贴片收音机的制作

项目二贴片收音机的制作项目提出项目目标工作原理分析知识链接项目制作项目检查项目评价项目提出制作微型贴片收音机，实物图片如下：项目目标1、掌握表面贴装元件的分类、识别和焊接技术2、掌握SMT（SurfaceMountedTechnology表面贴装技术）印制板产品制作技术3、学习SMT工艺流程4、通过项目实践，深入学习无线电接收等高频电子技术知识5、本项目具体要求：①能看懂FM收音机的原理框图、电原理图及装配图。②熟悉FM收音机的装配工艺流程。③制作一台用SMT元件组装的FM收音机。④运用电路知识，分析、排除调试过程中所遇到的问题。根据FM收音机的技术指标测试FM收音机的主要参数。工作原理分析一、产品特点和主要性能指标：采用电调谐单片FM收音机集成电路SC1088，调谐方便准确；接收频率为87～108MHz；外型小巧，便于随身携带（见图1-1）;电源范围：1.8V～3.5V，AAA7号电池两节；内设静噪电路，抑制调谐过程中的噪音。图1-1贴片收音机外型图二、工作原理电路的核心是单片收音机集成电路SC1088。它采用特殊的低中频(70KHz)技术，外围电路省去了中频变压器和陶瓷滤波器，使电路简单可靠，调试方便。SC1088采用SOT16脚封装，图1-2是FM收音机电路原理框图，图1-3是电路原理图，表1.1是SC1088引脚功能表。FM收音机原理框图由输入电路、混频电路、本振电路、信号检测电路、中频放大电路、鉴频电路、静噪电路和低频放大电路组成。收音机电原理图见1-3所示。⑴输入电路FM调频信号由耳机线馈入经C14、C15、C16和L1的组成的输入电路（高通滤波器）进入IC的11、12脚混频电路。此处的FM信号没有调谐的调频信号，即所有调频电台信号均可进入。⑵混频电路混频电路集成在集成电路内，它的作用是把从输入回路送来的高频载波信号与本机振荡电路产生的信号进行差频，产生一个70kHz的中频载波信号并把它送入中频限幅放大电路进行放大。⑶本振自动调谐电路本振自动调谐电路由信号检测电路、自动搜台调谐电路组成。①信号检测电路。信号检测电路在集成电路内部，它的作用是检测有无电台信号，并对自动搜台电路发布指令以及控制静噪电路的工作状态。②自动搜台调谐电路。自动搜台调谐电路由本机振荡调谐电路、C13、自动搜台按钮S1和复位按钮S2及集成电路内自动搜台电路组成，参见电原理图1-3。该电路的作用是自动搜索调谐（选台）及电台锁定。本机振荡电路中的关键元器件是变容二极管，它是利用PN结的结电容与反偏电压的有关特性制成的“可变电容”(见图1-4a)。图1-4b为变容二极管加反向电压Ud时,其结电容Cd与Ud的特性图，是非线性关系。这种电压控制的可变电容广泛用于电调谐、扫频等电路。变容二极管C-V特性图（标FT端为负极）

收音机外观图+_UdBP910Ud(V)Cd(PF)(a)(b)图1-4本振自动调谐电路工作过程：当按下自动搜台按钮S1，自动搜台电路内恒流源打开，+3V电压对C9恒流充电，使C9两端电压逐渐升高，该变化的电压通过R4加至变容二极管V1正极，使V1两端的反向电压逐渐升高，结电容逐渐变小，由V1、C8、L4构成的本振电路的频率逐渐升高，进行搜索调谐（选台）。当收到电台信号时，信号检测电路检出后发一指令给集成电路内的自动搜台电路，自动搜台电路内AFC电路对C9的充电电流进行微调，当达到最佳接收频率时，停止对C9充电，从而锁住所接收电台节目频率，稳定接收电台广播。若要接收其它节目，只要再次按下S1即可继续搜索新的电台。当按下S2，电容C9放电，本振频率回到最低端。电容C8由于容量比较大，只起到隔直的作用，与本振频率无关。⑷中频放大、限幅与鉴频电路电路的中频放大，限幅及鉴频电路的有源器件及电阻均在IC内。FM广播信号和本振电路信号在IC内混频器中混频产生70kHz的中频信号，经内部1dB放大器，中频限幅器，送到鉴频器，把音频信号从70kHz载波信号中解调出来，经内部环路滤波后由IC1的2脚输出音频信号。电路中1脚的C10为静噪电容，3脚的C11为AF（音频）环路滤波电容，6脚的C6为中频反馈电容，7脚的C7为低通电容，8脚与9脚之间的电容C17为中频耦合电容，10脚的C4为限幅器的低通电容，13脚的C12为中频限幅器失调电压电容，C13为滤波电容。⑸耳机驱动电路由于用耳机收听，所需功率很小，本机采用了简单的晶体管放大电路，集成电路IC1的2脚输出的音频信号经电位器Rp调节电量后，由V3，V4组成复合管甲类放大。R1和C1组成去加重电路，电感线圈L1和L2为射频与音频隔离线圈。这种电路耗电大小与有无广播信号以及音量大小关系不大，不收听时要关断电源。高频功率放大的必要性远距离无线传输，弥补信号衰落，提高信号抗噪声干扰能力一些其他需要，如高频加热装置、微波功率源等需要高频功率放大电路最主要的技术指标：（与低频功率放大电路一样）输出功率、效率和非线性失真。高频功率放大器的特点：放大信号频率高，输出功率高、效率高。高频功率放大器的功能：用小功率的高频信号去控制高频功率放大器，将直流电源供给的能量转换为大功率的高频能量输出，并保证输出与输入的频谱相同。知识链接一、丙类高频谐振功率放大器图1-5从节省能量的角度考虑,效率更加重要。高频功放常采用效率较高的丙类工作状态,即晶体管集电极电流导通时间（导通角c）小于输入信号半个周期的工作状态。为了滤除丙类工作时产生的众多高次谐波分量,采用LC谐振回路作为选频网络,也称为谐振高频功率放大电路。有源放大元件选频网络图1-6使用高频功率放大器的目的放大高频信号使发射机末级获得足够大的发射功率高频功率信号放大器使用中需要解决的两个问题高效率输出高功率输出高频功率放大器和低频功率放大器的共同特点都是输出功率大和效率高相同点：①都要求输出功率大和效率高

②激励信号幅度均为大信号不同点：①高频功放工作频率高，低频功放工作频率低。②高频功放采用选频网络作负载，而低频功放一般用电阻或变压器等非谐振负载。③高频功放一般工作在丙类状态，低频功放工作在乙类或甲乙类状态。高频功率放大器与低频功放相比较功率放大器的工作状态功率放大器一般分为甲类、乙类、甲乙类、丙类等工作方式，为了进一步提高工作效率还提出了丁类与戊类放大器。高频功率放大器通常工作于丙类工作状态，属于非线性电路功率放大器的主要技术指标是输出功率与效率.表1.2不同工作状态时放大器的特点

工作状态

半导通角

理想效率

负

载

应

用

甲类

qc=180°

50%

电阻

低频

乙类

qc=90°

78.5%

推挽，回路

低频，高频

甲乙类

90°＜qc＜180°

50%＜h＜78.5%

推挽

低频

丙类

qc＜90°

h＞78.5%

选频回路

高频

丁类

开关状态

90%~100%

选频回路

高频

丙类谐振功率放大器的电路结构及工作原理

图1-7丙类谐振功率放大器的原理电路

放大电路由晶体管V，谐振回路L1C1，L2C2及电源三部分组成。晶体管VT工作在丙类，起开关作用。谐振回路L1C1，L2C2起选频、匹配作用。电源有两组，一组为基极电源VBB，它的作用是保证放大器工作在丙类。另一组是集电极电源Vcc，它保证晶体管能处于放大状态，另外还为功率的放大提供能量。图1-8丙类谐振功放的电压和电流波形

丙类谐振功率放大器的性能分析

丙类谐振功放的工作状态有：欠压、临界和过压三种。丙类谐振功放的工作状态主要取决于三级管可能工作的区域。欠压工作状态：输出功率P0和效率c都较低，而且输出信号电压振幅Ucm随负载变化较大，因此，除了特殊场合以外，很少采用这种工作状态。临界工作状态：输出功率P0最大，且效率c也高，常用于发射机的功率输出级（末级），以便获得最大输出功率。过压工作状态：在弱过压区，c达最大，P0下降不多，当负载变化时，输出信号电压振幅Ucm变化较小，多用于需要维持输出电压比较平稳的场合，如发射机的中间放大级。当负载短路时，集电极损耗功率Pc达最大值，有可能使功率晶体管烧坏。因此，在调整谐振功率放大器的过程中，必须防止负载短路。谐振功率放大电路的组成

基本组成：丙类高频功率放大器是由输入回路、非线性器件（晶体管、场效应管）和输出谐振回路组成。输入、输出回路在功率放大器中的作用是：提供放大器所需的正常偏置；实现滤波选取基波分量；实现阻抗匹配。组成：直流馈电电路滤波匹配网络（1）直流馈电电路直流馈电电路有集电极馈电电路和基极馈电电路两部分.基极馈电电路为了使用单电源供电及保证谐振功放工作在丙类状态,常用自给反向偏压方式为基极提供一个偏压.图1-9自给反向偏压电路集电极馈电电路集电极馈电电路有串联馈电和并联馈电两种方式，所谓串联馈电方式是指直流电源、匹配网络(谐振回路)与功放管三者是串联连接的馈电方式。所谓并联馈电,指上面三者是并联连接的馈电方式图1-10集电极馈电电路（2）匹配网络为了使谐振功率放大器有较高的功率增益和较高的效率,除了要正确选择放大器的工作状态外,还必须合理选择好输入和输出匹配网络。输入匹配网络的功能是从前级获取最大限度的激励功率输入到功放管中。输出匹配网络的基本功能是：（1）将外接负载阻抗RL（或ZL）变换为丙类谐振功率放大器所需的最佳负载电阻R，以保证放大器传输到负载的功率最大；（2）抑制除基波外的各次谐波分量，使负载上只有基波电压。可见，输入输出网络具有“匹配”、“滤波”的功能。图1-11谐振功放的输入、输出匹配网络图1-12常见的匹配网络图1-13实际谐振功率放大器电路丙类放大器为什么一定要用谐振回路作为集电极的负载？谐振回路为什么一定要调谐在信号频率上？

答：这是因为放大器工作在丙类状态时，其集电极电流将是失真严重的脉冲波形，如果采用非调谐负载，将会得到严重失真的输出电压，因此必须采用谐振回路作为集电极的负载。调谐在信号频率上集电极谐振回路可以将失真的集电极电流脉冲中的谐波分量滤除，取出其基波分量，从而得到不失真的输出电压。知识链接二：高频宽带功率放大器丙类倍频器宽频带高频功率放大器的特点与要求频带：要求覆盖整个发射机工作频率范围，在发射机变换工作频率时，不需要进行调谐。信号源与放大器、放大器与放大器、放大器与天线负载之间的耦合必须实现宽频带的阻抗匹配通常利用宽频带变压器做输入、输出和级间耦合电路，实现宽频带的阻抗匹配宽频带变压器的两种形式:

①利用普通变压器的原理，采用高频磁芯来扩展频带，可以工作到短波段②传输线变压器图1-14功率放大器组件的功率放大电路功率放大电路在手机电路中的识别。可以根据两个原则：一是功率放大器连接在天线电路的TX端口；二是电路中通常都会有很多明显的英文标志。如图1-14中：“PA-GSM”是功率组件的明显标志，“PA”就是功率放大器的缩写。在N500模块中，“Vapc”只出现在功率放大电路中，它表示自动功率控制。“Pin”“和Pout”也只出现在功率电路中，它们分别表示功率放大器的输入和输出。丙类倍频器倍频器是一种频率变换电路。倍频器的输出信号频率f0是输入信号频率fi的整数倍，例如：f0=2fi,f0=3fi-----等。倍频器的主要用途如下：(1)将频率较低但稳定度较高的石英晶体振荡器所产生的稳定振荡信号进行倍频，以得到稳定的频率较高的振荡信号。(2)有时在超高频段难以获得足够功率的信号，就可以用倍频器将频率较低、功率较大的信号转变为频率较高、功率也能满足要求的超高频输出信号。(3)对于调频发射机来说，还可以利用倍频器加深调制深度，以获得较大的频偏。一个实际的丙类倍频器，其倍频次数n不能很高(常用二倍频或三倍频)，其主要原因是：集电极电流脉冲中的谐波分量幅度总是随着n的增大而迅速减小，故倍频次数太高，倍频器的输出功率和效率就会太低。

几个基本概念SMC表面组装器件（SurfaceMountingComponents）SMD表面组装元件（SurfaceMountingDevice）SMT表面组装技术（SurfaceMountingTechnology）THT传统通孔插装技术（ThroughHolePackagingTechnology）表面安装技术（SurfaceMountingTechnology简称SMT）通孔安装技术（ThroughHoleTechnology简称THT）SMC(surfacemountingcomponent)SMD(surfacemountingdevices)SMB(surfacemountingBoard)PCB(printedcircuitsBoard)知识链接三SMT基础知识基本概念1、THT与SMT2、SMT主要特点3、SMT工艺及设备简介SMT有两种基本方式，主要取决于焊接方式。此种方式适合大批量生产。对贴片精度要求高，生产过程自动化程度要求也高。（2）采用再流焊这种方法较为灵活，视配置设备自动化程度，即可用于小批量生产，又可用于大批量生产。混合安装方法，则需根据产品实际，将上述两种方法交替使用。（1）片状电阻代码:2012(eg.)外型(长×宽mm):2.0×1.25*0805*英制代号功率(W):1/10电压(V):100片状电阻厚度为0.4-0.6mm电阻值采用数码法直接标在元件上4、SMT元器件及设备

4.1表面贴装元器件SMD（2）片状电容片状电容主要是陶瓷叠片独石结构，其外型代码与片状电阻含义相同.片状电容元件厚度为0.9～4.0片状陶瓷电容依所用陶瓷不同分为三种:NPO：Ⅰ类陶瓷，性能稳定，损耗小X7R：Ⅱ类陶瓷，性能较稳定Y5V：Ⅲ类低频陶瓷，稳定性差片状陶瓷电容的电容值也采用数码法表示，但不印在元件上。表面贴装器件包括表面贴装分立器件(二极管、三极管、FET/晶闸管等)和集成电路两大类。⑴表面贴装分立器件:

三极管(eg.)1:发射极2:基极3:集电极功率≤300mW封装S0T-234.2表贴器件(2)表面贴装集成电路小外形封装SOP(smalloutlinepackage)16条引线节距1.27四列扁平封装QFP(Quadflatpackage)100条引线节距0.65

BGA封装（1）SMB的特殊要求：1)外观要求光滑平整，不能有翘曲或高低不平。2)热胀系数小,导热系数高,耐热性好。3)铜箔粘合牢固，抗弯强度大。4)基板介电常数小，绝缘电阻高。4.3、印制板SMBA=b或b-0.3B=h+T+0.3(电阻)B=h+T-0.3(电容)G=L-2T片状元件焊盘

（2）焊盘设计1、焊膏印制:焊膏印刷机操作方式:手动最大印制尺寸：320*280mm技术关键：①定位精度②模板制造5小型SMT设备2、贴片：手工贴片(1)镊子拾取安放

(2)真空吸取

真空笔3、再流焊设备台式自动再流焊机电源电压220V50Hz额定功率2.2kW有效焊区尺寸240×180(mm)

加热方式：远红外+强制热风工作模式：工艺曲线灵活设置，工作过程自动标准工艺周期：约4分钟再流焊工艺曲线6、TPE-2005A型表面贴片焊接机操作说明按下设置键，液晶屏进入设置状态165℃145S220℃45S220℃10S数字反显时，每按△键数字加1。每按▽键数字减1。每按设置键，数字跳到下一位。完成设置后，按确定结束设置。同时本数值保存，下次开机，如不需设置可直接工作。（1)轻拉工作台，将已贴好芯片的PCB放入工作台内(托盘不能放入），将工作台推入加温区。(2)当元件线路板进入工作区后，按加热键，焊接机开始按设置要求进行焊接工作。同时，液晶屏动态显示温度曲线。(3)当焊接过程结束后，拉出工作台用镊子将PCB取出。（1）SMT典型焊点SMT焊接质量要求同THT基本相同，要求焊点的焊料的连接面呈半弓形凹面，焊料与焊件交界处平滑，接触角尽可能小，无裂纹、针孔、夹渣,表面有光泽且平滑。7、SMT焊接质量（2）常见SMT焊接缺陷(a)焊料过多(b)漏焊(未润湿)(c)立片(又称“墓碑现象”“曼哈顿”)（d）焊球现象（e）桥接项目制作1、安装流程①安装前检查a.印制电路板检查（对照下图进行检查）。1.图形完整，有无短、断路缺陷2.孔位及尺寸是否正确3.表面涂覆（阻焊层）b.外壳及结构件检查。1.按材料表检查元器件品种规格及数量（见附表一，表贴元器件除外）2.检查收音机外壳有无缺陷及外观损伤3.耳机c.THT（通孔）元件检测。1.电位器阻值调节特性2、安装步骤（a）SMT贴片

（b）THT安装印制电路板安装图2.LED、电感线圈、电解电容、插座、开关的好坏3.判断变容二极管及发光二极管的好坏及极性②贴片及焊接（参见上图（a））丝印焊膏

检查焊膏印刷情况是否良好，参见下图。焊膏印刷及贴片、焊接示意图按工序流程贴片。顺序：C1/R1,C3/C5,V3/C4,R2/C6,V4/C7,C8/R3,C16/C2,C12/C15/R4,C14/C13,C11/C9,IC1088。贴片过程注意事项：1.贴片元件不得用手拿。2.用镊子夹持不可夹到引线上，参见下图贴片元件夹取方式3.注意IC1SC1088标记方向不可贴错，参见下图。图1-9注意IC1SC1088的方向4.贴片电容表面没有标志，一定要保证准确及时贴到指定位置。c.检查贴片数量及位置。d.再流焊机焊接，参见下图（a）。e.检查焊接质量及修补。③安装通孔元器件（参考下图（b））。a.跨接线J1、J2（可用剪下的元件引线）。b.安装并焊接电位器Rp，注意电位器与印制板平齐。再流焊机及再流焊工艺曲线（a）（b）c.耳机插座XS（只有先将耳机插头插入耳机插座中进行焊接，才能保证耳机插座XS完好，不致损坏。）d.轻触开关S1、S2。e.电感线圈L1～L4（磁环L1,色环L2，8匝线圈L3，5匝线圈L4）。f.变容二极管V1(注意图上的极性方向标记)。g.电解电容C18（100µF）卧式安装，参见下图。电解电容C18安装方式及发光二极管V2的安装高度示意图h.发光二极管V2，注意安装高度，参见下图。i.焊接电源连接线J3、J4,注意正负导线颜色。

⑶调试①所有元器件焊接完成后目视检查。1.元器件：型号、规格、数量及安装位置，方向是否与图纸符合。