電子設(shè)計(jì)大賽培訓(xùn)之一：電子電路設(shè)計(jì)與制作基礎(chǔ)

1、電子電路設(shè)計(jì)與制作基礎(chǔ) 第 1 講 常用電子元器件基本知識(shí)一、固定電阻器 固定電阻是在電子電路中是用得最多的一種元件。一般根據(jù)其制造材質(zhì)和工藝的不同進(jìn)行分類，目前最常用的固定電阻有碳膜電阻、金屬膜電阻、保險(xiǎn)電阻、水泥電阻、以及線繞電阻等類型。 符號(hào)固定電阻的阻值標(biāo)注1、直接標(biāo)注法(用于2W以上中大功率電阻標(biāo)注)2、色環(huán)標(biāo)注法(用于2W以下小功率電阻標(biāo)注)色例顏色黑棕紅橙黃 綠藍(lán)紫灰白金銀數(shù)值01234567890.10.01四環(huán)與五環(huán)電阻的阻值標(biāo)記實(shí)例 固定電阻的阻值標(biāo)稱 在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)中，固定電阻的標(biāo)稱有規(guī)定，在選用電阻時(shí)，一般應(yīng)在標(biāo)稱系小列中選用。在一個(gè)數(shù)量級(jí)范圍內(nèi)有如下24個(gè)標(biāo)稱值： 1.0

2、 1.1 1.2 1.3 1.5 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 2.7 3.0 3.3 3.6 3.9 4.3 4.7 5.1 5.6. 6.2 6.8 7.5 8.2 9.1 如選用的電阻不在此標(biāo)稱值范圍，則應(yīng)到元件工廠定制。固定電阻的額定功率固定電阻的額定功率通常有如下幾種：1/32W 1/16W 1/8W 1/4W 1/2W 1W 2W ( 色環(huán)電阻) 3W 5W 7W 10W 15W 20W (水泥電阻) 30W 50W 100W 200W 300W 500W (線繞電阻)固定電阻的質(zhì)量判斷v 多數(shù)情況下利用萬(wàn)用電表的電阻檔進(jìn)行直接測(cè)量即可，但在所判斷電阻的阻值小于1歐時(shí)，萬(wàn)

3、用電表不再適用，必須用電橋進(jìn)行測(cè)量。二、固定電容器 電子電路中常用的固定電容器分為有無(wú)極性電容和有極性電容兩種。其中無(wú)極性電容有云母電容、瓷片電容、金屬膜紙介電容、滌綸電容和獨(dú)石電容等10多種，而有極性電容只有2種，就是電解電容和鉭電容。 圖24電解電容極性的判斷固定電容的標(biāo)稱 電容在5%誤差時(shí)，一個(gè)數(shù)量級(jí)范圍內(nèi)有如下24個(gè)標(biāo)稱值： 1.0 1.1 1.2 1.3 1.5 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 2.7 3.0 3.3 3.6 3.9 4.3 4.7 5.1 5.6. 6.2 6.8 7.5 8.2 9.1 這些數(shù)值與電阻的標(biāo)稱相同。但對(duì)于不同誤差要求的電容說(shuō)， 這些數(shù)值不一定

4、都有，例如：對(duì)于20%誤差要求的鋁電解電容 來(lái)說(shuō)，其在一個(gè)數(shù)量級(jí)范圍內(nèi)只有6個(gè)標(biāo)稱值，分別是： 1.0 1.5 2.2 3.3 4.7 6.8固定電容的耐壓v電容器在長(zhǎng)期可靠工作條件下所能承受的最大直流電壓稱為額定耐壓。注意有些在交流條件下工作的電容器所標(biāo)的額定電壓為交流有效值。電容的標(biāo)稱耐壓值有以下幾種： 1.6V 4V 6.3V 10V 25V 32V* 40V 50V 63V 100V 125V* 160V 250V 300V* 400V 450V* 500V 630V 1000V 2000V ( 有*號(hào)的數(shù)值只限電解電容用)電容的容量標(biāo)注1、直接標(biāo)注法。如 100PF、2000PF、0

5、.01F 47 F 、3300 F 等2、數(shù)字倍率表示法。主要用1 F 以下小容量電容的標(biāo)注。如224表示FPF22. 022000010224電容器質(zhì)量的簡(jiǎn)單判斷1、容量的基本判斷 根據(jù)容量的大小用萬(wàn)用電表的電阻檔進(jìn)行判斷(有經(jīng)驗(yàn)成分)。2、漏電的基本判斷 用萬(wàn)用電表RX10K檔進(jìn)行判斷。三、二極管v電子電路中常用的二極管類型比較多，如整流二極管、開(kāi)關(guān)二極管、發(fā)光二極管、紅外發(fā)射接收二極管等等。二極管質(zhì)量的簡(jiǎn)單判斷v1、普通整流二極管的質(zhì)量判斷 (a)指針式萬(wàn)用電表判斷(注意電阻檔的極性 及不同的檔其電阻值相差很大) (b) 數(shù)字萬(wàn)用電表判斷(注意讀數(shù)的穩(wěn)定) 2、發(fā)光二極管的質(zhì)量判斷 3、

6、紅外發(fā)射管與接收管的質(zhì)量判斷 4、穩(wěn)壓二極管的質(zhì)量判斷四、半導(dǎo)體三極管v在電子制作中，三極管是最常用的放大元件，目前用量最大的是小功率硅NPN管，其次是硅PNP管。三極管的質(zhì)量判斷v1、用簡(jiǎn)單電路進(jìn)行判斷v2、用萬(wàn)用電表的電阻檔進(jìn)行判斷(注意極性)v3、用萬(wàn)用電表的三極管測(cè)試功能進(jìn)行判斷第2講 焊接工具及其正確使用一、電烙鐵 焊接電路板要用到電烙鐵。市場(chǎng)上各種型號(hào)、規(guī)格的電烙鐵很多，一般情況下，選用220V 35W到40W的比較合適，功率太大、太小均不好用。 類型有內(nèi)熱式和外熱式兩種，內(nèi)熱式效率高、體積小，但價(jià)格比外熱式高一些。 烙鐵頭的形狀有尖形和斜面形，宜選用斜面形較好。二、烙鐵架與焊錫盤

7、v 烙鐵架是焊接操作期間放置發(fā)熱烙鐵的支架，通常與烙鐵配套賣，可選擇的條件不太多。一般要求是底座上的焊錫盤要厚重，這樣不太容易傾倒，使用的安全性高一些。有些產(chǎn)品中，底座上的焊錫盤用薄鐵皮沖壓而成，放上烙鐵后形成頭重腳輕的狀態(tài)，容易傾倒。v焊錫盤最好不要用薄鐵皮，而用鑄鐵，這樣一方面厚重，另一方面不容易粘錫。三、焊錫絲v焊錫絲是用焊錫制成的、中空部分填充松香助焊劑的一種絲狀焊接材料，很方便于電子電路板的焊接。v市場(chǎng)產(chǎn)品中的焊錫絲有不同直徑的，方便不同目的使用，電子電路板的焊接一般選用直徑0.8或1毫米比較合適。v購(gòu)買焊錫絲時(shí)要注意產(chǎn)地和質(zhì)量，一般來(lái)說(shuō)價(jià)格低的，焊接效果也要差一些。四、助焊劑v工業(yè)

8、上常用的助焊劑有市場(chǎng)產(chǎn)品中的焊錫膏和鹽酸等，這些助焊劑不能用于電路板的助焊，因?yàn)橛泻軓?qiáng)的腐蝕性，焊接不久電路板和元件引腳即可能被腐蝕斷而報(bào)廢。v電路板的助焊只能使用松香，其優(yōu)點(diǎn)是永遠(yuǎn)不腐蝕電路板和元件引腳，常用形式有固態(tài)松香直接應(yīng)用和用無(wú)水酒精溶解后以液態(tài)方式應(yīng)用。松香助焊能力較弱，因此，在助焊時(shí)要求被焊接件表面要清理干凈，不含氧化物和油等。五、焊接操作技巧v1、烙鐵頭的去氧化和吃錫 在焊錫盤中放上足夠多的碎塊松香，然后用烙鐵熔化一段焊錫絲在焊錫盤中，再將烙鐵尖伸入焊錫盤中點(diǎn)熔焊錫和松香后，在盤中反復(fù)蹭磨焊錫盤底數(shù)十次，直到烙鐵頭上的黑色氧化物全部去掉并鍍上銀白色的焊錫為止，只有這樣，才能用烙

9、鐵進(jìn)行焊接，否則焊點(diǎn)粗糙、發(fā)黑，達(dá)不到要求。v2 、焊點(diǎn)質(zhì)量評(píng)判 合格的焊點(diǎn)具有牢固、大小高低均勻、表面圓滑、光亮、美觀等的效果。 而不合格的焊點(diǎn)多為大小高低不均、表面粗糙、甚至發(fā)黑，俗稱“雞屎堆”！如果這種焊點(diǎn)不影響電路的可靠連接，則無(wú)大礙，若形成“虛焊”、“假焊”等情況，則為故障隱患，應(yīng)及時(shí)排除，否則將在電路通電工作時(shí)，隨時(shí)存在出故障的可能。 v3、阻焊條件的形成 目前的電子元器件引腳表面都鍍有一層錫，因此無(wú)需再處理即可直接焊接，但如果在元器件引腳表面有阻焊物存在，則極易形成虛焊、假焊等現(xiàn)象。 經(jīng)驗(yàn)表明，元器件引腳表面的油或水等阻焊物的形成，多數(shù)都與用人手直接彎折元件引腳有關(guān)，彎折過(guò)程將手

10、上的出的汗和油污染在元件的引腳表面，因此，應(yīng)盡量用尖嘴鉗來(lái)彎折元件引腳。 v4 焊接方法 （a）元件引腳與焊盤的焊接 電路板焊接面朝上平放在桌面，被焊元件的引腳從焊盤的中孔穿出，將元件引腳扳到與焊盤垂直，一手拿穩(wěn)烙鐵，另一只手拿焊錫絲，將烙鐵尖靠近元件引腳根部，并將焊錫絲頭部與烙鐵尖接觸，焊錫絲頭部熔化后向下流到元件引腳根部的焊盤上，待熔化的焊錫總量達(dá)到半粒米大小時(shí)，迅速移開(kāi)焊錫絲，同時(shí)將烙鐵尖頂向元件引腳的根部，并圍繞元件引腳旋轉(zhuǎn)1/3圈左右，然后順著元件引腳向上抹2到3毫米，再移開(kāi)烙鐵尖即可。整個(gè)焊接過(guò)程不超過(guò)2到3秒時(shí)間，越快越好。 (b) 引線與插頭的焊接 先將兩個(gè)焊接端鍍錫，然后將兩

11、個(gè)焊端搭在一起，用烙鐵在焊接部位點(diǎn)焊，1秒時(shí)間內(nèi)即完成焊接，越快越好。焊點(diǎn)的形狀 v焊點(diǎn)的正確形狀（見(jiàn)圖），焊點(diǎn)a一般焊接比較牢固；焊點(diǎn)b為理想狀態(tài)，一般不易焊出這樣的形狀；焊點(diǎn)c焊錫較多，當(dāng)焊盤較小時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)這種情況，但是往往有虛焊的可能；焊點(diǎn)d、e焊錫太少；焊點(diǎn)f提烙鐵時(shí)方向不合適，造成焊點(diǎn)形狀不規(guī)則；焊點(diǎn)g烙鐵溫度不夠，焊點(diǎn)呈碎渣狀，這種情況多數(shù)為虛焊；焊點(diǎn)h焊盤與焊點(diǎn)之間有縫隙為虛焊或接觸不良；焊點(diǎn)I引腳放置歪斜。一般形狀不正確的焊點(diǎn)，元件多數(shù)沒(méi)有焊接牢固，一般為虛焊點(diǎn)，應(yīng)重焊。 abcdefghi 焊點(diǎn)的剖面焊點(diǎn)的剖面第3講電子制作程序分解一、分解任務(wù)并確定指標(biāo)方案 v根據(jù)設(shè)計(jì)任

12、務(wù)書所要求的功能和目標(biāo)，按功能分解為多個(gè)單元電路，并確定出各單元電路需完成的任務(wù)、具體技術(shù)指標(biāo)和參數(shù)，并初步確定各單元電路的實(shí)施方案。v 在方案確定過(guò)程中，需考慮各單元電路之間的狀態(tài)匹配是否符合整體設(shè)計(jì)要求( 如驅(qū)動(dòng)功率是否足夠？前后級(jí)之間波形幅度是否配合？線路阻抗是否匹配等？)，如發(fā)現(xiàn)有問(wèn)題則應(yīng)通過(guò)方案修改進(jìn)行解決，必須在整體設(shè)計(jì)方案達(dá)到80%以上把握時(shí)才能最后進(jìn)行電路的具體設(shè)計(jì)，否則失敗的風(fēng)險(xiǎn)較大。2、分單元進(jìn)行電路原理圖設(shè)計(jì) v根據(jù)確定后的實(shí)施方案，分單元進(jìn)行電路原理圖設(shè)計(jì)。v如果在設(shè)計(jì)過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)有些單元的完成把握性較小時(shí)，應(yīng)圍繞功能的完成過(guò)程可能出現(xiàn)的問(wèn)題提出對(duì)應(yīng)的多個(gè)解決方案，在條

13、件許可時(shí)最好對(duì)這些方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。 3、完成原理圖的整體聯(lián)結(jié)及初稿 v將各單元電路的原理圖進(jìn)行整體聯(lián)結(jié)，然后進(jìn)行圖紙的整體性檢查，看各單元電路之間是否存不能配合工作的問(wèn)題，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題后及時(shí)修正。v 設(shè)定輸入條件，對(duì)全系統(tǒng)的原理圖進(jìn)行工作狀態(tài)的模擬校驗(yàn)(可用人工經(jīng)驗(yàn)方式也可用軟件仿真方式)，校驗(yàn)無(wú)誤后確定圖紙的初稿。4、實(shí)際電路板制作v根據(jù)完成的整機(jī)圖紙初稿，用設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行正式原理圖的整機(jī)設(shè)計(jì)，完成后直接進(jìn)行印制電路板排版，并安裝上所有元器件。然后進(jìn)入下一步的調(diào)試。5、系統(tǒng)初調(diào)試v斷開(kāi)負(fù)載和輸入信號(hào)，在輸入端接入信號(hào)發(fā)生器的輸出信號(hào)，從輸入電路開(kāi)始，按信號(hào)的處理路徑，以單元電路為單位順序進(jìn)行調(diào)試，必須保證每個(gè)單元電路都能正常工作，如發(fā)現(xiàn)電路有設(shè)計(jì)不合理處，及時(shí)對(duì)原理圖進(jìn)行修改。v 在本步驟中，如電路中有系統(tǒng)整體負(fù)反饋時(shí)可能影響單元電路的調(diào)試效果，可先斷開(kāi)負(fù)反饋元件，待各單元電路調(diào)試好以后再接上負(fù)反饋元件。6、系統(tǒng)統(tǒng)調(diào)v接上系統(tǒng)中的全部負(fù)載和輸入信號(hào)，驗(yàn)證全部功能，同時(shí)考核系統(tǒng)的功耗、發(fā)熱及過(guò)流、過(guò)壓保護(hù)等功能，如發(fā)現(xiàn)電路仍有設(shè)計(jì)不合理處，再修改電路。v 功能全部調(diào)試完成后，讓電路在滿載條件下運(yùn)行足夠的時(shí)間，如不出現(xiàn)問(wèn)題，則對(duì)圖紙按調(diào)試過(guò)程的修改參數(shù)重畫圖紙。完成全部的設(shè)計(jì)制作。 7、參賽時(shí)的注意事項(xiàng)v