电路焊接基本技术.docx
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电路焊接基本技术
实验一电路焊接的基本技术
一、实验目的
1、掌握电烙铁焊接的方法。
2、认识焊剂、焊点的质量。
二、实验器材
1、电烙铁（25W）一套
2、练习板
3、夹钳、（或剪刀）镊子
4、连接线
5、电阻、电容、三极管。
三、实验原理
在组装电子仪器过程中，焊接技术是很重要的。
往往由于焊接质量不好，给调试工作带来很大困难。
同时也会严重地影响到仪器工作时的稳定性，给工作及检修带来困难。
因此，了解焊接技术的基本知识练好焊接技术是非常重要的。
1、焊锡与焊剂的选择
焊接电子电路时常用“焊锡”作为焊料，因为它有较好的流动性和附着性，在一定的温度、湿度及振动冲击条件下具有足够的机械强度，而且有耐腐蚀、使用方便等优点。
一般常用的焊锡的成分大致为：
锡63％，铅36.5%，其它金属0.5％，其熔点温度约为190℃。
“焊剂”的作用是除去油污，防止被焊接的金属受热氧化，增加焊锡的流动性。
常用的焊剂是松香，它有黄色和褐色两种，以淡黄色的较好，当烙铁头蘸松香时，挥发的烟量少，附着性好。
用烙铁头吸附固体松香的方法有两个缺点：
松香在烙铁头上容易挥发，沾到焊点上的数量少，不能充分发挥焊剂的作用；烙铁头经常接触松香，容易使松香氧化变质。
所以最好是将松香溶于酒精中，把松香酒精的溶液点在焊接处。
再用烙铁焊效果较好，而且焊点干净。
松香酒精剂的配制方法是：
松香（碎末）20％，酒精78％，三乙醇胺2％。
—般情况下不要用酸性焊油，因为它对焊点有腐蚀作用，在焊接较粗的导线时则可少量使用，焊完后用酒精将焊油洗掉。
2、焊点质量
焊点的质量直接关系到整个电子设备能否稳定可靠地工作，因此焊接技能是在安装电子设备过程中的一项基本功。
质量好的焊点如图（a）所示，在交界处焊锡、焊孔（铜箔或焊片）和元件引线三者应良好地熔合在—起。
图（b），从表面上看，焊锡也把导线包住，但焊点内部并没有完全熔合，这种焊点一般称为虚焊点或假焊点。
虚焊点内部存在着不稳定的电阻，随着温度、湿度或振动等因素，焊点处的电阻亦跟着变化，或形成断路，这样就使电子设备不能稳定可靠地工作。
由于虚焊点从外表上不容易被发现，所以将给调试和检查工作带来一定困难。
据统计，由于虚焊点而产生电路工作故障的情况约占全部故障原因的20%左右。
因此，良好的焊接必须重视。
产生虚焊点的主要原因是元件引线、导线和焊片的表面清洁处理得不彻底，或由于焊锡、焊剂的质量不好，以及烙铁头温度过低等引起的，因此要避免虚焊点，就要重视焊接处（元件引线、焊片等）的清洁处理。
在焊接时应使烙铁头和焊接物接触面面积应尽量大一些，并保证有足够的焊接时间。
焊接过程中手不要颤动，焊点上的锡量要合适，避免过少或过分堆积。
3、焊接方法
（1）烙铁的使用
常用的电烙铁有20W、25W、75W、100W等种类，根据焊接原件的大小和导线的粗细来选择。
一般焊接小功率晶体管和小型原件时可选用20W或25W烙铁，这样不易在焊接过程中使晶体管损坏；在焊接粗导线或大型元件时用75W或100W的电烙铁。
烙铁头的形状和温度对焊接质量有重要的影响，烙铁头以直形头使用时较为方便，但在焊接点不易达到的地方可用弯形烙铁头。
烙铁头的温度以250℃左右为合适，这种温度易使焊锡熔化，焊锡在烙铁头上也易附着。
调节烙铁头在加热筒内的长度，则可改变烙铁头的温度。
新的烙铁头在使用前，应先用砂纸将其磨光，然后上一层焊锡。
这样处理过的烙铁则可使用了。
当烙铁使用过一段时间之后，烙铁头上会出现黑色氧化物，使烙铁头很不易挂锡，焊不牢，也费时。
此时应用砂纸或锉刀除去氧化物，重新挂上一层锡。
（2）元件的清洁处理
要得到良好的焊接，对元件的焊接点及焊接部位的清洁处理是非常重要的，否则将发生假焊或虚焊。
焊接前，先将元件的引线和导线的焊接部位用小刀刮或用砂纸擦去表面的漆层和氧化物。
清洁处理后，涂上一层松香焊接油则可进行镀锡，镀锡之后就可进行焊接了。
四、焊接内容
1、分压式电流负反馈单管放大电路。
2、电路图如图1.1所示。
图1.1
五、实验步骤
1、根据电路图和练习板的焊点设计元件的分布。
2、加热电烙铁，由电路的中心部件进行延展焊接。
3、焊接完毕，检查各个焊点是否牢固，断开电烙铁电源。
六、思考题
1、实验过程中应该注意哪些事项？
2、如何防止虚焊？
实验二电路元器件伏安特性的测绘
一、实验目的
1、认识常用电路元件。
2、掌握线性电阻、非线性电阻元件伏安特性的逐点测试法。
3、掌握实验装置仪器、仪表的使用方法。
1、RXDI-1A电路原理实验箱一台
2、万用表一只
三、实验原理
任何一个二端元件的特性可以用该元件上的端电压U与通过该元件的电流I之
二、实验器材
间的函数关系I=f（U）来表示，即用I-U图A
平面上的一条曲线来表示，这条曲线称为该元件的伏安特性曲线。
1、线性电阻的伏安特性曲线是一条通过坐标原点的直线，如图A中曲线a所示，该直线的斜率等于该电阻器的电导（电阻的倒数）。
2、一般的半导体二极管是一个非线性电阻元件，其特性如图A中曲线b所示，正向压降很小时，电流几乎为零（一般锗管约为0.2～0.3V，硅管约为0.5～0.7V），之后，正向电流随正向电压的升高而急骤上升。
而反向电压从零一直增加到十几伏至几十伏时，其反向电流增加很小，粗略地可视为零。
可见，二极管具有单向导电性，如果反向电压加得过高，超过管子的极限值，则会导致管子击穿损坏。
3、稳压二极管是一种特殊的半导体二极管，其正向特性与普通二极管类似，但其反向特性特别，如图A中曲线c。
在反向电压开始增加时，其反向电流几乎为零，但其反向电压增加到某一数值时（称为管子的稳压值，有各种不同稳压值的稳压管）电流将突然增加，以后它的端电压将维持恒定，不再随外加的反向电压升高而增大。
四、实验步骤
1、测定线性电阻器的伏安特性
按图B接线，调节直流稳压电源的输出电压U，从0V开始缓慢地增加到10V，记下相应的电压表和电流表的读数。
U（V）
0
2
4
6
8
10
I（mA）
图B
图C
2、测定半导体二极管的伏安特性
按图C接线，R为限流电阻，测二极管D的正向特性时，其正向电流不得超过0.5mA，正向压降可在0～0.75V之间取值。
特别是在0.5～0.75之间更应多取几个测量点。
作反向特性实验时，只需要将图中的二极管D反接，且反向电压可加至24V。
正向特性实验数据
U（V）
0
0.2
0.4
0.5
0.55
…0.75
I（mA）
反向特性实验数据
U（V）
0
-5
-10
-15
-20
…
I（μA）
3、测定稳压二极管的伏安特性
只需将图C中的二极管换成稳压管2CW55，重复实验内容2的测量。
U（V）
0
0.2
0.4
0.5
0.55
…0.75
I（mA）
反向特性实验数据
I（mA）
0…
-0.1
-1
-2
-5
…
-10
U（V）
五、实验注意事项
测二极管正向特性时，稳压电源输出应从小到大逐渐增加，需时刻注意电流表读数不得超过0.5A（最大整流电流）。
六、实验报告
1、根据各实验数据，分别在坐标纸上绘制出光滑的伏安特性曲线。
（其中二极管和稳压管的正、反向特性均要求画在同一张图中，正、反向电压可取不同的比例尺）
2、根据实验结果，归纳被测各元件的特性。
3、实验总结。
实验三、万用电表的使用
一、实验目的
1、了解万用电表的结构原理。
2、掌握正确使用万用电表测量电学量。
3、掌握用指针式万用电表判断三极管管脚的方法。
二、实验器材
1、指针式万用电表。
2、数字式万用电表。
3、RXDI—1A电路原理实验箱。
3—1指针式万用电表
【仪器描述】
指针式万用电表种类很多，板面布置不尽相同，但其板面上都有刻度盘、机械调零螺钉，转换开关、欧姆表“调零”旋钮和表笔插孔。
图3-1、图3-2分别是MF30型和500型万用电表的板面图。
图3-1图3-2
转换开关周围均标有“R”（或“Ω”），“V”，“mA（和μA）”，“V”等符号，分别表示电阻档、直流电压档、直流电流档和交流电压档。
“V”，“mA（和μA）”，“V”范围内的数值为量程，“R”（或“Ω”）范围内的数值为倍率。
测直流电压、直流电流和交流电压时，应在标有相应符号的标度尺上读数。
【原理】
万用电表是最常见的仪表之一，它可以测量交流电压、直流电压、直流电流和电阻等电学量。
虽然万用电表的准确度低，但使用方便，因此，在电学实验、电工测量、电子测量等方面得到广泛使用。
万用电表类型很多，但结构上都由表头，转换开关、测量电路三部分组成。
表头一般为磁电式。
它允许通过的最大电流（满偏电流）—般为几微安到几百微安。
在它的表盘上，有多种标度尺。
转换开关是由一些固定触点和活动触点组成，其作用是使被测对象与表内不同测量线路相接。
测量电路是由电阻、整流元件，干电池等组成的，其作用是使表头实用于不同的测量项目和不同的测量范围，对于不同的测量项目，测量线路的结构是不同的。
1、直流电流档
表头本身是一个测量范围小的直流电流表，根据分流原理，表头与电阻并联就可增大测量范围。
若表头与不同阻值的电阻并联，就可得到不同的量程（即最大测量范围，也称“档”）。
并联电阻越小，量程也就越大，图3-3是多量程直流电流档原理简图。
图3-3图3-4
2、直流电压档
很显然，表头本身也是一个量程很小的直流电压表，其量程为V=IgRg（Ig为表头满偏电流，Rg为表头内阻）。
根据分压原理，表头与不同的电阻串联就能得到不同的量程，图3-4是多量程电压表原理简图。
3、交流电压档
磁电式表头内永久磁体的磁场方向恒定。
当通过交流电时，作用在可动部件上的力矩将随电流方向而变化。
由于表头可动部分惯性较大，它在某一方向力矩作用下，还来不及转动，力矩的方向就发生了变化，这样表头的指针实际上不可能转动，所以必须把交流电转换成直流电，才能测量。
图3-5是多量程交流电压表的原理图，图中D1，D2为整流元件。
图3-5图3-6
4、电阻档
图3-6是欧姆表的原理简图。
图中G为表头（内阻为Rg），E为电源（通常为干电池，内阻为r），R为可变电阻，R′为限流电阻，Rx为待测电阻。
根据欧姆定律知回路中的电流Ix为
（3-1）
由式（3-1）可知，对于确定的电阻挡Rg，R′，R，r及E为定值，则Ix仅决定于Rx，两者之一有一一对应关系。
由于Ix与Rx不成正比例关系，故欧姆档的分度是非均匀的。
而且当Rx=0（表笔短路）时，Ix最大；当Rx→∞（表笔断开）时，Ix=0，故欧姆标度尺与电流、电压标度尺刚好相反。
由式（3-1）知，Rx=0时，Ix最大为
，欧姆表中设法改变表头的满偏电流Ig，使等于最大电流，即
（3-2）
习惯上用R中表示Rg+R′+R+r，称之为中值电阻，即
R中=Rg+R′+R+r
由此，式（3-1）、式（3-2）可改写为
（3-3）
和Ig=E/R中（3-4）
由式（3-3）和式（3-4）可知，当Rx=R中时，Ix=Ig/2，因此，欧姆表标度尺正中那个值即R中（万用表的说明书上一般要标明R中），当Rx<>R中时，Ix≈0，测量误差也较大。
所以，测量时只用欧姆表中间的一段标度尺，一般取R中/5～5R中范围。
由于干电池在使用过程中电动势E和内阻r会发生变化，为确保由式（3-1）确定的刻度正确，欧姆表上都装有“调零”旋钮，即图3-6中可变电阻R调节方法是，将表笔短路，调节“调零”旋钮，指针满偏即指0Ω。
【指针式万用电表的操作规程】
1、准备
（1）认清万用表的表面和分度尺。
（2）注意指针是否指“0”。
若不指“0”，调节“机械调零”旋钮，使指针指“0”。
（3）接好表笔（红表笔应插入标有“+”号的孔）。
（4）根据待测量的种类（交流或直流，电压、电流或电阻等）及大小，将“选择开关”拨到合适的位置。
若不知待测量的大小，应选择最大量程（或倍率）先行试测。
若指针偏转程度太小，可逐次选择较小量程（或倍率）。
2、测量
（1）测直流电流或直流电压时，红表笔应接入电路中高电位一端（或电流总是从红表笔流入电表）。
（2）测量电流时，万用电表必须与待测对象串联；测电压时，它必须与侍测对象并联。
（3）测电流或电压时，手不要接触表笔金属部分，以免触电。
（4）绝对不允许用电流档或欧姆档去测量电压!
（5）试测时应用跃接法，即在表笔接触测试点的同时，注视指针偏转情况，并随时准备在出现意外（指针超过满刻度，指针反偏等）时，迅速将电笔脱离测试点。
（6）测电阻时，每次换档后都要调节零点（若不能调零，则必须更换新电池。
切勿用力再旋“调零”旋钮，以免损坏）。
此外，不要双手同时接触两支表笔的金属部分，测量高阻值电阻更要注意。
（7）待测电阻不能带电，更不能用万用电表测电源内阻。
若电路中有电容，应先放电。
也不能测额定电流很小的电阻（如灵敏电流计的内阻等）。
3、结束
测量完毕，务必将”选择开关”拨离欧姆档，应拨到空档或最大交流电压档，以保安全。
【步骤】
1、观察万用表
仔细观察万用表板面，认清各标度尺的意义，并弄清“转换开关”和欧姆“调零”旋钮的使用。
2、测量电阻
（1）选择适当的倍率档，测出标称值为10Ω，200Ω，l5kΩ电阻的阻值。
（2）测出这三个电阻的并联电阻。
3、测量交流电压
选择适当的量程测出交流电压。
4、检查电路故障
万用电表常常用来检查电路，排除故障。
在实验中往往会遇到连好的电路合上开关后，不能正常工作的情况，而仔细检查电路联线并没有错误，说明电路出了故障。
产生的故障大概有下列几种：
（a）导线内部断线；
（b）接线柱或开关接触不良；
（c）电源没有供电；
（d）元件或电表内部损坏。
不同的原因产生在不同的部位，故障也有不同的表现，若对电路熟悉的话，可以根据故障的表现初步判断故障产生的原因和故障的部位，再用万用电表检查确定。
但也可以用万用表对电路作系统检查，方法有下列两种。
（1）电压法
接通电源后，从电源两端开始检查，按对接点依次向表现出故障的元件用万用电表的电压档检查电压分布；也可反过来，从表现出故障的元件的两端开始，按对接点依次向电源检查电压分布，出现电压分布反常的点就是产生故障之处，如图3-7的电路中，合上开关K后，电流表A示“0”。
用电压档测得UEB=UD′E=0，而UDE≠0，由此可断定故障发生在D和D′之间（为什么?
）既可能是D或D′处接触不良，也可能是DD′导线断线。
也可以从电源两端开始检测情况又怎样呢，试分析之。
电压法不必拆开电路，检测方便。
但不适用于检查电压太低的部位。
图3-7图3-8
（2）电阻法
检测前，将电源和电表断开，并使被测部分无其他分路，再用万用电表电阻档检查导线和接触通否。
如图3-7电路中，断开开关K，用万用电表电阻档测得导线B′B〞，EE′及电阻R2均是通的，而DD′不通（电阻无穷大），则故障必在DD′之间，若断开D′测得DD′不通，应更换好的导线：
若检查DD′是通的，则D或D′点接触不良。
本实验检查故障的具体步骤如下：
（1）按图3-7连好电路，并设置故障。
（2）相邻两组互相交换实验桌，分别用电压法和电阻法检查电路故障，确定故障部位。
5、利用万用表检查晶体管
（1）集电极-发射极反向电流（穿透电流）/ICEO
按图3-8连接，用万用表的欧姆档测量三极管ce之间的电阻，一般电阻值应在几十千欧以上。
如果电阻值太小，表明ICEO很大，如果测得的阻值接近于零，则表明管子已穿通。
（2）电流放大系数β
检查时，按图3-9的接法，用万用表的欧姆档量测ce之间的电阻。
对NPN硅管，黑表笔接集电极，红表笔接发射极。
将开关K断开前和合上后万用表的读数加以比较，前后两个读数相差愈大，表示β值愈高。
图3-9图3-10
用这种方法检查的原理如图3-10所示。
当开关K断开时，Ib=0，微安表读出的实际上是ICEO，开关K合上后，电源给基极注入了一定的电流Ib，使集电极有一个较大的电流IC，如果IC比ICEO大得多，就表示晶体管的β比较大。
（3）管脚的辨别
如果手头没有晶体管手册，又不知道管子的管脚对应的是哪一个极，这时也可以用万用表来识别管脚。
识别的方法是：
①先判定基极
由于b到c，b到e分别是两个PN结，它们的反向电阻都很大，正向电阻都很小，所以在用万用表的欧姆档测试时，若将任何一支表笔接在基极，另一支表笔分别接到其余两个管脚上，电阻应当是都很大（或都很小）；然后将表笔换过来，把另外一支表笔接到基极上，用原先接在基极上的那支表笔去分别量测其余两个管脚，电阻应当都是很小（或都很大）。
三个管脚中凡是满足上述条件的，必定是基极。
②判定集电极
对于硅管（NPN型），集电极接正电压，发射极接负电压，这时的电流放大系数β才比较大，如果电压极性加反了，β就比较小。
所以在判定基极之后，仍用图3-10所介绍的方法去测量β，如果用万用表的黑表笔接到某一管脚，而红表笔接到另一个管脚时，量出采的β比电压反过来时更大，则黑表笔所接的管脚应当是集电极c，另一管脚则为发射极e。
值得注意的是，上面介绍的方法，一般都只能用万用表欧姆档的中间档，若用更高的欧姆档，则因表内通常接有较高的电压，可能将PN结击穿；若用最低的欧姆档，则因电流过大，也可能烧坏管子。
有些高频管be之间允许承受的反向电压很低（有的只有0.5V），不宜用里面装有1.5V以上的电池的欧姆档去测量。
【数据记录与处理】
1、列出步骤2的数据，注明使用哪一倍率。
利用测出的三个电阻阻值，计算它们的并联电阻，并与测出的并联电阻比较，必要时加以分析。
2、列出步骤3的数据，注明所使用的量程和倍率。
并验证基尔霍夫定律。
（电路图如下）
（1）利用测出的电流求代数和，验证节点定律∑I=0。
（2）利用测出的电压求回路ABCDEFA、回路ABCDA和回路ADEFA电势增量的代数和，验证回路定律∑U=0。
（3）运用基尔霍夫定律，利用测出的电阻值及电源电动势U1和U2和列出方程，求解I1，l2，l3之大小和方向，求出各电阻上的电压降，并与测量值对比。
（4）试分析产生误差的原因。
3、列出步骤4中故障产生的原因及发现故障的经过。
【思考题】
1、事先不知道被测量为多大时，应选择万用电表的哪一量程（或倍率）试测?
是否量程越大越好（或倍率越大越好）?
2、为什么不能用万用电表测电源内阻?
3、测量电压时，万用电表“转换开关”绝对不能置于电流档或电阻档，为什么?
3-2数字式万用电表
【仪器描述】
数字式万用电表的种类也很多，其板面设置大致相同，都有显示窗、电源开关、转换开关和表笔插孔（型号不同，插孔的作用有可能不同）。
图3-11是DT-830型数字万用电表板面图。
转换开关周围的“Ω”、“DCV”、“ACV"、“ACA”、“DCA”符号分别表示电阻挡、直流电压档、交流电压
档、交流电流档和直流电流档。
其周围的数值均为量程。
各档测量数据均由显示窗以数字显出。
测量时应将电源开关置于“ON"。
“COM”是黑表笔插孔。
“Ω”，“V”和“mA（或10A）”插孔分别是测电阻、电压和电流时红表插孔。
标有“!
”提示处指明了最大（MAX）测量范围，测量时应特别小心!
图3-11
【原理】
数字式万用表是根据模拟量与数字量之间的转换来完成测量的，它能用数字把测量结果显示出来。
其原理方框图如图3-12所示，主要包括直流电压变换器、模／数转换器、计数器、显示器和逻辑控制电路等部件。
直流电压变换器的作用是把被测量（如电流、电阻等）变换为电压；模／数转换器则把电压转换为数字量；计数器可对数字量进行运算，再把结果经过译码系统送往显示器进行数字显示；逻辑控制电路主要对整机进行控制及协调各部件的工作，并能使其自动重复进行测量。
【步骤】
同指针式万用电表实验步骤。
测量时除遵循指针式万用电表使用规程外，还应注意：
1、红表笔一定要插入被测量对应的插孔，并注意待测量是否大于“1”处提示范围。
2、测量前电源开关置“ON”，测量完毕应置“0FF”。
直流电压
转换器
计数器
显示器
逻辑控制电路
输入→→→→
图3-12
【数据记录与处理】
同针式万用电表的要求。
实验四共发射极放大电路
一、实验目的
1、熟练掌握放大器的工作原理、静态工作点的设置。
2、掌握放大器电压放大倍数，输入电阻、输出电阻的测量方法。
二、实验仪器
1、模拟电路实验装置一台
2、万用表一只
3、毫伏表一只
4、双踪示波器一台
三、实验原理
共发射极放大电路是使用较多的放大电路之一，如图4.1所示。
要使输入信号不失真地放大，就必须给放大器设置一个合适的静态工作点。
可以通过调节RP1实现。
电路中RB（RP1+RB11）、RB12以及射极电阻RE、RE1起着稳定静态工作点的作用，而接入旁路电容C3使交流分量被短路，消除电流负反馈作用，增大输出信号的电压放大倍数。
放大器的放大倍数、输入电阻、输出电阻是放大器的三个重要性能指标。
电压放大倍数是输出电压与输入电压之比，输入电阻是指从放大器输入端看进去的等效电阻，输出电阻是指从输出端看进去的等效电阻。
若放大器的输入电阻越大，则它从信号源取得的电流就越小，对信号源的影响就越小；放大器的输出电阻越小，则它的负载能力就越强。
四、实验内容及步骤
1、实验原理图4.1，按图连接好电路。
图4.1
2、设置静态工作点
将输入端短路，接通VCC=12V直流电源，调节偏置电位器RP1为合适的值，使IC=2mA，用万用表测出VBE、VCE，再测IB填如下表中。
测量数据
计算数据
VBE（V）
VCE（V）
IC（mA）
IB（mA）
3、测量电压放大倍数AV。
在确定放大器静态工作点后，由实验装置的信号源给出一个正弦波信号f=1KHz，Vi=10mV，用毫伏表测量输出电压，用双踪示波器观察输出电压的波形，如输出波形不失真把数据记下，根据公式计算出电压放大倍数AV影=V0/Vi。
填入下表：
Vi（mV）
V0（mV）
放大倍数AV
4、不接射极旁路电容C3，观察负反馈电路对参数的影响。
给电路输入一个正弦信号（f=1KHz，Vi=10mV），用毫伏表测量其输出电压V0，用示波器观察输出波形，计算出Av=V0/Vi，然后通过理论计算出共发射极放大器的放大倍数Av≈
。
比较不接C3时的电压放大倍数及输入、输出波形，并记录结果填如下表。
Vi（mV）
V0（mV）
Av
5、测量输入、输出电阻。
（1）输入电阻是指从放大器输入端看进去的等效电阻，它的大小反映了放大器从信号源或前一级放大器获取电流的大小。
为了测量输入电阻
，可在信号源与放大器输入端串接一个已知电阻R，如图4.2所示。
由图可见，流过输入电阻
的电流为
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