電子制作從零開始

1、課程介紹電子制作從零開始課程介紹（目錄）第一章：1. 基本工具的介紹（電烙鐵、萬用表等）12. 介紹兩種元件（電阻、電容） 33. 自由焊接十個電阻，加上電烙鐵、吸錫器的使用 4第二章：1. 介紹半導(dǎo)體（二極管、三極管） 52. 解說“光控照明燈”電路 83. 焊接電路+調(diào)試指導(dǎo) 8第三章：1. 介紹集成電路（封裝、555）92. 解說“自動閃光燈”電路 103. 焊接電路+調(diào)試指導(dǎo) 10l 總結(jié)學(xué)習(xí)附錄：自學(xué)提高篇1. 焊接技術(shù) 112. 聲控延時開關(guān) 133. 用4017制作流水燈 144. 簡易音頻功放 155. 學(xué)習(xí)方法及資料介紹 16電子制作從零開始第一章常用工具介紹：1. 電烙鐵（

2、編者寄語：一切的開始，配上焊錫絲和松香助焊劑，電路板便是你的藝術(shù)舞臺）電烙鐵分為外熱式（圖1）和內(nèi)熱式（圖2）兩種，外熱式的一般功率都較大。區(qū)別：1. 內(nèi)熱式和外熱式電烙鐵的區(qū)別，主要在加熱方式的不同。 2. 另外，它們所用的烙鐵頭形狀，前者是空心筒狀；后者為實心桿狀。 3. 前者預(yù)熱時間較短，但受氣溫影響稍大，尤其小功率型；相對，后者預(yù)熱時間稍長。 4. 前者比后者漏電稍小。圖1 圖2注意事項：新烙鐵使用前，應(yīng)用細(xì)砂紙將烙鐵頭打光亮，通電燒熱，蘸上松香后用烙鐵頭刃面接觸焊錫絲，使烙鐵頭上均勻地鍍上一層錫。這樣做，可以便于焊接和防止烙鐵頭表面氧化。舊的烙鐵頭如嚴(yán)重氧化而發(fā)黑，可用鋼挫挫去表層氧

3、化物，使其露出金屬光澤后，重新鍍錫，才能使用。2. 數(shù)字萬用表（編者寄語：最常用的工具，前幾年還屬于奢侈品的數(shù)字萬用表現(xiàn)在已經(jīng)是無線電愛好者手中最常用的儀表了）數(shù)字式測量儀表已成為主流，有取代模擬式儀表的趨勢。與模擬式儀表相比，數(shù)字式儀表靈敏度高，準(zhǔn)確度高，顯示清晰，過載能力強，便于攜帶，使用更簡單。使用方法：參考說明書和相關(guān)書籍。3. 其他工具（編者寄語：工具雖多，樣樣有用）剪線鉗：顧名思義，剪導(dǎo)線用的。 工具刀：“破壞”用的。吸錫器：當(dāng)你把電路板弄得焊錫太多，或要拆元器件的時候，它是個好幫手。鑷子：元器件都是比較小的東西，而且焊接的時候，引腳和元件本身都很燙。尖嘴鉗：夾持東西用。螺絲刀：幫

4、別人修東西的時候，總得拆開吧。微型手鉆：自己做電路板必不可少的工具。剝線鉗：快速方便的剝?nèi)?dǎo)線的外皮必備。4. 必要材料（編者寄語：巧妙的使用材料，將會有奇妙的效果）面包板：用于調(diào)試電路，引腳之間的連接大都用導(dǎo)線，有人稱之為面包板上的插花藝術(shù)。實驗板：不是所有的電路都需要拿給廠商做PCB，對于一般的愛好者就更沒必要了，使用實驗板是個好的選擇。焊接容易，也省去自己腐蝕板子的麻煩。19認(rèn)識電阻電容：電阻器的種類電阻器的種類有很多，通常分為三大類：固定電阻，可變電阻，特種電阻。電阻器也有功率之分。常見的是1/8瓦的“色環(huán)碳膜電阻”，它是電子產(chǎn)品和電子制作中用的最多的。當(dāng)然在一些微型產(chǎn)品中，會用到1/

5、16瓦的電阻，它的個頭小多了。再者就是微型片狀電阻。電阻器的標(biāo)識在電阻器的標(biāo)示上，國際上慣用“色環(huán)標(biāo)注法”。 “色環(huán)電阻”占據(jù)著電阻器元件的主流地位?！吧h(huán)電阻”顧名思義，就是在電阻器上用不同顏色的環(huán)來表示電阻的規(guī)格。有的是用個色環(huán)表示，有的用 個。有區(qū)別么？是的。環(huán)電阻，一般是碳膜電阻，用個色環(huán)來表示阻值，用 個色環(huán)表示誤差。環(huán)電阻一般是金屬膜電阻，為更好地表示精度，用個色環(huán)表示阻值，另一個色環(huán)也是表示誤差。 下表是色環(huán)電阻的顏色-數(shù)碼對照表：顏 色有效數(shù)字乘 數(shù) 允許偏差黑 色 010的0次方  棕 色 110的1次方 +/- 1%紅 色 210的2次方 +/- 2%橙 色310

6、的3次方 -黃 色410的4次方 -綠 色510的5次方 +/- 0.5%藍(lán) 色610的6次方 +/- 0.2%紫 色710的7次方 +/- 0.1%灰 色810的8次方 -白 色910的9次方 +5-20%無 色- +/- 20%銀 色-10的-2次方 +/- 10%金 色-10的-1次方 +/- 5%例子：如圖電阻，第1環(huán)綠色（5），第2環(huán)藍(lán)色（6），第3環(huán)黑色（0），第4環(huán)棕色（1），那么它的電阻值是560，第4環(huán)是添0的個數(shù)，這個電阻添1個0，所以它的實際阻值是5600，即5.6k；第5環(huán)為誤差，這里是1%。這是最常用的1/4W碳膜電阻,中工電子市場可以買到,1分錢一個,一般購買一種阻

7、值的電阻個數(shù)在50個以上。電容器電子制作中需要用到各種各樣的電容器，通常簡稱其為電容，用字母C表示。顧名思義，電容器就是“儲存電荷的容器”。常見的是固定容量的電容，最多見的是電解電容和瓷片電容。不同的電容器儲存電荷的能力也不相同。規(guī)定把電容器外加1伏特直流電壓時所儲存的電荷量稱為該電容器的電容量。電容的基本單位為法拉（F）。但實際上，法拉是一個很不常用的單位，因為電容器的容量往往比1法拉小得多，常用微法（F）、納法（nF）、皮法（pF）（皮法又稱微微法）等，它們的關(guān)系是：1法拉（F）= 1000000微法（F） 1微法（F）= 1000納法（nF）= 1000000皮法（pF）在電子線路中，電

8、容用來通過交流而阻隔直流，也用來存儲和釋放電荷以充當(dāng)濾波器，平滑輸出脈動信號。小容量的電容，通常在高頻電路中使用，如收音機、發(fā)射機和振蕩器中。大容量的電容往往是作濾波和存儲電荷用。電容器的選用涉及到很多問題。首先是耐壓的問題。加在一個電容器的兩端的電壓超過了它的額定電壓，電容器就會被擊穿損壞。一般電解電容的耐壓分檔為6.3V，10V，16V，25V，50V等。動手實踐：在所發(fā)的小板子上焊上20個電阻由講解員檢查，并指導(dǎo)細(xì)節(jié)。（可以參考附錄的<<焊接技術(shù)>>）第二章初識半導(dǎo)體器件二極管二極管最明顯的性質(zhì)就是它的單向?qū)щ娞匦?，就是說電流只能從一邊過去，卻不能從另一邊過來（從

9、正極流向負(fù)極）。常見的幾種二極管如圖所示。其中有玻璃封裝的、塑料封裝的和金屬封裝的等幾種。 圖2是二極管的電路符號，像它的名字，二極管有兩個電極，并且分為正負(fù)極，一般把極性標(biāo)示在二極管的外殼上。大多數(shù)用一個不同顏色的環(huán)來表示負(fù)極，有的直接標(biāo)上“-”號。大功率二極管多采用金屬封裝，并且有個螺帽以便固定在散熱器上。利用二極管單向?qū)щ姷奶匦裕Ｓ枚O管作整流器，把交流電變?yōu)橹绷麟?，即只讓交流電的正半周（或?fù)半周）通過，再用電容器濾波形成平滑的直流。事實上好多電器的電源部分都是這樣的。二極管也用來做檢波器，把高頻信號中的有用信號“檢出來”，老式收音機中會有一個“檢波二極管”，一般用2AP9型鍺管。二極

10、管的類型也有好幾種，對于電子制作來說，常常用到以下的二極管： 用于穩(wěn)壓的穩(wěn)壓二極管，用于數(shù)字電路的開關(guān)二極管，用于調(diào)諧的變?nèi)荻O管，以及光電二極管等，最?？匆姷氖前l(fā)光二極管。發(fā)光二極管 整流二極管 三極管半導(dǎo)體三極管也稱為晶體三極管，可以說它是電子電路中最重要的器件。它最主要的功能是電流放大和開關(guān)作用。三極管顧名思義具有三個電極。二極管是由一個PN結(jié)構(gòu)成的，而三極管由兩個PN結(jié)構(gòu)成，共用的一個電極成為三極管的基極（用字母b表示）。其他的兩個電極成為集電極（用字母c表示）和發(fā)射極（用字母e表示）。由于不同的組合方式，形成了一種是NPN型的三極管，另一種是PNP型的三極管。9013E B C三極管

11、的種類很多，并且不同型號各有不同的用途。三極管大都是塑料封裝或金屬封裝，常見三極管的外觀如圖，大的很大，小的很小。三極管的電路符號有兩種：有一個箭頭的電極是發(fā)射極，箭頭朝外的是NPN型三極管，而箭頭朝內(nèi)的是PNP型。實際上箭頭所指的方向是電流的方向。電子制作中常用的三極管有90××系列，包括低頻小功率硅管9013（NPN）、9012（PNP），低噪聲管9014（NPN），高頻小功率管9018（NPN）等。它們的型號一般都標(biāo)在塑殼上，而樣子都一樣，都是TO-92標(biāo)準(zhǔn)封裝。中功率三極管大功率三極管（外殼是集電極）三極管的電流放大原理 晶體三極管（以下簡稱三極管）按材料分有兩種：

12、鍺管和硅管。而每一種又有NPN和PNP兩種結(jié)構(gòu)形式，但使用最多的是硅NPN和PNP兩種三極管，兩者除了電源極性不同外，其工作原理都是相同的，下面僅介紹NPN硅管的電流放大原理。NPN管的結(jié)構(gòu)圖，它是由2塊N型半導(dǎo)體中間夾著一塊P型半導(dǎo)體所組成，從圖可見發(fā)射區(qū)與基區(qū)之間形成的PN結(jié)稱為發(fā)射結(jié),而集電區(qū)與基區(qū)形成的PN結(jié)稱為集電結(jié),三條引線分別稱為發(fā)射極e、基極b和集電極。 當(dāng)b點電位高于e點電位零點幾伏時，發(fā)射結(jié)處于正偏狀態(tài)，而C點電位高于b點電位幾伏時，集電結(jié)處于反偏狀態(tài)，集電極電源Ec要高于基極電源Eb。     在制造三極管時，有意識地使發(fā)射區(qū)的多數(shù)

13、載流子濃度大于基區(qū)的，同時基區(qū)做得很薄，而且，要嚴(yán)格控制雜質(zhì)含量，這樣，一旦接通電源后，由于發(fā)射結(jié)正確，發(fā)射區(qū)的多數(shù)載流子（電子）極基區(qū)的多數(shù)載流子（空穴）很容易地截越過發(fā)射結(jié)構(gòu)互相向反方各擴散，但因前者的濃度基大于后者，所以通過發(fā)射結(jié)的電流基本上是電子流，這股電子流稱為發(fā)射極電流Ie。     由于基區(qū)很薄,加上集電結(jié)的反偏，注入基區(qū)的電子大部分越過集電結(jié)進(jìn)入集電區(qū)而形成集電極電流Ic，只剩下很少（1-10%）的電子在基區(qū)的空穴進(jìn)行復(fù)合，被復(fù)合掉的基區(qū)空穴由基極電源Eb重新補給，從而形成了基極電流Ibo根據(jù)電流連續(xù)性原理得： Ie=Ib+Ic這就是說，

14、在基極補充一個很小的Ib，就可以在集電極上得到一個較大的Ic，這就是所謂電流放大作用，Ic與Ib是維持一定的比例關(guān)系，即：1=Ic/Ib式中：-稱為直流放大倍數(shù)， 當(dāng)然,當(dāng)Ib很大時可能使得電源無法讓Ic達(dá)到1*Ib,這就是飽和狀態(tài),當(dāng)Ib很小時會使得Ic很小,認(rèn)為是沒有導(dǎo)通,這就是截止?fàn)顟B(tài)。集電極電流的變化量Ic與基極電流的變化量Ib之比為： = Ic/Ib 式中-稱為交流電流放大倍數(shù)，由于低頻時1和的數(shù)值相差不大，所以有時為了方便起見，對兩者不作嚴(yán)格區(qū)分，值約為幾十至一百多。 三極管是一種電流放大器件，但在實際使用中常常利用三極管的電流放大作用，通過電阻轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷悍糯笞饔?。常見小功率管參?shù)

15、：型號類型U(cbo)/VI(cm)/AP(cm)/WF(T)/MHzh(FE)9011NPN3520m150m150402709012PNP40100m500m150402709013NPN40100m500m150402709014NPN3050m300m1004010009015PNP3050m300m150402709018NPN3020m200m600402703DG6NPN2520m100m100302703DG12BNPN450.30.7200202002SA733PNP600.10.255090600動手實踐：根據(jù)前面所學(xué)的知識理解并焊接以下電路。光控自動照明燈電路原理：R1和

16、R2構(gòu)成分壓電路，當(dāng)環(huán)境光線較強時，光敏電阻阻值較小，R2上的電壓較小，無法使三極管Q1導(dǎo)通，此時三極管的集電極沒有電流通過，發(fā)光二極管DS不亮。當(dāng)光線較暗時，光敏電阻R2上的電壓較大，Q1導(dǎo)通，從而使得DS發(fā)光。元件選擇：Q1選擇常用的9013，必要時可以用兩個并聯(lián)在一起，DS選用高亮度的發(fā)光二極管，R1選用多圈電位器，R2選用常用的塑封光敏電阻。電路調(diào)試：連接好電路后，用小螺絲刀調(diào)節(jié)R1的阻值大小，使得光線較亮?xí)r發(fā)光二極管熄滅，較暗時發(fā)光二極管點亮。相關(guān)知識點：三極管 三極管可以看做是一個電流控制器，也就是說使用基極較小的電流控制通過集電極的電流。三極管有一個參數(shù)叫直流放大倍數(shù)，就是說如果

17、基極流過的電流是Ib則流過集電極的電流Ic=*Ib。這樣一來就實現(xiàn)了放大的功能。這個例子中利用的是三極管放大的極限狀態(tài)，要么讓Ic很大，要么讓Ic幾乎為0。這樣一來就相當(dāng)于一個開關(guān)了。下一個例子中我們要到利用三極管的放大作用。對于NPN型的硅三極管，當(dāng)基極和發(fā)射極之間的電壓高于0.7伏時，就稱之為導(dǎo)通，這時，基極就有電流通過了，就可以控制集電極的電流了。PNP型的剛好相反，基極和發(fā)射極之間的電壓要小于-0.7伏，才能導(dǎo)通。第三章集成電路集成電路是一種采用特殊工藝，將晶體管、電阻、電容等元件集成在硅基片上而形成的具有一定功能的器件，英文為縮寫為IC，也俗稱芯片。集成電路是六十年代出現(xiàn)的，當(dāng)時只集

18、成了十幾個元器件。 后來集成度越來越高，也有了今天的多核心處理器.集成電路根據(jù)不同的功能用途分為模擬和數(shù)字兩大派別，而具體功能更是數(shù)不勝數(shù)，其應(yīng)用遍及人類生活的方方面面。集成電路根據(jù)內(nèi)部的集成度分為大規(guī)模中規(guī)模小規(guī)模三類。其封裝又有許多形式。“雙列直插”和“單列直插”的最為常見。消費類電子產(chǎn)品中用軟封裝的IC，精密產(chǎn)品中用貼片封裝的IC等。 常見封裝:標(biāo)準(zhǔn)的雙列直插集成電路： 標(biāo)準(zhǔn)的單列直插集成電路： 功率類集成電路：軟包封集成電路：555時基集成電路555時基集成電路又叫電子定時器，它是一種多功能的器件。用它做成多諧振蕩器可以產(chǎn)生時鐘脈沖，做成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器可獲得準(zhǔn)確的延時，還可以用它組成施密

19、特觸發(fā)器以及多種控制電路，使用非常靈活方便.而且?guī)ж?fù)載能力較強。因而,廣泛用于各中小制作，小電器中。邏輯原理5555功能狀態(tài)表輸入輸出閾值置位觸發(fā)強制復(fù)位輸出Vo放電管00導(dǎo)通<2/3Vcc<1/3Vcc11截至>2/3Vcc>1/3Vcc10導(dǎo)通<2/3Vcc>1/3Vcc1不變不便動手實踐：根據(jù)前面所學(xué)的知識理解并焊接以下電路。用555制作的自動閃光燈555構(gòu)成一個極低頻振蕩器，輸出一個個短的脈沖，使發(fā)光二極管自動產(chǎn)生一閃一閃的光亮。調(diào)節(jié)R1和C1的大小可以改變閃光的頻率。附錄：焊接技術(shù)1. 手工焊基本知識1) 鉛錫焊電子制作中,凡是用鉛錫焊料進(jìn)行焊接的

20、方法叫鉛錫焊.屬于釬焊的一種,焊接溫度低于450度,故屬于軟釬焊。優(yōu)點:焊接簡便,焊點整修,更換元器件方便.使用的工具簡單(電烙鐵),成本低容易實現(xiàn)自動化。2) 焊點形成的必要條件l 被焊金屬材料應(yīng)具有良好的可焊性l 被焊金屬材料表面要清潔l 助焊劑的使用要適當(dāng)l 焊料的成分與性能要適應(yīng)焊接的要求l 焊接要具有一定的溫度l 焊接的時間要適當(dāng)3) 焊接的步驟烙鐵頭對準(zhǔn)焊點烙鐵接觸焊點加焊錫移開焊錫，拿走烙鐵4) 焊點的要求l 焊點應(yīng)具有良好的導(dǎo)電性l 焊點應(yīng)具有一定的強度l 焊接點的焊料要適當(dāng)l 焊接點的表面應(yīng)具有良好的光澤l 焊點不應(yīng)有毛刺及空隙l 焊接點表面要清潔5) 常見失誤l 虛焊: 焊

21、錫與被焊金屬沒有形成金屬合金,只是簡單地依附在被焊金屬地表面l 假焊: 焊點內(nèi)部沒有真正焊接在一起,也就是焊接物與焊錫被氧化層或焊劑地 未揮發(fā)物隔離l 漏焊: 焊點未進(jìn)行焊接.6) 導(dǎo)線的安裝剝頭捻頭鍍錫焊接2. 現(xiàn)代焊接工藝隨著技術(shù)的發(fā)展和電路設(shè)計對焊接工藝的要求的增加,現(xiàn)代焊接工藝開始廣泛應(yīng)用主要有: 一. 波峰焊技術(shù); 二. 表面安裝技術(shù)(SMT); 三. 微電子組裝技術(shù)(MPT)注意現(xiàn)象：附錄：其它電路1. 聲控延時開關(guān)電路原理：R2、R3、Q1、構(gòu)成一個放大器，MK1接受到聲音后轉(zhuǎn)換成電信號，經(jīng)過C2濾去直流成分后經(jīng)Q1放大后再經(jīng)C1除去直流成分后。一個較大的電流通過Q2的基極，Q2

22、是開關(guān)作用。當(dāng)聲音較大時Q2導(dǎo)通，C4放電，IC1的2和6腳處于低電平，使得3輸出高電平點亮DS1。之后，電源通過R4不斷向C4充電，一段時間后2、6回復(fù)高電平，DS1熄滅。元件選擇：MK1使用駐極體電容話筒，Q1和Q2都選用9014通用型三極管，R1為3K的碳膜電阻，R2和R3、R4選用多圈的電位器。C1、C2、C4均選用10uf的電解電容，C3為0.01uf的瓷片電容。電路調(diào)試：連接好電路后反復(fù)調(diào)節(jié)R2和R3使得Q1處于放大狀態(tài)（對著話筒吹氣能使的DS1點亮），再調(diào)節(jié)R4，調(diào)整好合適的延時的時長（R4、C4決定了延時的時長）。知識點： 555時基集成電路2. 流水燈 電路原理：這是一個使用

23、數(shù)字集成電路做成的小電路，左邊由NE555構(gòu)成一個振蕩器從3腳輸出脈沖加到計數(shù)器4017（十進(jìn)制計數(shù)器）。14腳（CLK）每接收到一個脈沖輸出的十個引腳上的高電平就移向下一個引腳。比如：現(xiàn)在是3腳（Q0）輸出高電平，14腳接收到一個高電平后2（Q1）腳變成高電平3腳變回低電平，依次這樣下去，十個發(fā)光二極管依次點亮。 元件選擇：略 電路調(diào)試：數(shù)字電路幾乎不用調(diào)試，這里需要調(diào)整的是R1，R1和C1決定了振蕩的頻率，也就是流水燈的流水速度。3. 簡易音頻功放電路原理：兩路聲音信號（R和L）加到芯片TDA2822M的輸入端6和7腳，經(jīng)過放大后經(jīng)C2和C3加到兩個揚聲器上，5和8腳是內(nèi)部放大器的反向輸入

24、端，接上兩個電容后使電路只對交流信號進(jìn)行放大。R1和R2是為了在輸入端沒信號時將6和7腳電壓拉低，減小無信號時的噪聲。C2和C3濾去直流分量并且匹配阻抗。元件選擇：兩個揚聲器選用8、0.5w到1w的揚聲器，其他元件無特殊要求。電路調(diào)試：該電路使用TDA2822M功放集成電路，TDA的好處就是外圍元件少，使得電路大大簡化，該電路連接無誤后，加上電后幾乎不用調(diào)試就可以使用。TDA2822的簡要參數(shù)：電源電壓：1.8V到15V 靜態(tài)電流：9mA 輸出功率：最大1W附錄：學(xué)習(xí)方法電子制作是非常注重實踐的，有些初學(xué)者總是問我該看哪些書的時候，我總是感覺很詫異。從來沒有誰是看書把電子制作看會的，看書只是對

25、電子制作的一個輔助。電子制作要以實踐為主，只有不斷的實踐也就是做東西才能提高能力并且鞏固所學(xué)的知識。所以，我建議初學(xué)者最好從簡單的制作開始，也許剛開始你做的東西沒什么用。但第一次的成功是一個很好的開始，它會激勵你不斷走下去。在玩了電子制作一段時間后，你會可能你沒怎么系統(tǒng)的學(xué)習(xí)過書本的知識，但你的能力會有很大的提高。還有就是要腳踏實地，工程實踐就是這樣，好高騖遠(yuǎn)是沒有用的。剛開始就想做很高級的東西，到頭來你會發(fā)現(xiàn)你什么也不會，你的設(shè)想也就停留在設(shè)想的階段。工程界沒有天才，只有腳踏實地的實干家。當(dāng)然，我這也不是說不需要看書，借鑒別人的經(jīng)驗也是很重要的。在學(xué)習(xí)電子制作的過程中我比較傾向于實踐和理論學(xué)習(xí)循環(huán)學(xué)習(xí)的方法，也就是先做東西，碰到了什么問題就去查找相應(yīng)的資料，然后再回過頭來實踐，這樣一來，你每做出來一個東西也就掌握了與之相關(guān)的各種理論知識。當(dāng)你掌握了一定的電子制作的技術(shù)以后，今后學(xué)單片機什么的會比別人快很多。下面向大家介紹一些參考書籍，這樣比較能激勵初學(xué)者去自學(xué)去探索，我想會比我把所有的知識都摘抄在這個小冊子里效果好多了。參考書籍：電子制作基礎(chǔ)與實戰(zhàn) 科學(xué)出版社 2006年12月 【日】町田秀和