电路制作hPPT课件.ppt

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1、第二章电子电路的加工及调试基础,2.1 电路板的设计与制作,一、印刷电路板,元器件固定、装配的机械支撑； 实现电路元器件的电气连接及其它电气特性； 为加工、检查、维修方便； 电子产品加工的自动化。,概念：印刷电路板PCB（Printed Circuit Board)简称印刷板，是安装电子元器件的载体。,原料：敷铜板=绝缘基材+铜箔。,加工：经过设计原图、印刷、腐蚀等工艺方法。,功能：,二、印制电路板的分类及制作方法,1.单面印制板 2.双面印制板 3.多层印制板 4.挠性印制板,1、按结构分类：,2、制作方法：,1、丝网印刷法 2、雕刻法 3、手绘法 4、帖图法 5、感光敷铜板 6、热转印法（

2、实验室常见）,3、热转印法：,制作流程：,第一步：激光打印PCB板,第二步：转印过程,第三步 腐蚀，完成整个制版,常用术语：焊盘、走线、过孔、孔化、丝印、阻焊、助焊。,元器件封装：,4、常用术语,二、印刷电路板设计步骤,输出制版,生成网表文件,规划电路板,导入网表,封装布局,手工布线,自动布线,手工调整,设计原理图,焊接、调试,跳线、调试,修改原理图,三、布局布线注意事项,应按一定顺序方向进行，如：由左至右或由上向下。在满足电路性能及整机安装与面板布局要求的前提下，元器件的排列方位尽量同原理图方向，便于电路的检查、调试和检修。,1、布线方向,1）输入、输出尽量避免相邻平行，平行信号线间应尽量留

3、大间距，最好加线间地线。 2）双面板两面导线应相互垂直、斜交，避免平行，减少寄生耦合。 3）信号线高低电平悬殊时，加大导线间距。,2、信号线走线,3、地线布设,1）一般将公共地线布置在印制版边缘，便于安装固定和与机箱地相连，印制地线与板边缘留有空隙，边缘安装和绝缘。 2）应尽量多保留铜箔做地线，使传输和屏蔽性能得到改善，并减少分布电容。电线不能设计成闭合回路，采用大面积接地。 3）板上如有大电流器件，其地线应单独布线，减少地线上噪声。 4）模拟电路和数字电路电源和地线应分开布线，减少二者之间干扰，尤其是数字对模拟的干扰。 5）为避免各级电流通过地线时产生相互间干扰，特别是末级电流通过地线对第一

4、级的反馈干扰，通常采用地线割裂法使各级地线自成回路，然后再分别一点接地，最后分别接到公共地一点。,2.2 元器件的焊接,一、元器件的布局与排列,对元器件进行布局、排列的目的是： 按照电子产品电原理图，将各元器件、连接导线等有机的连接起来，并保证电子产品可靠稳定地工作。 如果布局、排列的不合理，产品的电气性能、机械性能都将下降，也给装配和维修带来不便。,应保证电路性能指标的实现 应有利于布线，方便于布线 应满足结构工艺的要求 应有利于设备的装配、调试和维修,元器件布局的原则, 元器件的标志方向应按照图纸规定的要求，安装后能看清元件上的标志。 安装元件的极性不得装错，安装前应套上相应的套管； 安装

5、高度应符合规定要求，同一规格的元器件应尽量安装在同一高度上； 安装顺序一般为先低后高，先轻后重，先易后难，先一般元器件后特殊元 器件； 元器件在印刷板上的分布应尽量均匀，疏密一致，排列整齐美观。不允许 斜排、立体交叉和重叠排列； 元器件的引线直径与印刷焊盘孔径应有0.20.4mm的合理间隙； 发热元件要与印刷板面保持一定的距离，不允许贴面安装，较大元器件的安装应采取固定（绑扎、粘、支架固定等）措施。,元器件排列的方法及要求：,可分为立式插装、卧式插装、倒立插装、横向插装和嵌入插装。 1. 卧式插装 将元器件紧贴印制电路板的板面水平放置 2. 立式插装 立式插装是将元器件垂直插入印制电路板 3.

6、 横向插装 将元器件先垂直插入印制电路板，然后将其朝水平方向弯曲。 4. 倒立插装与嵌入插装 将元器件倒立或嵌入置于印制电路板上,二、元器件的插装方法,5.晶体管的插装 一般以立式安装最为普遍 引线不能留的太长，以保持晶体管的稳定性；对于大功率自带散热片的塑封晶体管，为提高其使用功率，往往需要再加一块散热板。 6. 集成电路的安装 弄清引出线的排列顺序后，再插入电路板。在插装集成电路时，不能用力过猛，以防止弄断和弄偏引线。 7. 变压器、电解电容器、磁棒的安装 变压器的安装：装小型变压器时将固定脚插入印制电路板的相应孔位，并进行锡焊 。装电源变压器时则要采用螺钉固定。 电解电容器的安装：一般采

7、用弹性夹固定。 磁棒的安装：一般采用塑料支架给以固定。,立式安装图片,卧式安装图片,三极管安装方式图片,三、焊接的基本知识,（1）电烙铁 有内热式、外热式、恒温式、吸焊式、感应式等。最常用的是内热式和外热式两种。 规格：25W、30W、35W、45W、75W、1000W等多种。 焊接一般规则： 焊接集成电路、晶体管时，应选用20W的内热式电烙铁。 焊接粗导线及同轴电缆、机壳底板等时，应选用45W75W的外热式电烙铁。 焊接表面安装元器件时可选用恒温电烙铁。,（2）焊料 焊料是一种熔点低于被焊金属，在被焊金属不熔化的条件下，能润湿被焊金属表面，并在接触面处形成合金层的物质。 电子产品生产中，最常

8、用的焊料称为锡铅合金焊料（又称焊锡），它具有熔点低、机械强度高、抗腐蚀性能好的特点。,焊剂的作用:去除被焊金属表面的氧化物，防止 焊接时被焊金属和焊料再次出现氧化，并降低焊料表面的张力，有助于焊接。 常用的助焊剂有： 无机焊剂 有机助焊剂 松香类焊剂（电子产品的焊接中常用）。,（3）焊剂(助焊剂),目视检查 （a）是否有漏焊，漏焊是指应该焊接的焊点没有焊上。 （b）焊点的光泽好不好。 （c）焊点的焊料足不足。 （d）焊点周围是否有残留的焊剂 （e）焊盘与印制导线是否有桥接。 （f）焊盘有没有脱落。 （g）焊点有没有裂纹。 （h）焊点是不是凹凸不平。 （l）焊点是否有拉尖的现象。,（4）焊点的检

9、查及常见缺陷,2.3 元器件选择,一、电抗元件,E24、E12、E6系列的具体规定,1电抗元件的标称值,标称值一般用色标法、直标法和文字符号描述法来表示。 （1）直标法 直标法是按照各类电子元器件的命名规则，将主要信息用字 母和数字标注在元器件表面上，这种标注方法只适用于体积 较大的元器件。,2.电抗元件的标注,（2）色标法 在元件上用不同颜色的色环表示元件的标称值和偏差。现在常见的有4环和5环的电子元件。 4环元件：前两环表示数字的有效值，第三环表示10的倍率，第四环表示元件的偏差； 5环元件：前三环表示数字的有效值，第四环表示10的倍率，第五环表示元件的偏差。最常用这种方法的是电阻、部分电

10、容和部分电感元件。,用色标法表示大小为470 ，精度为 的电阻,各环颜色意义,4,7,0,3. 电阻器,电阻器是组成电路的基本元件之一。在电路 中，电阻器用来稳定和调节电流、电压，组成分 流器和分压器，在电路中起到限流、降压、去 耦、偏置、负载、匹配、取样等作用。还可以用 来调节时间常数、抑制寄生振荡等。,（1） 电阻器的额定功率 电阻器的额定功率系指电阻器在直流或交流电路 中，在正常大气压力（86106kPa）及额定温度条件 下，能长期连续负荷而不损坏或不显著改变其性能所允许 消耗的最大功率 在电路图中表示电阻器额定功率的图形符号 ：,1/4W 1/2W 1W 2W 5W 10W,（2） 电

11、阻器的分类 电阻器可分为固定电阻器、可变电阻器和敏感电阻器三大类。在使用过程中阻值基本固定不能调节的称为固定电阻器。阻值可以调节的则称为可变电阻器，其又分为可变和半可变电阻器。半可变电阻器，主要用在阻值不经常变动的电路中，其转动结构较简单。敏感电阻器是指其阻值对某些物理量表现敏感的电阻元件。,普通电阻器 电位器 可调电阻器 微调电阻器 敏感电阻器,固定电阻器： 碳膜电阻器。 金属膜电阻器。 线绕电阻器。 金属玻璃釉电阻器。 阻燃电阻器。 熔断电阻器。 水泥电阻。,（3） 常用电阻器的分类,敏感电阻器： 热敏电阻器。 光敏电阻。 压敏电阻器。 气敏电阻器。 力敏电阻器。,气敏电阻：煤气泄漏报警器

12、，在瓦斯泄漏后会报警，甚至启动油烟机通风。这种报警器内就是利用了气敏电阻。这种半导体在表面吸收了某种自身敏感的气体之后会发生反应，而使自身的电阻值改变。气敏电阻根据型号对不同的气体敏感。有的是对汽油，有的是对一氧化碳，有的是对酒精敏感。,湿敏电阻湿敏电阻对环境湿度敏感，它吸收环境中的水分，直接把湿度变成电阻值的变化。 压敏电阻 压敏电阻用作电路的过压保护。将压敏电阻和电路并联，其两端电压正常时电阻值很大，不起作用。一旦超过保护电压，它的电阻值迅速变小，使电流尽量从自己身上流过（很有牺牲精神！），从而保护了电路。,电阻网络 常见的集成电阻的数目有3、4、5、7、8、10等,（3） 电阻器的选用,

13、在选用电阻器时必需首先了解电子产品整机工作环境条件。 要了解电子产品整机工作状态。 既要从技术性能考虑满足电路技术以保证整机的正常工作，又要从经济上考虑其价格、成本，还要考虑其货源和供应情况。 根据不同的用途选用。 阻值应选取最靠近计算值的一个标称值，不要片面采用高精度和非标准系列的电阻产品。 额定功率选取比计算耗散功率大一些（1.52倍）的标称值。 选取耐压比额定值大一些的。,例：LED限流 一般要求：IF =15mA, VF = 1.21.7V,取IF =2mA, VF =1.6V, U=5V； 则R=(U- VF)/ IF =1.7K R可变，LED亮度可变，亮度无精 确要求，故R可取1

14、.8K 或 2K. 功率P IF(U- VF)=6.8mW 电阻的额定功率应 13.6mW , 取1/8W.,4 、电容器,电容器在电子线路中起到耦合、旁路、谐振、调谐、微分、积分、储能、滤波、隔直流以及控制电路中的时间常数等作用。,电容器的合理选用 电容器种类很多，性能指标各异，选用时应考虑如下各因素： （a）电容器额定电压； （b）标称容量及精度等级； （c）体积； （d）成本。,电容C的延时作用:,5.电感器 电感器（也称电感线圈）的应用范围很广泛，它在调谐、振荡、耦合、匹配、滤波、陷波、延迟、补偿及偏转聚焦等电路中，都是必不可少的。,电感线圈 有抽头的电感线圈 铁芯线圈 可调铁芯线圈,

15、二、半导体器件,半导体器件是组成各种电子线路的基础，包括分立元件和集成电路。 1、半导体二极管 二极管其主要特性是单向导电性。二极管的种类繁多，按用途分为整流、检波、稳压、阻尼、开关、发光和光敏二极管等；按采用的材料的不同可分为锗二极管、硅二极管和砷化镓二极管；按工作原理分有隧道二极管、变容二极管、雪崩二极管、双基极二极管等。,二极管 发光二极管 变容二极管 稳压二极管 隧道二极管 双向二极管,二极管的主要参数: （1）最大整流电流IF。 （2）最大反向工作电压UR。 （3）反向电流IR。 （4）最高工作频率f M。,2.半导体三极管 晶体管可分为两大类：一类是结型晶体管，由两个PN结组成，有

16、PNP及NPN两种结构。这类晶体管工作时，半导体中的电子和空穴两种载流子同时都起主要的作用，所以又叫双极型晶体管。另一类是场效应晶体管，有结栅场效应晶体管、金属-氧化物-半导体（MOS）场效应晶体管及肖特基势垒场效应晶体管等结构。这类晶体管工作时，只有半导体中的多数载流子起主要作用，所以又叫单极型晶体管。,PNP型 NPN型 绝缘栅型 结型场效应管,3、集成电路,集成电路是指把能实现一定功能的电路做在一块硅芯片上。 按功能可划分为数字集成电路、模拟集成电路和微波集成电路等。 按制造工艺分有：半导体集成电路、薄膜集成电路、厚膜集成电路和混合集成电路。 按集成度分有小规模（SSI）、中规模（MSI

17、）、大规模（LSI）、超大规模（VLSI）和甚超大规模（ULSI）集成电路。,使用与注意事项 :,集成电路在使用时不允许超过极限值，在电源电压变化不超过额定值的10%时，电参数应符合规范值。电路在使用的电源接通与断开时，不得有瞬时电压产生，否则会使电路击穿。 集成电路使用温度一般在3085之间，在系统安装时应尽量远离热源。 集成电路如用手工焊接时，不得使用大于45W的电烙铁，连续焊接时间应不超过10S。 对于MOS集成电路，要防止栅极静电感应击穿。,三、功率驱动元件,1、蜂鸣器 压电陶瓷驱动电路 ，5V，20mA,2、继电器：强弱电接口的常用器件,分类：,通用电磁继电器的特性,1）线圈参数：,

18、AC、DC：有无极性 触点吸合电流 线圈直流电阻 线圈额定电压：5V、6V、9V、12V、24V,2）触点参数,触点形式：几组？常开、常闭 触点电压（AC、DC） 触点电流,固态继电器：,3、扬声器,参数： 动圈阻抗XL（f=1KHz） XL r直流 功率：0.1W、0.25W、0.5W、1W、2W等,四、负载驱动方法,1、用数字器件的输出特性,2、驱动方法,VOH输出驱动 ，IOH0.5mA，驱动能力弱。,VOL输出驱动 ， IOL20mA,VOH输出上拉电路驱动.,VOH晶体管驱动.,VOH 达林顿管驱动.,OC/OD门驱动. 集电极开路门/漏极开路门,必须外界上拉电阻和电源才能将开关电平

19、作为高低电平用。 作用: 1、实现“线与”； 2、实现电平转换,在数字电路用于接口部分； 3、可以满足不用的输出电压,带负载能力强。,74系列中许多OC门器件，如：,74ls01 2输入四与非门(oc)74ls03 2输入四与非门(oc)74ls05 六倒相器(oc)74ls06 六高压输出反相缓冲器/驱动器(oc,30v)74ls07 六高压输出缓冲器/驱动器(oc,30v),例74LS01：,缓冲器驱动,74LS40(74HC40):双4输入与非门带缓冲输出。,扬声器驱动,小型蜂鸣器驱动,2.4 调试及故障诊断,一、调试的目的与调试要点,一个电子装置，即使按照设计的电路参数进行安装，往往也

20、难于达到预期的效果。这是因为存在各种不定因素（如元件值的误差，器件参数的分散性,分布参数的影响等），必须通过安装后的测试和调整，来发现和纠正设计方案的不足，然后采取措施加以改进，使装置达到预定的技术指标。因此，调试电子电路的技能对从事电子技术及其有关领域工作的人员来说，是不应缺少的。,根据电子电路的复杂程度，调试可分步进行： 对于较简单系统，调试步骤是：电源调试单板调试联调。 对于复杂的系统，调试步骤是：电源调试单板调试分机调试主机调试联调。 由此可明确三点： 1、不论简单系统还是复杂系统，调试都是从电源开始入手的； 2、调试方法一般是先局部(单元电路)后整体，先静态后动态； 3、一般要经过测

21、量调整一再测量再调整的反复过程； 对于复杂的电子系统，调试也是一个“系统集成”的过程。,二、调试中注意事项 1、正确使用测量仪器的接地端 2、测量电压所用仪器的输入阻抗必须远大于被测处的等效阻抗 3、测量仪器的带宽必须大于被测电路的带宽 例如：MF20型万用表的工作频率为2020000 HZ。如果放大器的fH =100 kHZ，我们就不能用 MF20来测试放大器的幅频特性，否则，测试结果就不能反映放大器的真实情况。 4、要正确选择测量点：测量点不同，仪器内阻引进的误差大小将不同。 5、测量方法要方便可行：测量电流时，一般测电压。 6、调试过程中，要观察、测量和记录：记录的内容包括实验条件，观察

22、的现象，测量的数据、波形和相位关系等。,三、 调试中常用的仪器仪表,1. 直流电源,2. 函数发生器,3. 万用表,4.示波器,5. 逻辑分析仪（对数字电路）,五、 故障诊断,1.常规检测方法,看： （a）保险管、熔断电阻是否烧断。 （b）电阻器是否有烧坏变色、电解电容器是否有漏液和爆裂 （c）印制电路板的铜箔有无翘起，焊盘是否开裂而断路。 （d）机内线路板上是否有金属类导电物导致引线间短路。 （e）机内的各种连接导线有没有脱落、断线和烧毁的痕迹。 （f）机内的传动零件是否有异位、断裂、磨损严重的现象。,（g）机内印制板上的元器件引线之间、集成电路各引脚之间是否有短路，焊点是否有松动、脱焊等现

23、象。 （h）塑封晶体管有无开裂、散热器安装有无松动。 （l）插头座接触是否良好、开关簧片有无变形。 （m）查看电池是否漏液、电池夹的弹簧有无生锈或接触不良的现象。 （n）对于显示器件，可观察其播放的图像是否正常，如无图像或图像变形、字符缺笔少划，显像管尾部有蓝光闪乐等。,摸 通过手去触摸元器件是否温升过高或无温升等现象，从中发现问题的一种检测方法。但要注意安全，只有在确定电子产品的底板不带电的情况下才能采用此种方法。 （a）用手触摸集成电路，有无温度异常。 （b）用手触摸大功率晶体管、功放集成电路和电源集成电路时有一定的温度，但手放在上面应以不烫手为正常。 （c）用手触摸电源变压器时仍还是冷冰

24、冰的毫无温升或温升不明显，应考虑其负载是否有正常的耗能或存在故障。,听 就是用耳朵听电子产品的箱体内是否有异常的声音出现。 （a）当听到电子产品的内部有“劈啪、劈啪”声音时，表明机内有打火现象。 （b）听到设备有失真现象产生时，表明功放电路或发音设备(喇叭)有故障。 （c）听到传动装置有碰撞、冲击、及不规律的摩擦声出现，表明有机械故障。 闻 就是用鼻子去闻电子产品在通电工作时，是否有不正常的气味散发出来，以此来判断故障的部位和性质。,2、电阻检测法 利用万用表的电阻挡（欧姆挡），测量所怀疑的元器件的阻 值，或元器件的引线脚与共用地端之间的阻值，并与正常值进行 比较，从中发现故障所在的检测方法。

25、 (1) 用电阻检测法检测元器件的好坏 用电阻检测法可检测电阻器、电容器、电感器、晶体三极管、变压器、传声器、开关件等的好坏。 用电阻检测法可粗略地判断晶体管值 用电阻检测法可以判断故障大概发生在哪一单元电路。 用电阻检测法可粗略地判断集成电路的好坏。,(2) 在路（线）电阻的测量 在路电阻的检测是指元器件的引线脚仍在焊点 上，没有脱开印制电路板时，用欧姆档检测引线脚 之间阻值大小的方法。用该方法可以大致判断元器 件是否开路或短路。 (3) 开路电阻值的测量 是指将电路中元器件引线的一端或两端从电路 板上拆焊下来，然后再对元器件进行测量的方法。 此方法能比较准确地判断元器件的好坏。,3.电压检

26、测法 用万用表的电压档测量电路电压、元器件的工作电压并 与正常值进行比较，以判断故障所在的检测方法。最常用的 是直流电压检测法。 (1) 直流电压的测量 通过直电压的测量： 可判断各单元电路静态工作的情况 可确定整机工作电压是否正常 可判断电路所提供的偏置电压是否正常 可以判断集成电路本身及其外围电路是否工作正常。 可判断电池的好坏。 通过测量电路关键点的直流电压，可大致判断故障所在的围。,4.示波器检测法 用示波器测量出电路中关键点波形的形状、幅度、宽度及相位与维修资料给出的标准波形进行比较，从中发现故障所在，这种方法就称示波器检测法。 应用示波器检测法的同时再与信号源配合使用，就可以进行跟踪测量，即按照信号的流程逐级跟踪测量信号，当前面测试点的信号正常，而后面测试信号不正常，说明故障就发生在前后两个测试点之间的电路中。,5.代替检测法 代替法就是用好的元器件去替代所怀疑的元器件的检测 方法，如果故障被排除，表明所怀疑的元器件就为故障件。 代换法使用时必须有的放矢，决不能盲目地乱换元器件，如 果频繁使用，则可能造成人为故障并使故障扩大化。,