大学生实践创新能力的探索与实践171911“雁阵效应”的成因分析171912仿效“雁阵效应”提高大学生实践创新能力的实践探索173913探索与实践小结17692有效利用从众心理开展大学生实践创新能力培养的探索与实践176921从众心理的成因及其负面影响176922克服从众心理负面影响的实践研究177923探索与实践小结17893团队模式下培养本科生科技创新能力的探索与实践179931持之以恒，建设培养体系，构建交流互动机制179932倾情投入，引导学生科研，培养创新能力180933学以致用，实施校企合作，提升工程实践素养181934精心组织，指导学科竞赛，增强学生综合素质181935坚持不懈，潜心教学研究，共享教书育人成果183936探索与实践小结184附录185附录A安全常识185A1安全用电185A2触电及防护185A3电子制作过程中的安全防护189附录B二极管的主要参数190B1常用二极管的主要参数190B2常用整流桥的主要参数191B3常用稳压二极管的主要参数192附录C晶体管和场效应晶体管的主要参数192C13AX51(3AX31)型PNP型锗低频小功率晶体管的主要参数192C23AX81型PNP型锗低频小功率晶体管的主要参数193C33BX31型NPN型锗低频小功率晶体管的主要参数194C43DG100(3DG6)型NPN型硅高频小功率晶体管的主要参数194C53DG130(3DG12)型NPN型硅高频小功率晶体管的主要参数195C69011~9018型塑封硅晶体管的主要参数196C7常用场效应晶体管的主要参数196附录DIC型号命名方法197参考文献206

前言与发达国家相比，中国的高等教育在严守规范的契约精神、积极探索的实践创新意识、理性分析的批判性思维能力等方面的培养均需要更进一步加强，对此国家和学校采取了诸多办法，有的已收到了良好实效，受到了学生的欢迎和社会的好评。作者所在的河海大学声通315团队（以下简称315团队）从2002年建立以来，坚持以“学生成为好的自己，在和谐进取的氛围中练就过硬的创新创业能力”为培养理念，已培养出300多名社会责任意识与专业技术水平都受到社会好评的本科毕业生。从2013年起，为了将团队的培养经验让全院学生分享，学院又让315团队的10多位教师共同承担了学院400多名学生的“电子工艺基础训练”课程，采用学生通过两周完整的时间进行该课程学习的方式，使全体学生在电子工艺规范、电子设计和电子工程创新三个方面得到一定的基础性培养，受到了学生广泛认可。 在这些实践教学中，有以下几点体会： 实践教学目标需要紧密切合企业对人才培养的需求。因此，在接受教学任务后，团队10多位教师和40多名学生先后多次到企业和兄弟院校进行了调研。在对企业的调研中，了解到企业对学生为关注的是“严守规范的契约精神”，而且企业当下对新入职员工在规范培养上花的精力很大。为此，我们感到，应在每一教学过程中都对相应的规范加以强调，如电烙铁的使用规范、每个电子仪器的使用规范、安全用电的规范、进出实验室的规范等，而且均应特别提出，并作为评定成绩关注点和要点之一。同时，在规范的培养过程中，应由学生参与管理，事前师生一起学习相关规范，并拟定共同遵守的细则，据此引入学生互评机制，教师进行过程调控，在实践过程中培养学生严守规范的契约精神。 实践教学模式需要紧密结合学生的认知需求。包括两个方面：教师适时适度地辅助指导和以学生作为实践主体的中心地位。 课程教学团队在探索中发现，当每个老师指导人数不大于8人时，实践教学效果，而本科教学中，一般给每个自然班（约30人）配备一名主讲教师，因此并不能保证实践教学效果好。解决的办法是,借鉴团队运作成熟的“梯队人才培养模式”，在每个自然班发展并建立4~5人的小辅导老师队伍，协助主讲教师完成实践教学指导，以保证多8个学生获得一个人的指导。其中，小辅导老师的来源是授课班级中的315团队成员。期望成为团队成员的学生在大学一年级即可自主申请进入315团队，至电子工艺实践开课时，由于每个成员在团队已接受了一个学期以上时间的培训和考核，因此每一位成员不仅懂得实践应知应会规范，而且更具备了制作简单电子电路的基本技能。为了使这些期望的成员达到小辅导老师的要求，团队老师可利用暑期对全体小辅导老师进行针对性的培训。培训内容包括：基本元器件的识别、Protel软件的安装和使用训练、制板工具的使用、电路板的焊接与调试训练等。在培训过程中，团队老师协同小辅导老师对每一个模块内容整理了一套简单的操作流程，对于手工制板录制了相应的视频教程，方便在实践教学过程中学生预习。在每个培训结点，展开讨论，并对每个人遇到的问题及解决方法进行汇总、共享，便于实施过程中遇到相同的问题时，小辅导老师能够快速准确地进行解答。培训结束后，要结合电子工艺实践教学的具体实施项目，进行集体备课，针对当次实践要求的基础题目和提高题目，每个人亲手做一遍，对于过程中遇到的问题进行交流总结和分享，提高辅导的效果。通过集中培训和集体备课成长起来的小辅导老师，可以比较有效地解决1师8生问题，确保对每一位学生指导到位。 [TPMY.tif,+8mm。148mm〗〖1〗前言学生是电子工艺实践教学的主体，对于刚升入大二的学生而言，他们多数只具备简单电路的基本理论知识，没有接触过画电路图、制作单元电路的过程。为了确保每一位学生在两周教学时间内能听懂、学透、独立完成实践项目，团队教师以学生为中心，将课堂下移，延伸课堂外学习。同时，对教学过程进行了优化，把教学过程分为四个阶段：个阶段学习基础知识。这一阶段重视课前预习，以提高基础入门信息量。在课前下发关于基本元器件的认识和制作项目原理讲解的电子讲稿，方便学生预习。好的开头是成功的一半，有了预习做基础，就可以在课堂上给学生介绍很多优秀的学生电子设计作品，重在激发学生的兴趣与对电子设计的感知认识。第二个阶段学习Protel画原理图和印制电路板（PCB）图。软件的安装包以及安装方法提前一天下发，安装到学生自备的计算机上，对于安装不成功的学生由辅导老师辅助，保证软件在课前安装到位，不影响学习进程。课堂进度跟着学生走，教师讲解，学生同步操作，每一位小辅导老师负责解答附近8位学生的问题，主讲教师每讲解20分钟左右，就会暂停一段时间，给同学们解决自己遇到的问题，并练习刚刚讲过的内容。尽量让每一位同学不仅能够入门，还要明明白白地掌握，以提高整体学习效率和学习水平。第三个阶段练习焊接。课前下发录制好的视频，供学生提前自学，课堂上着重讲解焊接规范中的注意事项和常见问题。学生进行焊接练习时，1师8生现场指导。焊接过关后，进入第四个阶段——学习实践制作，内容包括手工制板、焊接和调试。通过讲解和演示手工制板的完整过程，即打印电路图、热转印、腐蚀电路板、钻孔、电路板测试、元器件测试、电路焊接和电路调试等，加上预习视频的辅助，学生可以较快地上手，独立实践制作的过程。其间，1师8生指导不间断，随时解答学生遇到的问题。这样以学生为中心，课堂下移的教学过程，可以较好地提升学习效果。 考核不仅仅是一种评价方式，更是促使学生对知识和技能精确熟练掌握的有效手段。为此，除个学习阶段外，在其后每一个阶段的同步讲解学习和练习之后，采取随机抽题的方式，加入考核环节。重点考察学生应用所学知识解决具体问题的能力和不足，给出改进建议，做出评定。考核标准由主讲教师给出，涵盖了PCB整体布局、焊点质量、作品运行情况等。小辅导老师交叉对学生的软件和硬件作品打分，避免人为因素对评定的影响。 以每一位学生为中心的电子工艺实践类课程，旨在引导学生熟悉应知应会的规范，在电子设计和制作中能够做到游刃有余；通过实践，学生体验自己的智慧和双手设计制作出自己想要的东西，感受那种跃变的过程；通过实践，激发学生深入学习专业知识的热情，享受电子设计的乐趣。 在两周集中实践结束后，教师给学生布置基本要求和提高要求两方面的课后作业。其中，基本要求是每位学生必须完成的。基本要求的内容是，撰写课程报告，报告中除对收获与体会进行总结外，特别要求对本次课程教学内容、教学方法、教学手段、教学形式等提出意见与建议。提高要求的内容是，依据个人兴趣与特长，对本次课程的实践项目进行拓展、创新、优化。学生用四周时间完成课后作业，并在全班进行作业交流答辩，课后作业及答辩环节，给学生独立思考、总结提高提出了要求，旨在对学生批判性的学习能力进行培养。 本书内容是315团队师生10多年实践能力培养与近年来通过课程教学由点带面的总结。由于水平有限，书中还存在不少错误和不妥之处，作者热忱希望使用本书的师生和其他读者给予指正，帮助改进。在完成书稿的过程中学习和参考了许多同行的教学学术成果，在此深表谢意。 本书为江苏高校品牌专业建设工程资助项目（PPZY2015B141）和国家自然科学基金资助项目（11274092）。 编者