短學(xué)期電子電路安裝實(shí)驗(yàn)

電子電路安裝與調(diào)試短學(xué)期實(shí)踐課程2014年7月實(shí)驗(yàn)內(nèi)容一、音頻功放電路安裝、調(diào)試：1、完成音頻功放電路板的安裝、焊接和調(diào)試；2、掌握音頻功放的性能指標(biāo)、設(shè)計(jì)和調(diào)試方法；3、學(xué)習(xí)電路原器件的識(shí)別和相關(guān)儀器設(shè)備的使用；4、掌握用AltiumDesigner軟件繪制電路原理圖和PCB版圖的

方法。

每人獨(dú)立完成，調(diào)試時(shí)2人一組合用一套儀器，相互合作。

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容二、電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)、制作、安裝與調(diào)試：

1、內(nèi)容:（1）數(shù)字鐘（2）雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器（3）溫度測(cè)量與控制器

（4）ICL7107數(shù)字電壓表（5）單片機(jī)系統(tǒng)或其他自選課題（經(jīng)指導(dǎo)老

師同意，工作量、難度與上述實(shí)驗(yàn)相當(dāng)）

以上（1、2、3）3個(gè)實(shí)驗(yàn)為實(shí)驗(yàn)教程（二）中最后的三個(gè)實(shí)驗(yàn)。

2、以小組為單位完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，包括系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)、開題答辯、繪制PCB

版圖、安裝焊接、調(diào)試驗(yàn)收和結(jié)題。實(shí)驗(yàn)報(bào)告每人寫一份，獨(dú)立完成。

3、7月7日進(jìn)行實(shí)驗(yàn)方案的答辯（要評(píng)分），要求每組講清電路方案、器件選擇、輸入輸出接口信號(hào)規(guī)范、電源等。答辯通過才能繼續(xù)。

3人一組，相互合作，明確分工，實(shí)驗(yàn)報(bào)告每人一份（標(biāo)明工作量）。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容二、電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)、制作、安裝與調(diào)試：器件選擇原則：

有集成電路的就不選分立器件。

優(yōu)先選用74LS系列TTL、4000和4500系列CMOS等。

直流和低頻信號(hào)的放大等處理盡量選用運(yùn)算放大器，根據(jù)需要可選擇雙

運(yùn)放或四運(yùn)放等。

溫度傳感器可選用LM35，也可選用熱電阻。

查詢器件數(shù)據(jù)資料的網(wǎng)站：。要會(huì)查閱資料（Data

Sheet)。注：書上P99圖10.4.8有錯(cuò)。左側(cè)第二個(gè)與非門C0和Q1相與應(yīng)改為C0和

Q1的反相與。實(shí)驗(yàn)進(jìn)度及注意事項(xiàng)1、要求每位同學(xué)留下聯(lián)系方式，按照實(shí)驗(yàn)進(jìn)度在規(guī)定時(shí)間提交作業(yè)，以免影響整體進(jìn)度；（附:進(jìn)度表）第一階段：電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、答辯、PCB制版（7.4-7.10）

AD文件上交最后截止時(shí)間：7月10日中午12:00前提交到郵箱：

AD文件包含四個(gè)文件：序號(hào).PrjPCB、序號(hào).SchDoc、序號(hào).PcbDoc、器件清單.xls，打包后以“組號(hào)+姓名”為文件名第二階段：音頻功率放大器的設(shè)計(jì)、安裝與調(diào)試（7.11-7.15）第三階段：電子系統(tǒng)的安裝與調(diào)試（7.16-7.20）2、227安裝焊接，每人固定座位，注意管理好自己的實(shí)驗(yàn)工具和環(huán)境衛(wèi)生；3、223電路調(diào)試，不允許帶入電烙鐵等焊接工具；4、實(shí)驗(yàn)室開放時(shí)間：8:30–16:30，課程時(shí)間不得無故缺席；5、實(shí)驗(yàn)資料下載：09:21

文件目錄：電磁場(chǎng)與微波實(shí)驗(yàn)/2012短學(xué)期電子元器件的辨認(rèn)一、電阻器熔斷電阻貼片電阻光敏電阻熱敏電阻排阻合金箔電阻水泥電阻金屬膜電阻線繞電阻1、電阻器的種類2、電阻器的主要參數(shù)A、標(biāo)稱阻值和允許偏差允許偏差

廠家生產(chǎn)的電阻器，并不是包含任何阻值。電阻器、電容器的標(biāo)稱值通常采用E系列。E系列是一種由幾何級(jí)數(shù)構(gòu)成的數(shù)列。

它是以

≈1.5

、

≈1.2

、

≈1.1為公比的幾何級(jí)數(shù)，分別稱為E6系列、E12系列和E24系列。E6系列適用于允許偏差±20%的電阻、電容器數(shù)值。E12系列適用于允許偏差±10%的電阻、電容器數(shù)值。E24系列適用于允許偏差±5%的電阻和電容器數(shù)值。

E系列標(biāo)稱值（參見教程I，P26)E6系列±20%1，1.5，2.2，3.3，4.7，6.8E12系列±10%1.0，1.2，1.5，1.8，2.2，2.7，3.3，3.9，4.7，5.6，6.8，8.2E24系列

±5%1.0，1.1，1.2，1.3，1.5，1.6，1.8，2.0，2.2，2.4，2.7，3.0，3.3，3.6，3.9，4.3，4.7，5.1，5.6，6.2，6.8，7.5，8.2，9.1B、額定功率（PR）

指電阻器在常溫下所允許承受的最大功率。實(shí)際使用時(shí)不允許超過此功率，否則會(huì)因溫升過高而燒毀。C、最高工作電壓

指電阻器能承受的最高電壓。否則電阻器會(huì)產(chǎn)生極間飛弧，或使電阻體內(nèi)各微粒之間產(chǎn)生局部負(fù)荷，使電阻值變低而不能使用。另外，電阻器還有一個(gè)額定電壓，它由額定功率得到：

電阻器在工作時(shí)，加在其上的電壓既不能超過最高電壓，也不能超過額定電壓。D、溫度系數(shù)αr電阻值隨溫度的變化而變化，通常用溫度系數(shù)來表示：(10-6/℃)

電阻器的溫度系數(shù)與電阻材料的溫度特性、以及選配的基體材料的溫度特性有關(guān)。3、電阻器的標(biāo)注電阻器的標(biāo)注有直標(biāo)、色環(huán)標(biāo)注和數(shù)字倍乘標(biāo)注。A、直標(biāo)法B、色環(huán)標(biāo)注法

小功率碳膜和金屬膜電阻，一般都用色環(huán)表示電阻的阻值和誤差大小。色環(huán)電阻分為四色環(huán)和五色環(huán)，就是用4條或5條有顏色的環(huán)代表阻值和誤差的大小。每種顏色代表不同的數(shù)字。具體含義如下：顏色黑棕紅橙黃綠藍(lán)紫灰白金銀數(shù)字0123456789倍乘10010110210310410510610710810910-110-2誤差%±1±2±.5.25±.1.05±5±10字母表示FGDCBAJK20×106

±5%

=20MΩ

630×102

±1%=63KΩ例1:棕綠紅金

15×102=1500歐=1.5千歐=1.5K誤差為±5%

例2:黃紫紅橙棕472×103=472千歐（即472K）誤差為±1%

二、電位器

電位器實(shí)際上是一個(gè)阻值可調(diào)的可變電阻。它的種類也很多，分類方法與電阻相似。用RP

表示，符號(hào)為：

主要參數(shù)有：①標(biāo)稱阻值②額定功率③阻值變化規(guī)律④滑動(dòng)噪聲

阻值變化規(guī)律也就是電位器阻值隨觸點(diǎn)位置的變化規(guī)律，有三種規(guī)律，分別為指數(shù)式、對(duì)數(shù)式、直線式。滿足不同用途的需要。三、電容器電解電容滌綸電容貼片電容可調(diào)電容瓷介電容1、電容器的種類2、電容器的主要參數(shù)①標(biāo)稱容量②額定電壓③絕緣耐壓④電容器的損耗⑤絕緣電阻⑥電容溫度系數(shù)3、電解電容器特點(diǎn)：容量大，從0.nμF一直到幾十幾百mF……耐壓低，一般有6.3V，10V，16V，25V，35V，50V……寄生電感大。電解電容有正負(fù)極之分，使用時(shí)不能接錯(cuò)。長腳為正極。標(biāo)注：直標(biāo)，如××μF××V，××n×4、瓷片電容器特點(diǎn)：體積小、容量小，穩(wěn)定性好。容量通常從1pF一直到0.幾μF。耐壓在100V以上。沒有正負(fù)極之分。標(biāo)注：文字標(biāo)記：①直接標(biāo)注：如××p，××n等②倍乘標(biāo)注：用3位數(shù)字表示，前兩位表示有效數(shù)字，后一位為倍乘。如333=33×103P=33nF=33000pF。

104=10×104P=100nF=0.1μF。在有的電容器上還標(biāo)記誤差，誤差的標(biāo)記用字母表示。字母表示FGDCBAJKM誤差%±1±2±0.5±0.25±0.1±0.05±5±10±201．濾波電容：接在直流電源的正、負(fù)極之間，以濾除直流電源中不需要的交流成分，使直流電平滑。一般常采用大容量的電解電容器，也可以在電路中同時(shí)并接其他類型的小容量電容以濾除高頻交流電。

2．耦合電容：在交流信號(hào)處理電路中，用于連接信號(hào)源和信號(hào)處理電路或者作兩放大器的級(jí)間連接，用以隔斷直流，讓交流信號(hào)或脈沖信號(hào)通過，使前后級(jí)放大電路的直流工作點(diǎn)互不影響。3．旁路電容：在交、直流信號(hào)的電路中，將電容并接在電阻兩端或由電路的某點(diǎn)跨接到公共電位上，為交流信號(hào)或脈沖信號(hào)設(shè)置一條通路，避免交流信號(hào)成分因通過電阻產(chǎn)生壓降衰減。4．中和電容：并接在三極管放大器的基極與發(fā)射極之間，構(gòu)成負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)，以抑制三極管極間電容造成的自激振蕩。5．退耦電容：并接于放大電路的電源正、負(fù)極之間，防止由電源內(nèi)阻形成的正反饋而引起的寄生振蕩。

6．調(diào)諧電容：連接在諧振電路的振蕩線圈兩端，起到選擇振蕩頻率的作用。7．定時(shí)電容：在RC時(shí)間常數(shù)電路中與電阻R串聯(lián)，共同決定充放電時(shí)間長短的電容。

5、電容常用功能四、電感器屏蔽罩支架焊腳磁帽磁芯繞組支座（a）小型振蕩線圈（b）帶磁環(huán)線圈（c）不帶磁芯的線圈骨架繞組磁芯繞組骨架（d）帶磁芯的線圈繞組（e）空心線圈電感器結(jié)構(gòu)五、二極管

二極管實(shí)際上就是一個(gè)PN結(jié)，它具有單向?qū)щ娦?，在二極管上加上正向電壓，它能導(dǎo)通，如果加上反向電壓，則不能導(dǎo)通。另外，由于二極管的結(jié)電容隨反向偏壓的大小而變化以及反向擊穿電壓幾乎恒定不變，可用于電調(diào)諧和穩(wěn)壓。二極管的符號(hào)為：

①最大整流電流IOM:②最大反向（峰值）工作電壓VRM：③反向電流IR：④最高工作頻率二極管的主要參數(shù)有：⑤結(jié)電容六、三極管

三極管的基本結(jié)構(gòu)是由兩個(gè)PN結(jié)J1和J2

組成，它們可組成兩種形式，即PNP型和NPN

型。

三極管的符號(hào)為：

BCENPNBCEPNP

晶體三極管是由兩個(gè)做在一起的PN結(jié)加上相應(yīng)的引出電極線及封裝組成。由于三極管具有放大作用，用三極管可以組成放大、振蕩及各種功能的電子電路。三極管結(jié)構(gòu)圖與符號(hào)六、三極管將萬用表設(shè)置在或擋，用黑表筆和任一管腳相接（假設(shè)它是基極b），紅表筆分別和另外兩個(gè)管腳相接，如果測(cè)得兩個(gè)阻值都很小，則黑表筆所連接的就是基極，而且是NPN型的管子。如圖（a）所示。如果按上述方法測(cè)得的結(jié)果均為高阻值，則黑表筆所連接的是PNP管的基極。如圖（b）所示。NPN管型和PNP管型的判斷：基極b的判斷ebcXXXXXX七、集成電路

集成電路是在一個(gè)芯片上制作了多個(gè)電子元器件，并連接成一個(gè)具有一定功能的電子器件。集成電路按處理的信號(hào)形式可分為模擬集成電路、數(shù)字集成電路和混合集成電路。按功能可分為多類：如運(yùn)算放大器、計(jì)數(shù)器、譯碼器，等等。

集成電路的封裝形式有多種外形，它們是單列直插式(SIP)、雙列直插式（DIP）、扁平封裝、貼片封裝等。管腳排列。音頻功率放大器

設(shè)計(jì)、安裝與調(diào)試音頻功放安裝實(shí)驗(yàn)任務(wù)1、學(xué)習(xí)AltiumDesigner軟件，包括：（1）原理圖的編輯與設(shè)計(jì)音頻功放安裝實(shí)驗(yàn)任務(wù)1、學(xué)習(xí)AltiumDesigner軟件的使用，（2）PCB板的編輯與設(shè)計(jì)音頻功放安裝實(shí)驗(yàn)任務(wù)2、根據(jù)指導(dǎo)書中的技術(shù)指標(biāo)（P80），設(shè)計(jì)低頻功放，要求合理分配各級(jí)電壓增益，確定元器件參數(shù)、靜態(tài)工作點(diǎn)。（自行設(shè)計(jì)）3、根據(jù)給定的功率放大器的原理圖（P84），做如下工作：（預(yù)習(xí)報(bào)告）

1）分析計(jì)算晶體管前置放大器的直流工作電壓、電流、輸入電阻、輸出電阻、各級(jí)放大器的交流增益。2）分析音調(diào)控制電路的工作原理，計(jì)算4個(gè)極端情況下的交流增益。3）安裝實(shí)驗(yàn)電路板4）調(diào)試和測(cè)試實(shí)驗(yàn)電路的增益、頻響特性曲線、輸入電阻和輸出電阻、以及改變某些電路參數(shù)后的性能測(cè)試（電路圖中括號(hào)內(nèi)的數(shù)字）。5）分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并與理論計(jì)算值比較，討論二者之間的誤差和產(chǎn)生誤差的原因。4、學(xué)會(huì)并掌握常用電子儀器的使用：示波器、信號(hào)發(fā)生器、萬用表、直流電源。音頻功放安裝實(shí)驗(yàn)任務(wù)5、寫出實(shí)驗(yàn)報(bào)告。內(nèi)容包括實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、任?wù)、設(shè)計(jì)方案、參數(shù)計(jì)算、測(cè)試數(shù)據(jù)、結(jié)果分析、總結(jié)、心得體會(huì)，附2張圖紙。注：PCB板圖要求單面手工布線，線條寬度適中。。

音頻功放安裝實(shí)驗(yàn)成績(jī)總成績(jī)=安裝實(shí)驗(yàn)40%+電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)60%

其中，安裝實(shí)驗(yàn)由以下幾部分組成：

（1）預(yù)習(xí)報(bào)告10%

（2）電路板焊接質(zhì)量10%

（3）調(diào)試情況、實(shí)驗(yàn)態(tài)度等10%

（4）AD學(xué)習(xí)情況20%

（5）實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績(jī)40%

已知指標(biāo)要求：RL=4Ω,Po=10W,BW>50~15000Hz,

音調(diào)控制：100Hz±12dB，10kHz±12dB

輸入靈敏度：5mV、100mV。分析：輸入5mV、100mV兩種，輸出10W@4Ω。因此小輸入信號(hào)必須先進(jìn)行一次放大，到~100mV，與大輸入信號(hào)的大小相當(dāng)，然后使用公共通道進(jìn)行放大。在功率放大之前，需要有一定強(qiáng)度的信號(hào)來推動(dòng)功率放大器，同時(shí)還要完成高低音的音調(diào)控制，所以要先進(jìn)行前置放大和音調(diào)控制，這樣放大器的電路組成如下。1.電路組成設(shè)計(jì)Vi’5mV話筒輸入放大器Vi100mVK音調(diào)控制器前置放大器功率放大器穩(wěn)壓電源220V～2.各部分電路的電壓增益確定所以，放大器總增益為根據(jù)Po和RL，可求得輸出電壓Vo為對(duì)音調(diào)控制器沒有增益要求，所以一般取AV2=1前置放大器的增益不宜太高，一般取AV1=5~10。根據(jù)功率放大器輸入信號(hào)1V的要求，可得AV1=10功率放大器是最后一級(jí)放大，要滿足功率要求，通常要求功率放大器的輸入信號(hào)在1V數(shù)量級(jí)，因此AV3=VO/1V=6.32/1=6.3話筒放大器增益：根據(jù)輸入5mV，輸出要求為100mV,實(shí)際電路的增益要留有一定余量，做的高一點(diǎn)。因此可求得AVMIC=100mV/5mV=20Vi’5mV話筒輸入放大器Vi100mVK音調(diào)控制器前置放大器功率放大器AVMIC>20AV1>10AV2=1AV3>73.功放電源電壓的確定

為保證電路安全可靠工作，通常電路的最大輸出功率POM比額定輸出功率要大一些，一般取POM=1.5PO

所以，最大輸出電壓應(yīng)為：輸出峰-峰值電壓為：

考慮到功率管的飽和壓降和串聯(lián)電阻，電源電壓ECP必須大于輸出峰-峰值電壓VOP-P。

電源電壓ECP可取24~28V，如果用雙電源，則可取±12~14V。其他各單元電路的設(shè)計(jì)方法請(qǐng)參見實(shí)驗(yàn)教程關(guān)于器件的數(shù)據(jù)手冊(cè)與器件選用每個(gè)器件都有各自的性能，在選用它之前我們必須先了解它的性能，掌握它的使用條件，看是否能滿足要求等。為此，必須查閱相關(guān)器件的手冊(cè)。有專門的半導(dǎo)體數(shù)據(jù)手冊(cè)，也可通過網(wǎng)絡(luò)查閱器件生產(chǎn)廠商提供的器件數(shù)據(jù)資料。比較熟悉的網(wǎng)站有：查找得到的是一個(gè)PDF文件。如何來閱讀這個(gè)PDF呢？以這次實(shí)驗(yàn)中用到的2個(gè)器件NE5532、TDA2030為例，簡(jiǎn)單地來熟悉器件數(shù)據(jù)資料。五、實(shí)驗(yàn)電路原理分析話筒輸入前置放大級(jí)線路輸入放大級(jí)音調(diào)控制級(jí)功率放大級(jí)電源±12V±9VP841、跟隨器Ri=∞，K1=R4/R2≈502、a.R2是負(fù)反饋電阻，提高放大器的輸入阻抗，穩(wěn)定工作點(diǎn)。，b.反饋：U(3)↑→U(4)↑→U(1)↑→Ib1↑→Ic1↑→U(2)↓→U(3)↓1、話筒輸入前置放大級(jí)3、C0耦合電容，C1中和電容、C2、C3濾波電容。2、線路輸入放大級(jí)C9為耦合電容，運(yùn)放輸出不需要耦合電容C10對(duì)高頻成分有作用，控制放大器的上限截止頻率。SW1為信號(hào)選擇開關(guān)，撥在上方時(shí)，接入話筒放大級(jí)的輸出撥在下方時(shí)，直接接入線路輸入信號(hào)R11為平衡兩輸入端的偏置電流而設(shè)。3、音調(diào)控制級(jí)當(dāng)兩個(gè)電位器的中心滑動(dòng)點(diǎn)處于中點(diǎn)時(shí)，輸入阻抗與反饋?zhàn)杩瓜嗟龋麄€(gè)電路的增益為1

，不提升也不衰減。負(fù)反饋放大有源音調(diào)控制電路，分高音控制和低音控制兩部分，具有提升和衰減功能。兩個(gè)電位器分別控制著高低音的提升衰減量。低音提升、衰減控制高音提升、衰減控制當(dāng)R15滑到左邊時(shí)，反饋電阻=R15+R18，而輸入電阻=R14，當(dāng)R15滑到右邊時(shí)，反饋電阻=R18，而輸入電阻=R15+R14，當(dāng)R28滑到右邊時(shí)，反饋電阻=R30，而輸入電阻=R28+R29，當(dāng)R28滑到左邊時(shí)，反饋電阻=R28+R30，而輸入電阻=R29，4、功率放大級(jí)

TDA2030是一款單片集成的低頻功率放大器，使用電源為±15V，負(fù)載阻抗4Ω時(shí)的輸出功率為14W。由集成功放及外圍電路組成。

功率放大器一般要求輸出足夠的功率，要有提供足夠功率的電源、很好的散熱條件，電路還要有反饋電路以減小信號(hào)的非線性失真。集成功放TDA2030TDA2030共有5個(gè)引腳：同相輸入端反相輸入端負(fù)電源輸出端正電源5、電源為整機(jī)提供必須的電源。本機(jī)需要±12V和穩(wěn)定的±9V變壓器220V~+–→×+–→×+–×←–+←×全波整流PCB電路板的手工焊接技術(shù)內(nèi)熱式電烙鐵外熱式電烙鐵溫控式電烙鐵吸焊器助焊劑（松香）阻焊劑（光固樹脂）1.焊接工具臥式插法立式插法2.元件的安裝方法10μ16V10190133.元件