电路图范文

电路图篇1

论文摘要：电路图是电气线路安装、调试与维修的理论依据。对任何复杂的电路图，若有了正确的识图思路是不难掌握其工作原理的。

电路图能充分表达电气设备的用途、作用和工作原理，是电气线路安装、调试和维修的理论依据。在生产实践中，安装电工与维修电工等人员都要接触到各种各样的电路图。这些电路图有的比较简单，有的很复杂。笔者在多年的教学实践中积累了一些识图经验。

先识机，后识电先识机，就是应该先了解生产机械的基本结构、运行情况、工艺要求和操作方法，以便对生产机械的结构及其运行情况有总体了解。后识电，就是在识机的基础上进而明确对电力拖动的控制要求，为分析电路做好前期准备。例如，在给学生讲解识读国产ca6140型普通卧式车床电路图时，笔者先组织带领学生到工厂或实习车间参观各种型号的普通卧式车床，让学生了解车床是由床身、主轴箱、进给箱、溜板箱、刀架、丝杠、光杠、尾架等部分组成的。对车床的结构了解后，再让学生知道车床的运动形式，使学生明确主轴带动工件的旋转运动是主运动，车刀的直线运动是进给运动。机动进给运动也是由主轴电动机经过主轴箱传给进给箱，再通过光杠或丝杠将运动传入溜板箱，溜板箱带动刀架作纵横两个方向的进给运动。这时，教师可以将拖板用手移动到床身的最右边，并提出问题：这样操作效率是否太低了？学生回答之后，教师再告知学生：为了提高劳动生产率，减少辅助时间，设置了刀架快速电动机。教师可以给学生演示刀架的快速移动是由快速电动机点动控制的，刀架运动的方向由操作手柄控制。通过这种方式可使学生产生好奇心，从而激发求知欲望。在车削加工时，由于刀具及工件温度过高，有时需要冷却，因而应该配有冷却泵电动机。教师应该在全面演示车床的操纵过程后，再指导部分学生进行车床操纵练习。学生对ca6140型车床的基本结构和运行情况了解后，对电力拖动的控制要求就明确了。教师可以先让学生回答电力拖动的特点和控制要求，然后再给出答案。在讲解z37型摇臂钻床、m1432a型万能外圆磨床及x62w型万能铣床等各种机床电路图时，应先组织带领学生到工厂和实习车间去参观、了解各种机床的结构组成，让学生知道各种机床的运动形式。必要时还可以让学生进行简单的操纵练习。这样，学生就能够明确各种机床电力拖动的控制要求了。然后，教师在课堂上讲解各种机床电路的工作原理。这种教学模式可以使学生明确识图思路，很容易读懂电气控制电路图，从而提高识图能力。

先识主，后识辅先识主，就是从主回路开始识图。首先，要看清楚设备由几台电动机拖动，各台电动机的作用，结合加工工艺分析电动机的启动方法，有无正反转控制，采用何种制动方式。其次，要弄清楚用电设备是由什么电气元件控制的。有的用刀开关控制，有的用接触器或继电器控制。再次，了解主电路中其他元器件的作用，通常主电路中除了用电器和控制用的接触器与继电器外，还有电源开关、熔断器及保护电器。最后，看电源。看主电路电源是380v，还是220v。主电路电源是由母线汇流环供电或配电屏供电的。后识辅，就是识读辅助电路时应从主电路入手，根据每台电动机、电磁阀等执行电器的控制要求去分析它们的控制内容。控制内容包括启动、方向控制、调速控制和制动控制等。由于有各种不同类型的生产机械设备，其电路图中的辅助电路也各不相同。辅助电路包含控制电路、信号电路和照明电路。例如，笔者在给学生讲解国产x62w型万能铣床电路图时，也是先组织学生到工厂或实习车间了解铣床的结构组成、运动形式，让学生明确了电力拖动控制要求。回到课堂后，再给学生讲解电路工作原理。教师应具备在黑板上绘图的能力。例如，根据铣床的控制要求，引导学生进行主电路的识读。主电路共有三台电动机：（1）m1是主轴电动机，拖动主轴带动铣刀进行铣削加工，由km1接触器控制启动和停止，由倒顺开关sa3作为m1的换向开关。笔者引导学生分析的同时把控制主轴电动机的主电路画在黑板上。（2）m2是进给电动机，进给电动机用来拖动工作台前后、左右、上下6个方向的进给运动和快速移动，其正反转由接触器km3和km4控制。同时将控制进给电路机的主回路在黑板上画出来。（3）m3是冷却泵电动机，用来供应冷却液，当m1启动后，m3才能启动，用手动开关sq2来控制，将控制冷却泵电动机的主电路画出来。三台电动机共用熔断器fu1作短路保护，三台电动机分别用fr1、fr2、fr3作过载保护，将保护元件补画齐全。教师边讲解边画图的方式引导学生识图，使学生容易接受和理解。在识读完主电路后，再引导学生识读控制电路。识读控制电路时应从主回路入手，因为主轴电动机m1采用两地控制方式，所以两地的启动按钮并接在一起，两地的停止按钮串接在一起。笔者从控制变压器二次侧开始画出主轴电动机的控制回路。边讲解边将进给电动机的控制回路依次画出，最后再把照明电路和信号显示电路画出来。笔者用这种教学方式给学生讲解识读各种机床电路，使学生读懂电路图。

化整为零，识读各局部电路任何复杂电路都是由一些基本环节电路组成的。因此，掌握基本环节电路的工作原理是掌握机床电气运行、安装和检修的基础。分析控制电路可根据主电路中各电动机和执行电器的控制要求，逐一找出控制电路中的控制环节，将控制回路化整为零地进行分析。如果控制电路较复杂，则可先排除照明或显示等与控制关系不密切的电路，以便集中精力进行分析。分析控制电路的过程是：首先，看控制电源是交流还是直流，从何处接入及其电压等级。控制电源一般是从主电路的两条相线接入，其电压为380v；也有从主回路的一条相线和零线上接入，其电压为220v；此外也有从专用隔离电源变压器接入，常用的电压有110v、36v、24v、12v和6v等。其次，看辅助电路是如何控制主电路的。在复杂的辅助电路图中，整个辅助电路构成一条大回路。在大回路中又分成几条独立的小回路，每条小回路控制一个用电器或一个动作。当某条小回路形成闭合回路有电流流过时，在回路中的接触器或继电器动作，把电动机接入电源或切除电源。再次，研究其他电器设备和电器元件，如整流设备、照明灯等，要了解它们的线路走向和作用。

例如，笔者给学生讲解识读m1432a型万能外圆磨床电路时，首先，指导学生分析控制回路电源，使学生知道控制电源是由控制变压器tc将380v交流电压降为110v、24v和6v，110v电压供给控制回路，24v供给照明电路，6v作为信号电路的电源。其次，根据m1432a型万能外圆磨床的控制要求引导学生分析识读控制回路是如何控制主回路的。因为主回路中有五台电动机，所以整个控制回路中有五条独立的小回路。如果将整个控制回路分成五个局部控制电路来分析识读，那么就使识图简单化了。教师先指导学生分析识读每条小回路形成闭合回路时，各接触器或继电器是如何把电动机接入电源或从电源切除。教师应将每个局部控制电路都给学生讲解清楚。最后，再指导学生识读与控制电路关系不密切的磨床照明灯和指示灯电路。

集零为整，统观全局，总结特点经过化整为零初步分析了每个局部电路的工作原理以及部分之间的控制关系之后，必须用“集零为整”的方法，检查整个控制电路，看是否有遗漏。特别要从整体角度进一步检查和理解各控制环节之间的联系，理解电路中每个电气元件的作用。在识图过程中还应统观全部电路，观察局部电路之间的关系，电路中设有哪些保护环节，以便对整个电路有清晰的了解。对电路中的每一个回路、电器中的每一个触点的作用都应了解清楚，为总结特点做准备。电路中一切电气元件都不是孤立的，而是互相联系、互相制约的。在电路中有用电气元件a控制电气元件b，甚至有用电气元件b去控制电气元件c。这种互相制约的关系有时表现在同一个回路，有时表现在不同的几个回路中。例如，在指导学生分析识读ca6140型车床电路时，当控制主轴电动机的接触器km1通电吸合后，km1辅助触头闭合，这时控制冷却泵电动机的接触器km2才能得电，实现由电气元件km1控制电气元件km2。又如，分析识读x62w型万能铣床电路时，当控制主轴电动机的接触器km1得电吸合后，km1常开触头闭合，控制工作台进给电动机的接触器km3和km4才能获得电源。上述两个实例就是顺序联锁控制的典型。还有x62w型万能铣床，进给电动机需要正反转控制。因此，控制进给电动机的两个接触器km3和km4的常闭触点要互串线圈电路相互制约，保证两个接触器不能同时工作。m1432a型万能外圆磨床，控制头架电动机高低速的两个接触器和控制内、外圆砂轮电动机的两个接触器都需要相互制约，保证两个接触器不能同时工作。这种互相制约的控制关系就是电气互锁，又叫电气闭锁。在集零为整、统观全局识读完各种机床电气控制电路图后，应该将电路中是否存在顺序联锁控制及电气互锁控制等给学生总结出来。

以上所介绍的电气控制电路图的识图思路是笔者在多年教学中经常应用的教学方法。在教学中应针对实际情况灵活运用，以调动学生的学习积极性，突出学生的主体地位，培养学生分析、解决问题的能力及识图、画图能力。

参考文献：

[1]王振国，杨溥泉.技工学校机械类通用教材——电工工艺学[m].北京：机械工业出版社，2004.

电路图篇2

2、选择好个人的画笔颜色和粗细大小，这里以黑色为例。

3、然后选择的“矩形工具”。

4、然后画出形状。

5、然后点击“直线工具”，画一条直线。

6、随后借助“圆形工具”，“直线工具”，画出如下所示的形状。

7、接着点击“橡皮擦工具”，擦除图中多余的部分，添加好字母。

8、最后一个简单的电路图就画好了。

电路图篇3

【关键词】Visio2003；电路图；Multisim

【中图分类号】TP317.1 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158（2013）01―0066-01

引言

制作电子教案、编写教材、撰写论文，绘制馈电图册等时，经常要绘制电子电路图。市面上，绘制电子电路图的软件有很多，如Microsoft Word，Autocad，Protel，Coreldmw。但是这几种软件各有特点：用MicrosoftWord自带的绘图工具绘图，简单易学，但不易绘制较复杂的电子电路图；Autocad和Coreldraw是两种专业绘图软件，绘制的电子电路图形标准美观，但是学习起来不太容易；Protel在创建电子电路原理图方面，功能强大，操作方便，但是在制作电子教案等时，却很难如愿；使用Microsoft Visio2003绘制相关的电子电路图，方便、准确、美观，同时，把绘制好的图形插入Word文档时，容易排版与改动，打印出来也很方便。

1 Microsoft Visio 2003简介

软件巨头Microsoft的Office系列软件包罗万象，但以前一直缺少一个绘图软件。大多数专业级的绘图软件，由干其操作复杂，图形可用性差，并不适合非专业制图人员使用。1999年Microsoft看中了Visio公司开发的Visio绘图软件，其软件采用的是“模块化”和“可重用性”先进设计思想，通过提供许多领域的基本图形模板，让用户通过拖放模板中的图形形状来组合建立自己需要的图形，从而大大减轻了用户的工作量。Microsoft并购Visio后，进行了重新开发，使该软件带上了明显的Microsoft特征，从而与其他的Microsoft软件有了较高的兼容性。

Microsoft Visio 2003是一款商用和科技图表制作程序，该程序帮助你以图表的形式诠释您的想法、过程、系统以及数字。与Autocad或其它专业绘图程序不同，Visio使用户能够在没有受过培训或只受过很少的培训的情况下绘制出复杂的图表。Microsoft Visio 2003的主要特点有：

（1）工作界面与Microsoft Office系列软件相似，操作相仿，易学易用。

（2）拖放式绘图，方便快捷。用户只需按住鼠标，从Visio形状库中选取适当的形状，拖放到绘图区稍加处理即可完成大多数图形的绘制工作。

（3）形状库中形状丰富，应用面广。Microsoft Visio 2003包含机械、电子、建筑、工艺等众多设计领域。

（4）具有现场编辑的功能。即可在其它软件中直接改动有Visio绘制的图形。

（5）多种图形建模功能，通过修改已有图形形状或用绘图工具绘制建立新图形，也可以从外界输入图形放入模板中调用。

2 绘制电路图的技巧

2.1 快捷键的利用

Microsoft Visio 2003该软件带上了明显的Microsoft特征，从而与其他的Microsoft软件有较高的兼容性。其中许多快捷键的设置与其他的Microsoft软件都相同。下面是一些常用快捷键ctrl+shift+g为组合快捷键、ctrl+shift+u为取消组合、delete为删除键、ctrl+z为撤销ctrl+c为复制ctrl+v为粘贴、ctrl+x为剪切、ctrl+a为全选、ctrl+h（horizontal）为水平翻转、ctrl+j为垂直翻转、ctrl+鼠标左键为同时选取多个目标、ctrl+鼠标滚轮向前滚动为将图形成比例放大、ctrl+鼠标滚轮向后滚动为将图形成比例缩小、按下鼠标滚轮为向左（右）移动则视图向左（右）移动。熟练掌握快捷键，可以方便更高速度画电路图。

2.2 模具的使用

Microsoft Visio 2003提供了大量的常用模板：流程图用于将多个部门和多种职能融合在一个流程中。网路图利用改进过的“基本网络”模板，可创建具有演示效果的图表，逻辑地表示不同设备的安装方式，可以从二十二的预先指定的定义中加以选择，以生成形状报告。电气工程图又分为基本电器图：表示示意图、布线、开关继电器、电路和传输路径；电路和逻辑电路图，表示带批注的电路或集成电路、印刷电路板和数字或模拟传输路径。

2.3 创建新的元器件形状

该软件为用户提供了很多的元器件，涉及到web图标、地图、电器工程、工艺工程、机械工程、建筑设计图、框图、流程图等等。是各个领域经常使用的功能强大的画图软件。但是当使用该软件用绘制复杂电路图时，里面的专业元器件就略显不足。但是通过所给的形状，可以组合出任何想要的元器件。

2.4 将绘制好的电路图粘贴到Word文档中

（1）用Microsoft Visio 2003绘制电路图后，打开“编辑”菜单，选择“复制绘图”，然后打开Microsoft Word文档，选择“粘贴”，电路图就很清楚地插入到Word文档中。

（2）如果对粘贴到Word文档中的电路图不甚满意，只需双击该电路图形，出现Visio编辑窗口，直接利用Visio编辑工具或命令进行编辑处理。

（3）为了能使粘贴到Word文档下的电路图形的大小与Visio 2003环境下绘制的电路图形的大小完全一致，有两点必须高度注意：①在Visio2003编辑好的电路图不能进行图形组合；②在Microsoft Visio2003环境下不能先保存图形。

3 Visio与Multisim结合绘图

Multisim 2001是著名的EDA（Electronic Design Automation）软件EWB（Electronics Workbench）的升级版，它秉承了EWB易学易用的特点，又拓宽了许多仿真设计功能，特别是新增了若干新的与实际电子器件相对应的器件仿真模型，其模型的图形符号除了国际上流行的ANSI（美国国家电气图形标准）标准外，还提供了与我国现行的GB4728电气图形标准相似的欧洲工业图形标准DIN，这为我们绘制标准型的电路图形提供了前提条件。但DIN和GB4728毕竟不是完全相同的标准，而且Multisim 2001也不是专业绘图软件，其绘制的图形与我国的图形标准仍有不少差距，且在Multisim 2001环境下不宜用GB4728标准进行修改。由此可见，这两种软件在电路图形绘制方面各有千秋，将Multisim 2001丰富的电子器件图形符号与Microsoft Visio 2003较强的图形处理功能相结合，就是一种快速有效绘制标准电子电路图形的基本思想。

结论

用Microsoft Visio 2003绘制电子电路图有以下优点：简单易学，文本输入灵活，图形组合简单，连接线的引入使图形的连接简单易行，对已粘附到其它软件中的Visio图形，改动起来方便，只需双击该电路图形。当然，Microsoft Visio 2003的应用不止这些，总之，随着计算机技术的发展，Microsoft Visio 2003在实际的应用将会越来越广泛。

参考文献

[1]邸春红，Visio 2003图形设计实用教程，北京，清华大学出版社，2006

[2]玄伟剑，中文版Visio 2003图纸设计入门与提高，上海，上海科学普及出版社，2004

[5]熊伟，侯传教，梁青，孟涛，Multisim7电路设计及仿真应用，北京，清华大学出版社，2005

电路图篇4

1. 探究电流跟电压、电阻的关系

本实验采用控制变量法。

（1）探究电流跟电压的关系

本实验应控制电阻不变，研究对象是定值电阻这部分电路，而并非整个电路，因此电流表要测定值电阻中的电流，电压表要测定值电阻两端的电压。由于串联电路中各处电流相等，因此电流表只要串联在电路中，就可以测出定值电阻中电流，而电压表应并联在定值电阻两端，才能测量定值电阻两端的电压。通过调节滑动变阻器使定值电阻两端的电压成倍地变化，来获取电流随电压变化的数据，分析实验数据可得出结论：电阻一定时，导体中的电流跟导体两端的电压成正比。

（2）探究电流跟电阻的关系

本实验应控制电压不变，换用不同的电阻R，其阻值成倍数变化如5 Ω、10 Ω、15 Ω等，通过调节滑动变阻器使阻值不同的定值电阻两端的电压保持不变，即电压表示数保持不变，得到几组不同的电流随电阻变化的数据，分析数据得出结论：电压一定时，导体中的电流跟导体的电阻成反比。

本实验电流跟电压、电阻的关系图像如图2所示：

2. 伏安法测电阻

实验原理：R＝U/I

（1）测定值电阻的阻值

实验电路图如图1所示，滑动变阻器的作用是改变待测电阻两端的电压和通过它的电流，目的是为了多次测量求平均值减小实验误差。测出几组数据后，利用各组数据中的电压除以电流得到电阻，发现定值电阻在不同电压下工作时，虽然导体中的电流发生了变化，但导体的电阻是不变的，这样在测出电阻的同时，还会使学生深刻认识到，导体的电阻是导体本身的一种性质，与导体两端的电压和导体中的电流无关，当导体的材料、长度、横截面积不变时，导体的电阻不变。由于定值电阻是采用阻值受温度影响小的材料制作的，因此，当定值电阻两端的电压发生变化时，定值电阻的温度虽然改变了，但定值电阻的阻值因此而发生的变化却很小，可以忽略不计。

（2）测小灯泡的电阻

把图1中的定值电阻换成小灯泡就是伏安法测小灯泡电阻的电路图，实验中用滑动变阻器改变小灯泡两端的电压，多测几组电压和电流的数据，分别算出相应的电阻值，进行比较。结果发现小灯泡在不同电压下电阻值明显不相等，这并不是实验误差造成的，而是因小灯泡的灯丝是采用阻值受温度影响大的材料制成的，当小灯泡两端电压增大时，它的亮度增大，温度升高，电阻增大，所以在测小灯泡电阻时多次测量求平均值是毫无意义的。

本实验定值电阻和小灯泡的I—U关系图像如图3所示：

3. 伏安法测小灯泡的电功率

实验原理：P＝UI

把图1中的定值电阻换成小灯泡就是该实验的电路图，滑动变阻器的作用是改变小灯泡两端的电压，分别使小灯泡在等于、高于、低于额定电压下发光，测出三组电压和电流的数据，算出相应的电功率P，并观察每次小灯泡的发光亮度。结果发现小灯泡两端电压高于额定电压时，实际功率大于额定功率，灯泡强烈发光；小灯泡两端电压低于额定电压时，实际功率小于额定功率，灯泡发光较暗。实验表明，小灯泡的实际电功率随实际电压的升高而增大，随实际电压的降低而减小，因此本实验也不能根据三次测量数据求小灯泡电功率的平均值。

在上述三个实验中，电路连接好后闭合开关前，都应将滑动变阻器的滑片移到阻值最大端，这样闭合开关后，才能使电路中的电流最小，从而使滑动变阻器对电路起保护作用。

电路图篇5

对于这一类考题，涉及电压表、电流表、滑动变阻器、电源和开关等诸多元器件的运用，经常要运用到串并联电路电流、电压、电阻的关系、欧姆定律等知识点，也同时要求学生具有一定的知识基础和综合运用能力，是历年来必考的内容。我把初中电学动态电路图主要分为以下几种：

1.电路中有多个开关类动态图的简化与解析

对于已知电路中有多个开关的动态电路，先认真读题、审题，发现题中变动了几次，然后按照题中的题意和要求，将开关移到对应位置，化繁为简，把比较复杂的电路化简为简单的、常见的串并联电路。

具体如下：按照题中的题意和要求，将开关移到对应位置，分析电路的通断情况，把断路的和短路的用电器、电表、开关、导线擦掉，就形成一个简单的串并联电路，标出对应的已知条件，并分析电路的特点，判断出电路属于串联电路还是并联电路，再根据串并联电路电流、电压、电阻的关系、并结合欧姆定律知识，求出必要的条件，如：电源电压、定值电阻等，为解决下个问题做准备，最后求出所需的量。

例1：如图所示，当开关S2断开，S1，S3闭合时，电压表的示数为6V，电流表的示数为0.3A，当开关S2闭合，S1，S3断开时，电压表的示数为4V，求R1和R2的阻值

分析题意：

（1）当开关S2断开，S1，S3闭合时，开关S2断开，S2相当于开路，把开关S2可以擦掉；S1，S3闭合相当于通路，整个电路就是一个非常直观的并联电路。如图简化图一由题中条件可知，电源电压U=6V，电流表的示数测的是I1=0.3A

因此R1=U/I1=6V/0.3A=20Ω；

（2）当开关S2闭合，S1，S3断开时，S1，S3开路，可以擦掉，整个电路为常见的串联电路，如图简化图二，已知此时电压表的示数为R1两端的电压为4V，

则U2=U-U1=6V-4V=2V；I`= U1/R1=4V/20Ω=0.2A；

R2= U2/I`=2V/0.2A=10Ω

2.有关滑动变阻器的动态电路的简化与解析

对于变阻器类动态电路题，首先是了解滑动变阻的特点，即构造、连接方法，铭牌等。如图，当滑片移到最左端时，变阻器连入电路的电阻为0，移到最右端时，连入电路的电阻为变阻器的最大值则R=20Ω，移动到中点时为电阻R值的一半即R=10Ω。

这类考题的方法就是依据题意将滑动变阻器的滑片移到对应位置，并分析滑动变阻器阻值的大小，同时删去电路中断路和短路的部分，对电路进行必要的简化，简化成简单的常见的串并联电路。再根据串并联电路电流、电压、电阻的关系和欧姆定律知识，求出未知的量。

例2：如图所求电路中定值电阻R1=5欧，R2为滑动变阻器，电源电压保持不变，当滑片在a端时，电流表示数为0.6A，滑片在b端时电压表示数为2V，求：

（1）电源电压

（2）滑动变阻器R2的最大阻值

解析：

（1）当滑片在a端时，相当于电阻R2被短路，电路中只有R1工作，简化图如右图所示。由电流表示数为0.6A可知，U= IR1=10Ωx0.6A=3V

（2）当滑片在b端时，R2接入电路的阻值最大，相当于R1、R2串联，简化图如右图所示。由滑片在b端时电压表示数为2V 可知，

U1=U-U2=3V-2V=1V；I=U1/R1=1V/5Ω=0.2A

R2=U2/I=2V/0.2A=10Ω

3.对涉及电表类考题的简化，主要采用去表法

电表类综合试题也是中考中常见的类型，对于电表类考题首先要知道电流表和电压表的阻值特点，即电压表电阻很大视为开路；电流表电阻很小相当于短路。

对于初中物理来说不要求考虑电流表、电压表对电路的影响，因此对于比较复杂的电路，可以利用去表法，把电路中的电压表和电流表去掉，把复杂的电路简单化，这样就大大增强了电路的直观性，有助于学生对电路的分析和理解。

电路图篇6

关键词 二次电子电压 法拉第接收器 电路 改进 Delta V质谱仪

概 述

Delta V属于气体同位素质谱仪，用于测量CO2、N2、O2、N2O、SO2、H2等气体中的C、N、O、S、H等同位素。本文中的DELTA V安装5个法拉第接收器。其中，3个用于测量C、N、O、S，2个用于测量H2。法拉第接收器的英文名称叫Faraday Collector，也叫Faraday Cup，简称杯（Cup），用来接收离子束（Ion Beam）。由于一种元素或一种物质通常具有多个同位素，如CO2的同位素主要有44、45、46，N2的同位素主要有28、29、30，因此，一台质谱通常有多个cup。

离子束在杯中转换成等电量电子束后，以电子流形式继续流动，维持电流的连续性。但数千电子伏特的离子束在与杯内壁碰撞过程中，杯表面会弹射部分电子至杯外，造成接收损失。在杯入口处增设一带负电位的金属片（中间开孔），可以有效防止这种损失（见图1）。这块金属片就叫二次电子抑制电极。电极上加的电压叫二次电子电压（secondary electron voltage）。

1 故障处理

1.1 故障现象

每隔一段时间（无规律性），记录仪（Isodat2.5＼Instrument Control＼Time Scan）上出现一小段毛刺。毛刺幅度与放大器放大倍数有关。放大倍数高，毛刺幅度高。各放大器的毛刺同时出现。

1.2 故障分析

多放大器同时出现毛刺，与其公共部分有关，如放大器电源等。与之相关的还有：离子源（是否脏污）、离子源真空度、二次电子抑制极及其供电电压部分。

1.2.1 放大器电源检测 用UT61E（4位半）数字万用表测放大器电源的MP5，MP4，MP2，MP1电压分别为-53.986V，15.001V，14.995V，-15.091V。每个电压的小数点后第3位几乎不随时间变化。连续监测1h（期间出现过毛刺），各电压稳定。

1.2.2 排除离子源因素之前，离子源已由他人清洗过，清洗过程规范。灯丝新换，且整机烘烤过10h。因此，离子源因素被排除。

1.2.3 定位故障原因为二次电子电压 试着将软件中的Ion Source键关闭，离子源部分，包括灯丝、高压（3kV）及各透镜电压、二次电子电压均被关闭。用记录仪观察1晚，无毛刺出现。说明故障因素包含在上述几个部分中。故障定位：（1）用高压探头监视各透镜电压，稳定；（2）监视二次电子电压，稳定；（3）将接收器整体取下，测二次电子电极与接收器间绝缘良好；（4）至此，仪器各部分似乎均工作正常，但故障依然存在。

将第3步中各要素重新盘查。断开各透镜供电，故障存在。断开SEV，毛刺消失。因此，故障原因定位到SEV上。

SEV电压稳定却依然出现故障的原因：受万用表采集时间限制，万用表无法反应SEV电压中出现的细微波动。

1.3 故障处理

由于相关电路元器件未曾损坏，也未变值，故障原因与外界过大干扰有关。在SEV输出端增加一滤波电路，有效解决问题（见图2）。在C1001两端并接Rx与Cx。Rx取值40～100MΩ，Cx取值0.22～2.2μF/400V。取值原则：时间常数（Rx乘以Cx）为10～220s，以刚好消除毛刺为准。

1.4 谱图前后对比

改进前，毛刺幅度很高，基线测量不准确；改进后，基线平滑，样品中的基线扣除更真实，测试结果更准确。以这台仪器为例，10个参考气（CO2）峰的Onoff一致性，改进前为0.1%，改进后优于0.005%（见图3）。

2 小结

电路图篇7

关键词： 电路版图设计； 电路分割设计； 厚膜混合集成电路； 厚膜工艺

中图分类号： TN710?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2014）04?0118?03

Circuit layout design based on thick?film process

PU Ya?fang

（Shaanxi HuaJing Microelectronics Co.， Ltd， Xi’an 710065， China）

Abstract： The printed circuit board （PCB） technology is applied to circuit design generally. If it is combined with thick?film process， the circuit layout design， in which the complicated connection and many devices are mounted in its limited room， can be implemented. The outstanding advantages of the thick?film hybrid circuit were demonstrated by theoretical analysis of three defferent design schemes of circuit layout design. It is the unique one which can meet the requirement of the circuit design scheme. According to the boundary dimension requirement of the circuit， the circuit performance and device encapsulation mode were considered thoroughly， and the rationality and realizability of the design scheme were validated by reasonable circuit segmenting design and layout design. The outstanding superiority of thick?film process was reflected in the circuit layout design. The difficulty that the conventional methods for circuit layout design could not overcome was solved easily .

Keywords： circuit layout design； circuit segmenting design； thick?film hybrid circuit； thick?film process

0 引 言

随着电子技术的飞速发展，对电子设备、系统的组装密度的要求越来越高，对电路功能的集成度、可靠性等都提出了更高的要求。电子产品不断地小型化、轻量化、多功能化。除了集成电路芯片的集成度越来越高外，电路结构合理的版图设计在体积小型化方面也起着举足轻重的作用。

1 厚膜工艺技术简述

厚膜工艺技术是将导电带和电阻通过丝网漏印、烧结到陶瓷基板上的一种工艺技术[1]。

厚膜混合集成电路是在厚膜工艺技术的基础上，将电阻通过激光精调后，再将贴片元器件或裸芯片装配到陶瓷基板上的混合集成电路[2]。

厚膜混合集成电路基本工艺流程图见图1。

图1 厚膜工艺流程图

厚膜工艺与印制板工艺比较见表1。

2 电路版图设计

2.1 设计要求

将电路原理图（图2，图3）平面化设计在直径为34 mm的PCB板上（对电路进行分析后无需考虑相互干扰），外形尺寸图见图4。其中：序列号及电源为需要引出的引脚。

表1 厚膜工艺与印制板工艺比较

图2 原理图（1）

图3 原理图（2）

图4 外形尺寸图

2.2 设计步骤

2.2.1 分类清点电路中的元器件数量

分类清点电路中的元器件数量见表2。

表2 元器件数量

2.2.2 确定电路设计方案

根据电路原理图，对以下3个方案逐一进行分析：

（1） 方案1：在印制板上双面布线

简单计算一下各种元器件所占面积：贴片电阻电容：4.8×46=220.8 mm2；贴片二三极管：8.9×5=44.5 mm2；

贴片集成电路：77×3+72=303 mm2；贴片运算放大器：33.44×11=367.84 mm2；电 位 器： 38×4=152 mm2；晶振：16 mm2。

元器件的总面积：220.8+44.5+303+367.84+152+16=1 104.14 mm2≈11 cm2。

印制板的可利用面积（单面）：3.14×14.52=660.185 mm2≈6.6 cm2。

很显然，利用双面布局布线，印制板的面积远远满足不了设计的需要。另外，印制板为圆形，元件布局时面积的利用率更低。所以仅仅利用印制板的面积来进行平面化设计，理论上不可行。

（2） 方案2：印制板上安装双列直插式厚膜电路模块

采用厚膜工艺和印制板工艺相结合的方法进行布局布线。首先将电路原理图进行合理分割，确定要利用厚膜工艺进行设计的那部分电路，剩余部分电路则布线到印制板上。用厚膜工艺的电路，在陶瓷基板上采用双面布线，组装贴片元器件，可以增大布线的面积。然而，为了和印制板结合起来，双列直插式厚膜电路模块的引出端数目需求较多，采用最多的引出脚数量，也满足不了印制板与厚膜电路电连接的需要。

若采用裸芯片元件进行布线，则必须采用金属全密封封装。由于金属外壳的存在，导致基片的面积变得更小，模块的引出端数目随之减少。另外，裸芯片的电路只能采用单面布线，这样不能满足元件放置的需要，更不可能实现布线的需求。

所以该方案也不可行。

（3） 方案3：印制板上安装2个单列直插式厚膜电路模块

由方案1和方案2得知：

（1） 必须在印制板上安装厚膜电路模块；

（2） 采用2个单列直插式厚膜电路模块，且均采用双面布线。

2个单列直插式厚膜电路模块和1个双列直插式模块进行比较，虽然引出脚数目相等，但2个单列直插式电路比1个双列直插式电路的布线面积增大了1倍。对于圆形的印制板，将2个厚膜电路模块平行放置在直径上和与直径平行的最近位置，就可以保证厚膜电路模块和印制板之间的过渡线数目最多，且高度不会超过允许高度。经验证，这样的布局达到了厚膜电路模块和印制板上电路连接的需要，而且所有元件达到合理放置。

所以，方案3是可行的。

2.2.3 电路版图设计过程[3?4]

根据印制板外形尺寸的要求，2个单列直插式厚膜电路模块的陶瓷基片分别选用32 mm×16.5 mm×0.8 mm和30 mm×16.5 mm×0.8 mm两种，根据电路的工作原理，对2个电路原理图进行合理分割，可调元器件和大体积元件放置在印制板上，不可调部分分别放置在两个陶瓷基片上，经过合理布图，陶瓷基板上PCB图分别见图5，图6。

图5 厚膜电路1（正面和反面）

图6 厚膜电路2（正面和反面）

红色为一次导体，浅绿色为介质，深蓝色，红色为一次导体，湖蓝色为介质，为二次导体，其余颜色为厚膜电阻，紫色为二次导体，其余颜色为厚膜电阻，共有13个引出脚。共有12个引出脚。

将两个厚膜电路模块按照厚膜电路的工艺进行封装完成后，作为印制板上的两个元器件，将其与厚膜电路模块外的元件在印制板上进行布局布线设计，即可完成整个电路的版图设计，并达到了设计要求。整个产品的印制板装配图见图7。

图7中，W1～W4为电位器，X为晶振，J1和J2分别为两块单列直插式厚膜电路模块。C2为片式钽电容，U7为SO?8集成电路，R*为片电容，其余为引出脚。

图7 印制板装配图

3 结 语

在电路版图的设计过程中，充分考虑到调试的需要，将需调试的元件和体积较大的元件放置在印制板上，无需调试的小体积元件放置在厚膜电路模块里，使得仅利用印制板难以完成的布图任务因巧妙利用厚膜工艺集成而大大缩小了产品的体积，从而实现了复杂电路体积小型化的目的，而且使产品美观，调试方便。

厚膜技术从早期应用在航空航天、卫星通信等领域，发展到现在的汽车、家用电器、音响设备等工业领域，无不说明厚膜工艺技术有着很好的发展前景和实用价值。

参考文献

[1] 郑福元，周立飞，虎轩东.厚薄膜混合集成电路：设计、制造和应用[M].北京：科学出版社，1984.

[2] 吕乃康，樊百昌.厚膜混合集成电路[M].西安：西安交通大学出版社，1990.

[3] 崔玮.Protel 99 SE电路原理图与电路板设计教程[M].北京：北京海洋出版社，2007.

[4] 黄智伟.印制电路板（PCB）设计技术与实践[M].北京：中国工业出版社，2012.

[5] 潘长开，田学军，叶峰.基于SIFT算法的PCB板基准点匹配[J].现代电子技术，2012，35（12）：84?86.

电路图篇8

集成电路是当今信息技术产业高速发展的基础和源动力，已经高度渗透与融合到国民经济和社会发展的每个领域，其技术水平和发展规模已成为衡量一个国家产业竞争力和综合国力的重要标志之一[1]，美国更将其视为未来20年从根本上改造制造业的四大技术领域之首。我国拥有全球最大、增长最快的集成电路市场，2013年规模达9166亿元，占全球市场份额的50%左右。近年来，国家大力发展集成电路，在上海浦东等地建立了集成电路产业基地，对于集成电路设计、制造、封装、测试等方面的专门技术人才需求巨大。为了适应产业需求，推进我国集成电路发展，许多高校开设了电子科学与技术专业，以培养集成电路方向的专业人才。集成电路版图设计是电路设计与集成电路工艺之间必不可少的环节。据相关统计，在从事集成电路设计工作的电子科学与技术专业的应届毕业生中，由于具有更多的电路知识储备，研究生的从业比例比本科生高出很多。而以集成电路版图为代表包括集成电路测试以及工艺等与集成电路设计相关的工作，相对而言对电路设计知识的要求低很多。因而集成电路版图设计岗位对本科生而言更具竞争力。在版图设计岗位工作若干年知识和经验的积累也将有利于从事集成电路设计工作。因此，版图设计工程师的培养也成为了上海电力学院电子科学与技术专业本科人才培养的重要方向和办学特色。本文根据上海电力学院电子科学与技术专业建设的目标，结合本校人才培养和专业建设目标，就集成电路版图设计理论和实验教学环节进行了探索和实践。

一、优化理论教学方法，丰富教学手段，突出课程特点

集成电路版图作为一门电子科学与技术专业重要的专业课程，教学内容与电子技术（模拟电路和数字电路）、半导体器件、集成电路设计基础等先修课程中的电路理论、器件基础和工艺原理等理论知识紧密联系，同时版图设计具有很强的实践特点。因此，必须从本专业学生的实际特点和整个专业课程布局出发，注重课程与其他课程承前启后，有机融合，摸索出一套实用有效的教学方法。在理论授课过程中从集成电路的设计流程入手，在CMOS集成电路和双极集成电路基本工艺进行概述的基础上，从版图基本单元到电路再到芯片循序渐进地讲授集成电路版图结构、设计原理和方法，做到与上游知识点的融会贯通。

集成电路的规模已发展到片上系统（SOC）阶段，教科书的更新速度远远落后于集成电路技术的发展速度。集成电路工艺线宽达到了纳米量级，对于集成电路版图设计在当前工艺条件下出现的新问题和新规则，通过查阅最新的文献资料，向学生介绍版图设计前沿技术与发展趋势，开拓学生视野，提升学习热情。在课堂教学中尽量减少冗长的公式和繁复的理论推导，将理论讲解和工程实践相结合，通过工程案例使学生了解版图设计是科学、技术和经验的有机结合。比如，在有关天线效应的教学过程中针对一款采用中芯国际（SMIC）0.18um 1p6m工艺的雷达信号处理SOC 芯片，结合跳线法和反偏二极管的天线效应消除方法，详细阐述版图设计中完全修正天线规则违例的关键步骤，极大地激发了学生的学习兴趣，收到了较好的教学效果。

集成电路版图起着承接电路设计和芯片实现的重要作用。通过版图设计，可以将立体的电路转化为二维的平面几何图形，再通过工艺加工转化为基于半导体硅材料的立体结构[2]。集成电路版图设计是集成电路流程中的重要环节，与集成电路工艺密切相关。为了让学生获得直观、准确和清楚的认识，制作了形象生动、图文并茂的多媒体教学课件，将集成电路典型的设计流程、双极和CMOS集成电路工艺流程、芯片内部结构、版图的层次等内容以图片、Flash动画、视频等形式进行展示。

版图包含了集成电路尺寸、各层拓扑定义等器件相关的物理信息数据[3]。掩膜上的图形决定着芯片上器件或连接物理层的尺寸。因此版图上的几何图形尺寸与芯片上物理层的尺寸直接相关。而集成电路制造厂家根据版图数据来制造掩膜，对于同种工艺各个foundry厂商所提供的版图设计规则各不相同[4]。教学实践中注意将先进的典型芯片版图设计实例引入课堂，例如举出台湾积体电路制造公司（TSMC）的45nm CMOS工艺的数模转换器的芯片版图实例，让学生从当今业界实际制造芯片的角度学习和掌握版图设计的规则，同时切实感受到模拟版图和数字版图设计的艺术。

二、利用业界主流EDA工具，构建基于完整版图设计流程的实验体系

集成电路版图设计实验采用了Cadence公司的EDA工具进行版图设计。Cadence的EDA产品涵盖了电子设计的整个流程，包括系统级设计、功能验证、集成电路（IC）综合及布局布线、物理验证、PCB设计和硬件仿真建模模拟、混合信号及射频IC设计、全定制IC设计等。全球知名半导体与电子系统公司如AMD、NEC、三星、飞利浦均将Cadence软件作为其全球设计的标准。将业界主流的EDA设计软件引入实验教学环节，有利于学生毕业后很快适应岗位，尽快进入角色。

专业实验室配备了多台高性能Sun服务器、工作站以及60台供学生实验用的PC机。服务器中安装的Cadence 工具主要包括：Verilog HDL的仿真工具Verilog-X、电路图设计工具Composer、电路模拟工具Analog Artist、版图设计工具Virtuoso Layout Editing、版图验证工具Dracula 和Diva、自动布局布线工具Preview和Silicon Ensemble。

Cadence软件是按照库（Library）、单元（Cell）、和视图（View）的层次实现对文件的管理。库、单元和视图三者之间的关系为库文件是一组单元的集合，包含着各个单元的不同视图。库文件包括技术库和设计库两种，设计库是针对用户设立，不同的用户可以有不同的设计库。而技术库是针对工艺设立，不同特征尺寸的工艺、不同的芯片制造商的技术库不同。为了让学生在掌握主流EDA工具使用的同时对版图设计流程有准确、深入的理解，安排针对无锡上华公司0.6um两层多晶硅两层金属（Double Poly Double Metal）混合信号CMOS工艺的一系列实验让学生掌握包括从电路图的建立、版图建立与编辑、电学规则检查（ERC），设计规则检查（DRC）、到电路图-版图一致性检查（LVS）的完整的版图设计流程[5]。通过完整的基于设计流程的版图实验使学生能较好地掌握电路设计工具Composer、版图设计工具Virtuoso Layout Editor以及版图验证工具Dracula和Diva的使用，同时对版图设计的关键步骤形成清晰的认识。

以下以CMOS与非门为例，介绍基于一个完整的数字版图设计流程的教学实例。

在CMOS与非门的版图设计中，首先要求学生建立设计库和技术库，在技术库中加载CSMC 0.6um的工艺的技术文件，将设计库与技术库进行关联。然后在设计库中用Composer中建立相应的电路原理图（schematic），进行ERC检查。再根据电路原理图用Virtuoso Layout Editor工具绘制对应的版图（layout）。版图绘制步骤依次为MOS晶体管的有源区、多晶硅栅极、MOS管源区和漏区的接触孔、P+注入、N阱、N阱接触、N+注入、衬底接触、金属连线、电源线、地线、输入及输出。基本的版图绘制完成之后，将输入、输出端口以及电源线和地线的名称标注于版图的适当位置处，再在Dracula工具中利用几何设计规则文件进行DRC验证。然后利用GDS版图数据与电路图网表进行版图与原理图一致性检查（LVS），修改其中的错误并按最小面积优化版图，最后版图全部通过检查，设计完成。图1和图2分别给出了CMOS与非门的原理图和版图。

三、结束语