电子系统设计第二章1

1、电子电路的加工和调试基础电子电路的加工和调试基础v印制板的设计与制作工艺印制板的设计与制作工艺v电子产品的装配工艺电子产品的装配工艺v焊接工艺焊接工艺v调试工艺调试工艺v元件选择元件选择1.1 1.1 印制电路板知识基础印制电路板知识基础 印制电路板也叫做印刷线路板，简称印制板。印制电路板也叫做印刷线路板，简称印制板。电路板是电子电路的载体，它由绝缘底板、连接导电路板是电子电路的载体，它由绝缘底板、连接导线和装配焊接电子元器件的焊盘组成，具有导电线线和装配焊接电子元器件的焊盘组成，具有导电线路和绝缘底板的双重作用。路和绝缘底板的双重作用。 使用印制电路板的电子设备具有可靠性高、一使用印制电路板

2、的电子设备具有可靠性高、一致性好和稳定性好；机械强度高、抗振动、抗冲击致性好和稳定性好；机械强度高、抗振动、抗冲击性强；设备的体积小、重量轻；便于标准化、便于性强；设备的体积小、重量轻；便于标准化、便于维修等优点。维修等优点。一、印刷板的设计与制作工艺一、印刷板的设计与制作工艺1.2 1.2 印制电路板的分类及制作方法印制电路板的分类及制作方法v1.单面印制板单面印制板 v2.双面印制板双面印制板 v3.多层印制板多层印制板 v4.挠性印制板挠性印制板按结构分类：按结构分类：敷铜板的选用规则：敷铜板的选用规则： 1.环氧酚醛玻璃布敷铜板适用于高频、超高频电路；环氧酚醛玻璃布敷铜板适用于高频、超

3、高频电路； 2.2.聚四氟乙烯敷铜板适用于微波、高频电路；聚四氟乙烯敷铜板适用于微波、高频电路； 3.3.酚醛纸基敷铜板简称酚醛板适用于低频电路；酚醛纸基敷铜板简称酚醛板适用于低频电路；按敷铜板材料分类：按敷铜板材料分类：v1.酚醛纸基敷铜板酚醛纸基敷铜板 v2.环氧酚醛玻璃布敷铜板环氧酚醛玻璃布敷铜板v3.环氧双氰铵玻璃布敷铜板环氧双氰铵玻璃布敷铜板v4.聚四氟乙烯敷铜板聚四氟乙烯敷铜板制作方法：制作方法：v1、丝网印刷法、丝网印刷法 v2、雕刻法、雕刻法v3、手绘法、手绘法 v4、帖图法、帖图法 v5、使用预涂布感光敷铜板、使用预涂布感光敷铜板 v6、热转印法（实验室常见）、热转印法（实验

4、室常见） 1.3.2 1.3.2 印制电路板的设计步骤印制电路板的设计步骤 (1) (1) 选定印制板的材料、厚度和板面尺寸选定印制板的材料、厚度和板面尺寸 (2) (2) 印制电路板坐标尺寸图的设计印制电路板坐标尺寸图的设计 (3) (3) 根据电原理图绘制排版联机图根据电原理图绘制排版联机图 1.3.3 1.3.3 印制板的制作印制板的制作 印制板制作的必要环节包括：印制板制作的必要环节包括： 底图胶片制版底图胶片制版 图形转移图形转移 腐蚀刻板腐蚀刻板 印制电路板的机械加工印制电路板的机械加工 印制电路板的质量检验印制电路板的质量检验 1. PCB1. PCB版图的设计版图的设计 PCB

5、 PCB版图的设计可以采用版图的设计可以采用POWER PCBPOWER PCB、protelprotel等多种制版软件进行。等多种制版软件进行。 绘制印制板图时应注意的几个问题：绘制印制板图时应注意的几个问题：（1）印制导线与焊盘的连接应平滑过度；）印制导线与焊盘的连接应平滑过度；（2）印制导线的公共地线不应闭合；）印制导线的公共地线不应闭合；（3）印制导线的转弯处最好呈圆弧形；）印制导线的转弯处最好呈圆弧形；（4）印制导线的接点处直径不能过大，最好是孔径的）印制导线的接点处直径不能过大，最好是孔径的23倍；倍；（5）印制导线宽度应尽可能地将均匀一致；）印制导线宽度应尽可能地将均匀一致；（6

6、）印制导线与印制板的边缘应留有一定的距离；）印制导线与印制板的边缘应留有一定的距离；（7）高频电路应避免用外接导线跨接；）高频电路应避免用外接导线跨接；（8）在布线时需注意，为了避免转印过程中出现断线等情况，在设计）在布线时需注意，为了避免转印过程中出现断线等情况，在设计时尽可能采用不小于时尽可能采用不小于0.5mm的线宽规则。的线宽规则。2. 2. 图形转移图形转移 将将PCBPCB版图打印到热转印纸再转移到版图打印到热转印纸再转移到覆铜板上的过程称之为图形转移。具体方覆铜板上的过程称之为图形转移。具体方法有法有: : 丝网漏印法丝网漏印法 曝光制版法曝光制版法丝网漏印丝网漏印 3. 3.

7、腐蚀技术腐蚀技术 腐蚀主要是指利用化学方法，对印制电腐蚀主要是指利用化学方法，对印制电路板上未涂有抗蚀剂的铜箔进行腐蚀，并在路板上未涂有抗蚀剂的铜箔进行腐蚀，并在印制板上留下精确线路图形的过程。实验室印制板上留下精确线路图形的过程。实验室常用的腐蚀方法有以下两种：常用的腐蚀方法有以下两种： （1 1）三氯化铁腐蚀法）三氯化铁腐蚀法（2 2）盐酸）盐酸+ +双氧水腐蚀法双氧水腐蚀法4. 4. 印制电路板的机械加工印制电路板的机械加工 印制电路板机械加工包含的环节：印制电路板机械加工包含的环节： 根据总装的要求，对己腐蚀好的印制根据总装的要求，对己腐蚀好的印制电路板进行剪切、修整，然后用电钻在蚀电

8、路板进行剪切、修整，然后用电钻在蚀刻完毕的印制板上打孔。刻完毕的印制板上打孔。 标称值一般用色标法、直标法和文字符号描述法来表示。标称值一般用色标法、直标法和文字符号描述法来表示。（1 1）直标法）直标法直标法是按照各类电子元器件的命名规则，将主要信息用字直标法是按照各类电子元器件的命名规则，将主要信息用字母和数字标注在元器件表面上，这种标注方法只适用于体积母和数字标注在元器件表面上，这种标注方法只适用于体积较大的元器件。较大的元器件。 2.2.电抗元件的标注电抗元件的标注采用直标法的电阻元件采用直标法的电阻元件RJ 1 -1W 4.7k 2007.1标称阻值标称阻值生产日期生产日期精度精度功

9、率功率材料材料类型类型%5（2 2）色标法）色标法 在元件上用不同颜色的色环表示元件的标称值和偏差。在元件上用不同颜色的色环表示元件的标称值和偏差。现在常见的有现在常见的有4 4环和环和5 5环的电子元件。对于环的电子元件。对于4 4环元件，前两环元件，前两环表示数字的有效值，第三环表示环表示数字的有效值，第三环表示1010的倍率，第四环表示的倍率，第四环表示元件的偏差；而对于元件的偏差；而对于5 5环元件，前三环表示数字的有效值，环元件，前三环表示数字的有效值，第四环表示第四环表示1010的倍率，第五环表示元件的偏差。最常用这的倍率，第五环表示元件的偏差。最常用这种方法的是电阻、部分电容和部

10、分电感元件。种方法的是电阻、部分电容和部分电感元件。 用色标法表示大小为用色标法表示大小为470 ，精度为，精度为 的电阻的电阻 %25103. 3. 电阻器电阻器 电阻器是组成电路的基本元件之一。在电路电阻器是组成电路的基本元件之一。在电路中，电阻器用来稳定和调节电流、电压，组成分中，电阻器用来稳定和调节电流、电压，组成分流器和分压器，在电路中起到限流、降压、去流器和分压器，在电路中起到限流、降压、去耦、偏置、负载、匹配、取样等作用。还可以用耦、偏置、负载、匹配、取样等作用。还可以用来调节时间常数、抑制寄生振荡等。来调节时间常数、抑制寄生振荡等。 （1 1） 电阻器的额定功率电阻器的额定功率

11、 电阻器的额定功率系指电阻器在直流或交流电路电阻器的额定功率系指电阻器在直流或交流电路中，在正常大气压力（中，在正常大气压力（8686106kPa106kPa）及额定温度条件及额定温度条件下，能长期连续负荷而不损坏或不显著改变其性能所允许下，能长期连续负荷而不损坏或不显著改变其性能所允许消耗的最大功率消耗的最大功率 在电路图中表示电阻器额定功率的图形符号在电路图中表示电阻器额定功率的图形符号 ： 1/4W 1/2W 1W 2W 5W 10W 1/4W 1/2W 1W 2W 5W 10W （2 2） 电阻器的分类电阻器的分类 电阻器可分为固定电阻器、可变电阻器和敏感电阻器电阻器可分为固定电阻器、

12、可变电阻器和敏感电阻器三大类。在使用过程中阻值基本固定不能调节的称为固定三大类。在使用过程中阻值基本固定不能调节的称为固定电阻器。阻值可以调节的则称为可变电阻器，其又分为可电阻器。阻值可以调节的则称为可变电阻器，其又分为可变和半可变电阻器。半可变电阻器，主要用在阻值不经常变和半可变电阻器。半可变电阻器，主要用在阻值不经常变动的电路中，其转动结构较简单。敏感电阻器是指其阻变动的电路中，其转动结构较简单。敏感电阻器是指其阻值对某些物理量表现敏感的电阻元件。值对某些物理量表现敏感的电阻元件。 普通电阻器普通电阻器 电位器电位器 可调电阻器可调电阻器 微调电阻器微调电阻器 敏感电阻器敏感电阻器4 4

13、电容器电容器 电容器在电子线路中起到耦合、旁路、谐振、电容器在电子线路中起到耦合、旁路、谐振、调谐、微分、积分、储能、滤波、隔直流以及控调谐、微分、积分、储能、滤波、隔直流以及控制电路中的时间常数等作用。制电路中的时间常数等作用。 （a）常用电容器）常用电容器 纸介电容。纸介电容。 金属化纸介电容器。金属化纸介电容器。 有机薄膜电容器。有机薄膜电容器。（b b）无机介质电容器）无机介质电容器 瓷介电容。瓷介电容。 云母电容。云母电容。 玻璃电容器。玻璃电容器。（c）电解电容）电解电容 铝电解电容。铝电解电容。 钽电解电容。钽电解电容。（d d）可变电容器）可变电容器 微调电容器。微调电容器。

14、可变电容器。可变电容器。(1) (1) 电感器的分类电感器的分类 电感器按工作特征分成固定和可变两种。按磁导体电感器按工作特征分成固定和可变两种。按磁导体性质分成单层、蜂房式、有骨架式或无骨架式。性质分成单层、蜂房式、有骨架式或无骨架式。 下图为电感器在电路图中的图形符号下图为电感器在电路图中的图形符号 电感线圈电感线圈 有抽头的电感线圈有抽头的电感线圈 铁芯线圈铁芯线圈 可调铁芯线圈可调铁芯线圈 (2) (2) 几种常用电感器几种常用电感器 （a a）小型固定电感器。小型固定电感器。小型固定电感器有卧式和立小型固定电感器有卧式和立式两种。这种电感器是将漆包线或丝包线直接饶在棒形、式两种。这种

15、电感器是将漆包线或丝包线直接饶在棒形、工字形、王字形等磁芯上，外表裹覆环氧树脂或封装在工字形、王字形等磁芯上，外表裹覆环氧树脂或封装在塑料壳中。它具有体积小、重量轻、结构牢固（耐振、塑料壳中。它具有体积小、重量轻、结构牢固（耐振、耐冲击）、防潮性好、安装方便等优点。耐冲击）、防潮性好、安装方便等优点。 （b b）平面电感器。平面电感器。平面电感器是在陶瓷或微晶玻璃基平面电感器是在陶瓷或微晶玻璃基片上沉积金属导线而成。住要采用真空蒸发，光刻电镀片上沉积金属导线而成。住要采用真空蒸发，光刻电镀及塑料包封等工艺。平面电感器在稳定性、精度及可靠及塑料包封等工艺。平面电感器在稳定性、精度及可靠性方面较好

16、。平面电感应用的频率范围在几十兆赫兹和性方面较好。平面电感应用的频率范围在几十兆赫兹和几百兆赫兹的电路中。几百兆赫兹的电路中。 （c c）中频变压器。）中频变压器。中频变压器也叫中周线圈，其电感中频变压器也叫中周线圈，其电感量可通过调节它的磁芯来改变。它广泛地应用与调幅、量可通过调节它的磁芯来改变。它广泛地应用与调幅、调频收音机、电视机、通讯接收机等电子设备中。调频收音机、电视机、通讯接收机等电子设备中。 （d d）罐形磁芯电感器。）罐形磁芯电感器。它是采用铁氧体罐形磁芯制它是采用铁氧体罐形磁芯制作的电感器。因具有闭合磁路，有较高的有效磁导率作的电感器。因具有闭合磁路，有较高的有效磁导率和电感

17、系数，在体积较小的情况下，可制出较大的电和电感系数，在体积较小的情况下，可制出较大的电感量。如在中心柱上开适当的气隙，不但可改变电感感量。如在中心柱上开适当的气隙，不但可改变电感系数，而且可提高系数，而且可提高Q Q值和减少电感温度系数。其广泛应值和减少电感温度系数。其广泛应用于用于L L、C C滤波器、谐振回路和匹配回路等方面。滤波器、谐振回路和匹配回路等方面。 2.2 2.2 半导体器件半导体器件 半导体器件是组成各种电子线路的基础，其半导体器件是组成各种电子线路的基础，其包括分立元件和集成电路。包括分立元件和集成电路。1 1半导体二极管半导体二极管 二极管其主要特性是单向导电性。二极管的

18、种类繁多，二极管其主要特性是单向导电性。二极管的种类繁多，按用途分为整流、检波、稳压、阻尼、开关、发光和光按用途分为整流、检波、稳压、阻尼、开关、发光和光敏二极管等；按采用的材料的不同可分为锗二极管、硅敏二极管等；按采用的材料的不同可分为锗二极管、硅二极管和砷化镓二极管；按工作原理分有隧道二极管、二极管和砷化镓二极管；按工作原理分有隧道二极管、变容二极管、雪崩二极管、双基极二极管等。变容二极管、雪崩二极管、双基极二极管等。 电路图中二极管的图形符号为：电路图中二极管的图形符号为： 二极管二极管 发光二极管发光二极管 变容二极管变容二极管 稳压二极管稳压二极管 隧道二极管隧道二极管 双向二极管双

19、向二极管2.2.半导体三极管半导体三极管 晶体管可分为两大类：一类是结型晶体管，由晶体管可分为两大类：一类是结型晶体管，由两个两个PNPN结组成，有结组成，有PNPPNP及及NPNNPN两种结构。这类晶体管工两种结构。这类晶体管工作时，半导体中的电子和空穴两种载流子同时都起主作时，半导体中的电子和空穴两种载流子同时都起主要的作用，所以又叫双极型晶体管。另一类是场效应要的作用，所以又叫双极型晶体管。另一类是场效应晶体管，有结栅场效应晶体管、金属晶体管，有结栅场效应晶体管、金属- -氧化物氧化物- -半导体半导体（MOSMOS）场效应晶体管及肖特基势垒场效应晶体管等结场效应晶体管及肖特基势垒场效应

20、晶体管等结构。这类晶体管工作时，只有半导体中的多数载流子构。这类晶体管工作时，只有半导体中的多数载流子起主要作用，所以又叫单极型晶体管。起主要作用，所以又叫单极型晶体管。 PNP型型 NPN型型 绝缘栅型绝缘栅型 结型场效应管结型场效应管 (1)(1)三极管的选用三极管的选用: : 晶体管选用时应考虑以下各因素：晶体管选用时应考虑以下各因素： 选用的晶体管，切勿使工作时的电压、电流、功率超过手选用的晶体管，切勿使工作时的电压、电流、功率超过手册中规定的极限值，并根据设计原则选取一定的余量，以免烧坏册中规定的极限值，并根据设计原则选取一定的余量，以免烧坏管子。管子。 对于大功率管，特别是外延型高

21、频功率管，在使用中的二对于大功率管，特别是外延型高频功率管，在使用中的二次击穿往往使功率管损坏。为了防止第二次击穿，就必须大大降次击穿往往使功率管损坏。为了防止第二次击穿，就必须大大降低管子的使用功率和电压。低管子的使用功率和电压。 选择晶体管的频率，应符合设计电路中的工作频率范围。选择晶体管的频率，应符合设计电路中的工作频率范围。 根据设计电路的特殊要求，如稳定性、可靠性、穿透电根据设计电路的特殊要求，如稳定性、可靠性、穿透电流、放大倍数等，均应进行合理选择。流、放大倍数等，均应进行合理选择。 （2 2）三极管使用注意事项）三极管使用注意事项 焊接时应选用电烙铁，每个管脚焊接时间焊接时应选用电烙铁，每个管脚焊接时间应小于应小于s，并保证焊接部分与管壳间散热良好。并保证焊接部分与管壳间散热良好。 管子引出线弯曲处离管壳的距离不得小于毫米。管子引出线