第10章 电子技术基本操作

第10章电子技术基本操作第三篇电子线路安装与调试

内容提要

本章主要介绍电阻、电容、二极管、晶体管等常用电子元件的分类及主要参数；数字万用表的使用方法及集成电路的分类；电子焊接的常用工具、器材、焊接方法与焊点要求；元件引脚成型及安装方法等内容。1.电阻器的分类10.1.1电阻器按电阻值在电路的特性可变电阻器（电位器）按结构分单圈电位器多圈电位器单联电位器双联电位器多联电位器按调节活动机构分旋转式电位器直滑式电位器数码电位器按用途分普通电位器精密电位器功率电位器微调电位器专用电位器按输出特性的函数分线绕电阻器非线绕电阻器固定电阻器按材料分金属玻璃釉电阻器实芯电阻器薄膜电阻器碳膜电阻器金属膜电阻器按用途分普通型（通用型）精密型功率型高压型高阻型按形状分圆柱型管型片型钮型马蹄型块型按引出线的结构形式分轴向引线经向引线同向引线按保护层材料分涂漆烧法琅塑封按电阻体材料分非绕线（薄膜）电位器绕线电位器小型碳膜电位器合成碳膜电位器有机实芯电位器精密合成膜电位器多圈合成膜电位器图10.1电阻器的分类线性电位器非线性（对数、指数）电位器敏感电阻器：主要包括光敏、热敏、压敏、气敏等半导体材料做成的电阻。

2.电阻器和电位器的型号命名法第一部分第二部分第三部分第四部分用字母表示主体用字母表示材料用数字或字母表示特征用数字表示序号符号意义符号意义符号意义RW电阻器电位器TPUCHIJYSNXRGM碳膜硼碳膜硅碳膜沉积膜合成膜玻璃釉膜金属膜氧化膜有机实芯无机实芯线绕热敏光敏压敏1、2345789GTXLWD普通超高频高阻高温精密电阻器——高压电位器——特殊函数特殊高功率可调小型测量用微调多圈包括：额定功率阻值允许误差精度等级表10.1电阻器和电位器的型号命名法示例1：型号RJ71-0.25-3.3KΩ-I的精密金属膜电阻器，含义为：示例2：22kΩ单联合成碳膜电位器3.电阻器和电位器的主要性能指标

(1).固定电阻器的主要参数

1）额定功率

指电阻器在规定的环境温度和湿度下，假设周围空气不流通，在长期连续工作而不损坏或基本不改变电阻器性能的情况下，电阻器上允许消耗的最大功率。图10.2固定电阻器额定功率的符号表示

2）标称阻值及允许误差电阻器的阻值和误差有三种标注方法：直标法是将电阻器的主要参数和技术性能用数字或字母直接标注在电阻体上。文字符号法是将需要标出的主要参数与技术性能用文字、数字符号两者有规律地组合起来标志在电阻器上。如0.1Ω标注为Ω1，3.3Ω标为3Ω3，4.7kΩ标为4k7，10MΩ标注为10M等。色标法（又称色环表示法）是用不同颜色的色环来表示电阻器的阻值及误差等级。3）最高工作电压

指电阻器长期工作不发生过热或电击穿的工作电压限度。图10.3电阻器色标法示例

(2)电位器的主要参数电位器的主要参数除了与电阻器相同的标称阻值、额定功率外，还有：1）阻值变化规律 常用的电位器阻值变化规律有直线式（X）、指数式（Z）、对数式（D）三种。2）滑动噪声 电位器的接触刷在电阻体上移动时，除了有用信号外还有起伏不定的噪声信号（可用示波器观测到），这就是电位器的滑动噪声。滑动噪声应在一定的范围内，否则影响电子设备的正常工作。4.电阻器的简单测试

固定电阻器的简单测试

测量电阻一般可用万用表和欧姆表。(1)将万用表的量程开关选置到测量电阻的适当的档位上；(2)两表笔分别接被测电阻的两端；(3)看表的读数，完成测量。

电位器的简单测试

10.1.2电容器1.电容器的分类按介质不同，可分为空气介质电容器、纸介电容器、有机薄膜电容器、瓷介电容器、玻璃釉电容器、云母电容器、电解电容器；按结构不同，可分为固定电容器、半可变电容器、可变电容器等。(1)固定电容器

固定电容器的电容量是不可调节器的，常用的几种固定电容器有图10.4常用固定电容器的外形和图形符号(2)半可变电容器

半可变电容器又称微调电容器或补偿电容器。其特点是容量可在小范围内变化，可变容量通常在几pF或几十pF之间(3)可变电容器

可变电容器的容量可在一定范围内连续变化，它由若干片形状相同的金属片并接成一组（或几组）定片和一组（或几组）动片。

图10.5常用半可调电容器的图形符号和外形2.电容器的型号命名法第一部分第二部分第三部分第四部分用字母表示主体用字母表示材料用字母表示特征用字母或数字表示符号符号意义符号意义符号意义C电容器CIOYVZJBFLSQHDAGNTME瓷介玻璃釉玻璃膜云母云母纸纸介金属化纸聚苯乙烯聚四氟乙烯涤纶（聚脂）聚碳酸脂漆膜纸膜复合铝电解钽电解金属电解铌电解钛电解压敏其它材料电解TWJXSDMYC铁电微调金属化小型独石低压密封高压穿心式包括品种、尺寸代号、温度特性、直流工作电压、标称值、允许误差、标准代号表10.5电容器的型号命名法

电容器的型号示例(1)标称容量与允许误差

电容器的容量表示电容储存电荷的能力。

电容器类别标称值系列高频纸介质、云母介质、玻璃釉介质高频（无极性）有机薄膜介质1.01.11.21.31.51.61.82.02.22.42.73.03.33.63.94.34.75.15.66.26.87.58.29.1纸介质、金属化纸介质、复合介质低频（有极性）有机薄膜介质1.01.52.02.23.34.04.75.06.06.88.0电解电容器1.01.52.23.34.76.8表10.6常用电容器电容量标称系列1）容量数字标注方法用三位整数表示，第一、二位为电容量的有效数字，第三位为有效数字后面加零的个数，单位为pF，如223表示22000pF的电容量。2）容量的文字表示法将容量的整数部分写在容量单位标注符号的前面，小数部分写在容量单位标注符号的后面。如：3p3=3.3pF，1μ1=1.1μF，2n2=2.2nF。3）误差标注方法有：（1）将容量的允许误差直接标在电容器上； （2）用罗马数字“Ⅰ”、“Ⅱ”、“Ⅲ”分别标注在电容器上表示允许误差为±5%、±10%、±20%； （3）用英文字母表示允许误差等级。D、F、G、J、K、M、N、P、S、Z分别表示±0.5%、±1%、±2%、±5%±10%±20%、±1000%、±5020%、±8020%。4）容量误差的色标标注法，其标注原则与电阻色标法相同。(2)额定工作电压耐压值一般都直接标注在电容器上

电容器的容量及误差标注方法3.电容器的简单测试方法(1)电解电容的测试1）电容量的测量用数字万用表的电容测试档位选取适当的量程，即可以直接测量出电容的电容量。2）测电容器漏电电流将数字万用表的欧姆档置于较大档位，将其两个表笔接到电容的两端，这时看到显示数字，然后逐渐变到显示“1”的状态，则说明电容的漏电流基本正常。如果再将两表笔反过来接到电容器的两端，若看到显示的数字首先为负的，然后数字变成正的，最后也显示“1”的状态，说明电容器是贮存电荷的功能正常。

(2)非电解电容器的测试

对于非电解电容器的测试一般直接使用数字万用表的电容测试档位对其电容量进行测量。1.电感器的分类

电感器的种类很多，根据电感器的电感量是否可调可分为固定电感器、可变电感器和微调电感器；按其导磁体性质来分，有带磁芯和不带磁芯的电感器；按绕线结构来分，有单导线圈、多层线圈和蜂房线圈。10.1.3电感器a)电感器线圈b)带磁芯电感器c)磁芯有间隙电感器d)带磁芯连续可调电感器e)有抽头电感器f)步进移动触点的可变电感器g)可变电感器图10.7电感器的符号2.电感器的主要参数

(1)电感（L）它包括自感与互感，反映电感存储磁场能量的能力，也反映电感器通过变化电流时产生感应电动势的能力。(2)品质因数（Q）(3)分布电容(4)额定电流额定电流是指电感器长期工作不损坏所允许通过的最大电流。

3.电感器的简单测试

要测量电感器的电感量等参数，可以使用电感测试仪、交流电桥、Q表。使用万用表只能判断一下线圈的直流电阻是否正常或者是否线圈开路与短路等情况。一般情况下我们对电感器的测试常常不须要去测量其电感量等参数，常常只要简单地判断一下它是否还能工作。中心抽头的判定：先假定一根为中心抽头，如果测得它与另外两根引线的直流电阻值差别不大，那么假定是对的，否则重新假定和测量。10.1.4半导体分立元件

1.国产半导体器件型号命名方法示例1：二极管2CZ11A的型号意义如下所示示例2：三极管3DG6B的型号意义如下所示2.半导体二极管(1)半导体二极管的分类及符号

1）按其用途不同可分为整流二极管、检波二极管、稳压二极管、变容二极管、光敏二极管；2）按其制作材料不同可分为锗二极管和硅二极管；3）按其制作工艺的不同可分为点接触二极管和面接触二极管。常用二极管的外形及符号如图。（a）普通二极管（b）稳压二极管（c）发光二极管。图10.8常用二极管的外形及图形符号(2)二极管的主要参数

反向饱和电流IS

指二极管未击穿时的反向电流，其值越小，二极管的单向导电性越好。Is值随温度增加而增加，使用时要注意。最大整流电流IF

指二极管长期运行时允许通过的最大正向平均电流。最大反向工作电压URM

指正常使用时允许加在二极管两端的最大反向电压。最高工作频率fM反向恢复时间trr

(3)二极管的简单测试

用数字万用表来测试普通二极管是十分方便的。它可以判断普通二极管的阳、阴极性，二极管的好坏，是硅管还是锗硅等。只要使用数字万用表的“”档（以下简称通断档）分别测试二极管的正向电阻和反向电阻就可以进行以上判断。1）好坏的判别如果数字万用表的两次读数均显示“1”，则被测元件已经损坏或它根本就不是二极管。当两次读数有一次显示.2XX~.7XX(X表示任意数字)，另一次显示“1”时，说明二极管是好的。2）材料的判别如果两次读数字中有一次显示为.2XX~.4XX表示是锗管，如果显示的是.5XX~.7XX表示是硅管。3）正负极性的判别

在两次测量中，有数字显示的那次测量，数字万用表红表笔所接的一端为二极管的阳极，黑表笔所接的一端为阴极。当然判断二极管的阳极阴极也可以用观察的方法类别，一般二极管的外壳上均印有箭头、色点、色环等标识，箭头所指向的方向或靠近色环的一端为阴极，有色点的一端为阳极。3.半导体三极管(1)三极管的分类与外形按所用的半导体材料分有硅管和锗管（硅管多为NPN型。锗管多为PNP型）；按结构分有PNP管和NPN管；按其用途又分为低频管、中频管、高频管、超高频管、小功率管（功率小于1W）、中功率管、大功率管和开关管等；按封装形式分有玻璃壳封装管、金属壳封装管、塑料封装管等。图10.11晶体管的结构和符号图10.11金属壳与塑料壳三极管外形图(2)三极管的简单测试用数字万用表可以十分方便地判断出三极管的三极、管芯类型（NPN，PNP）以及测量其β。1）判别基极和三极管的管芯类型2）β的测量和集电极c、发射极e的判别10.1.5半导体集成电路

简称为集成电路，它利用半导体工艺把晶体管三极管、晶体二极管、电阻、电容等元件制作在同一基片上，并按要求相互连接起来，使其成为具有一定功能的电路。与由分立元件组成的电路比，具有体积小、集成度高、功耗小、可靠性高、重量轻、成本低等优点。1.集成电路的分类按处理信号不同可分为数字集成电路和模拟集成电路。数字集成电路按电路集成度又可以分为：①小规模集成电路（SSI）②中规模集成电路（MSI）③大规模集成电路（LSI）④超大规模集成电路（VLSI）

集成电路的分类综合考虑制造工艺和使用功能，集成电路的分类如下：(1)数字电路TTL电路、HTL电路、ECL电路、CMOS电路、微型机电路(2)模拟电路运算放大器、稳压器、音响电路、电视电路、非线性电路(3)接口电路电平转换器、电压比较器、线驱动接收器、外围驱动器(4)特殊电路2.半导体集成电路电路型号命名方法

74表示国际通用74系列（民用）；54表示国际通用54系列（军用）。H表示高速。L表示低速。LS表示低功耗。C表示只出现在74在系列。M表示只出现在54系列。第一部分第二部分第三部分第四部分第五部分中国制造器件类型器件系列品种工作温度范围封装C

T：TTL电路H：HTL电路E：ECL电路C：CMOS电路M：存储器μ：微型机电路F：线性放大器W：稳压器D：音响电视电路B：非线性电路J：接口电路AD：A/D转换器DA：D/A转换器SC：通信专用电路SS：敏感电路…TTL电路分为：54/74×××54/74H×××54/74L×××54/74S×××54/74LS×××54/74AS×××54/74ALS×××54/74F×××CMOS电路为：4000系列54/74HC×××54/74HCT×××…C：0~70℃G：-25~70℃L：-25~85℃E：-40~85℃R：-55~85℃M：-55~125℃F：多层陶瓷扁平封装B：塑料扁平封装H：黑瓷扁平封装D：多层陶瓷双列直插封装J：黑瓷双列直插封装P：塑料双列直插封装S：塑料单列直插封装T：金属圆壳封装K：金属菱形封装C：陶瓷芯片载体封装E：塑料芯片载体封装G：网络针棚陈列封装…SOIC：小引线封装PCC：塑料芯片载体封装LCC：陶瓷芯片载体封装表10.9半导体集成电路型号命名法3.数字集成电路简介与使用一般规则

(1)TTL集成电路简介1）国产TTL集成电路有T1000~T4000系列

T1000标准系列与国标CT54/74系列及国际SN54/74通用系列相同；

T2000高速系列与国标CT54H/74H系列及国际SN54H/74H高速系列相同；

T3000肖特基系列与国标CT54S/74S系列及国际SN54S/74S肖特基系列相同；

T4000低功耗肖特基系列与国标CT54LS/74LS系列及国际SN54LS/74LS低功耗肖特基系列相同。2）型号区别

54与74系列的区别主要是在工作环境温度上，54系列为-55~+125℃，74系列为0~+70℃。

T1000~T4000的主要区别仅在于典型门的平均延迟时间和平均功耗两个参数有所不同，其它电参数和外引线排列基本相同，可根据要求选择功能相同的系列电路互为代用。(2)TTL集成电路一般使用规则

电路规定的工作极限参数不能超过保证电源电压的稳定输入输出端的处理当负载为容性且电容量大于100pF时，TTL输出端应串接数百欧姆的限流电阻限制充放电电流。不要带电焊接或拔插集成电路，以防电流的冲击造成集成电路的永久性损坏。输入信号的有效上升沿和下降沿不应超过1μs。(3)CMOS集成电路简介

1）优点

CMOS集成电路是以单极型晶体管为基本元件制成的， 具有功耗低、工作电源电压范围宽（如CC4000系列的工作电压范围为3~18V）、速度快（可达7MHz）、抗干扰能力强、逻辑摆幅大、输入阻抗高（通常为108Ω）、扇出能力大、封装密度大、温度稳定性好、抗辐射能力强及成本低等优点。

2）三种封装形式 陶瓷扁平封装，工作温度范围是-55~+100℃； 陶瓷双列直插封装，工作温度范围是-55~+125℃； 塑料双列直插封装，工作温度为-40~+85℃。(4)CMOS集成电路的一般使用规则

1）电源极性不允许接反，电源电压范围为3~18V，电源电压不允许超出此范围内。工作时一定要注意电压与信号的加载顺序，要先加电源，后加信号，先撤除信号，后切断电源。2）输入信号的幅度不能超过电源电压，否则会损坏其内部的输入保护二极管。3）输入端的输入电流一般不应超过1mA，对低内阻的信号源常采用限流措施。4）多余不用的输入端不允许悬空，在电路中应按逻辑功能的要求接电源端或地（参考TTL多余输入端处理）。多余输入端最好不要并联使用，因为并联后会增加输入电容而降低电路的工作速度。5）CMOS集成电路的输出端不允许直接接地或电源，也不允许两个CMOS芯片输出端直接连接使用，以免损坏器件。可将同一芯片的几个同类电路的输入端和输出端分别并联在一起以增加驱动能力。10.2.1常用焊接工具1.电烙铁电烙铁是焊接的基本工具,它的作用是把电能转换成热能,用以加热工件,熔化焊锡,使焊锡润湿被焊金属形成合金,使元器件与导线牢固地连接到一起。

2.辅助工具尖嘴钳斜口钳镊子刀子10.2电子焊接的基本操作工艺10.2.2电子焊接的焊料焊料是一种易熔金属，它能使元器件引线与印制电路板的导线连接在一起。焊料通常是用锡（Sn）与铅（Pb）再加入少量其它金属制成的材料，一般称为焊锡。1.焊锡的种类常用焊锡按含量的多少可分为15种，按含锡量和杂质的化学成分分为S、A、B三个等级，电子器件的焊接使用焊锡一般为65Sn~40Sn。2.焊锡的形状常用焊锡有五种形状：①块状；②棒状；③带状；④丝状；⑤粉末状。

10.2.3助焊剂与阻焊剂

1.助焊剂(1)助焊剂的作用就是要清除金属表面的氧化物、硫化物、油和别的污染物，防止在加热过程中的焊料继续氧化，并帮助焊料流动和湿润。(2)助焊剂可分为：无机助焊剂、有机助焊剂、树脂助焊剂等几种。2.阻焊剂阻焊剂作用：将不需要焊接的部分保护起来，阻止焊锡流到这此部位。

10.2.4电子元件焊接的基本要求与方法

1.锡焊焊点的基本要求(1)焊点应接触良好，保证被焊件间能稳定可靠地通过一定的电流。(2)避免虚焊的发生。(3)焊点要有足够的机械强度。(4)焊点表面应美观，焊点表面应呈现光滑状态，不应出现棱角或拉尖现象。图10.17焊点示意图2.锡焊的条件(1)被焊件必须具备可焊性；(2)被焊件表面应保持清洁；(3)使用合适的焊剂；(4)适当的焊接温度。

提高锡焊温度虽然可提高锡焊的速度,但是锡焊温度过高焊剂分解速度快,导致焊盘脱落。温度过低会导致虚焊。

(5)焊接时间的选择 在焊接温度确定之后，应根据润湿状态来决定焊接时间的长短。时间太短，锡焊不足以润湿，时间太长，有损伤元器件和印制板的危险。因此，要合理地控制焊接的时间，通常要求焊接时间在1.5~4s之间。另外，对同一个焊点应断续焊接，而不能连续焊接。3.焊接的基本方法(1)导线及元件引线上锡(2)烙铁的握法(3)焊接的的基本方法1）五步焊接法2）三步焊接法图10.19五步操作法图10.20三步操作法1.插装元件的引线成型要求手工插装焊接的元器件引线需要注意的是：

①引线不应在根部弯曲，至少要离根部1 .5mm以上；②弯曲处的圆角半径R要大于两倍的引线直径；③弯曲后的两根引线要与元件本体垂直，且与元件中心位于同一平面内④元件的标志符号应方向一致，以便于观察。图10.21手工插装元器件引线成型形状10.3电子元器件的安装2.元器件的插装方法(1)手工插装：手工插装多用于科研或小批量生产，有两种方法：一种是一块印制电路板所需全部元器件由一人负责插装；另一种是采用传送带的方式上多人流水作业完成插装。(2)