电子技能训练教程docWord文档下载推荐.docx
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1电源变压器的选择和安装
电源变压器是带铁心的电感元件，其主磁通通过铁心构成闭合磁路，还有很少漏磁通穿过周围空气形成闭路，因此漏磁通在周围空间形成干扰源。
变压器漏磁通分布情况如图1-1所示，X方向漏磁通最大，Y方向次之，Z方向最小。
变压器体积越大，漏磁越多。
所以选择变压器不合理，电路元器件安排不当，电路都会受到干扰，甚至使电路无法正常工作。
为了避免电源变压器干扰电路工作，应注意以下4点。
（1）电源变压器功率储备不宜过大选择或设计电源变压器时，功率储备不宜过大，在保证电路需要的前提下，适当提高每伏匝数值，尽可能降低变压器的磁通；
同时要尽量减小变压器的体积，以减小漏磁。
在制作电源变压器时，必须加入静电屏蔽。
（2）电源变压器应尽可能远离低频电路的输入级变压器线圈的轴线方向应同印刷电路板平面平行，并使其铁心和金属底板垂直为好；
但不要让硅钢片紧贴金属底板，以免变压器铁心的磁力线伸展到底板中，影响电路。
为此，安装时应该用绝缘垫片将变压器固定在底板上。
（3）将变压器屏蔽为了防止变压器漏磁通的影响，还可以将变压器屏蔽起来。
一种方法是在变压器的侧面（垂直X、Y的平面）包上几层带状铁皮，另一种方法是在变压器磁轭上（垂直Z、Y的平面）包上一层铜皮短路环。
（4）整流滤波电路和电源变压器的连线要尽可能短这样，可以降低滤波电路的磁阻，减小电源的波纹电压，还可以减小整流电路引线产生的电磁场对放大电路的干扰。
2低频放大器输入级的安装
低频放大电路的输入级工作电平较低，容易受外界电磁场的干扰。
因此，输入信号连线除需采用屏蔽之外，还应注意以下几点。
（1）输入引线越短越好尤其在连接电阻等元器件时，接交流高电位端的引线应尽量短，接交流地电位端的引线可稍长一些。
（2）输入端电位器外壳和轴柄应当良好接地如音调控制电路的高、低音调节和音量调节电位器，一般工作电平都较低，容易受空间电磁场的干扰。
所以，既要将电位器的外壳接地，又要把轴柄也接地，保证良好的屏蔽，免受外界干扰。
（3）正确安装指示灯一般指示灯与电源变压器的灯丝绕组距离较远，所以引线很长，很容易成为交流声干扰源。
为此，指示灯要远离输入电路，并且采用双线对地绝缘的指示灯座，最好把灯丝引线的双线绞合起来。
（4）抑制干扰除采用上述电源处理和屏蔽方法之外，还可通过整机布线和接地、采取隔离措施、去耦和补偿等实现。
三、整机布线与接地
正确地布线和合理地接地，是确保电路性能的重要因素之一，电路产生交流声或自激
振荡，往往是由于布线不合理所致。
1合理布置接地线
在电路中有3种不同的接地：
一是在强电电路中，把电气设备的外壳接大地以防触电；
二是在电子电路中作为电位参考点，称之为“接地”；
三是为了抑制干扰而采取的技术措施，抑制干扰的“接地”有4种，分别是“信号地”、“模拟地”、“数字地”和“仪器地”。
作为电位参考点的“接地”，其位置如果选择不合理，就会给电路带来危害。
图1-2所示的是一种不合理接地。
机壳A与B之间由于地电流和杂散电磁场感应形成干扰信号us2输出级高电平电流i由C经B流入电源，因为CB间电阻形成电压降us3。
us2和us3两个电压同信号源us1串接在一起，加到输入回路之中形成干扰。
尽管这类干扰电压数值很小，但经放大电路放大之后，就可能成为严重的干扰信号。
有时在不加us1的情况下，由于us2的存在会产生交流声；
加入us1后，如果干扰信号与信号源同相位，还可能引起寄生振荡。
可见，接地问题非常讲究。
多级放大电路正确的接地方法有两种，如图1-3所示。
图1-3a所示为串联接地方式，电路连线比较简单，但因存在地线电阻，容易在地线上形成干扰电压，所以它抑制地电流干扰能力较差。
图1-3b所示为并联接地，它比前一种接地法更为合理，只是引线太长，电感效应较强，容易影响高频特性。
这两种接地方法，输入回路都没有串任何干扰信号，这是它们的共同优点。
接地一般应注意以下几点。
（1）电路尽量一点接地，如图1-3b所示。
这样可以避免地电流干扰和寄生反馈。
（2）输出级和输入级不允许共用一条地线。
（3）输入信号和“地”应就近接在输入放大器的地端，不要和其它地方的地线相连。
（4）各种高频和低频去耦电容的地端应尽量远离输入级的接地点，可靠近高电平的接地端。
2整流滤波电路的布线
整流滤波电路中的滤波电容主要是为减小脉动电流、滤除交流成分而设置的。
但是，如果布线不合理，即使用大容量电容滤波，也不会收到良好的效果。
因为整流二极管多是焊在电路板上，而大电容则常固定在底板上，所以图1-4所示是常用的一种滤波电路连接方法。
但是，这种连接方法是不合理的。
图1-5所示是该电路的等效电路，因为引线有电阻，它同电容串联，增大了电容支路的等效阻抗，使实际的滤波效果变差，尤其当引线较长时，影响会更加明显。
图1-6所示的连接方法是较为合理的，虽然增加了引线的长度，但因电路的直流电压直接从大电容两端取出，清除了整流滤波电路引线电阻的影响，改善了电源的波纹系数。
3印刷电路板的布线
通常，原因不明而且难以排除的干扰大多是印刷电路板布局过密、过乱而造成的。
合理的印刷电路板布局有利于降低和消除各种因素造成的干扰。
印刷电路板的布线原则如下。
（1）按电路图的走向顺序排列各级电路，尽量缩短接线，以减小分布参数对电路的影响。
不允许有交叉电路，对于印刷电路图板中可能交叉的线条，可用“钻”、“绕”等办法解决。
排线应尽量减少形成闭合回路，避免由于空间磁场通过此环形成涡流，而产生干扰信号。
（2）为了减小公共地线长度，实现一点接地，常从一点总地线分成若干个接地分支，使各部分电路地线分开；
但直接耦合或电容耦合弱信号部位的两部分电路的接地不能分开。
后级交直流回路的电流应绝对避免流经前级输入回路的地线。
采用串联接地方式时，输出级和输入级的地线点不能公用，在插座引线上要分别给出输入和输出接地端。
总地线必须严格按高频—中频—低频一级一级地从弱电到强电的顺序排列，切不可随便翻来覆去地乱接，级与级间宁可接线长些。
高频电路常采用大面积包围式地线，以保证有良好的屏蔽效果。
（3）输入级的输入阻抗和灵敏度都比较高时，为了减小输入端静电感应的影响，可以使输入端的接地面积尽量大一些，或者用地线包围输入端。
另外，输入信号和输出信号的引线应尽可能分开一些，它们的插座上的引线端的距离也尽量远些，或者用中间设置地线引出端的方法，减小相互的耦合作用。
（4）强电流引线（公共地线、功放电流引线等）应尽量宽些。
（5）阻抗高的走线尽量短，阻抗低的走线可长一些。
这是因为阻抗高的走线容易发射和吸收信号，引起电路不稳定。
电源线、地线、无反馈元器件的基极走线、发射极引线等均属低阻抗走线。
射极跟随器的基极走线、放大器集电极走线（如中频变压器）均属于高阻抗走线。
要根据通过引线的电流和电压选择导线的粗细和绝缘性。
不同功能的引线要有颜色区别。
（6）立体声扩音机、收录机、电视机等的两个声道的地线必须分开，各自成一路。
一直到功放末端再合起来；
否则，两路地线连来连去，极易产生串音，使分离度下降。
思考题
1）电子装置的整机结构布局一般原则是什么？
2）说明抑制电磁干扰的措施。
3）整机布线和接地如何才算正确合理？
第二节 印刷电路板的制作
一、印刷电路板
1印刷电路板的组成
印刷电路板（PrintCircuitBoard缩写PCB），是指具有一定尺寸和形状的、以绝缘有机材料为基材、其上至少有一个由铜箔构成的导电图形和若干孔的电路板。
一块完整的印刷电路板主要由5部分组成。
（1）绝缘基材一般由酚醛纸基、环氧纸基或环氧玻璃布制成。
（2）铜箔面由裸露的焊盘和被绿油覆盖着的铜箔线路所组成，为电路板的主体。
焊盘用于焊接电子元器件。
（3）绿油面保护铜线路的助焊面，由耐高温的助焊剂制成。
（4）白油面主要用于标注元器件的编号和符号，便于印刷电路板加工时的电路识别。
一般用白色油漆制成。
（5）孔包括元件孔、工艺孔、机械安装孔及金属化孔等，用于基板加工、元件安装，产品装配及不同层面的铜箔线路之间的连接。
2印刷电路板的作用
PCB已被广泛应用于几乎所有的电子产品，其主要作用有2种。
（1）作为电路中元器件安装的支撑体。
（2）通过铜箔线路和焊盘连接电路中的元器件。
3印刷电路板类型
根据产品的使用要求，PCB通常被分为3种。
单面板仅一面有导电图形的印刷电路板，主要用于民品，如一般的小家电产品。
双面板两面都有导电图形的印刷电路板，主要用于性能要求较高的通信电子设备、高级仪器仪表及计算机等。
多层板由交替的导电图形层和绝缘材料层层压粘合而成的印刷电路板，层间电路通过金属化孔互连，主要用于性能要求较高且体积受限的复杂电子产品。
二、PCB设计与protel软件
1PCB设计软件
2protel软件
三、印刷电路板的制作
制作印刷电路板的基本程序是，先在敷铜板上画好电路图，再将要留的导电部分涂上抗腐蚀的材料，然后放在腐蚀液中将其余部分腐蚀掉，最后擦去防腐材料即成待用的电路板。
电路板的制作方法有多种。
目前，生产电子电路的厂家，为了批量生产，单面印刷电路板大多采用丝网漏印法制成，双面印刷电路板一般采用丝网印法（即利用丝网镂孔版和印料，经刮印得到导电图形的方法）或感光法（即利用光敏抗腐蚀经光化反应制作电路板导电图形的方法）制成，多层印刷电路板以感光法为主制作导电图形。
但是，对需要数量很少，而且电路形式变化较多，又没有相应的设备、材料条件的，可以采用简易的制作方法。
1印刷电路板的简易制作方法
1）选择敷铜板，清洁板面
根据电路要求，裁好敷铜板的形状和大小。
先用水磨砂纸将敷铜板边缘打磨一下，在敷铜面上放少许去污粉，加水用布将板面擦亮，然后再用干布擦干净。
2）复印印刷电路
将设计好的印刷电路图用复写纸复印在敷铜板上（或将印刷电路图贴在敷铜板上）。
注意复印过程中，电路图一定与敷铜板对齐，并用胶纸或胶布粘牢，等到用铅笔或复写笔描完图形并检查无误后再将其揭开。
这时在敷铜板上便制好了复印电路图。
3）备漆、描板
准备好黑色的调和剂。
如果漆很稠，需用稀料或丙酮溶剂调稀一点，使其流动性好一些。
但又不能过稀，调到用棍蘸漆后能往下滴为好。
将漆放在敞口容器内，然后用毛笔或直线笔按复印电路图描板。
一般毛笔适于描大面积的导电图形，直线笔适于描写窄线。
4）制腐蚀溶液，腐蚀电路板
常用腐蚀剂有三氯化铁、氯化铜、过硫酸铵等。
腐蚀液用大约以一份三氯化铁，二份水的重量比例配制。
放置在玻璃、陶瓷或塑料平盘容器中。
描好的电路板待漆干后，要经修整并与原图核对且无误后再放入盛有三氯化铁溶液的容器中。
为了加快腐蚀速度可增加三氯化铁浓度，并将溶液加温，但温度不超过50℃，否则会损坏漆膜。
还可以用竹镊子夹住印刷电路板轻轻摇动，或用棉球轻轻擦拭板面。
腐蚀完毕，用清水冲洗印刷板，用干布擦干，再用沾有稀料或丙酮的棉球擦掉保护漆，铜箔电路就显露出来了。
5）钻孔、涂焊剂
选用1mm的钻头在焊点上钻孔。
为防止钻头折断，可适当将钻头根部折短一些，并将钻头角度用油石磨好，可以大大提高质量和工效。
打好孔，用细砂纸将印刷电路板轻轻擦亮，用干布擦去粉末，涂上防腐助焊剂。
防腐助焊剂一般是松香、酒精按1:
2比例配制成的溶液。
将这种松香水涂于印刷电路板上即可。
2印刷电路板的加工技巧
1）制作简易描板笔
用毛笔或直线笔描板时，由于毛笔较软，线条宽窄不好掌握，直线笔描板沾漆又不方便，所以可用蘸水钢笔，将笔尖前部用钳子向外弯一下就制成了简易描板笔。
用它描圆点和直线都好掌握。
用笔沾漆先点在圆点上，再向长线条拉开，用起来方便。
2）用松香酒精溶液作涂料
描板涂料一般是采用调和漆，如果一时难于购置，可以把松香溶于无水酒精中，适当加些染料作为涂料。
这种涂料比较容易制作，而且干得快，易修改；
电路制成后，原来涂上的松香又可成为助焊剂，比较容易吃锡。
但用松香酒精溶液作涂料时，在描板前一定要用细砂纸把敷铜面打光。
3）制备腐蚀电路板的容器
由于电路板大小形状不一，有时很难找到合适的腐蚀电路板的容器。
为了在条件较为简陋的地方及时腐蚀电路板，可选用以下几种简单容器。
用塑料薄膜或塑料口袋，垫放在大小、深浅合适的纸盒或其他容器上，只要保证塑料不漏，即可代用作腐蚀用的容器。
如果塑料薄膜较薄，可用两层叠起来。
如果找不到合适大小的纸盒，也可以在地上挖一个尺寸合适的平底坑，或用铁丝焊一个架子，然后垫上塑料薄膜。
在电路板尺寸较小时，可用没有接缝的塑料袋直接作容器。
袋内放入腐蚀液和电路板，把口扎住晃动塑料袋即可进行腐蚀。
若想加速腐蚀过程，可以把装有三氯化铁和电路板的塑料袋放入热水盆中加温。
4）自制软刷子
腐蚀电路板时，有时需要软刷子涂抹电路板敷铜面加快腐蚀速度。
由于一般棕刷多用铁丝制作，容易被三氯化铁溶液腐蚀，所以自制软刷既简便又耐用。
选用竹筷或细木棍，在其一端捆上些旧纱布或布条，用它刷洗敷铜板，比较柔软，不易损伤板面上的涂料。
3印刷电路制造加工工艺
图1-36所示为手工制作印刷电路板工艺流程图，图1-37、图1-38、图1-39所示分别为单、双、多面电路板制造的工艺流程图。
4印刷电路的检验
对于制作好的印刷电路板除了进行电路性能检验外，还应进行外形表面检查。
电路性能的检验包括导通性检验、绝缘性检验，以及其他检验等。
外形表面检查的内容如下。
1）印刷电路板板面印刷电路板板面应平整，无严重翘曲，边缘应整齐，不应有明显碎裂、分层及毛刺。
表面不应有未腐蚀的残箔，线路面应具有可焊的保护层。
2）印刷电路板导线印刷电路板导线表面应光洁，边缘应光滑，没有影响使用的毛刺和凹陷；
导线不应断裂。
相邻导线不应短路。
3）印刷电路板金属化孔壁镀层印刷电路板金属化孔壁镀层无裂痕、黑斑现象。
表面无严重布纹。
4）印刷电路板尺寸印刷电路板焊盘与加工孔中心应重合，外形尺寸、导线宽度、孔径位置及尺寸符合设计要求。
好的与不好的接点图形比较，如图1-40所示。
1）如何用软件设计印刷电路板？
2）手工制作印刷电路板时，导线粗细及焊盘大小怎样处理合理？
第三节 安装与焊接
安装与焊接是电子技术中的基本工艺，电子产品的电路和结构设计完成后，要进行元器件的安装与焊接。
一、安装
电子产品的安装，是将各种零散的元器件按照设计图纸的要求，组合、连接起来，形成整机的过程。
安装工作主要集中在印刷电路板上元器件的安装。
虽然，因产品小型化而出现的表面贴装元器件（SMC与SMD）及贴装技术（SMT），改变了“安装”一词的传统含义，但是，目前传统的穿孔插装元器件（THD）及穿孔插装技术（THT）在生产中仍然占相当大的比重，在产品开发与维修中THT更是不可替代。
所以，这里仍以穿孔插装技术为例介绍安装技术。
1.安装工艺流程
安装工艺因产品而异，没有统一的流程，大致可归纳为图1-41所示的几种。
图1-41所示流程图只是以印刷电路板的流动为线索来表示某种电子产品安装的主要过程，还有大量细节及辅助工作未能完全表示出来。
图1-41（a）中虚线表示表面贴装器件与穿孔插装元器件混装产品的生产流程。
一般是先贴装后插装，如果贴装后还要经过插装工艺中的浸焊或波峰焊，则贴装时只能采用以胶贴剂定位元件的工艺。
图1-41（b）中带括弧的波峰焊工序，是表示用波峰焊对切脚以后的印刷电路板进行二次焊接。
切脚后的二次焊接可以非常有效地消除大部分虚焊、漏焊、连焊等焊接缺陷，能明显地提高生产效率和产品质量；
小批量生产，不易采用。
图1-41（a）、图1-41（b）所示焊接过程后的“底板清洗”，有利于后续工序的进行，能防止产生多余物。
较先进的底板清洗办法，是采用超声波清洗或气相清洗；
小批量生产，可用手工刷洗。
2.安装工艺卡
工艺卡是根据产品的整体要求设计的每一道安装工序并形成的文件，是产品整套安装工艺的具体分解，是指导每个工位上工人如何操作的指令性文件。
安装工艺卡包括以下内容。
（1）该工序的工序号及工序内容，给该工序编一个流水号、取个名。
（2）该工序所要使用的各种材料的名称、数量和规格，包括各种元器件、辅助材料，以及上道工序传下来的半成品的名称、数量和状态。
（3）该工序中所要使用的各种工具、设备，并指定操作前必须调整到什么状态。
（4）该工序具体的操作步骤、操作方法及操作完成后必须达到的效果。
（5）该工序与前后工序的关系。
（6）该工序的参考效率指标，即一般情况下该道工序需占用多少工时或单位时间内可以加工多少工件。
（7）设计者与审批者的签名及日期。
工艺卡既是工人的操作指导性文件也是工人的工作标准，必须严密周到地制定，一经制定不得随意变更。
当然，随着产品安装工艺的完善及技改需要，对工艺卡内容进行变更是必要的，但这种变更也只能是阶段性的有限几次。
3.元器件的检验、老化和筛选
电子产品线路复杂，单机所拥有的元器件数往往很大，整机的正常工作有赖于每一个元器件的可靠性，若有一个元器件不合格，所带来的麻烦和损失将是无法估计的。
因此，安装前要对所有的元器件再进行一次检验，较严格的还要进行老化和筛选。
1）元器件的检验
检验，就是按照相关的技术文件对元器件的各项性能指标进行检查，包括外观尺寸和电气性能两个方面的检查。
成熟的电子产品一定含有其三大技术文件，即技术文件、工艺文件、质量管理文件。
这些文件对元器件的技术要求和测试方法一般都规定得很细，并具有很强的可操作性。
大批量生产，其元器件可以抽样检验，但样本的抽取方法、样本数量以及受检对象批合格与否的判据等，均需根据质量管理文件按照国家标准（GB-2828-1987,GB-2829-1987）严格执行；
小批量生产或试制，其元器件一定要全检。
尚无标准文件的则更要做好检验时的数据记录，为以后文件的编写作准备。
对检验工作的具体要求参考有关材料。
2）老化和筛选
对某些性能不稳定的元器件，或者可靠性要求高的关键元器件，必须经过老化和筛选处理。
老化和筛选是配合进行的，其目的是要剔除那些有缺陷的、用通常的检测方法又看不出问题，但在恶劣条件工作时间稍长就会失效的元器件。
老化和筛选，是指模拟该元器件将要遇到的各种恶劣工作环境条件，成批地让其经受一段时间，或者同时加上工作电流、工作电压等，促使其进一步定性，然后再来测量，从而筛选出性能合格而又稳定的优质元器件。
老化的常规项目有：
高温储存、高低温循环温度冲击、功率老化、冲击、振动、跌落、高低温测试、高电压冲击等。
老化、筛选采用哪些项目，根据每种元器件的性能、产品的使用环境、质量指标和生产成本来制定。
每种项目采用的具体条件和测试参数牵涉到产品的整机质量和成本，过严，将造成不必要的浪费，提高成本；
过松，则会降低可靠度，产品质量达不到要求。
4.元器件的预处理
1）印刷电路板（PCB）的预处理
（1）批量电路板的预处理电路板厂按设计图纸成批生产出来的电路板通常不需要处理即可直接使用，但要抽样检验。
抽样检验内容包括检查基板的材质和厚度、铜箔电路腐蚀的质量、焊盘孔是否打偏、贯孔的金属化质量怎样等，应符合订货合同；
若是首批样品，还须试装几部成品整机来检验。
（2）少量电路板的预处理手工腐蚀出来的电路板，则要进行打孔、砂光、涂松香酒精溶液等。
2）元器件引脚的预处理
元器件的安装分卧式和立式两种。
卧式美观、牢固、散热条件好，检查辨认方便，如图-42（a）所示；
立式节省空间，结构紧凑，只有在电路板安装面积受限时才采用，如图1-42（b）所示。
有些元器件，如瓷片电容、电解电容、三极管等，本来就是直插型，不进行上述处理。
元器件的引脚在安装前，要根据电路板上焊盘孔之间的距离及元器件离开电路板的高度等尺寸，预先加工成一定的形状，即“成形”，如图1-43所示的几种。
图1-43中的d,e,f,g,h,j几种可使元器件能承受自上往下的压力。
批量生产时元器件的成形由专用的自动成形机完成；
小批量手工插件生产或试制几块电路板时，可边安装边手工成形，或在简易的成形模具上完成。
成形时应注意以下几点。
（1）成形尺寸要准，形状应符合要求，使得后续的插装工作能够顺利进行。
（2）成形后的元器件上的标准面应向上、向外，使其美观，便于检修。
（3）成形时不能损坏元器件，不能刮伤其引脚的表面镀层，不能让元器件的引脚受到轴向拉力和额外的扭力，弯折点离引脚根部要保持一定距离，尤其像带磁心的小型直插式固定电感一类元器件，引脚部位比较薄弱，要特别小心。
（4）集成电路的引脚一般用专用设备成形；
双列直插式集成电路引脚之间距离也可以利用平整桌面或抽屉边缘手工操作来调整，如图1-44所示。
3元器件引脚上锡
有些元器件的引脚由于材料性质或长时间存放而氧化，可焊性变差，必须除去氧化层，应上锡（也称搪锡）后再装，否则极易造成虚焊。
除去氧化层的方法很多，对于少量元器件，用手工刮削的办法较为易行可靠。
线芯氧化或有漆的多股软导线上锡最麻烦，要先除去每股线芯的绝缘、氧化层，分别上好锡，捻紧后再上一次锡。
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