电子产品组装工艺与设备.docx
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电子产品组装工艺与设备
《电子产品组装工艺与设备》资料
一、学习情境设计及项目选择
以电路的设计与制作为主线，将电子产品组装工艺与设备课程设计为函数信号发生器设计与制作；数字钟设计与制作；AM收音机制作3个项目，再根据工作流程将每个项目分解为电路分析、绘装配图、制作调试、项目评价4个任务，实施课程的教学。
二．考核方式与标准
为全面考核学生的知识、技能掌握情况，本课程只采用过程考核，由老师对各位同学提出各种问题进行，无需自评和互评，也不采用期末答辩或笔试。
课程结束时，学生的成绩由3个项目函数信号发生器设计与制作、数字钟设计与制作、AM收音机制作的成绩构成。
3个项目的权重分别为40%、30%、30%。
对项目进行评价的依据是各项目的考核标准，如下表1所示。
表中，综合素质考核的考核方式与标准，见表2所示。
表1项目考核方式与标准
项目
名称
考核点及占项目分值比
建议考核方式
评价标准
权重
优
良
及格
函数信号发生器设计与制作
设计方案总结
叙述
正确叙述设计方案及其工作原理
能根据别人的设计方案详细说明其工作原理
能根据别人的设计方案基本说明其工作原理
40％
电路组装工艺
操作
工艺规范，完成大部分的电路组装
工艺较规范，完成部分的电路组装
工艺基本规范，完成少部分的电路组装
电路调试
操作
熟练对电路进行调试
不太熟练
基本能实现功能
项目知识点答辩
答辩
能正确回答老师提出绝大部分问题
能正解回答老师提出大部分问题
能正解回答老师提出的部分问题
综合素质考核（30％）
见表2
数字钟设计与制作
设计方案总结
叙述
正确叙述设计方案及其工作原理
能根据别人的设计方案详细说明其工作原理
能根据别人的设计方案基本说明其工作原理
30%
电路组装工艺
操作
工艺规范，完成大部分的电路组装
工艺较规范，完成部分的电路组装
工艺基本规范，完成少部分的电路组装
电路调试
操作
熟练对电路进行调试
不太熟练
基本能实现功能
项目知识点答辩
答辩
能正确回答老师提出绝大部分问题
能正解回答老师提出大部分问题
能正解回答老师提出的部分问题
综合素质考核（30％）
见表2
AM收音机制作
设计方案总结
叙述
正确叙述设计方案及其工作原理
能根据别人的设计方案详细说明其工作原理
能根据别人的设计方案基本说明其工作原理
30%
电路组装工艺
操作
工艺规范，完成大部分的电路组装
工艺较规范，完成部分的电路组装
工艺基本规范，完成少部分的电路组装
电路调试
操作
熟练对电路进行调试
不太熟练
基本能实现功能
项目知识点答辩
答辩
能正确回答老师提出绝大部分问题
能正解回答老师提出大部分问题
能正解回答老师提出的部分问题
综合素质考核（30％）
见表2
表2综合素质考核方式与标准
序号
考核点
建议考核方式
评价标准
分值比
优
良
及格
1
工作与职业操守
教师评价
安全、文明工作，能很好地遵守职业规划和行业标准
安全、文明工作，能较好地遵守职业规划和行业标准
没有出现违规违纪现象
25％
2
团队合作
教师评价
具有良好的团队合作精神，能主动热心帮助其他成员
具有良好的团队合作精神，能热心帮助小组其他成员
能配合完成任务
25％
3
交流与表达
教师评价
能用专业语言流利地准确描述项目成果
能用专业语言较为流利地准确描述项目成果
能用专业语言基本准确地描述项目成果
10％
4
考勤与资料上交
教师评价
无旷课，实训报告规范
无旷课，实训报告基本规范
一次旷课，实训报告基本规范
30％
5
学习态度
教师评价
学习积极性高，勤于思考，主动进行拓展训练，讨论能积极发言
学习积极性较高，能接受拓展训练，讨论能积极发言
能接受分配的任务，讨论能被动发言
10％
三.函数信号发生器设计与制作
（一）教学设计
表3函数信号发生器设计与制作项目的教学设计
函数信号发生器设计与制作
学时：
项目目标
函数信号发生器中使用的器件可以是分离器件，也可以是集成器件，可以产生方波、正弦波、三角波，实现函数信号发生器的方案有多种，如可以先产生方波——三角波，再将三角波转化为正弦波，实现框图如下图：
方波－三角波－正弦波产生原理框图
试利用差分放大器和集成运算放大器设计一具有频率调节功能的函数信号发生器。
项目任务
1.电路分析
2.绘装配图
3.制作调试
4.项目评价
学生知识与能力准备（第一学期已学大部分）
1.掌握差分放大电路的工作原理；（补充内容）
2复习集成运算放大器构成的基本运算电路、信号测量电路、波形产生电路的工作原理及作用；
3.学会画出总原理图，并进行电路组装；
4.学会使用双踪示波器的使用；
5.学会根据故障现象分析与排除电路故障；
教学材料
授课计划、电子元器件清单
使用工具
电子安装工具、万用表、直流稳压电源、双踪示波器
每个任务的教学步骤
教学过程
教学方法建议
学时
1.资讯
教师下发任务书，讲解：
1.差分放大电路的工作原理；（补充内容）
2.复习集成运算放大器构成的基本运算电路、信号测量电路、波形产生电路的工作原理及作用；
学生课外查找相关资料进行资讯的学习。
讲授法
演示法
案例法
26
2.计划、决策
学生根据项目描述的要求，组内讨论进行方案设计：
1.查阅资料，画出函数信号发生器的原理框图，；
2.根据画出信号发生器的原理框图，画出详细的原理图；
3.对电路中元器件的参数正确估算。
老师对各组的设计方案进行点评，确定最优方案。
分组讨论法
14
3.实施
学生：
1.根据电路图组装电路；
2.利用示波器对所组装的直流稳压电路进行相关参数的测试。
老师：
在学生进行项目作品组装时不断地进行巡视，对出现的故障，和学生一道进行故障分析，教会学生分析电路，查找问题。
练习法
观察法
8
4.检查、评估
学生：
1.能回答老师提出本项目的问题；
2.对独立对电路进行调试。
3.会整理文档资料。
4.会撰写项目报告。
老师：
1.编制项目答辩试题；
2.对各位学生对本项目的知识和技能掌握情况进行评。
演示汇报法
评点法
6
（二）授课过程
1.资讯与方案设计
1.1概述
函数信号发生器是指能自动产生方波、正弦波、三角波等电压波形的仪器,它在实验及科学研究中得到了广泛应用。
本项目的任务是设计一个函数信号发生器，使其能自动产生方波、三角波以及正弦波。
它有多种实现方法，我们重点讲解一种方法。
主要应用到的一些模电方面的知识如电压比较器，积分器，差分放大器等进行简单介绍；在此基础上讲解电路的性能指标、原理框图、调试安装的方法以及如何通过参数计算来确定设计电路等几个方面的内容；并对设计中出现的故障进行了简要分析。
1.2方案设计
为进一步掌握电路的基本理论及实验调试技术，本课题采用由集成运算放大器与晶体管差分放大器共同组成的方波—三角波—正弦波函数发生器的设计方法。
产生正弦波、方波、三角波的方案有多种，如首先产生正弦波，然后通过整形电路将正弦波变换成方波，再由积分电路将方波变成三角波；也可以首先产生三角波—方波，再将三角波变成正弦波或将方波变成正弦波等等。
本课题采用先产生方波—三角波，再将三角波变换成正弦波的电路设计方法，
本课题中函数发生器电路组成框图如下所示：
图1信号发生器设计框图
由比较器和积分器组成方波—三角波产生电路，比较器输出的方波经积分器得到三角波，三角波到正弦波的变换电路主要由差分放大器来完成。
差分放大器具有工作点稳定，输入阻抗高，抗干扰能力较强等优点。
特别是作为直流放大器时，可以有效地抑制零点漂移，因此可将频率很低的三角波变换成正弦波。
波形变换的原理是利用差分放大器传输特性曲线的非线性。
1.3单元电路设计
1.3.1方波---三角波发生器电路及工作原理
Ø方波---三角波发生器电路如下图。
图2方波—三角波产生电路
Ø参数计算及信号波形
图3滞回比较输入输出特性曲线
图4A1和A2输出波形
Ø工作原理
若a点断开，运算发大器A1与R1、R2及R3、RP1组成电压比较器，C1为加速电容，可加速比较器的翻转。
运放的反相端接基准电压，即U-=0，同相输入端接输入电压Uia，R1称为平衡电阻。
比较器的输出Uo1的高电平等于正电源电压+Vcc，低电平等于负电源电压-Vee（|+Vcc|=|-Vee|）,当比较器的U+=U-=0时，比较器翻转，输出Uo1从高电平跳到低电平-Vee,或者从低电平Vee跳到高电平Vcc。
设Uo1=+Vcc,则
将上式整理，得比较器翻转的下门限单位Uia-为
若Uo1=-Vee,则比较器翻转的上门限电位Uia+为
比较器的门限宽度
由以上公式可得比较器的电压传输特性，如图3-2所示。
a点断开后，运放A2与R4、RP2、C2及R5组成反相积分器，其输入信号为方波Uo1，则积分器的输出Uo2为
时，
时，
可见积分器的输入为方波时，输出是一个上升速度与下降速度相等的三角波，其波形关系图3-3所示。
a点闭合，既比较器与积分器首尾相连，形成闭环电路，则自动产生方波-三角波。
三角波的幅度为
方波-三角波的频率f为：
由以上两式可以得到以下结论：
1.电位器RP2在调整方波-三角波的输出频率时，不会影响输出波形的幅度。
若要求输出频率的范围较宽，可用C2改变频率的范围，PR2实现频率微调。
2.方波的输出幅度应等于电源电压+Vcc。
三角波的输出幅度应不超过电源电压+Vcc。
电位器RP1可实现幅度微调，但会影响方波-三角波的频率。
实物连线中，我们一开始很长时间出不来波形，后来将C2从10uf（理论时可出来波形）换成0.1uf时，顺利得出波形。
实际上，分析一下便知当C2=10uf时，频率很低，不容易在实际电路中实现。
1.3.2三角波---正弦波转换电路的工作原理
Ø电路图
图5三角波--正弦波转换电路
Ø工作原理
三角波——正弦波的变换电路主要由差分放大电路来完成。
差分放大器具有工作点稳定，输入阻抗高，抗干扰能力较强等优点。
特别是作为直流放大器，可以有效的抑制零点漂移，因此可将频率很低的三角波变换成正弦波。
波形变换的原理是利用差分放大器传输特性曲线的非线性。
分析表明，传输特性曲线的表达式为：
式中
——差分放大器的恒定电流；
——温度的电压当量，当室温为25oc时，UT≈26mV。
如果Uid为三角波，设表达式为
式中 Um——三角波的幅度；
T——三角波的周期。
为使输出波形更接近正弦波，由图可见：
（1）传输特性曲线越对称，线性区越窄越好；
（2）三角波的幅度Um应正好使晶体管接近饱和区或截止区。
（3）图为实现三角波——正弦波变换的电路。
其中Rp1调节三角波的幅度，Rp2调整电路的对称性，其并联电阻RE2用来减小差分放大器的线性区。
电容C1,C2,C3为隔直电容，C4为滤波电容，以滤除谐波分量，改善输出波形。
图6差分电路输入电压与集电极电流的关系曲线
比较器A1与积分器A2的元件计算如下。
由式（3-61）得
即
取
，则
，取
，RP1为47KΩ的点位器。
区平衡电阻
由式
即
当
时，取
，则
，取
，为100KΩ电位器。
当
时，取
以实现频率波段的转换，R4及RP2的取值不变。
取平衡电阻
。
三角波—>正弦波变换电路的参数选择原则是：
隔直电容C3、C4、C5要取得较大，因为输出频率很低，取
，滤波电容
视输出的波形而定，若含高次斜波成分较多，
可取得较小，
一般为几十皮法至0.1微法。
RE2=100欧与RP4=100欧姆相并联，以减小差分放大器的线性区。
差分放大器的几静态工作点可通过观测传输特性曲线，调整RP4及电阻R*确定。
1.4总电路图
图7三角波-方波-正弦波函数发生器电路
先通过比较器产生方波，再通过积分器产生三角波，最后通过差分放大器形成正弦波。
2.电路的安装与调试
图8信号发生器组装实物
（1）方波-三角波发生器的装调
由于比较器A1与积分器A2组成正反馈闭环电路，同时输出方波与三角波，这两个单元电路可以同时安装。
需要注意的是，安装电位器RP1与RP2之前，要先将其调整到设计值，如设计举例题中，应先使RP1=10KΩ,RP2取（2.5-70）KΩ内的任一值,否则电路可能会不起振。
只要电路接线正确，上电后，UO1的输出为方波，UO2的输出为三角波，微调RP1,使三角波的输出幅度满足设计指标要求有，调节RP2，则输出频率在对应波段内连续可变。
（2）三角波---正弦波变换电路的装调
按照图3-2所示电路，装调三角波—正弦波变换电路，其中差分发大电路可利用课题三设计完成的电路。
电路的调试步骤如下。
经电容C4输入差摸信号电压Uid=50v，Fi=100Hz正弦波。
调节Rp4及电阻R*,是传输特性曲线对称。
在逐渐增大Uid。
直到传输特性曲线形状入图3—73所示，记下次时对应的Uid即Uidm值。
移去信号源，再将C4左段接地，测量差份放大器的静态工作点I0,Uc1,Uc2,Uc3,Uc4.
Rp3与C4连接，调节Rp3使三角波俄输出幅度经Rp3等于Uidm值，这时Uo3的输出波形应接近正弦波，调节C6大小可改善输出波形。
如果Uo3的波形出现如图3—3所示的几种正弦波失真，则应调节和改善参数。
性能指标测量与误差分析
1）放波输出电压Up—p《=2Vcc是因为运放输出极有PNP型两种晶体组成复合互补对称电路，输出方波时，两管轮流截止与饮和导通，由于导通时输出电阻的影响，使方波输出度小于电源电压值。
2）方波的上升时间T，主要受预算放大器的限制。
如果输出频率的限制。
可接俄加速电容C1，一般取C1为几十皮法。
用示波器或脉冲示波器测量T。
（3）材料清单
元件类别
规格
数量
电容
0.47Μf/16V
1个
电容
0.1μF
1个
三极管
9013
4个
电阻
10k
6个
电阻
20k
1个
电阻
100k
1个
电阻
6.8k
2个
电阻
2k
2个
电阻
8k
1个
电路板
10*20CM
1块
运放
UA741
2
芯片底座
2个
导线
若干
四、数字钟电路设计与制作
（一）教学设计
表4数字钟电路设计与制作项目的教学设计
数字钟电路设计与制作
学时：
项目目标
数字电子钟是一个特别实用的产品，试设计与制作一数字钟，计数器部分采用74LS290，译码器采用74LS247，显示部分用数码管；秒、分采用60进制，时采用24进制；信号源部分采用555定时器设计的秒脉冲发生电路
项目任务
1.电路分析
2.绘装配图
3.制作调试
4.项目评价
学生知识与能力准备（第一学期已学大部分）
1.复习数字电子技术中N进制计数器设计，秒脉冲发生器设计。
2复习数字集成电路的使用
3.学会根据故障现象分析与排除电路故障；
教学材料
授课计划、电子元器件清单
使用工具
电子安装工具、万用表、直流稳压电源、双踪示波器
每个任务的教学步骤
教学过程
教学方法建议
学时
1.资讯
教师下发任务书，讲解：
1.复习数字电子技术中N进制计数器设计，秒脉冲发生器设计。
2复习数字集成电路的使用
学生课外查找相关资料进行资讯的学习。
讲授法
演示法
案例法
26
2.计划、决策
学生根据项目描述的要求，组内讨论进行方案设计：
1.查阅资料，画出数字钟的原理框图，；
2.根据原理框图，画出详细的原理图；
3.对电路中元器件的参数正确估算。
老师对各组的设计方案进行点评，确定最优方案。
分组讨论法
14
3.实施
学生：
1.根据电路图组装电路；
2.电路通电后，进行相关参数的测试。
老师：
在学生进行项目作品组装时不断地进行巡视，对出现的故障，和学生一道进行故障分析，教会学生分析电路，查找问题。
练习法
观察法
8
4.检查、评估
学生：
1.能回答老师提出本项目的问题；
2.对独立对电路进行调试。
3.会整理文档资料。
4.会撰写项目报告。
老师：
1.编制项目答辩试题；
2.对各位学生对本项目的知识和技能掌握情况进行评。
演示汇报法
评点法
6
（二）授课过程
1.资讯与方案设计
1.1项目要求
计数器部分采用74LS290，译码器采用74LS247，显示部分用数码管；秒、分采用60进制，时采用24进制；信号源部分采用555定时器设计的秒脉冲发生电路。
1.2电路设计
（1）总体框图
图9数字钟设计框图
（2）单元电路设计
①秒脉冲发生器电路设计
图10秒脉冲发生器电路
本电路产生信号的周期T=0.7（R1+2R2）*C（s）
②60进制分、秒部分电路设计
图1160进制计数、译码和显示电路
60进制计数器的设计原理：
当低位片输入CP第十个下降沿到来的时候，该计数器归零，进位端Q3向十位计数器输入一个进位信号。
当第60个脉冲到来时，低位片计数器的状态为1001，高位片的计数器状态为0101。
此时将低位片置0和置9端相连接地，将低位片接成十进制计数器。
连接时注意将所有电源VCC接+5V电源，所有地端即GND连在一起接电源负极。
级联从Q3引出，给高位片CP0。
③24进制电路的设计
图1224进制计数、译码和显示电路
24进制计数器的设计原理：
类似60进制，清零代码设为00100100，将低位片的Q2和高位片的Q1通过一个与门与两片的置0端相连。
（3）总原理电路的设计
总电路的设计原理：
通过555定时器设计秒脉冲电路，也可以通过RC环形振荡器产生一个频率很大的的矩形波，通过14级串行分频器分频将其频率变为1HZ，即周期为1S的矩形波，从而提供给秒计数器的脉冲。
要求将信号源和分频器画上，秒与分，分与时之间的进位应从每个高位片的Q2引出。
图13数字钟总原理图
2.电路组装
2.1耗材
74LS47、74LS290、数码管各6只、分频器CC4060一个、555定时器一个、10K电阻一个、47K电阻一个、10微电容一个、74LS00三只、导线若干、10cm*10cm电路板一块
五、AM收音机制作
（一）教学设计
AM收音机制作项目的教学设计
项目P1-4-01：
收音机制作
学时：
54
项目目标
试根据所给的收音机原理图，制作一AM收音机，并识别三极管混频电路、振荡电路、包络检波电路、低频放大电路，掌握各部分的工作原理，并掌握本电路的总原理。
项目任务
1.电路分析
2.绘装配图
3.制作调试
4.项目评价
学生知识与能力准备
1.掌握通信系统的组成；
2.掌握小信号选频放大器和谐振功率放大器的组成和工作原理；
4.掌握高频振荡器组成与工作原理；
5.掌握振幅、频率和相位调制与解调组成和工作原理
6.掌握混频电路组成与工作原理；
教学材料
授课计划、任务书、项目答辩试题、万用表使用手册、直流稳压电源使用手册、引导文、考核表、电子元器件清单
使用工具
电子安装工具、万用表、直流稳压电源
每个任务的教学步骤
教学过程
教学方法建议
学时
1.资讯
教师下发任务书，讲解：
2.复习选频电路工作原理；
3.复习调幅与解调组成及工作原理
6.复习三极管混频电路组成与工作原理；
学生课外查找相关资料进行资讯学习
讲授法
演示法
案例法
2.计划、决策
学生根据项目描述的要求，组内讨论：
查阅资料，根据AM收音机的原理框图和原理图，掌握收音机的工作原理；
老师对各组的讨论结果，对各组学生进行原理提问。
分组讨论法
3.实施
学生：
1.根据电路图组装电路；
2.通电对电路进行功能的测试。
老师：
在学生进行项目作品组装时不断地进行巡视，对出现的故障，和学生一道进行故障分析，教会学生分析电路，查找问题。
练习法
观察法
4.检查、评估
学生：
1.能对项目全面总结、汇报。
能解决老师提出本项目的各种问题。
进行客观公正的小组自评和互评；
2.对项目的不足之处，有改进的方法和措施。
3.在评价中认识自我、提升自我。
4.会整理文档资料。
5.会撰写项目报告。
老师：
1.编制项目答辩试题；
2.对各位学生对本项目的知识和技能掌握情况进行评。
演示汇报法
评点法
（二）授课过程
1.资讯
无线接收系统一般框图：
图14无线电接收机的一般框图
总原理图：
图15AM收音机原理图
以原理图为基础，说明电路的工作原理：
从图中可以看出，收音机整机由变频级、两极中放级、检波级、前置音频放大级及功率放大级组成。
首先分析各级直流电路：
①变频级V1：
R1为上偏置电阻，R2为发射级电流负反馈电阻。
当R1阻值减小时，V1的集电级电流上升，发射级电压也相应增加。
②中放级V2、V3：
V2的上端电阻是R4；下端电阻是R5。
V3的上偏电阻是R6，R7是发射级电流负反馈电阻。
③V4为检波级，前置低放级V5；
④功率放大级V6、V7：
R11为偏置电阻，调整其可以改变两管的集电极电流。
（2）整机交流信号的通路分析如下：
磁性天线将感应来的信号送到由C1-A和T1的初级线圈组成的调谐电路，转动双联可变电容器C1将调谐回路调谐再要接收的信号频率上，然后通过T1的次级线圈把选出的高频信号耦合到变频级VT1的基极。
T2时振荡线圈，其初级线圈与C1-B组成本机振荡回路，所产生的本振信号通过C3耦合至VT1的发射极。
T2的次级线圈产生维持振荡的反馈信号。
本振信号的频率设计得比电台信号的频率高出465KHz，此两个信号送入V1管进行混频后，送出来的信号的频率除了原有的两种外，还有这两种频率的和、差等频率成份，在经T3组成的选频电路，可选出差频成份即465KHz的中频信号，并经T3的次级耦合到V2的基极进行第一次中频放大。
放大后的中频信号由T4取出并送到V3进行第二次中频放大。
经两级中放后的信号由第三中频变压器T5耦合到V4进行检波，C8、C9将检波后的残余中频滤掉，检波后直流分量通过R5加到中频放大级V2的基极作自动增益控制。
C4位音频滤波电容。
检波后的音频信号通过R9、RP、C10耦合到V5前置低放级，经两级前置放大后的音频信号经过T6耦合到VT7、V7组成推挽乙类功率放大器，经功率放大后的音频信号即可推动扬声器工作。
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