電子設(shè)計大賽培訓之一：電子電路設(shè)計與制作基礎(chǔ)

1、電子電路設(shè)計與制作基礎(chǔ) 第 1 講 常用電子元器件基本知識一、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、保險電阻、水泥電阻、以及線繞電阻等類型。 符號固定電阻的阻值標注1、直接標注法(用于2W以上中大功率電阻標注)2、色環(huán)標注法(用于2W以下小功率電阻標注)色例顏色黑棕紅橙黃 綠藍紫灰白金銀數(shù)值01234567890.10.01四環(huán)與五環(huán)電阻的阻值標記實例 固定電阻的阻值標稱 在國際標準中，固定電阻的標稱有規(guī)定，在選用電阻時，一般應(yīng)在標稱系小列中選用。在一個數(shù)量級范圍內(nèi)有如下24個標稱值： 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)情況下利用萬用電表的電阻檔進行直接測量即可，但在所判斷電阻的阻值小于1歐時，萬

3、用電表不再適用，必須用電橋進行測量。二、固定電容器 電子電路中常用的固定電容器分為有無極性電容和有極性電容兩種。其中無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稱 電容在5%誤差時，一個數(shù)量級范圍內(nèi)有如下24個標稱值： 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)值與電阻的標稱相同。但對于不同誤差要求的電容說， 這些數(shù)值不一定

4、都有，例如：對于20%誤差要求的鋁電解電容 來說，其在一個數(shù)量級范圍內(nèi)只有6個標稱值，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的額定電壓為交流有效值。電容的標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*號的數(shù)值只限電解電容用)電容的容量標注1、直接標注法。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注。如224表示FPF22. 022000010224電容器質(zhì)量的簡單判斷1、容量的基本判斷 根據(jù)容量的大小用萬用電表的電阻檔進行判斷(有經(jīng)驗成分)。2、漏電的基本判斷 用萬用電表RX10K檔進行判斷。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)量的簡單判斷v1、普通整流二極管的質(zhì)量判斷 (a)指針式萬用電表判斷(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、用簡單電路進行判斷v2、用萬用電表的電阻檔進行判斷(注意極性)v3、用萬用電表的三極管測試功能進行判斷第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。市場上各種型號、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購買焊錫絲時要注意產(chǎn)地和質(zhì)量，一般來說價格低的，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，因為有很強的腐蝕性，焊接不久電路板和元件引腳即可能被腐蝕斷而報廢。v電路板的助焊只能使用松香，其優(yōu)點是永遠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、鐵進行焊接，否則焊點粗糙、發(fā)黑，達不到要求。v2 、焊點質(zhì)量評判 合格的焊點具有牢固、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”！如果這種焊點不影響電路的可靠連接，則無大礙，若形成“虛焊”、“假焊”等情況，則為故障隱患，應(yīng)及時排除，否則將在電路通電工作時，隨時存在出故障的可能。 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到半粒米大小時，迅速移開焊錫絲，同時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，再移開烙鐵尖即可。整個焊接過程不超過2到3秒時間，越快越好。 (b) 引線與插頭的焊接 先將兩個焊接端鍍錫，然后將兩

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

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

13、件許可時最好對這些方案進行實驗驗證。 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行整體聯(lián)結(jié)，然后進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題，發(fā)現(xiàn)問題后及時修正。v 設(shè)定輸入條件，對全系統(tǒng)的原理圖進行工作狀態(tài)的模擬校驗(可用人工經(jīng)驗方式也可用軟件仿真方式)，校驗無誤后確定圖紙的初稿。4、實際電路板制作v根據(jù)完成的整機圖紙初稿，用設(shè)計軟件進行正式原理圖的整機設(shè)計，完成后直接進行印制電路板排版，并安裝上所有元器件。然后進入下一步的調(diào)試。5、系統(tǒng)初調(diào)試v斷開負載和輸入信號，在輸入端接入信號發(fā)生器的輸出信號，從輸入電路開始，按信號的處理路徑，以單元電路為單位順序進行調(diào)試，必須保證每個單元電路都能正常工作，如發(fā)現(xiàn)電路有設(shè)計不合理處，及時對原理圖進行修改。v 在本步驟中，如電路中有系統(tǒng)整體負反饋時可能影響單元電路的調(diào)試效果，可先斷開負反饋元件，待各單元電路調(diào)試好以后再接上負反饋元件。6、系統(tǒng)統(tǒng)調(diào)v接上系統(tǒng)中的全部負載和輸入信號，驗證全部功能，同時考核系統(tǒng)的功耗、發(fā)熱及過流、過壓保護等功能，如發(fā)現(xiàn)電路仍有設(shè)計不合理處，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行足夠的時間，如不出現(xiàn)問題，則對圖紙按調(diào)試過程的修改參數(shù)重畫圖紙。完成全部的設(shè)計制作。 7、參賽時的注意事項v