模拟电子技术基础
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1.4 任务实施

1.4.1 电路装配准备

一、制作工具与仪器设备

(1)电路焊接工具:电烙铁(20~35W)、烙铁架、焊锡丝、松香。

(2)机加工工具:剪刀、剥线钳、尖嘴钳、平口钳、螺丝刀、套筒扳手、镊子、电钻。

(3)测试仪器仪表:万用表、示波器。

二、电路整体安装方案设计

(1)按电路流向分区块插装各种规格的元器件。

(2)元器件的插装应遵循先小后大、先轻后重、先低后高、先里后外、先一般元器件后特殊元器件的基本原则。

(3)电容器、半导体三极管、晶振等立式插装组件,应保留适当长的引线。引线保留太长会降低元器件的稳定性或者引起短路,太短会造成元器件焊接时因过热而损坏。一般要求距离电路板面2mm,插装过程中应注意元器件的电极极性,有时还需要在不同电极套上绝缘套管以增加电气绝缘性能、元器件的机械强度等。

三、电路装配印制电路板设计

(1)本装配印制电路板图为采用Prote199设计软件(另有课程介绍)的从元件面向下看的透明装配印制电路板图。

(2)插头CT-IN为变压器二次侧输出端口,电源线CT、电源开关S、熔断器F与变压器T安装在整机外壳上。

(3)插口CT—OUT为电路输出端口。

(4)集成电路IC(CW317)加装有240×240×160mm的散热器。

四、元器件检测

1.电阻的识别与检测

电阻器有不同的分类方法。按材料分,有碳膜电阻、水泥电阻、金属膜电阻和线绕电阻等不同类型;按功率分,有0.0625W、0.125 W、0.25 W、0.5 W、1 W、2 W等额定功率的电阻;按电阻值的精确度分,有精确度为±5%、±10%、±20%等的普通电阻,还有精确度为±0.1%、±0.2%、±0.5%、±1%和±2%等的精密电阻。电阻的类别可以通过外观的标记识别。电阻器的种类有很多,通常分为三大类:固定电阻、可变电阻、特种电阻。在电子产品中,以固定电阻应用最多。而固定电阻以其制造材料又可分为好多类,但常用、常见的有RT型碳膜电阻、RJ型金属膜电阻、RX型线绕电阻,还有近年来开始广泛应用的片状电阻。型号命名很有规律,第一个字母R代表电阻;第二个字母的意义是T-碳膜、J-金属、X-线绕,这些符号是汉语拼音的第一个字母。在国产老式的电子产品中,常可以看到外表涂覆绿漆的电阻,那就是RT型的。而红颜色的电阻,是RJ型的。一般老式电子产品中,以绿色的电阻居多。为什么呢?这涉及产品成本的问题,因为金属膜电阻虽然精度高、温度特性好,但制造成本也高,而碳膜电阻特别价廉,而且能满足民用产品要求。电阻器当然也有功率之分。常见的是1/8瓦的“色环碳膜电阻”,它是电子产品和电子制作中用的最多的。电阻器的型号命名方法根据GB2471-81,见表1-2电阻器标称及误差表见表1-3所示。

表1-2 电阻器型号的命名方法

表1-3 电阻器(电位器、电容器)标称系列及误差表

电阻值的标识如按部颁标准规定,电阻值的标称值应为表B302所列数字的10n倍,其中,n为正整数、负整数或零,见表1-4。

表1-4 电阻器色标符号意义

电阻的阻值和允许偏差的标注方法有直标法、色标法和文字符号法。

电阻器的额定功率指电阻器在直流或交流电路中,长期连续工作所允许消耗的最大功率。有两种标志方法:2W以上的电阻,直接用数字印在电阻体上;2W以下的电阻,以自身体积大小来表示功率。在电路图上表示电阻功率时,采用T302符号。

2.电容器的识别与检测

(1)识别方法。电容器按极性的有无分为有极性电容和无极性电容两种。有极性电容一般为容量较大的电解电容,正常的有极性电容在外壳上有很清晰的极性标志符号如表1-5所示。使用时,正极性接高电位,负极性接低电位,不可接反。无极性电容引脚接法任意。对于正、负极标志不明的电解电容器,可利用上述测量漏电阻的方法加以判别。即先任意测一下漏电阻,记住其大小,然后交换表笔放电后再测出一个阻值。两次测量中阻值大的那一次便是正向接法,即黑表笔接的是正极,红表笔接的是负极。

表1-5 电阻(电容)器偏差标志符号表

(2)检测方法。一般情况下,可用模拟万用表电阻挡测试的方法。

1)固定电容器的检测:①检测10pF以下的小电容。因10pF以下的固定电容器容量太小,用万用表进行测量,只能定性地检查其是否有漏电,内部短路或击穿现象。测量时,可选用万用表R×10k档,用两表笔分别任意接电容的两个引脚,阻值应为无穷大。若测出阻值(指针向右摆动)为零,则说明电容漏电损坏或内部击穿。②检测10pF~001μF固定电容器是否有充电现象,进而判断其好坏。万用表选用R×1k挡。两只三极管的β值均为100以上,且穿透电流要小。可选用3DG6等型号硅三极管组成复合管。万用表的红和黑表笔分别与复合管的发射极e和集电极c相接。由于复合三极管的放大作用,把被测电容的充放电过程予以放大,使万用表指针摆幅度加大,从而便于观察。

固定电容器测定方法参数如表1-6所示。

表1-6 固定电容器测量方法、参数表

2)电解电容器的检测:①因为电解电容的容量较一般固定电容大得多,所以测量时,应针对不同容量选用合适的量程。根据经验,一般情况下,1~47μF间的电容可用R×1k挡测量,大于47μF的电容可用R×100挡测量。②将万用表红表笔接负极,黑表笔接正极,在刚接触的瞬间,万用表指针即向右偏转较大偏度(对于同一电阻挡,容量越大,摆幅越大),接着逐渐向左回转,直到停在某一位置。此时的阻值便是电解电容的正向漏电阻,此值略大于反向漏电阻。电解电容的漏电阻一般应在几百千欧以上,否则,将不能正常工作。

在测试中,若正向、反向均无充电的现象,即表针不动,则说明容量消失或内部断路;如果所测阻值很小或为零,说明电容漏电大或已击穿损坏,不能再使用。

其测量方法类似于测量电阻方法,参数、判断准则如表1-7所示。

表1-7 电解电容器测量方法、参数表

3.二极管的识别与检测

(1)判别方法分为以下两种。

1)识别法:通过二极管管壳上的符号、标志来识别。如果管壳上没有符号或标志不清,就需要用万用表进行检测。

2)检测法:选用万用表的欧姆档,量程为R×100Ω或R×1kΩ档测量其正反向电阻(一般不用R×1Ω档,因为电流太大;而R×10kΩ档的电压太高,管子有被击穿的危险)。测试方法见图1-48。

图1-48 二极管性及好坏的测试

(2)检测法判别步骤

1)二极管好坏的判别有以下三种情况(图1-48)。①若测得的反向电阻很大(几百千欧以上),正向电阻很小(几千欧以下),表明二极管性能良好。②若测得的反向电阻和正向电阻都很小,表明二极管短路,已损坏。③若测得的反向电阻和正向电阻都很大,表明二极管断路,已损坏。

2)二极管正、负极性的判断。将万用表红、黑表笔分别接二极管的两个电极,若测得的电阻值很小(几千欧以下),则黑表笔所接电极为二极管正极,红表笔所接电极为二极管的负极;若测得的阻值很大(几百千欧以上),则黑表笔所接电极为二极管负极,红表笔所接电极为二极管的正极。常用二极管的主要参数如表1-8所示。

表1-8 常用二极管的主要参数

4.集成稳压器的识别与检测

(1)识别方法。集成稳压器可根据其外形及标称型号进行识别。

(2)检测方法。集成稳压器的检测分外观检测与电性能检测两部分。外观检测主要观测其体表是否有损伤、划痕;金属部分是否氧化、锈蚀;标志部分是否清晰、醒目等。电性能检测一般需要用相应的仪器、设备在电路中测试其参数是否符合其要求。由于在后续的电路测量中会对其进行一定的测试,在此不作表述。

1.4.2 电路装配

一、元器件成形与加工

1.电阻、二极管

可应用元器件自动成形机或利用尖嘴钳等工具手工成形的方法对经检验合格的电阻、二极管进行成形,成形的电阻、二极管形状按工艺要求。①元器件体端距对应转折线中心长度:大于1.5mm、左右对称。②根据元器件类型,调节元器件自动成形机,使两转折线中心距离符合安装要求。

2.稳压器(CW317)加装散热器

散热器的装配要求有如下四点。

(1)元器件与散热器之间的接触面要平整,以增大接触面,减小散热热阻。

(2)彩色电视机等电子产品,大功率管多数采用板状散热器(称散热板)

(3)散热器在印制电路板上的安装位置由电路设计决定,一般应放在印制电路板的边沿易散热的地方,而且在散热器的周围不要布置对热敏感的元器件,尽量减小散热器的热量对周围元器件的影响,从而提高电路的热稳定性。

(4)元器件装配散热器可在装配模具内进行,将稳压器(CW317)用螺钉紧固在散热器上。要求稳压器(CW317)与散热器之间的接触面要平整,以增大接触面积,减小散热热阻。而且稳压器(CW317)与散热器之间的紧固件要拧紧,使元器件外壳紧贴散热器,保证有良好的接触。在稳压器(CW317)与散热器之间加入适量传热硅胶效果更好。

二、导线加工与处理

按规定要求确定相应导线长度后,剥线、捻线、浸锡。捻线紧度为45°±5°。浸锡量应均匀,距胶皮(2±1)mm。

1.电源输入线

剥外护套层长度为(50±5)mm;内导线剥线长度为(5±1)mm,捻线紧度应适中;浸锡量应均匀,距胶皮(2±1)mm。

2.变压器线端处理

(1)一次侧输入线端:导线剩余长度为(65±5)mm;剥线长度为(5±1)mm,捻线紧度应稍紧;浸锡量应均匀,距胶皮(2±1)mm。

(2)二次侧输出线端:导线剩余长度为(85±5)mm,剥线长度为(5±1)mm;捻线紧度应稍紧;浸锡量应均匀,距胶皮(2±1)mm;压焊金属插针,插入连接线插座内。

3.电源输出线

导线剩余长度为(105±5)mm;剥线长度为(5±1)mm;捻线紧度应稍紧;浸锡量应均匀,距胶皮(2±1)mm;压焊金属插针,插入连接线插座内。

4.机壳打孔

根据整机装配方案与变压器、电源开关、交流熔断器座、电源输入线、电路板的实际安装尺寸,分别在机座的底板、侧板与背板上打上相应的安装孔。要求各安装孔应大小适宜、位置适当,且变压器、电源开关、交流熔断器座之间的距离应大于10mm。

三、整机装配

1.电路板装配

(1)电路板装配步骤。电路板装配应遵循“先低后高、先内后外”的原则,先安装电阻R, 、R。、R。与二极管V D4、V D5,后安装二极管V D1、V D2、无极性电容器C, 、C。、G、C。、发光二极管VD3、VD6,再安装插头CT~IN、电解电容器C。、C, 、C。、集成电路1C及散热器,最后装接电源输出线CT-OUT。

(2)电路装配工艺要求有如下四点。

1)将电路所有元器件(零部件)正确装入印制电路板相应位置上,采用单面焊接方法,无错焊、漏焊、虚焊。

2)元器件(零部件)距印制电路板高度H:0~1mm。

3)元器件(零部件)引线保留长度H:0.5~1.5mm。

4)元件面相应元器件(零部件)高度平整、一致。

2.机座装配

(1)机座装配步骤。

1)将变压器T、电源开关S分别安装在机座的底板、侧板与背板上,将电源输入线的焊接端经背板电源线过穿入机内。

2)按电路要求连接电源输入线CT、电源开关S、变压器T。

(2)机座装配要求

1)各器件应用相应紧固件拧紧固定或卡住,不应有松动感且要防止由于振动而产生的松动。

2)背板电源线过孔内应安装过孔橡皮圈。

3)在电源开关、交流熔断器座上焊接时,不宜时间过长或使用功率过大的电烙铁。

4)电源开关、交流熔断器座上的焊接点应加绝缘护套管。

5)电源输入线应用固定夹固定。

3.整机装连

将装配好的电路板固定在装配完毕的机座上,将变压器二次侧输出线连接至电路板CT-IN,完成整机装配连接。

1.4.3 电路测试与调整

1.电路测试与调整步骤

先测试变压器输出电压U。,再测试整流、滤波后电压U1,最后测试、调整稳压后输出电压U2

2.电路测试与调整方法

(1)仔细检查、核对电路与元器件,确认无误后加入规定的交流电压阶220V/50Hz ±10%。

(2)拔出变压器二次侧输出线与电路板连接插头,用万用表交流电压档测量变压器二次侧输出电压。并将数值填入测量数据表内。

(3)如变压器二次侧输出电压U2正常,则在先拔出电源后,续稳压调整电路的情况下,再连接好变压器二次侧输出线与电路板连接插头,此时,发光二极管VD3应正常发光。用万用表直流电压档测量整流、滤波后电压U3并将数值填入测试数据记录在表1-9内。在空载的情况下,U2U3的正常数值关系为:U2≈1.4U3

(4)如整流、滤波后电压U3正常,则可连接好输入电源,若调整电位器Rr,发光二极管VD6应发光且发光亮度随电位器调整变化。用万用表直流电压挡测量稳压后输出电压U0,并将数值变化范围填入测量数据记录。正常时,输出电压的调整范围为:1.5~30V。

(5)用示波器观测各种电压的波形,并将观测的波形填入表1-9内。

表1-9 数据记录

(6)总结直流稳压电源的作用。

1.4.4 故障分析与排除

1.电路检测

(1)通用安装性能检测。根据通用安装性能的标准规定,安装性能包括可焊性、耐热性、抗挠强度、端子粘合度和可清洗性。

(2)焊点检测。印制板焊点检测就是非接触式检测,能检测接触式测试探针探测不到的部位。激光红外检测、超声检测、自动视觉检测等技术在SMT印制电路板焊点质量检测中得到应用。

(3)在线测试。在线测试是在没有其他元器件的影响下对元器件逐点提供测试(输入)信号,在该元器件的输出端检测其输出信号。

(4)功能测试。功能测试是在模拟操作环境下,将电路板组件上的被测单元作为一个功能体,对其提供输入信号,按照功能体的设计要求检测输出信号。在线测试和功能测试都属于接触式检测技术。

2.故障检修技巧

(1)U2数据不正常的故障分析与排除。U2测量数据不正常除了与电源输入电路、变压器有关外,还与测量用万用表使用的测量档位和后续电路有关,测量U2的万用表使用档位为交流电压测量挡。在确认测量档位正确的前提下,若测得U2仍不正常(为0或过大、过小、两组电压不对称),其故障检修依照电路工作原理来检测。

(2)U3数据不正常的故障分析与排除。在U3测量数据正常的前提下,U3测量数据不正常除了与整流、滤波电路有关外,还与后续稳压电路有关,其故障检测依照电路工作原理来检测。

(3)U0数据不正常的故障分析与排除。在U0测量数据正常的前提下,U0测量数据不正常除了与稳压电路有关外,还与后续负载电路有关,其故障检测依照电路工作原理来检测。

(4)电路状态指示电路不正常的故障分析与排除。电路状态指示电路不正常与指示电路本身以及相应电路电压大小有关。在电路电压正常的前提下,电路状态指示电路不正常主要检查限流电阻(R、R。)阻值的大小及发光二极管(VD3、VD6)的装配极性和装配质量。