第1章电子设计制作基础

第1章电子设计制作基础理论学时：6学时实训学时：4学时教学目标：1、电子元器件的识别2、装配工具的使用方法3、印制电路板的设计制作教学重点：1、识别电子元器件2、装配工具的使用方法3、印制电路板的设计制作1.1电子元器件的识别1.1.1电阻器电阻一般可用来降低电压，分配电压，稳定和调节电流，限流，分配电流，滤波，阻抗匹配及为其他器件提供必要的工作条件等。1、电阻器的分类1）固定电阻器•碳膜电阻器（RT）•金属膜电阻器（RJ）•线绕电阻器•热敏电阻器•光敏电阻器•压敏电阻器2）可变电阻器2、电阻器的型号及命名电阻器的型号很多，根据国家标准GB2470-81)规定,国产电阻器的型号由四个部分组成。第一部分用字母表示产品名称，如用R表示电阻，W表示电位器。•半可调电阻器•电位器表1-1电阻器材与字母对照表第二部分用字母表示产品制作材料，如用T表示碳膜，用J表示金属膜，用X表示线绕等，如表1-1所示。第三部分用数字或字母表示产品为类，如表1-2和表1-3。表1-2电阻产品分类与数字对照第四部分用数字表示产品序列号例如RJ-71为精密金属膜电阻，XT-2为可调线绕电阻。表1-3电阻产品分类与字母对照表3、电阻器的主要性能指标•允许偏差•额定功率P4、电阻器的识别方法•直接标志法•文字符号法•色码带标志法5、电阻器质量的判断判断电阻器质量的好坏，一要观察其外观及引线，要求无缺陷、断裂、氧化、霉变;二是用万用表的欧姆档去检测，若读数与标称值相差太大或不稳定，则不能使用。6、电阻器的代换在仪器仪表和电器设备中常遇到电阻损坏需要更换的情况，而且更换时又没有相同规格的备件，此时，可以用以下方法进行代换。•相同种类电阻器的串并联代换法•其他种类及规格的代换1.1.2电容器它具有阻止直流电流通过，允许交流电流通过的特性。在电路中，电容器主要用作调谐、滤波、耦合、旁路和能量转换。1、电容器的分类1）按结构分类•固定电容器•可变电容器•半可变电容器2）按介质材料分类•电解电容器•云母电容器•瓷介质电容器•玻璃釉电容2、电容器的型号及命名3、电容器的主要性能指标•电容量•标称电容量•允许误差•额定工作电压•绝缘电阻•介质损耗4、电容器的识别方法•直标法•数码法•色标法5、电容器简易测试一般利用万用表的欧姆挡可以简单地测量出电解电容器质量的优劣，粗略地辨别其漏电、容量衰减或失效等情况。具体方法为：万用表选用R×1K或R×100K挡，将黑表笔接电容器的正极，红表笔接电容器的负极，若表针摆动大，且返回慢，返回位置接近∞，说明该电容器正常，且电容量大;若表针摆动虽大，但返回时，表针显示的欧姆值较小，说明该电容漏电流较大;若表针摆动很大，接近于0Ω，且不返回，说明该电容器已击穿;若表针不摆动，则说明该电容器已开路，失效。1.1.3电感器在调谐、振荡、耦合、匹配、滤波等电路中都是不可缺少的重要元件。按其作用，通常将电感器分为具有自感作用的电感线圈和具有互感作用的变压器线圈。按工作特征，电感器又可分为固定电感线圈和可变电感线圈。1、电感器的分类1）固定电感器•小型固定电感器•空心线圈2）可变电感器•可变电感线圈•微调电感线圈2、电感器的主要参数•电感量•品质因数（Q）•额定电流3、电感器的识别方法1）直标法2）色标法4、电感线圈的测试(1)用数字万用表判断电感线圈的好坏。首先将数字万用表的量程开关拨至“通断蜂鸣”符号处，用红、黑表笔接触电感两端,如果阻值较小,万用表内的蜂鸣器会鸣叫,表明该电感可以正常使用。(2)用指针式万用表来测试电感线圈的好坏。当怀疑电感在印制电路板上开路或短路时,可采用万用表的R×1Ω挡,在停电的状态下测试电感两端的阻值。一般高频电感的直流内阻在零点几欧姆之间,低频电感的内阻在几百欧姆至几千欧姆之间，中频电感的内阻在几欧姆到几十欧姆之间。测试时要注意,有的电感圈数少或线径粗,直流电阻很小,即使用R×1Ω挡进行测试,阻值也可能为零,这属于正常现象(可用数字万用表测量)。如果阻值很大或为无穷大,则表明电感已经开路。5、变压器1••电源变压器2(1)通过观察变压器的外貌来检查其是否有明显异常现象,如线圈引线是否断裂、脱焊,绝缘材料是否有烧焦痕迹,铁心紧固螺杆是否有松动,硅钢片有无锈蚀,绕组线圈是否有外露等。(2)绝缘性测试。用万用表R×10kΩ挡分别测量铁心与初级绕组、初级绕组与各次级绕组、铁心与各次级绕组、次级各绕组间的电阻值,万用表指针均应指在无穷大位置不动。否则,说明变压器绝缘性能不良。(3)线圈通断的检测。将万用表置于R×1Ω挡,测试中,若某个绕组的电阻值为无穷大,则说明此绕组有断路性故障。(4)判别初、次级线圈。电源变压器初级引脚和次级引脚一般都是分别从两侧引出的,并且初级绕组多标有220V字样,次级绕组则标出额定电压值(如15V、24V、35V等),可根据这些标记进行识别。1.1.4半导体分立器件1、二极管利用其单向导电性,二极管在电路中可被用作整流、检波、钳位及开关器件。1)常见二极管介绍•整流二极管•检波二极管•稳压二极管•变容二极管•发光二极管2(1)采用指针万用表,选挡:R×1kΩ。检测方法:将万用表的两只表笔分别去接触二极管的两个电极,测得两次阻值。若该二极管质量良好,则一次万用表测的阻值在10kΩ左右,另一次为无穷大,否则二极管损坏。阻值为10kΩ左右时,万用表黑表笔接的是二极管的正极。(2)采用数字万用表,选择挡(数字表中此挡通常与蜂鸣器共用一个挡位)。2、三极管三极管是由两个做在一起的PN结加上相应的引出电极及封装组成的。三极管具有电流放大作用,是电子电路的重要元器件之一,用它可以组成各种功能的电子电路。1(1)三极管按设计结构可分为点接触型三极管、面接触型三极管等。(2)三极管按工作频率可分为高频管、低频管、开关管。(3)三极管按功率大小可分为大功率三极管、中功率三极管、小功率三极管等。(4)三极管按封装形式可分为金属封装三极管、塑料封装三极管等。2）三极管的检测(1)用指针式万用表的R×1kΩ挡检查三极管的好坏。用R×1kΩ挡检查三极管时,共测量三只引脚的六次电阻值。其中只有两次阻值大约在10kΩ左右,此情况只可能是将一只表笔固定在(比如黑表笔)三极管的某个电极(引脚)上不动,另一只表笔分别去接其它两个电极(引脚)的测量结果;其余四次测量阻值均为无穷大。若符合上述结论,则三极管是好的,否则三极管损坏。固定不动的表笔接的肯定是三极管的B级。若固定的为黑表笔,则三极管为NPN型,反之为PNP型。(2)用万用表判别晶体管的发射极和集电极。用指针式万用表的R×10kΩ挡识别大多数三极管的E级和C级,并粗略检查其耐压值,下面以NPN型三极管为例介绍其检测方法。B级找到后,用R×10kΩ挡去测量其它两只引脚的正向电阻值,测量的结果应该是一次有阻值,而另一次阻值为无穷大。有阻值那一次万用表黑表笔接的是三极管的E级,另一只引脚则为C级;阻值越大则说明三极管的耐压值越高。若两次测量都有阻值,则三极管的质量不好;若两次测量结果都为无穷大,则上述判别方法不适用,但在一定程度上说明三极管的耐压值高,管子质量较好。在这种情况下,用加基极偏置电流的方法判别发射极和集电极较为准确。对NPN型晶体三极管,用红、黑表笔分接触除基极以外的两极,手指接触基极和黑表笔,然后再将红黑表笔对调测一次。比较两次万用表指针偏转角度的大小,以偏转角度大的一次为准,黑表笔接的是集电极,红表笔接的是发射极。3、表面安装元器件1)按产品功能分类(1)无源元件包括：电阻,如厚膜电阻、薄膜电阻、敏感电阻;电位器,如微调电位器、多圈电位器;电容,如陶瓷电容、电解电容、薄膜电容、云母电容等;电感,如叠层电感、线绕电感等。(2)有源元件包括：分立器件,如二极管、三极管、场效应管等;集成电路等。(3)机电元件包括：开关,如轻触开关;继电器;连接器,如片状跨线、插片连接器、插座;电机。2）按形状分类按形状不同，表面安装元器件分为薄片矩形、扁平封装、（1（2）扁平封装包括：双列封装SOP/SOJ、SSOP、TSOP等;四面引线封装QFP;无引线片式载体LCC、PLCC;焊球陈列BGA。（3）圆柱形包括各种电阻、电容、二极管等。（4）其他形状如可调电阻、线绕电阻;可调电容、电解电容;滤波器、晶体振荡器;开关、继电器、电机等。1.2装配工具及使用方法1.2.1电烙铁的选择与检测••内热式电烙铁1、电烙铁2电烙铁的功率应视焊点的面积大小而定。焊点大时散热速度也快,因此选用的电烙铁功率也应该大些。焊接印刷线路板、无线电元器件一般采用25～45W的小型电烙铁,使用大烙铁容易损坏元器件。应根据所焊接的元器件特点来选择烙铁头的形状。电烙铁的电源线一般采用电灯用的花线(塑料线也可以),长度约为1.5m。正常电烙铁用万用表欧姆挡测其两电极间电阻约在1～2kΩ之间。若电阻无穷大或接近零,则表示烙铁心已损毁,应更换烙铁心。1.2.2电烙铁的正确使用与维护电烙铁是焊接电路的主要工具,正确使用电烙铁是焊接技术的关键。在使用电烙铁时要注意下面几点:(1)新烙铁使用之前,先用锉刀将其表面镀层去净并露出铜头,然后将烙铁通电,等烙铁头部微热时插入松香,在烙铁头上均匀地“吃上”焊锡。(2)使用烙铁时应严禁摔碰,以免电热丝受振动而断开,损坏电烙铁。(3)不要将烙铁头在金属上刻划或用力去除粗硬导线的绝缘套,以免使烙铁头出现损伤或缺口,减少其使用寿命。(4)经常用测电笔检查烙铁是否漏电,电源线的绝缘层是否完好,防止发生触电事故。(5)焊接一些特殊元件时,必须按要求接地线。(6)电烙铁经过长时间使用后,烙铁头部会生成一层氧化物,不容易吃锡。如果烙铁口呈灰白色,可以用钢丝刷去。如果烙铁口呈棕黄色,可用锉刀锉掉氧化层,按照处理新烙铁头的方法涂上焊锡即可继续使用。当烙铁头严重磨损时,将影响焊接质量，此时必须更换新的烙铁头。(7)在焊接过程中,电烙铁如果用用停停,则烙铁上集结的热量就不能及时散失,当热量储存过多时,容易将烙铁头“热死”(即全部被氧化物覆盖而“吃”不上锡),从而影响焊接质量并缩短电烙铁的使用寿命。为了避免发生烙铁头“热死”现象而影响焊接速度,最好在不焊时将烙铁降温,使用时又能较快地达到焊接温度。(8)电烙铁不用时,宜放在烙铁架上。1.2.3焊料、焊剂的选用与烙铁温度的控制1.2.4焊接1)PCB(印刷电路板)2）PCB(1)元器件的成形(2)表面处理与搪锡(3)元器件的插装(4)元器件的焊接(5)导线焊接练习(6)拆焊练习1.3印制电路板设计与制作1.3.1印制电路板设计印制电路板设计是电子设计制作中很关键的一步，印制电路板的设计软件目前主要有Protel99、ProtelDXP等。1、设计步骤1）设计好电路原理图2）根据所设计的原理图准备好所需要的元器件3）根据实物对原理图中的元器件制作或调用封装形式4）形成网络表连接文件5）在PCB设计环境下，规划电路板的大小、板层数量等6）调用网络表连接文件，并布局元器件的位置7）设置好自动布线规则，并布线8）输出PCB文件并制板1.3.2设计电路板时应注意的问题1、考虑PCB尺寸大小2、确定特殊元件的位置3、布局方式4、电源和接地线处理的基本原则5．导线设计的基本原则1.3.3印制电路板的制作方法•敷铜板的表面处理•复印电路板图•描涂防腐蚀层•腐蚀法•钻孔•涂助焊剂练习：声控变频电路C1C2C3C4C5C6R1R2R3R4R5R6R7R8R9R10R12R11C7C885326741U1LF356NTRIG2OUT3RST4CVOLT5THR6DISC7VCC8GND1U2NE555PQ1Q212JP112JP2R13MK1Mic2VCCVCC要求：1、原理图绘制按照所给电路图完成声控变频电路的原理图绘制；编译项目，如有错误，逐一改正；生成网络报表.2、PCB图的绘制要求单面板布线，在自动布线下手工调整，集成芯片相邻焊盘间尽量不要走线。3、打印设置好打印参数，用转印纸进行打印。