貼片收音機(jī)的制作

項目二貼片收音機(jī)的制作項目提出項目目標(biāo)工作原理分析知識鏈接項目制作項目檢查項目評價項目提出制作微型貼片收音機(jī)，實物圖片如下：項目目標(biāo)1、掌握表面貼裝元件的分類、識別和焊接技術(shù)2、掌握SMT（SurfaceMountedTechnology表面貼裝技術(shù)）印制板產(chǎn)品制作技術(shù)3、學(xué)習(xí)SMT工藝流程4、通過項目實踐，深入學(xué)習(xí)無線電接收等高頻電子技術(shù)知識5、本項目具體要求：①能看懂FM收音機(jī)的原理框圖、電原理圖及裝配圖。②熟悉FM收音機(jī)的裝配工藝流程。③制作一臺用SMT元件組裝的FM收音機(jī)。④運用電路知識，分析、排除調(diào)試過程中所遇到的問題。根據(jù)FM收音機(jī)的技術(shù)指標(biāo)測試FM收音機(jī)的主要參數(shù)。工作原理分析一、產(chǎn)品特點和主要性能指標(biāo)：采用電調(diào)諧單片F(xiàn)M收音機(jī)集成電路SC1088，調(diào)諧方便準(zhǔn)確；接收頻率為87～108MHz；外型小巧，便于隨身攜帶（見圖1-1）;電源范圍：1.8V～3.5V，AAA7號電池兩節(jié)；內(nèi)設(shè)靜噪電路，抑制調(diào)諧過程中的噪音。圖1-1貼片收音機(jī)外型圖二、工作原理電路的核心是單片收音機(jī)集成電路SC1088。它采用特殊的低中頻(70KHz)技術(shù)，外圍電路省去了中頻變壓器和陶瓷濾波器，使電路簡單可靠，調(diào)試方便。SC1088采用SOT16腳封裝，圖1-2是FM收音機(jī)電路原理框圖，圖1-3是電路原理圖，表1.1是SC1088引腳功能表。FM收音機(jī)原理框圖由輸入電路、混頻電路、本振電路、信號檢測電路、中頻放大電路、鑒頻電路、靜噪電路和低頻放大電路組成。收音機(jī)電原理圖見1-3所示。⑴輸入電路FM調(diào)頻信號由耳機(jī)線饋入經(jīng)C14、C15、C16和L1的組成的輸入電路（高通濾波器）進(jìn)入IC的11、12腳混頻電路。此處的FM信號沒有調(diào)諧的調(diào)頻信號，即所有調(diào)頻電臺信號均可進(jìn)入。⑵混頻電路混頻電路集成在集成電路內(nèi)，它的作用是把從輸入回路送來的高頻載波信號與本機(jī)振蕩電路產(chǎn)生的信號進(jìn)行差頻，產(chǎn)生一個70kHz的中頻載波信號并把它送入中頻限幅放大電路進(jìn)行放大。⑶本振自動調(diào)諧電路本振自動調(diào)諧電路由信號檢測電路、自動搜臺調(diào)諧電路組成。①信號檢測電路。信號檢測電路在集成電路內(nèi)部，它的作用是檢測有無電臺信號，并對自動搜臺電路發(fā)布指令以及控制靜噪電路的工作狀態(tài)。②自動搜臺調(diào)諧電路。自動搜臺調(diào)諧電路由本機(jī)振蕩調(diào)諧電路、C13、自動搜臺按鈕S1和復(fù)位按鈕S2及集成電路內(nèi)自動搜臺電路組成，參見電原理圖1-3。該電路的作用是自動搜索調(diào)諧（選臺）及電臺鎖定。本機(jī)振蕩電路中的關(guān)鍵元器件是變?nèi)荻O管，它是利用PN結(jié)的結(jié)電容與反偏電壓的有關(guān)特性制成的“可變電容”(見圖1-4a)。圖1-4b為變?nèi)荻O管加反向電壓Ud時,其結(jié)電容Cd與Ud的特性圖，是非線性關(guān)系。這種電壓控制的可變電容廣泛用于電調(diào)諧、掃頻等電路。變?nèi)荻O管C-V特性圖（標(biāo)FT端為負(fù)極）

收音機(jī)外觀圖+_UdBP910Ud(V)Cd(PF)(a)(b)圖1-4本振自動調(diào)諧電路工作過程：當(dāng)按下自動搜臺按鈕S1，自動搜臺電路內(nèi)恒流源打開，+3V電壓對C9恒流充電，使C9兩端電壓逐漸升高，該變化的電壓通過R4加至變?nèi)荻O管V1正極，使V1兩端的反向電壓逐漸升高，結(jié)電容逐漸變小，由V1、C8、L4構(gòu)成的本振電路的頻率逐漸升高，進(jìn)行搜索調(diào)諧（選臺）。當(dāng)收到電臺信號時，信號檢測電路檢出后發(fā)一指令給集成電路內(nèi)的自動搜臺電路，自動搜臺電路內(nèi)AFC電路對C9的充電電流進(jìn)行微調(diào)，當(dāng)達(dá)到最佳接收頻率時，停止對C9充電，從而鎖住所接收電臺節(jié)目頻率，穩(wěn)定接收電臺廣播。若要接收其它節(jié)目，只要再次按下S1即可繼續(xù)搜索新的電臺。當(dāng)按下S2，電容C9放電，本振頻率回到最低端。電容C8由于容量比較大，只起到隔直的作用，與本振頻率無關(guān)。⑷中頻放大、限幅與鑒頻電路電路的中頻放大，限幅及鑒頻電路的有源器件及電阻均在IC內(nèi)。FM廣播信號和本振電路信號在IC內(nèi)混頻器中混頻產(chǎn)生70kHz的中頻信號，經(jīng)內(nèi)部1dB放大器，中頻限幅器，送到鑒頻器，把音頻信號從70kHz載波信號中解調(diào)出來，經(jīng)內(nèi)部環(huán)路濾波后由IC1的2腳輸出音頻信號。電路中1腳的C10為靜噪電容，3腳的C11為AF（音頻）環(huán)路濾波電容，6腳的C6為中頻反饋電容，7腳的C7為低通電容，8腳與9腳之間的電容C17為中頻耦合電容，10腳的C4為限幅器的低通電容，13腳的C12為中頻限幅器失調(diào)電壓電容，C13為濾波電容。⑸耳機(jī)驅(qū)動電路由于用耳機(jī)收聽，所需功率很小，本機(jī)采用了簡單的晶體管放大電路，集成電路IC1的2腳輸出的音頻信號經(jīng)電位器Rp調(diào)節(jié)電量后，由V3，V4組成復(fù)合管甲類放大。R1和C1組成去加重電路，電感線圈L1和L2為射頻與音頻隔離線圈。這種電路耗電大小與有無廣播信號以及音量大小關(guān)系不大，不收聽時要關(guān)斷電源。高頻功率放大的必要性遠(yuǎn)距離無線傳輸，彌補(bǔ)信號衰落，提高信號抗噪聲干擾能力一些其他需要，如高頻加熱裝置、微波功率源等需要高頻功率放大電路最主要的技術(shù)指標(biāo)：（與低頻功率放大電路一樣）輸出功率、效率和非線性失真。高頻功率放大器的特點：放大信號頻率高，輸出功率高、效率高。高頻功率放大器的功能：用小功率的高頻信號去控制高頻功率放大器，將直流電源供給的能量轉(zhuǎn)換為大功率的高頻能量輸出，并保證輸出與輸入的頻譜相同。知識鏈接一、丙類高頻諧振功率放大器圖1-5從節(jié)省能量的角度考慮,效率更加重要。高頻功放常采用效率較高的丙類工作狀態(tài),即晶體管集電極電流導(dǎo)通時間（導(dǎo)通角c）小于輸入信號半個周期的工作狀態(tài)。為了濾除丙類工作時產(chǎn)生的眾多高次諧波分量,采用LC諧振回路作為選頻網(wǎng)絡(luò),也稱為諧振高頻功率放大電路。有源放大元件選頻網(wǎng)絡(luò)圖1-6使用高頻功率放大器的目的放大高頻信號使發(fā)射機(jī)末級獲得足夠大的發(fā)射功率高頻功率信號放大器使用中需要解決的兩個問題高效率輸出高功率輸出高頻功率放大器和低頻功率放大器的共同特點都是輸出功率大和效率高相同點：①都要求輸出功率大和效率高

②激勵信號幅度均為大信號不同點：①高頻功放工作頻率高，低頻功放工作頻率低。②高頻功放采用選頻網(wǎng)絡(luò)作負(fù)載，而低頻功放一般用電阻或變壓器等非諧振負(fù)載。③高頻功放一般工作在丙類狀態(tài)，低頻功放工作在乙類或甲乙類狀態(tài)。高頻功率放大器與低頻功放相比較功率放大器的工作狀態(tài)功率放大器一般分為甲類、乙類、甲乙類、丙類等工作方式，為了進(jìn)一步提高工作效率還提出了丁類與戊類放大器。高頻功率放大器通常工作于丙類工作狀態(tài)，屬于非線性電路功率放大器的主要技術(shù)指標(biāo)是輸出功率與效率.表1.2不同工作狀態(tài)時放大器的特點

工作狀態(tài)

半導(dǎo)通角

理想效率

負(fù)

載

應(yīng)

用

甲類

qc=180°

50%

電阻

低頻

乙類

qc=90°

78.5%

推挽，回路

低頻，高頻

甲乙類

90°＜qc＜180°

50%＜h＜78.5%

推挽

低頻

丙類

qc＜90°

h＞78.5%

選頻回路

高頻

丁類

開關(guān)狀態(tài)

90%~100%

選頻回路

高頻

丙類諧振功率放大器的電路結(jié)構(gòu)及工作原理

圖1-7丙類諧振功率放大器的原理電路

放大電路由晶體管V，諧振回路L1C1，L2C2及電源三部分組成。晶體管VT工作在丙類，起開關(guān)作用。諧振回路L1C1，L2C2起選頻、匹配作用。電源有兩組，一組為基極電源VBB，它的作用是保證放大器工作在丙類。另一組是集電極電源Vcc，它保證晶體管能處于放大狀態(tài)，另外還為功率的放大提供能量。圖1-8丙類諧振功放的電壓和電流波形

丙類諧振功率放大器的性能分析

丙類諧振功放的工作狀態(tài)有：欠壓、臨界和過壓三種。丙類諧振功放的工作狀態(tài)主要取決于三級管可能工作的區(qū)域。欠壓工作狀態(tài)：輸出功率P0和效率c都較低，而且輸出信號電壓振幅Ucm隨負(fù)載變化較大，因此，除了特殊場合以外，很少采用這種工作狀態(tài)。臨界工作狀態(tài)：輸出功率P0最大，且效率c也高，常用于發(fā)射機(jī)的功率輸出級（末級），以便獲得最大輸出功率。過壓工作狀態(tài)：在弱過壓區(qū)，c達(dá)最大，P0下降不多，當(dāng)負(fù)載變化時，輸出信號電壓振幅Ucm變化較小，多用于需要維持輸出電壓比較平穩(wěn)的場合，如發(fā)射機(jī)的中間放大級。當(dāng)負(fù)載短路時，集電極損耗功率Pc達(dá)最大值，有可能使功率晶體管燒壞。因此，在調(diào)整諧振功率放大器的過程中，必須防止負(fù)載短路。諧振功率放大電路的組成

基本組成：丙類高頻功率放大器是由輸入回路、非線性器件（晶體管、場效應(yīng)管）和輸出諧振回路組成。輸入、輸出回路在功率放大器中的作用是：提供放大器所需的正常偏置；實現(xiàn)濾波選取基波分量；實現(xiàn)阻抗匹配。組成：直流饋電電路濾波匹配網(wǎng)絡(luò)（1）直流饋電電路直流饋電電路有集電極饋電電路和基極饋電電路兩部分.基極饋電電路為了使用單電源供電及保證諧振功放工作在丙類狀態(tài),常用自給反向偏壓方式為基極提供一個偏壓.圖1-9自給反向偏壓電路集電極饋電電路集電極饋電電路有串聯(lián)饋電和并聯(lián)饋電兩種方式，所謂串聯(lián)饋電方式是指直流電源、匹配網(wǎng)絡(luò)(諧振回路)與功放管三者是串聯(lián)連接的饋電方式。所謂并聯(lián)饋電,指上面三者是并聯(lián)連接的饋電方式圖1-10集電極饋電電路（2）匹配網(wǎng)絡(luò)為了使諧振功率放大器有較高的功率增益和較高的效率,除了要正確選擇放大器的工作狀態(tài)外,還必須合理選擇好輸入和輸出匹配網(wǎng)絡(luò)。輸入匹配網(wǎng)絡(luò)的功能是從前級獲取最大限度的激勵功率輸入到功放管中。輸出匹配網(wǎng)絡(luò)的基本功能是：（1）將外接負(fù)載阻抗RL（或ZL）變換為丙類諧振功率放大器所需的最佳負(fù)載電阻R，以保證放大器傳輸?shù)截?fù)載的功率最大；（2）抑制除基波外的各次諧波分量，使負(fù)載上只有基波電壓?？梢姡斎胼敵鼍W(wǎng)絡(luò)具有“匹配”、“濾波”的功能。圖1-11諧振功放的輸入、輸出匹配網(wǎng)絡(luò)圖1-12常見的匹配網(wǎng)絡(luò)圖1-13實際諧振功率放大器電路丙類放大器為什么一定要用諧振回路作為集電極的負(fù)載？諧振回路為什么一定要調(diào)諧在信號頻率上？

答：這是因為放大器工作在丙類狀態(tài)時，其集電極電流將是失真嚴(yán)重的脈沖波形，如果采用非調(diào)諧負(fù)載，將會得到嚴(yán)重失真的輸出電壓，因此必須采用諧振回路作為集電極的負(fù)載。調(diào)諧在信號頻率上集電極諧振回路可以將失真的集電極電流脈沖中的諧波分量濾除，取出其基波分量，從而得到不失真的輸出電壓。知識鏈接二：高頻寬帶功率放大器丙類倍頻器寬頻帶高頻功率放大器的特點與要求頻帶：要求覆蓋整個發(fā)射機(jī)工作頻率范圍，在發(fā)射機(jī)變換工作頻率時，不需要進(jìn)行調(diào)諧。信號源與放大器、放大器與放大器、放大器與天線負(fù)載之間的耦合必須實現(xiàn)寬頻帶的阻抗匹配通常利用寬頻帶變壓器做輸入、輸出和級間耦合電路，實現(xiàn)寬頻帶的阻抗匹配寬頻帶變壓器的兩種形式:

①利用普通變壓器的原理，采用高頻磁芯來擴(kuò)展頻帶，可以工作到短波段②傳輸線變壓器圖1-14功率放大器組件的功率放大電路功率放大電路在手機(jī)電路中的識別?？梢愿鶕?jù)兩個原則：一是功率放大器連接在天線電路的TX端口；二是電路中通常都會有很多明顯的英文標(biāo)志。如圖1-14中：“PA-GSM”是功率組件的明顯標(biāo)志，“PA”就是功率放大器的縮寫。在N500模塊中，“Vapc”只出現(xiàn)在功率放大電路中，它表示自動功率控制?！癙in”“和Pout”也只出現(xiàn)在功率電路中，它們分別表示功率放大器的輸入和輸出。丙類倍頻器倍頻器是一種頻率變換電路。倍頻器的輸出信號頻率f0是輸入信號頻率fi的整數(shù)倍，例如：f0=2fi,f0=3fi-----等。倍頻器的主要用途如下：(1)將頻率較低但穩(wěn)定度較高的石英晶體振蕩器所產(chǎn)生的穩(wěn)定振蕩信號進(jìn)行倍頻，以得到穩(wěn)定的頻率較高的振蕩信號。(2)有時在超高頻段難以獲得足夠功率的信號，就可以用倍頻器將頻率較低、功率較大的信號轉(zhuǎn)變?yōu)轭l率較高、功率也能滿足要求的超高頻輸出信號。(3)對于調(diào)頻發(fā)射機(jī)來說，還可以利用倍頻器加深調(diào)制深度，以獲得較大的頻偏。一個實際的丙類倍頻器，其倍頻次數(shù)n不能很高(常用二倍頻或三倍頻)，其主要原因是：集電極電流脈沖中的諧波分量幅度總是隨著n的增大而迅速減小，故倍頻次數(shù)太高，倍頻器的輸出功率和效率就會太低。

幾個基本概念SMC表面組裝器件（SurfaceMountingComponents）SMD表面組裝元件（SurfaceMountingDevice）SMT表面組裝技術(shù)（SurfaceMountingTechnology）THT傳統(tǒng)通孔插裝技術(shù)（ThroughHolePackagingTechnology）表面安裝技術(shù)（SurfaceMountingTechnology簡稱SMT）通孔安裝技術(shù)（ThroughHoleTechnology簡稱THT）SMC(surfacemountingcomponent)SMD(surfacemountingdevices)SMB(surfacemountingBoard)PCB(printedcircuitsBoard)知識鏈接三SMT基礎(chǔ)知識基本概念1、THT與SMT2、SMT主要特點3、SMT工藝及設(shè)備簡介SMT有兩種基本方式，主要取決于焊接方式。此種方式適合大批量生產(chǎn)。對貼片精度要求高，生產(chǎn)過程自動化程度要求也高。（2）采用再流焊這種方法較為靈活，視配置設(shè)備自動化程度，即可用于小批量生產(chǎn)，又可用于大批量生產(chǎn)?；旌习惭b方法，則需根據(jù)產(chǎn)品實際，將上述兩種方法交替使用。（1）片狀電阻代碼:2012(eg.)外型(長×寬mm):2.0×1.25*0805*英制代號功率(W):1/10電壓(V):100片狀電阻厚度為0.4-0.6mm電阻值采用數(shù)碼法直接標(biāo)在元件上4、SMT元器件及設(shè)備

4.1表面貼裝元器件SMD（2）片狀電容片狀電容主要是陶瓷疊片獨石結(jié)構(gòu)，其外型代碼與片狀電阻含義相同.片狀電容元件厚度為0.9～4.0片狀陶瓷電容依所用陶瓷不同分為三種:NPO：Ⅰ類陶瓷，性能穩(wěn)定，損耗小X7R：Ⅱ類陶瓷，性能較穩(wěn)定Y5V：Ⅲ類低頻陶瓷，穩(wěn)定性差片狀陶瓷電容的電容值也采用數(shù)碼法表示，但不印在元件上。表面貼裝器件包括表面貼裝分立器件(二極管、三極管、FET/晶閘管等)和集成電路兩大類。⑴表面貼裝分立器件:

三極管(eg.)1:發(fā)射極2:基極3:集電極功率≤300mW封裝S0T-234.2表貼器件(2)表面貼裝集成電路小外形封裝SOP(smalloutlinepackage)16條引線節(jié)距1.27四列扁平封裝QFP(Quadflatpackage)100條引線節(jié)距0.65

BGA封裝（1）SMB的特殊要求：1)外觀要求光滑平整，不能有翹曲或高低不平。2)熱脹系數(shù)小,導(dǎo)熱系數(shù)高,耐熱性好。3)銅箔粘合牢固，抗彎強(qiáng)度大。4)基板介電常數(shù)小，絕緣電阻高。4.3、印制板SMBA=b或b-0.3B=h+T+0.3(電阻)B=h+T-0.3(電容)G=L-2T片狀元件焊盤

（2）焊盤設(shè)計1、焊膏印制:焊膏印刷機(jī)操作方式:手動最大印制尺寸：320*280mm技術(shù)關(guān)鍵：①定位精度②模板制造5小型SMT設(shè)備2、貼片：手工貼片(1)鑷子拾取安放

(2)真空吸取

真空筆3、再流焊設(shè)備臺式自動再流焊機(jī)電源電壓220V50Hz額定功率2.2kW有效焊區(qū)尺寸240×180(mm)

加熱方式：遠(yuǎn)紅外+強(qiáng)制熱風(fēng)工作模式：工藝曲線靈活設(shè)置，工作過程自動標(biāo)準(zhǔn)工藝周期：約4分鐘再流焊工藝曲線6、TPE-2005A型表面貼片焊接機(jī)操作說明按下設(shè)置鍵，液晶屏進(jìn)入設(shè)置狀態(tài)165℃145S220℃45S220℃10S數(shù)字反顯時，每按△鍵數(shù)字加1。每按▽鍵數(shù)字減1。每按設(shè)置鍵，數(shù)字跳到下一位。完成設(shè)置后，按確定結(jié)束設(shè)置。同時本數(shù)值保存，下次開機(jī)，如不需設(shè)置可直接工作。（1)輕拉工作臺，將已貼好芯片的PCB放入工作臺內(nèi)(托盤不能放入），將工作臺推入加溫區(qū)。(2)當(dāng)元件線路板進(jìn)入工作區(qū)后，按加熱鍵，焊接機(jī)開始按設(shè)置要求進(jìn)行焊接工作。同時，液晶屏動態(tài)顯示溫度曲線。(3)當(dāng)焊接過程結(jié)束后，拉出工作臺用鑷子將PCB取出。（1）SMT典型焊點SMT焊接質(zhì)量要求同THT基本相同，要求焊點的焊料的連接面呈半弓形凹面，焊料與焊件交界處平滑，接觸角盡可能小，無裂紋、針孔、夾渣,表面有光澤且平滑。7、SMT焊接質(zhì)量（2）常見SMT焊接缺陷(a)焊料過多(b)漏焊(未潤濕)(c)立片(又稱“墓碑現(xiàn)象”“曼哈頓”)（d）焊球現(xiàn)象（e）橋接項目制作1、安裝流程①安裝前檢查a.印制電路板檢查（對照下圖進(jìn)行檢查）。1.圖形完整，有無短、斷路缺陷2.孔位及尺寸是否正確3.表面涂覆（阻焊層）b.外殼及結(jié)構(gòu)件檢查。1.按材料表檢查元器件品種規(guī)格及數(shù)量（見附表一，表貼元器件除外）2.檢查收音機(jī)外殼有無缺陷及外觀損傷3.耳機(jī)c.THT（通孔）元件檢測。1.電位器阻值調(diào)節(jié)特性2、安裝步驟（a）SMT貼片

（b）THT安裝印制電路板安裝圖2.LED、電感線圈、電解電容、插座、開關(guān)的好壞3.判斷變?nèi)荻O管及發(fā)光二極管的好壞及極性②貼片及焊接（參見上圖（a））絲印焊膏

檢查焊膏印刷情況是否良好，參見下圖。焊膏印刷及貼片、焊接示意圖按工序流程貼片。順序：C1/R1,C3/C5,V3/C4,R2/C6,V4/C7,C8/R3,C16/C2,C12/C15/R4,C14/C13,C11/C9,IC1088。貼片過程注意事項：1.貼片元件不得用手拿。2.用鑷子夾持不可夾到引線上，參見下圖貼片元件夾取方式3.注意IC1SC1088標(biāo)記方向不可貼錯，參見下圖。圖1-9注意IC1SC1088的方向4.貼片電容表面沒有標(biāo)志，一定要保證準(zhǔn)確及時貼到指定位置。c.檢查貼片數(shù)量及位置。d.再流焊機(jī)焊接，參見下圖（a）。e.檢查焊接質(zhì)量及修補(bǔ)。③安裝通孔元器件（參考下圖（b））。a.跨接線J1、J2（可用剪下的元件引線）。b.安裝并焊接電位器Rp，注意電位器與印制板平齊。再流焊機(jī)及再流焊工藝曲線（a）（b）c.耳機(jī)插座XS（只有先將耳機(jī)插頭插入耳機(jī)插座中進(jìn)行焊接，才能保證耳機(jī)插座XS完好，不致?lián)p壞。）d.輕觸開關(guān)S1、S2。e.電感線圈L1～L4（磁環(huán)L1,色環(huán)L2，8匝線圈L3，5匝線圈L4）。f.變?nèi)荻O管V1(注意圖上的極性方向標(biāo)記)。g.電解電容C18（100μF）臥式安裝，參見下圖。電解電容C18安裝方式及發(fā)光二極管V2的安裝高度示意圖h.發(fā)光二極管V2，注意安裝高度，參見下圖。i.焊接電源連接線J3、J4,注意正負(fù)導(dǎo)線顏色。

⑶調(diào)試①所有元器件焊接完成后目視檢查。1.元器件：型號、規(guī)格、數(shù)量及安裝位置，方向是否與圖紙符合。