電子裝備設(shè)計技術(shù)電子組裝設(shè)計技術(shù)教學(xué)PPT.ppt

電子裝備設(shè)計技術(shù) 第七章電子組裝設(shè)計技術(shù) 組裝設(shè)計的目的是將各種元器件按照電路和結(jié)構(gòu)要求 組裝成實體 以達到電子設(shè)備預(yù)期的性能要求 組裝設(shè)計直接影響電子設(shè)備的性能和質(zhì)量 對設(shè)備熱設(shè)計 隔振緩沖 電磁兼容性有較大影響 電子設(shè)備的組裝包括設(shè)備內(nèi)各分機和電路單元的布局與裝連 電路單元內(nèi)各種元器件 零部件的裝配和布局 各電路單元之間的互連 導(dǎo)線 電纜的布線與裝固 有關(guān)機電調(diào)控系統(tǒng)的安裝與調(diào)試等 電子設(shè)備組裝設(shè)計的任務(wù)是 合理選擇組裝方案和組裝結(jié)構(gòu) 妥善布置各種元器件 零部件 合理安排互連與布線 充分體現(xiàn)電路設(shè)計預(yù)期的電氣性能 實現(xiàn)電子設(shè)備的技術(shù)指標(biāo) 達到預(yù)期的功能和可靠性要求 7 1元器件的布局 一 元器件的布局原則 1 電路元器件布局應(yīng)保證電氣性能指標(biāo)的實現(xiàn) 電氣性能通常指頻率特性 信號失真度 增益 工作穩(wěn)定性 相位 雜音電平 效率等相關(guān)指標(biāo) 2 元器件布局時應(yīng)考慮到布線 元器件的位置安排和放置方向以及元器件之間的距離 最終將影響電路性能 3 元器件布局應(yīng)考慮組裝結(jié)構(gòu)緊湊 重量分布均衡 排列有序 有利于結(jié)構(gòu)設(shè)計 4 元器件布局應(yīng)有利于散熱 5 元器件布局應(yīng)有利于耐沖擊振動 二 布局方法和要求1 按電路圖順序成直線排列布局通常按電路圖的順序成直線排列 各級電路中的晶體管或集成電路按橫軸向順序排列 電路的元器件盡量集中布設(shè) 2 注意各級電路 元器件 導(dǎo)線間相互影響根據(jù)元器件尺寸合理安排各級電路間的距離 正確放置具有磁場的鐵芯器件 熱敏和高壓元件等 3 注意接地方法和接地點元器件接地應(yīng)選取最短路徑焊在粗銅地線上 4 元器件布局應(yīng)滿足電路的特殊要求熱敏元件應(yīng)采取散熱措施 需要屏蔽的電路和元器件 布局時應(yīng)留有安裝屏蔽結(jié)構(gòu)的空間 7 2典型單元的組裝布局 一 穩(wěn)壓電源的組裝布局1 技術(shù)要求 1 按要求輸送給負(fù)載規(guī)定的直流和電壓 保證在最大負(fù)荷下保持穩(wěn)定輸出 2 在輸入電壓波動的情況下 保持輸出電壓穩(wěn)定 并有較高的穩(wěn)壓系數(shù) 3 保證輸送給負(fù)載的直流接近于恒定直流 波紋因數(shù)較小 4 電源應(yīng)具有較高的效率 對于大功率 中功率電源 效率是一項重要的指標(biāo) 效率高的電源工作時耗散出的熱量較少 2 組裝布局應(yīng)考慮的問題 1 安裝布局時應(yīng)使重量均衡分布 電源中的主要元器件體積較大 重量也較大 2 元器件布置應(yīng)便于測試 以便維護 易出故障的元器件 應(yīng)安裝在便于更換的部位 3 布局時應(yīng)便于散熱 發(fā)熱量大的元器件 應(yīng)安裝在空氣容易流通的地方 4 電源內(nèi)通常有高壓 應(yīng)特別注意安全 控制機構(gòu)應(yīng)和機殼機架相連并妥善接地 防止電擊事故 5 電源必須與低頻電路 特別是放大器隔開 6 電源變壓器的重量較大 布局時應(yīng)放在底座兩端并靠近支撐點 以防止沖擊 振動 二 放大器的組裝布局1 技術(shù)要求 1 低頻放大器多用于音頻放大 要求有較好的頻率特性 同時非線性失真和雜音電平應(yīng)小一些 2 中頻和高頻放大器應(yīng)具有適當(dāng)?shù)脑鲆?增益直接影響靈敏度及平穩(wěn)性 應(yīng)適當(dāng)高一些 但增益過高容易引起自激 3 要求放大器失真度小 對中頻 高頻放大器的失真應(yīng)有嚴(yán)格的要求 否則經(jīng)過放大后失真更嚴(yán)重 4 要求放大器工作應(yīng)穩(wěn)定 不產(chǎn)生自激振蕩 放大器具有良好的屏蔽并能抑制反饋 5 要求功率放大器有較高的效率 2 組裝布局應(yīng)考慮的問題 1 放大器的元器件布局必須接電路順序直線布置 各級元器件不能交錯 接線應(yīng)盡量縮短 前置放大級與末級離得越遠越好 2 為了減少鐵芯器件的漏磁場影響 鐵芯器件的線包軸線與其它元器件平面或與底座平面垂直 3 對多級放大器 為了抑制寄生耦合形成的反饋 應(yīng)使輸入和輸出導(dǎo)線遠離 各級電路應(yīng)加以屏蔽 4 抑制電源對放大器的影響 每級電路集電極回路與電源之間應(yīng)加去耦電路 消除級間耦合 5 布置元器件時應(yīng)注意接地點的選擇 6 高頻放大器組裝與布局和一般高頻電路相同 三 振蕩回路的組裝布局1 振蕩回路的技術(shù)要求 1 振蕩回路自身的損耗應(yīng)減到最小 應(yīng)選用介質(zhì)損耗小和介電常數(shù)小的絕緣子作回路元件支架 并要求固定聯(lián)接 焊接良好 2 振蕩回路應(yīng)良好屏蔽 振蕩回路應(yīng)單獨屏蔽 不允許與其他電路一起整體屏蔽 3 振蕩回路的元件應(yīng)足夠堅固 元件和導(dǎo)線受沖擊振動時不產(chǎn)生位移和變形 4 應(yīng)采取防護措施盡量減小振蕩回路中的元器件受溫度 濕度 氣壓的影響 以提高頻率穩(wěn)定度 5 安裝和布局元器件時 應(yīng)便于維修和測試調(diào)整 2 頻率固定的單振蕩回路的組裝布局包括調(diào)電感振蕩回路和調(diào)電容振蕩回路 布局時應(yīng)遠離其他元器件以防電磁場干擾 3 頻率可調(diào)的振蕩回路的組裝與布局附加了頻率轉(zhuǎn)換裝置 振蕩回路的振蕩頻率決定于回路的特性阻抗 改變l c即可改變振蕩頻率 4 調(diào)諧回路的組裝與布局用調(diào)電容或調(diào)電感的方法調(diào)諧 因回路阻抗的變化不同而有所區(qū)別 調(diào)電容時頻率覆蓋較大 但調(diào)諧精度較低 通常用于接收系統(tǒng)調(diào)諧和一般的發(fā)射系統(tǒng)調(diào)諧 而調(diào)電感時頻率覆蓋較小 但調(diào)諧精度較高 通常用于要求較高的發(fā)射系統(tǒng)調(diào)諧 四 高頻系統(tǒng)的組裝布局1 高頻系統(tǒng)的組裝要求 1 組裝時應(yīng)減小各種耦合 應(yīng)減小布線 布局引起的電感耦合和電容耦合 因此必須減小導(dǎo)線的長度和直徑 增大平行導(dǎo)線間的距離 盡可能不引入絕絕材料和金屬構(gòu)件 2 組裝時應(yīng)滿足絕緣性能要求 絕緣件應(yīng)采用介質(zhì)常數(shù)小 介質(zhì)損耗小 絕緣電阻高的材料 盡可能不要采用固體介質(zhì)作絕緣層 最好用空氣絕緣層 保持足夠的空氣隙 3 提高導(dǎo)線剛性 減小導(dǎo)線跨度 長度 增大導(dǎo)線直徑 2 高頻系統(tǒng)的布局 1 電路元器件的布局 同一級電路的元器件應(yīng)以晶體管或集成電路為中心盡量靠近布置 連線越短越好 應(yīng)注意電路元件間的相對位置和方向 應(yīng)遠離機殼和其他金屬板 布局時應(yīng)注意元器件之間的熱影響 電磁影響 采取遠離或隔離 散熱和屏蔽等措施 盡量不要使用接插件和焊片 引線越短越好 2 結(jié)構(gòu)件的布局高頻系統(tǒng)中采用的機械性支撐 固定等結(jié)構(gòu)件會影響電路性能 主要表現(xiàn)為降低線圈的品質(zhì)因數(shù) 增大介質(zhì)損耗 增大電容耦合等 3 高頻系統(tǒng)的屏蔽屏蔽物的形狀 尺寸和材料性能將對高頻系統(tǒng)中元器件和電路參數(shù)產(chǎn)生較大影響 屏蔽時應(yīng)注意 1 方形 矩形截面屏蔽罩對高頻電路的影響比圓形截面屏蔽罩要小一些 屏蔽罩內(nèi)表面與被屏蔽元件距離越近 其影響越大 因此高頻電路屏蔽罩的尺寸應(yīng)大一些 截面形狀應(yīng)采用方形或矩形 2 在頻率很高時 屏蔽物材料應(yīng)采用鍍銀銅板 通常不宜采用鋁和黃銅做屏蔽材料 3 當(dāng)高頻電路與其他電路布置在一個底座或印制板上時 高頻電路宜作整體屏蔽 較高頻率的導(dǎo)線應(yīng)采用高頻屏蔽線 當(dāng)要求較高時 可用拉緊的鍍銀光銅線 外面套上接地金屬導(dǎo)管 7 3布線與連線技術(shù) 一 導(dǎo)線選用 1 電氣性能要求 允許工作電流與壓降要求 根據(jù)導(dǎo)線要求和允許工作電流的大小 結(jié)合具體情況確定芯線截面積 工作電壓與試驗電壓要求 工作電壓越高 對導(dǎo)線的絕緣要求也越高 2 工作環(huán)境條件考慮導(dǎo)線的耐熱性 防潮性 耐寒性 柔軟性 耐磨性 撓性等 3 工藝性和經(jīng)濟性考慮工藝和價格 根據(jù)其性質(zhì)和用途選用顏色 二 布線應(yīng)考慮的問題高頻電路中連接導(dǎo)線的電阻 電容 電感和互感的分布參數(shù)不可忽視 從抗干擾的考慮 合理布線就是要設(shè)法減小電路中的線阻 分布電容 雜散電感 將雜散電磁場降低到最小程度 使電路的分布電容 漏磁通 電磁互感等引起的干擾得到抑制 1 避免導(dǎo)線間的相互干擾和寄生耦合 2 處理好接地導(dǎo)線 3 注意導(dǎo)線的布設(shè) 4 減小布線的環(huán)路面積 三 導(dǎo)線的布線原則強 弱電分開 交 直流分開 高 低壓分開 四 預(yù)加工處理 1 導(dǎo)線的加工導(dǎo)線剪裁 導(dǎo)線剝頭 多股線捻頭 清潔處理 2 導(dǎo)線和元器件浸錫芯線浸錫 裸導(dǎo)線浸錫 元器件引線浸錫 焊片浸錫 3 元器件引線成型預(yù)先將元器件引線按成型要求加工成一定形狀 4 線把扎制及電纜加工整機總裝前用線繩或線扎搭扣將導(dǎo)線分組扎成線把或線扎 使走線整潔有序 保證電路工作穩(wěn)定性 扎線用品 導(dǎo)線加套管 扎線要領(lǐng) 點結(jié)法示意圖 連續(xù)打結(jié)法示意圖 7 4電子設(shè)備的總體布局與組裝 一 電子設(shè)備組裝的結(jié)構(gòu)形式電子設(shè)備組裝結(jié)構(gòu)可采用整機 分機 電路單元 或整件 印制電路板或組件等分級組裝結(jié)構(gòu)形式 其組裝結(jié)構(gòu)形式和組裝工藝相一致 這種分級組裝結(jié)構(gòu)不僅在電路上具有一定的獨立性 而且在結(jié)構(gòu)上和工藝上也具有相對的獨立性 采用分級組裝結(jié)構(gòu)便于組織生產(chǎn) 裝配和調(diào)試 也便于維修和檢測 組裝結(jié)構(gòu)形式多種多樣 根據(jù)電子設(shè)備的功能 用途而異 通常將各種小元器件先組裝成印制板或組件板 并通過插座與底板下的布線相連 與插座相連的印制裝配板應(yīng)采用導(dǎo)軌導(dǎo)向和支承 二 組裝單元的劃分 1 根據(jù)電原理圖或方框圖按級劃分組裝單元 各單元應(yīng)具有一定的獨立性 能單獨進行調(diào)整與測試 2 劃分的單元必須與組裝工藝相適應(yīng) 便于組織生產(chǎn) 不相互影響 相互制約 3 同一級組裝單元的總體積應(yīng)大體相近 以便采用統(tǒng)一尺寸的安裝結(jié)構(gòu) 以便規(guī)格化 標(biāo)準(zhǔn)化 4 應(yīng)注意元器件 電路間的相互干擾 相互影響的電路單元 不能安排在同一個組裝單元內(nèi) 5 控制系統(tǒng) 指示系統(tǒng)及聯(lián)系較緊密的幾個小組裝單元 必須安排在同一個組裝單元內(nèi) 6 各組裝單元間的電氣連接數(shù)越少越好 應(yīng)盡量減少引入 引出導(dǎo)線數(shù) 使電接觸數(shù)減至最低限度 三 總體布局原則 1 按照整機方框圖的順序排列各單元 使相互干擾最少 使各單元的連線走向合理 并有利于布線 2 注意重量分布均衡 使設(shè)備重心最低 設(shè)備總體尺寸合理 各組成單元的尺寸協(xié)調(diào) 3 注意機電協(xié)調(diào) 設(shè)備內(nèi)的電路系統(tǒng)和機械系統(tǒng)必須協(xié)調(diào)配合好 在總體布局時應(yīng)特別注意 4 控制系統(tǒng)必須與相連的電路布局在同一組裝單元 力求簡化并便于操作 顯示部分應(yīng)與相應(yīng)的機電部件就近布置 并與面板布置相協(xié)調(diào) 5 應(yīng)有利于抑制和減少干擾 應(yīng)注意使敏感電路不受干擾 注意接地方式以及地線系統(tǒng)的布局等 6 應(yīng)有利于散熱 注意處理好冷卻介質(zhì)的流動途徑 以最有利的形式把各單元產(chǎn)生的熱量帶走 同時不影響熱敏元件正常工作 對于組裝密度較大 發(fā)熱較集中且換熱條件較差的單元或器件 布局時應(yīng)使熱傳導(dǎo)通路的熱阻小 熱路短 散熱系統(tǒng)的各組成部分 不能對電路形成干擾 散熱系統(tǒng)布局應(yīng)充分利用設(shè)備的現(xiàn)有空間等 7 應(yīng)考慮減振 緩沖方面的要求 較重的單元應(yīng)放在設(shè)備最下部 力求將承重構(gòu)件和底板的變形降低到最低限度 布局時應(yīng)防止設(shè)備內(nèi)的振源對其他部分的機械干擾 考慮主動隔離 8 應(yīng)有利于維修 調(diào)整 測試和裝配 在條件允許的情況下 布局密度不宜過大 保證足夠的空間 7 5隔振緩沖設(shè)計 電子設(shè)備在實際工作環(huán)境中受到的機械力有各種形式 如振動 沖擊 離心力 機械運動產(chǎn)生的摩擦力等 對電子設(shè)備危害最大的是振動和沖擊 1 共振損壞電子設(shè)備在某一激振頻率下產(chǎn)生共振 超過設(shè)備的極限 2 沖擊損壞沖擊產(chǎn)生的沖擊力超過設(shè)備的強度極限 3 疲勞損壞振動或沖擊長時間作用 造成設(shè)備和元件疲勞而損壞 一 振動系統(tǒng)的組成及特性1 振動系統(tǒng)的組成振動系統(tǒng)必須具有振體和彈簧 m k系統(tǒng) 振體指振動物體 主要特點是具有質(zhì)量m 彈簧是產(chǎn)生彈性恢復(fù)力的元件 主要特點是具有剛度k 此外 還有表征系統(tǒng)振動受阻程度的阻尼系數(shù)c和激發(fā)與維持系統(tǒng)振動的激振力 2 無阻尼自由振動 單自由度系統(tǒng) 系統(tǒng)固有頻率計算震動系統(tǒng)慣性力和彈性元件彈性力 由pm pk得固有頻率 系統(tǒng)靜止時 彈性力與物體重力平衡 故固有頻率 3 單自由度系統(tǒng)的阻尼振動振動的阻尼 粘性阻尼 粘性液體阻尼器滯后阻尼 彈性元件變形時內(nèi)部分子摩擦引起摩擦阻尼 側(cè)壓彈簧壓緊摩擦片摩擦外殼形成空氣阻尼 強迫空氣從小孔出入產(chǎn)生電磁阻尼 由磁鐵和線圈組成4 有阻尼的強迫振動激振力 直接激振力 繼電器簧片受電磁鐵的吸引力旋轉(zhuǎn) 或往復(fù) 機械的慣性力振動系統(tǒng)施加的激振力 二 振動的隔離1 主動隔振 積極隔振 自身是振動干擾源的設(shè)備 將其隔離 2 被動隔振 消極隔振 減小設(shè)備由于外來干擾引起的振動 將其隔離 3 隔振設(shè)計 選擇適當(dāng)?shù)臏p震器及其布置 1 確定被隔振設(shè)備受到的激振源的大小 s v a f 方向和頻率 頻譜 2 根據(jù)許可的激振值 位移s 速度v 加速度a 力f 確定隔振系數(shù) 3 根據(jù)隔振系數(shù)的數(shù)值 查找出頻率比 和相應(yīng)的阻尼比d值 4 求出系統(tǒng)的固有頻率 p p為激振頻率 5 確定減震器的彈性剛度 k m 2三 沖擊及其隔離1 沖擊概念沖擊是不規(guī)則的瞬間外力作用于物體 設(shè)備 上的現(xiàn)象 可定義為 能量傳遞給一個系統(tǒng)時 發(fā)生的時間比這個系統(tǒng)的固有周期短很多 并且傳遞后系統(tǒng)的振動會自行衰減 2 沖擊的隔離 1 主動隔沖 積極隔沖 隔離設(shè)備自身沖擊力 2 被動隔沖 消極隔沖 隔離外部沖擊的影響 3 隔沖設(shè)計 實際上是隔沖減震器的設(shè)計 五 減震器的類型橡膠減震器 以橡膠作為減震器的彈性元件 金屬作為支撐骨架 有較大的阻尼 能有效吸收頻率較高的振動 吸收沖擊力 隔沖性能較好 易老化 jp型 jw型 金屬彈簧減震器 用彈簧鋼板或鋼絲繞制而成 有圓柱型和圓錐型螺旋彈簧 具有經(jīng)久不變的彈性 有較高的沖擊韌性 jzn型阻尼式減震器 空氣彈簧減震器雙剛度減震器標(biāo)準(zhǔn)減震器 部標(biāo)sj93 78 包括14個系列 102種規(guī)格 六 隔振緩沖設(shè)計1 確定已知條件 1 根據(jù)電子設(shè)備的使用場合 決定隔振為主還是隔沖為主 確定減震器的最大允許位移 2 根據(jù)電子設(shè)備使用環(huán)境 明確減振器工作條件 確定減震器類型 3 根據(jù)電子設(shè)備具體情況 確定支承點的數(shù)量和位置 合理布置 安裝減震器 4 根據(jù)設(shè)備內(nèi)部元器件耐振和抗沖能力 確定設(shè)備允許的最大振幅和加速度 2 設(shè)計計算 隔振系數(shù) 固有頻率 彈性剛度 3 實驗 檢驗所設(shè)計的隔振系統(tǒng)的性能 七 電子元器件的隔振安裝方式 緊貼印制板 固定夾固定 絕緣漆或封蠟 緊固 加襯墊等方法 1 改變元器件的安裝方式 2 元器件緊貼印制板 并用環(huán)氧樹脂粘牢 3 將元器件用固定夾固定 4 用穿心螺絲或固定支架固定功耗大的空心電阻 5 用壓板螺釘或特制支架固定元器件或變壓器 改變安裝方式 元器件緊貼印制板 元器件用固定夾固定 空心電阻的固定 變壓器的固定 6 某些元器件由于排列密度高而無法使用減震器時 可用棉球或泡沫浸漬膠水 如703膠 填塞在元件與底板之間 7 調(diào)諧元件設(shè)法將磁帽鎖定 用絕緣漆或蠟封住 8 可迅速拆下的元器件 部件 如接插件 應(yīng)用專門的固定裝置固定 防止振動時自行脫落 9 陶瓷元件及其它脆弱元件與金屬零件聯(lián)接時 最好墊上橡皮 塑料 纖維 毛氈等襯墊 八 印制電路板的隔振1 增加印制電路板的厚度 以提高剛度 當(dāng)印制板為200 140 1 5時 固有頻率為100hz 板厚為2mm時 為150hz 2 印制板上附加強筋 以提高剛度 3 印制板加橡膠減震器 減小印制板中心的振幅 4 增加印制板與支承界面接觸壓力防止疲勞損壞 5 兩塊印制板間加粘滯性阻尼材料 減小印制板彎曲振動時的振幅 九 機架與底座的隔振機架與底座可設(shè)計為框架 板料金屬和復(fù)雜形狀的鑄鐵件 可用加強筋或彎曲摺邊等方式 增加其強度與剛度 十 隔振緩沖設(shè)計計算1