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电子工艺实习报告资料

 

电子工艺实习

 

题目:

收音机组装与调试

 

学院电子信息工程学院

学科门类工学

班级2012级通信工程

学号2012437074

姓名陈雷

指导教师胡聪权

2014年7月5日

一、实习目的

(1)学习超外差式收音机的基本工作原理;

(2)通过对一台正规产品“收音机”的安装、焊接及调试,了解电子产品的装配过程;掌握元器件的识别及质量检验;学习整机装配工艺;培养动手能力及严谨的科学作风。

(3)通过对收音机的检验与检测,了解一种电子产品的生产和调试全过程,学习调试电子产品的方法。

二、实验要求

(1)对照电原理图看懂接线图;

(2)了解图上方的符号,并与实物对照;

(3)根据技术指标测试各元器件的主要参数;

(4)认真细心的安装焊接。

三、实验器材

(1)收音机套件一套;

(2)工具一套;

(3)数字万用表一个;

(4)稳压电源一个;

(5)中波扫频仪一台。

收音机元器件、材料名细表3.1

名称

数量

名称

数量

电阻器

9

二极管IN4148

1

电位器带螺丝

1+1

线路板

1

圆片电容器

6

一字2.5*4螺丝

3

电解电容器

5

一字3*6螺丝

2

可变电容器

1

弹簧

1

磁棒线圈

1+1

正极片

1

磁棒支架

2

大拨轮

1

中频变压器

3

小拨轮

1

音频变压器

2

细线

4

三极管9018

3

立柱

1

三极管9014

1

一字4*10螺丝

1

三极管9013

2

机壳带喇叭

1套

电路图

1张

四、实验步骤

(1)认真学习收音机的工作原理,看懂电原理图;

(2)按材料清单清点全套零件,并负责保管;

(3)用万用表检测元器件,有关测量结果填入实习报告;

(4)对元器件引线或引脚进行镀锡处理,注意镀锡层未氧化(可焊性好)时可以不再处理;

(5)检查印制板的铜箔线条是否完好,有无断线及短路,特别注意边缘;

(6)安装元器件,元器件安装质量及顺序直接影响整机质量及成功率,合理的安装需要思考及经验。

请参照本部分相关章节的内容安装和焊接。

(7)请参照本部分相关章节的内容,进行检测和调试。

 

五、超外差式收音机的基本工作原理

图5.1博士—618收音机原理电路图

图5.2各元件位置

5.1无线电发送与接收的过程

5.1.1无线电的发送

人耳所能听到的声音频率约在2Hz-20kHz的范围。

通常我们把这一范围叫音频,声波在空气中的传播速度比起无线电波的传播速度是很慢的,而且衰减的速度很快,所以声音不会传得很远。

要实现声音的远距离传送,首先应将声音通过微音器转化为音频电信号,音频电信号不能直接向空间发射,必须用音频信号去调制一个等幅的高频振荡才能实现声音的远距离传输,这个等幅的高频振荡叫载波。

这里音频信号称为调制信号,经过调制的载波通过调谐功率放大器放大,由发射天线辐射到空间,声音广播发送的组成如图5.1.1所示。

 

图5.1.1广播发送电路的原理

音频对载波的调制一般采用调幅或者调频。

调幅是使载波的振幅随着调制信号的强弱而变化;调频是使载波的频率随着调制信号的强弱而变化。

由于调幅波频带窄,接收机简单,成本低的特点,所以目前中央和各省市及地方电台均采用调幅广播。

我国规定调幅广播中取音频信号的最高频率为fn=4.5kHz,则每一广播电台占有9kHz的带宽。

调幅广播根据载波频率的高低分为中波,中短波和短波,我国中波广播频段为535kHz—1605kHz,短波I为2.7—7MHz,短波Ⅱ为7—18MHz。

由于调频波具有抗干扰能力强,音质好的特点,目前中央和大多省市区都有调频广播,调频广播频段为88—108MHz,已调波带宽为150—200kHz。

5.1.2无线电的接收

接收过程与发送过程相反,它的任务是将空中传送来的电磁波接收下来,并还原成调制信号,经音频放大器放大推动扬声器发出声音。

接收机的电路形式有两种,一种为高放式收音机,高放式收音机首先经输入回路选频放大器放大,再经检波和音频放大推动扬声器发出声音。

高放式收音机具有灵敏度高,输出功率大的优点,但选择性差,另外高放级一般由二、三级组成,协调比较复杂;另一种是超外差收音机,其电路组成如图5.1.2所示。

图5.1.2超外差收音机的组成

超外差式收音机与高放式收音机的区别是把接收到的高频信号fs变为频率较低的中频信号f1,经过中频放大器放大,再进行检波,要将高频信号fs变换为中频信号f1,接收机还需要外加一个正弦信号f0,这个信号叫外差信号,产生外差信号的电路叫本机振荡器,高频信号fs和外差信号f0均加到混频器,利用晶体管的非线性混频,经中频选频电路得到两者的差频信号,即f1=f0-fs,这个差频信号叫中频,我国规定调幅收音机中频为465kHz(调频为10.7MHz),中频信号送入后面的中频放大器放大,再进行检波。

目前接收机的主要形式是超外差接收机。

5.2超外差式收音机介绍

5.2.1输入回路

输入回路的作用是从各种无线电波和干扰信号中,选择出所要收听的电台信号,它是同绕在磁棒上的线圈L1和双联可变电容的输入联C1a及并联补偿电容C1a’组成,见图5.2.1(a).由于电磁波是由天线线圈L1产生感应电动势的,其等效电路如图5.2.1(b)所示,所以输入回路为一串谐振电路,其谐振固有频率

对于接收信号中fc=fs的信号,输入回路产生串联谐振。

发生串联谐振时,L1两端电压最高,而对其他频率的信号通过输入回路都会受到衰减,其谐振曲线如图5.2.1(c)从而达到回路选台的目的,调节C1a便可改变谐振频率,从而可接收到本频率段不同电台的广播。

输入回路选择到的高频信号通过L1、L2的耦合加到混频级。

(a)输入回路(b)等效电路(c)谐振曲线

图5.2.1输入回路

5.2.2变频级

变频器的作用是将天线线圈接收到的高频信号fs变成固定的中频(我国规定465kHz),要实现变频就要产生一个本机震荡信号,本振频率应高与高频信号fs一个中频,普通收音机本振与变频是由同一个晶体管实现的,如图5.2.2.1所示。

本机振荡是由振荡变压器B2和双连电容器的振荡连C1b等元件组成,T1集电极调谐回路B2与C7谐振于465kHz,对于本机振荡信号阻抗最小,C3、C4容量较大,对本振信号又可视为短路,故其交流等效电路如图5.2.2.2所示,图中L1、L2即振荡变压器B2,C=C5(C1b+C1b’)/(C5+C1b+C1b’),由图可以看出对振荡信号该级又是一级共基极电路。

图5.2.2.1变频电路图5.2.2.2交流等效电路

输入高频信号耦合加到T1的基极,本振信号利用晶体管输入特性的非现实混频,若非线性器件的伏安特性:

i=ao+a1u+a2u2,i是通过非线性器件的电流,u是加到非线性器件上的电压,设高频信号为:

Us=UsCOSwst

本振荡信号为:

Uo=UoCOSwot

则 U=UsCOSwst+UoCOSwot

代入式i=ao+a1(UsCOSwst+UoCOSwot)+a2(UsCOSwst+UoCOSwot)2

根据三角公式

2COSαCOSβ=COS(α+β)+COS(α-β)

由上式可见不同的频率高频电压作用于非线性器件时其电流不仅有基波万分还要产生一系列的谐波及和频及差额,信号经极电极并联谐调回路(B3与C7组成),取出差额ωo-ωs(即为中频)送入中频放大器放大。

由于混频是利用晶体管输入特性曲线的非线来实现的,所以选择适当的工作点是十分重要的,工作点选择低谐波成分丰富易产生差频项,但对本机振荡来讲,不易产生振荡成无声,对于高频信号来讲也会生非线性失真,同时高次谐振波成分过强时还会产生“啸叫”。

工作点若选择过高,本机振荡虽易起振,但差频相较小变频增益反而会下降,一般变频级集电极电流为0.3-0.5mA。

5.2.3中放

中频放大器的作用是对中频信号进行放大,中频放大电路如图5.2.3所示,与一般RC振荡器不同的是其集电极负载为中频变压器B4初级与电容C8组成并联谐振电路,其谐振回路的中心频率为中频,对于465kHz中频信号并联谐振电路阻抗最大(RC且为纯阻性的),中频放大器增益最高,而对于其它频率万分都将受到衰减和抑制。

并联谐振电路中电感具有中心抽头其作用是23两端并联谐振阻抗与晶体管的输出电阻相匹配,中频变压器初级绕组较高,次级绕阻很小,其目的也是使中频变压器与下一级输入电阻匹配以提高传输效率,一般收音机中放有关两级,如果将变频级考虑在内为三级,三个中频变压器各不相同,以型号和磁帽上的颜色区分,其目的是对各级中放的选择性,通频带和增益各有侧重,以满足整体设计指标的要求,一般中放1表态工作电流0.8—1.2mA,中放2工作电流1—1.5mA,要求中放增益40db带宽5—7kHz,邻近电台衰减26db以上。

图5.2.3中频放大器

5.2.4检波

检波的作用是从调幅波中得到调制信号,它与发送端调制器的作用相反,故称为解调。

在检波器中检波负载RL、CL的选择是十分重要的,RL、CL越大检波效率越高,但RL、CL过大,CL放电慢,当调幅包络的变化,而产生惰性失真(又称对角线失真)。

一般取调制信号的最高角频率与RL、CL的乘积小于1.5,即:

ΩmaxRLCL≤1.5,除二极管检波器外,还有三极管检波,三极管检波是利用晶体管be结,实现检波的,检波负载一般接在发射级。

图5.2.4检波原理

5.2.5自动增益控制(AGC)电路

自动增益控制电路的作用是:

当信号过强时,它能使功率放大器增益降低,当接收信号波动过大时,它能使检波输出保持稳定,当接收信号过弱时,它能使中放增益最高。

它是利用检波输出的音频信号的平均值控制中频放得器的增益来实现的当检波器输出的音频信号增加时,通过自动增益控制电路使中放级的基极电压降低,中放级的集电极电流Ic↓→rbe↑→Au↓,当音频信号降低时,则:

Ic↑→rbe↓→Au↑,从而使检波器的输出保持稳定。

图5.2.5自动增益控制电路

5.2.6音频放大器

图5.2.6是具有输入、输出变压器压器的音频放大器,RW是音量电位器,B1是输入变压器,B2是输出变压器,T1是前置放大管,T2、T3是推挽管,R1和R2、R3分别是T1和T2的偏置电阻。

检波器输出的音频信号加到RW上,通过调节RW可以改变前置放大级输入音频信号的大小,达到音量调节的目的。

音频信号通过耦合电容C1加到前置放大管T1的基极,引起集电极电流随音频信号的大小变化,集电极电流的变化通过变压器B1耦合功放级。

功放级电路是对称的,对于输入信号的正半周,由于T1的倒相作用使T2管的基极电位下降,T3的基极电位升高,T2导通,T3截止,T2的集电极电流通过输出变压器B2初级(上臂)耦合到次级,对于输入信号的下半周,T2的基极电位升高,T3基极电位降低,T3导通,T3的集电极变压器耦合的功率放大器的输出:

电流通过B1的(下臂)耦合到次级,在变压器B2的初次级又合成一个完整的正弦波,该音频信号推动扬声器发生声音。

由于T2导通时T3截止,T3导通时T2截止,帮自然保护区推挽电路。

为了克服交越失真,推挽管工作于甲乙类,一般静态工作电流3-8mA,T1管的集电极静态电流1.5mA左右。

图5.2.6变压器功率放大器

5.2.7扬声器

扬声器是换能器件,它将电能轮换成声强,杨声器种类很多,收音机常用的是恒磁动圈式纸盆扬声器它主要由环形永久磁铁、音圈、纸盆、纸盆架组成。

永久磁铁产生恒定磁场,当音频电流通过音圈时,音圈在磁场力的作用下,在磁隙间作上一振动,音圈的振动牵动纸盆一起振动,低盆振动使周围空气振动而发出声音。

六、元器件识别与测量

收音机在焊接前要对所有元件进行测量,以鉴别其好坏优劣,对电解电容,二极管要工分开正负极,对于晶体管使用前还要分清极型和E、B、C,否则要把元件焊到线路板后再查找问题,就困难了,元器件测量包括电阻、电容、电感与晶体管。

6.1电阻的检测

收音机中所用的电阻大多是1/4W或1/8W的碳膜电阻,电阻阻值有的直接标注在电阻上,更多的是用色环表示其阻值大小,用色环表示阻值的方法。

不同的颜色表示不同的数值:

黑、棕、红、橙、黄、绿、兰、紫、灰、白依次表示0、1、2、3、4、5、6、7、8、9。

第一色环表示第一位有效数字,第二位色环表示第二位有效数字,第三色环表示第一、第二位有效数字后面零的个数(10n中的n的数值),第四个色环表示误差,金色误差+-5%,银色+-10%(用金色或银以色环在前面分别表示阻值为×0.1Ω和×0.01Ω)。

例如其电阻色环顺序为绿、棕、红、金,该电阻阻值为5.1kΩ,误差+-5%,电阻的好坏,阻值的大小只要用万用表的Ω档测量就可以了,测量时要注意的是:

一、Ω表使用时要调好零;二、测量时应注意选择量档使指针尽量指示在中值附近。

由此测量的出数值和标注数值比较见表6.1.1

表6.1.1电阻的测量

名称与识别

标注阻值

测量阻值

R1红紫黄金

R7红紫黄金

270K

272KΩ

R2红紫红金

2.7K

2.7KΩ

R3棕红黄金

R4棕红黄金

120K

118.1KΩ

R5橙橙橙金

33K

33.3KΩ

R6橙橙棕金

330Ω

329Ω

R8棕黑红金

1KΩ

998Ω

R9棕绿棕金

150Ω

153Ω

6.2电位器的检测

对于电位器需要检测开关端,固定端和活动端。

经测量当开关闭合电位器4-5两端的阻值为0.5Ω,电位器1-3两端即固定端的阻值为4.9KΩ,将电位器旋钮旋到某一点测得1-2端即活动端的电阻值为85.7Ω。

以上测得数据均符合电位器的性质,可证明其性能良好。

6.3电容的检测

电容的种类很多,常用的有瓷片,涤纶和电解电容,电容的容量都直接标注在电容器上。

体积大的注明单位和耐压,体积小的只写数值不注单位;带小数点的单位是uF,不带小数点的单位是pF。

可以用UT52型数字表直接测量小的电容。

用万用表电阻档检测电容是否有漏电经检测电容均无漏电。

由此测量的出数值和标注数值比较见表6.3

表6.3电容的测量

名称

识别

电容名称

理论值(看标记)

检测(用指针万用表检测)

为圆筒状,有正负极,长正短负。

C11

100μF

100μF

C12

100μF

100μF

C4

4.7μF

4.66μF

C6

4.7μF

4.71μF

C7

4.7μF

4.69μF

比较薄,比较小,无正负极之分

C2

0.01μF

0.0104μF

C3

0.01μF

0.0096μF

C5

0.022μF

0.0216μF

C9

0.022μF

0.0217μF

C10

0.022μF

0.0221μF

独石

电容

比瓷片电容厚,大小与其差不多,无正负极之分。

C8

180PF

179PF

6.4电感的测量

收音机中的电感,主要是中频变压器,输入、输出变压器,对于这些变压器或电感线圈只能用专用仪器(如Q表,匝间短路测试仪)测量其好坏,一般用万用表Ω档只能测量初次级绕阻是否短路或绕阻是否开路,对匝间短路故障是难以判断的。

其中包括中频变压器、输入输出变压器和磁性天线的测量。

表6.4中频变压器的测量

名称

识别

理论值

检测

B2(红色)

可以调节电感的大小,进而调节电压

0.3Ω

0.3Ω

3-3.4Ω

3.3Ω

0.3Ω

0.4Ω

B3(白色)

可以调节电感的大小,进而调节电压

1.3Ω

1.4Ω

3.8Ω

3.7Ω

0.2Ω

0.2Ω

B4(绿色)

可以调节电感的大小,进而调节电压

2.5Ω

2.6Ω

2.9Ω

2.7Ω

1.2Ω

1.2Ω

表6.1.5输入输出变压器的测量

名称

识别

理论值

检测

B5(蓝色)

变压器的样子,可以看见硅钢片,线圈

190Ω

193.6Ω

88Ω

86.1Ω

88Ω

87.4Ω

B6(黄色)

变压器的样子,可以看见硅钢片,线圈

6.2Ω

5.9Ω

6.2Ω

6.0Ω

1.2Ω

1.3Ω

 

6.5三极管的检测

晶体管使用前必须分清该管的极型(是NPN管还是PNP管)及引脚(即E、B、C),用万用表判别晶体管极性和引脚的方法见本教材的实验四,些外用万用表Ω档还能比较晶体管β值和穿透电流的大小,方法是:

对于NPN管,黑表笔接集电极C、红表在集电极和基极间垮接一支数百KΩ以上的电阻(偏置电阻)时,表针向右偏转角越大(IC大)该管的β值越高,对于PNP管测量时,正表笔接C,负表笔接E,其它方法相同。

由此测量的出数值和标注数值比较见表6.1.3。

表6.1.3晶体管的测量

BG5

BG6

BG1

BG2

BG3

BG4

标注A

9013

9013

9018

9018

9018

9014

测量A

252

252

145

155

160

367

6.6三极管的选择

经上网查的所用晶体管的参数如下:

9013结构:

NPN集电极-发射极电压:

25V集电极-基级电压:

45V

射级-基级电压:

5V集电极电流:

0.5A耗散功率:

0.625W

结温:

150摄氏度特征频率最小:

150MHz

放大倍数:

D64-91E78-112F96-135G122-166H144-220I190-300

9014结构:

NPN集电极-发射极电压:

45V集电极-基级电压:

50V

射级-基级电压:

5V集电极电流:

0.1A耗散功率:

0.4W

结温:

150摄氏度特征频率最小:

150MHz

放大倍数:

A60-150B100-300C200-600D400-1000

9018结构:

NPN集电极-发射极电压:

15V集电极-基级电压:

30V

射级-基级电压:

5V集电极电流:

0.05A耗散功率:

0.4W

结温:

150摄氏度特征频率平均:

150MHz

放大倍数:

D28-45E39-60F54-80G72-108H97-146I132-198

同时查到,9013适用于低频放大,9014适用于低噪放大,而9018适用于高频放大,所以在高频电路中使用9018,低频电路中使用9013和9014。

7、焊接技术及收获

电路板是由各种电子元件通过导线连结组成的,连接电子元件的导线通常都是做成印刷电路板(PCB板),PCB板是敷铜板(酚醛板、环氧板玻璃纤维)通过化学或机械方式去除不需要的部分,并在需要焊接元件的地方做成圆形焊盘打孔而成。

印刷板有单面板、双面板(两面都有导电图形)、多层板之分。

焊接就是将电阻、电容、电感、晶体管等元

件插到焊盘的圆孔内,然后焊到印刷电路板上,形成具特定功能的电路。

7.1.焊料与焊剂

焊料是熔点低的金属,其熔点低于被子焊金属,焊料熔化后将焊件和印刷板上的焊盘连在一起(交界面处形成合金)。

电子产品焊接大多使用权用铅锡焊料、铅和锡熔合成的合金,具有熔点低、抗氧性好、机械强度高、表面张力小的特点,铅锡比例不同,性能也不一样,含锡量60%、铅40%的焊料,熔点最低(183℃)且熔点、凝固点一致,凝固时间短,所以,通常驻选用含水量锡量60%的锡铅焊料。

焊剂的作用是去除焊件引脚和焊盘表面的氧化膜,金属表面同空气接触都会形成氧化膜,这种氧化膜阻止了焊锡对焊件的润湿作用,像玻璃上沾上油使水不能润湿一样,焊剂就是用天清除氧化膜的一种专用材料,又称助焊剂,精力焊剂市场上有卖的焊膏、焊没或强水、活性强水去除氧化膜的能力强,但它的腐蚀作用会使焊件及焊点受损伤,所以焊电路时不允许使用。

电路板焊接中助焊剂一般用松香或松香(23%)、无水酒精(67%)配制的溶液。

松香液矿业时(70℃)有一定化学活性,呈酸性,能去除金属表面的氧化物,凝固后表面形成隔离层,防止了焊接面的氧化。

此外松香还有助于润湿焊件增强焊锡流动性。

为了使于手工焊接,将焊锡制成管状内部加松香,这就是我们常用的焊锡丝或焊条。

7.2、锡焊工具——电烙铁:

电烙铁作用是将焊件、焊盘、焊锡加热使用权焊锡熔化将焊点与焊件连在一起。

常用的是内热式电烙铁,烙铁世是由镍铬电阻丝缠在瓷管上,内热式与外热式电烙铁的区别在于烙铁世是在烙铁头的内部还是在外部,烙铁世在烙铁头的内部为内热式,内热式电烙铁能量转换效率高。

内热电烙铁通电3—5分钟后,即能把焊条熔化,熔化后才能使用。

烙铁头有斜面、凿面、园锥等等到,根据个人习惯和焊接对象选择,初次使烙铁头先要镀锡,镀锡的方法是在木板上放上松香和焊锡,烙铁头沾上焊锡后在松香上来回磨擦,直到整个烙铁面全部镀上一层锡为止,电烙铁长时间使用烙铁头,表面会出现凹凸不平,这时需要重新修整,用锉或砂纸磨光,重新镀锡。

内热式烙铁头大都经过电镀,电镀层的目的就是保护烙铁头不易腐蚀,所有有镀层的烙铁头不要修锉或打磨。

一般在、线路板选用20—30W内热式电烙铁就可以了。

烙铁通电后和使用过程中注意不要用手直接角摸烙铁头可以蘸松香,香松香挥发的快慢判断烙铁头的温度只有烙铁头能将焊锡熔化后才能进行焊执着,使用中特别要注意的是不要烫破电源线,若将电源线上的塑料皮烫破,很容易触电,烙铁用后要放在烙铁架上。

焊接时手握电烙铁的方法一般像握笔一样。

7.3、焊件引脚处理与插装:

焊件电阻、电容、电感、晶体管等元件焊接前要将引脚上的氧化层、油污、灰尘等影响焊接质量的杂质要去除,方法是用摄子夹住引线乔几个引脚有光泽就可以了,不要用小刀或锯条将线圈头上的漆刮干净(裸露部分长度≤3mm),镀锡后再焊接。

元件在插装前要从弯曲成型,根据元件的尺寸、印刷板上安装的位置,元件可以立焊,引脚成型时注意不要从根部弯曲,因根部易断,弯曲不要成死角或直角,应成圆弧状。

元器件插装方法有巾板插装和悬空插装,巾板插装具有插装简单,分布参数小,稳定性好,是常采用的一种方法,但散热不好,对某些元件安装位置也不一定适应。

悬空安装,有利散热,但要控制元件高度一致,保持美观,所以插装较复杂,以前悬空插装多,现在贴板插装多。

插装时对有标号的元件要便于观察,如色环电阴要符合阅读方向:

即由左到右,由下到上。

7.4、焊接方法(五步法):

焊锡、焊剂、烙铁准备好,焊件与印刷板处理好后就可焊接,焊接的方法:

(1)烙铁头要挂上适量的焊锡,这样在烙铁接触焊件和印刷板时可以加大传热面

积,传热速度快,少量的焊锡可做为烙铁头与焊件传热的桥梁。

(2)将烙铁头放在印刷板的焊盘和焊件引脚上,使焊盘和焊件均受热,尽量要使

烙铁头与焊点接触面积大。

(3)将焊锡丝至于焊盘或烙铁头,焊锡熔化并形成焊点。

(4)熔化一定量的焊锡后,将焊锡丝移开。

(5)将焊锡完全润湿焊点后45。

方向移开烙铁。

注意焊接时间不要太长,一般焊点大约两三秒钟。

有的人焊接时烙铁头先沾上一点焊锡,然后将烙铁放到焊点上停留,等待加热后焊锡润湿焊件,形成焊点,这种焊接方法不正确,因为焊丝熔化后,烙铁放到焊点时焊剂已挥发,因无焊剂作用易造成虚焊,而且会丧失焊剂对焊点的保护作用。

7.5、锡焊注意事项:

(1)焊件表面要处理干净去除焊件表面上的锈迹、油污、灰尘、漆

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