第2章電子設(shè)計制作與常用工具2.1電子制作概述2.1.1電子制作基本概念電子制作是將電子設(shè)計理論實體化，利用集成電路和元件組裝功能裝置，體現(xiàn)創(chuàng)新思維，綜合應(yīng)用多學科知識，旨在學習創(chuàng)新并推動產(chǎn)品化、市場化。2.1.2電子制作基本流程電子制作的基本流程如圖2-1所示，簡要說明如下。圖2-1電子制作的基本流程1. 審題審題是確保設(shè)計不偏不漏的關(guān)鍵，需明確系統(tǒng)功能和要求，學生應(yīng)與命題老師充分溝通。偏題漏題可能導(dǎo)致設(shè)計失敗甚至法律責任，特別重要，必須重視。2. 方案選擇與可行性論證將系統(tǒng)功能分配到各單元電路，繪制整機框圖，結(jié)合知識和資料創(chuàng)新，提出多方案并論證其功能、性能、經(jīng)濟性及進度，選擇最佳方案。3. 單元電路的設(shè)計、參數(shù)計算和元器件選樣在確定總體方案、畫出詳細框圖之后，即可進行單元電路設(shè)計。（1）根據(jù)設(shè)計和框圖確定單元電路要求，擬定性能指標，優(yōu)化接口減少電平轉(zhuǎn)換，簡化結(jié)構(gòu)降成本。（2）擬定單元電路要求并核對無誤，按順序逐個設(shè)計各單元電路，確保設(shè)計完整準確。（3）確定單元電路結(jié)構(gòu)形式，查閱資料選參考電路，或綜合多方案獲得所需電路。（4）根據(jù)設(shè)計要求選用元器件，調(diào)整參數(shù)并估算，確保元件符合電路性能需求。顯然，這一步工作需要有扎實的電子線路和數(shù)字電路的知識及清晰的物理概念。4. 計算參數(shù)計算參數(shù)的具體方法，主要在于正確運用已學過的分析方法，搞清電路原理，靈活運用公式進行計算。一般情況下，計算參數(shù)應(yīng)注意以下幾點：（1）元器件電壓、電流、頻率及功耗應(yīng)留裕量，保證正常工作及性能達標。（2）參數(shù)計算按環(huán)境及電網(wǎng)最不利條件考慮。（3）元件極限參數(shù)留1.5倍裕量，如三極管耐壓30V選取。（4）電阻值選1MΩ以內(nèi)，最多不超10MΩ，符合標稱值及品種規(guī)范。（5）非電解電容選100pF～0.1μF，符合標稱值系列并選適品種。（6）保證性能前提下，降成本，減種類及功耗，便于安裝調(diào)試。（7）計算參數(shù)應(yīng)標注在電路圖適當位置。（8）設(shè)計優(yōu)選中、大規(guī)模集成電路，晶體管電路仍為基本方法。（9）輸入輸出電阻根據(jù)信號源定，射極跟隨或FET電路實現(xiàn)阻抗匹配。（10）總增益定放大級數(shù)，留15%-20%裕量，除前置用共發(fā)射極。（11）級間耦合根據(jù)信號頻率及功率需求，低頻直接耦合，小信號阻容耦合。（12）為了降低噪聲，ICQ可選得低些，選β小的管子。后級放大器，因輸入信號幅值較大，工作點可適當高一些，同時選β較大的管子。工作點的選定以信號不失真為宜。5. 組裝與調(diào)試設(shè)計需驗證，手工難自動校驗，誤差難避免。故須面包板組裝測試，發(fā)現(xiàn)問題及時修改，確保功能性能符合，驗證環(huán)節(jié)不可缺。6. 印制電路板的設(shè)計與制作具有印制電路的絕緣底板叫印制電路板，簡稱印制板。印制電路板在電子產(chǎn)品中通常有三種作用：（1）作為電路中元件和器件的支撐件。（2）提供電路元件和器件之間的電氣連接。（3）通過標記符號把安裝在印制板上面的元件和器件標注出來，給人一目了然的感覺，這樣有助于元件和器件的插裝和電氣維修，同時大大減少了接線數(shù)量和接線錯誤。印制板設(shè)計軟件可以采用Altiumdesigner。7. 元件焊接與整機裝備調(diào)試電子產(chǎn)品的焊接裝配是在元器件加工整形、導(dǎo)線加工處理之后進行的。裝配也是制作產(chǎn)品的重要環(huán)節(jié)，要求焊點牢固，配線合理，電氣連接良好，外表美觀，保證焊接與裝配的工藝質(zhì)量。8. 編寫設(shè)計文檔與總結(jié)報告文檔的具體內(nèi)容與上面所列的設(shè)計步驟是相呼應(yīng)的，即：（1）系統(tǒng)的設(shè)計要求與技術(shù)指標的確定。（2）方案選擇與可行性論證。（3）單元電路的設(shè)計、參數(shù)計算和元器件選擇。（4）列出參考資料目錄。總結(jié)報告是在組裝與調(diào)試結(jié)束之后開始撰寫的，是整個設(shè)計工作的總結(jié)，其內(nèi)容應(yīng)包括：（1）設(shè)計工作的日志。（2）原始設(shè)計修改部分的說明。（3）實際電路圖、實物布置圖、實用程序清單等。（4）功能與指標測試結(jié)果（含使用的測試儀器型號與規(guī)格）。（5）系統(tǒng)的操作使用說明。（6）存在問題及改進方向等。2.2電子制作常用工具電子制作常用的工具可劃分為板件加工、安裝焊接和檢測調(diào)試三大類。板件加工類工具主要有錐子、鋼板尺、刻刀、螺絲刀、鋼絲鉗、小型臺鉗、手鋼鋸、小鋼銼、錘子和手電鉆等，安裝焊接類工具主要有鑷子、鉛筆刀、剪刀、尖嘴鉗、偏口鉗、剝線鉗、熱熔膠槍和電烙鐵等，檢測調(diào)試類工具主要有測電筆、萬用表、信號源、穩(wěn)壓電源和示波器等。2.2.1板件加工工具1.螺釘旋具螺釘旋具分為十字螺釘旋具和一字螺釘旋具，主要用于擰動螺釘及調(diào)整可調(diào)元件的可調(diào)部分。螺釘旋具俗稱改錐、起子。電工用螺釘旋具有100mm、150mm和300mm三種。十字螺釘旋具按照其頭部旋動螺釘規(guī)格的不同分為I、II、III、IV幾個型號，分別用于旋動22.5mm、6～8mm、10～12mm的螺釘。無感螺絲刀用于電子產(chǎn)品中電感類組件磁芯的調(diào)整，一般采用塑料、有機玻璃等絕緣材料和非鐵磁性物質(zhì)做成。另外，還有帶試電筆的螺釘旋具。普通螺絲刀和組合螺絲刀如圖2-2所示。圖2-2組合螺絲刀2.鉗具電工常用的鉗具有鋼絲鉗、剪線鉗、剝線鉗、尖嘴鉗等，其絕緣柄耐壓應(yīng)為1000V以上。（1）尖嘴鉗：主要用來夾小螺釘帽，絞合硬鋼線，其尖口作剪斷導(dǎo)線之用，還可用作元器件引腳成形。尖嘴鉗如圖2-3所示。圖2-3尖嘴鉗（2）鋼絲鉗：又稱虎口鉗，主要作用與尖嘴鉗基本相同，其鍘口可用來鍘切鋼絲等硬金屬絲，常用規(guī)格有150mm、175mm和200mm三種。鋼絲鉗如圖2-4所示。圖2-4鋼絲鉗（3）剪線鉗：又稱斜口鉗，用于剪細導(dǎo)線、元器件引腳或修剪焊接各多余的線頭。剪線鉗如圖2-5所示。圖2-5剪線鉗（4）剝線鉗：主要用來快速剝?nèi)?dǎo)線外面塑料包線的工具，使用時要注意選好孔徑，切勿使刀口剪傷內(nèi)部的金屬芯線，常用規(guī)格有140mm、180mm兩種。剝線鉗如圖2-6所示。圖2-6剝線鉗2.2.2焊接工具焊接工具是電子制作必須的工具，下面講述常用的焊接工具。1. 常用焊接工具和材料在電子產(chǎn)品設(shè)計制作中，元器件的連接處需要焊接。常用的焊接工具和材料有以下幾種。（1）鑷子：焊接時鑷子必不可少，尖頭鋁合金鑷子防磁化，平頭不銹鋼鑷子硬度大可成型，有助夾持元器件和電極散熱，防止燙手及短路。鑷子如圖2-7所示。圖2-7鑷子（2）刻刀：用于清除元器件上的氧化層和污垢?？痰度鐖D2-8所示。圖2-8刻刀（3）吸錫器：把多余的錫除去。常見的有兩種：自帶熱源的；不帶熱源的。吸錫器如圖2-9所示。圖2-9吸錫器（4）恒溫膠槍：采用高科技陶瓷PTC發(fā)熱元件制作，升溫迅速，自動恒溫，絕緣強度大于3750V，可以用于玩具模型、人造花圣誕樹、裝飾品、工藝品及電子線路固定，是電子制作必備工具。恒溫膠槍如圖2-10所示。圖2-10恒溫膠槍（5）焊錫：一般要求熔點低、凝結(jié)快、附著力強、堅固、導(dǎo)電率高且表面光潔。其主要成份是鉛錫合金。除絲狀外，還有扁帶狀、球狀、餅狀規(guī)格不等的成型材料。焊錫絲的直徑有0.5mm、0.8mm、0.9mm、1.0mm、1.2mm、1.5mm、2.0mm、2.3mm、2.5mm、3.0mm、4.0mm、5.0mm。焊錫絲中間一般均有松香，焊接過程中應(yīng)根據(jù)焊點大小和電烙鐵的功率選擇合適的焊錫。焊錫如圖2-11所示。圖2-11焊錫（6）松香：一種中性焊劑，受熱熔化變成液態(tài)。它無毒、無腐蝕性、異味小、價格低廉、助焊力強。在焊接過程中，松香受熱汽化，將金屬表面的氧化層帶走，使焊錫與被焊金屬充分結(jié)合，形成堅固的焊點。松香如圖2-12所示。圖2-12松香（7）助焊劑：助焊劑是焊接過程中必需的熔劑，它具有除氧化膜、防止氧化、減小表面張力、使焊點美觀的作用，有堿性、酸性和中性之分。在印制板上焊接電子元器件，要求采用中性焊劑。堿性和酸性焊劑用于體積較大的金屬制品的焊接，使用過的元器件都要用酒精擦凈，以防腐蝕。助焊劑如圖2-13所示。圖2-13助焊劑（8）清潔毛刷：清理PCB板。清潔毛刷如圖2-14所示。圖2-14清潔毛刷（9）芯片起拔器：取下PLCC和DIP封裝芯片，芯片起拔器如圖2-15所示。圖2-15芯片起拔器2.電烙鐵及其使用電烙鐵是熔解錫進行焊接的工具。（1）常用電烙鐵的種類和功率常用電烙鐵分為內(nèi)熱式和外熱式兩種，如圖2-16a）、2-16b）所示。恒溫電烙鐵和智能拆焊臺如圖2-16c）、2-16d）所示。圖2-16常用電烙鐵實物圖外熱式電烙鐵適合大、小型元件，因發(fā)熱絲外露，熱散失大，加熱慢，預(yù)熱6～7分鐘，體積較大，焊小件不便，但功率規(guī)格多，使用時間長。內(nèi)熱式電烙鐵發(fā)熱體內(nèi)置，熱效率高，體積輕巧，適合焊小元件，但烙鐵頭易氧化、芯易斷，功率小，多為20W～50W，耗電省，使用靈活。恒溫電烙鐵裝傳感器自動調(diào)溫，配高效陶瓷發(fā)熱芯和隔熱手柄，適合多種烙鐵頭。防靜電電烙鐵用于特殊場合，吸錫電烙鐵結(jié)合吸錫器，自動送錫電烙鐵便于單手操作。（2）選用電烙鐵的原則①焊接集成電路、晶體管及受熱易損的元器件時，考慮選用20W內(nèi)熱式或25W外熱式電烙鐵。②焊接較粗導(dǎo)線和同軸電纜時，考慮選用50W內(nèi)熱式或45～75W外熱式電烙鐵。③焊接較大元器件時，如金屬底盤接地焊片，應(yīng)選用100W以上電烙鐵。④烙鐵頭的形狀要適應(yīng)被焊接件物面要求和產(chǎn)品裝配密度。（3）使用電烙鐵應(yīng)注意的問題①新烙鐵頭用砂紙打亮，燒熱后蘸松香和焊錫鍍錫防氧化。②電烙鐵高溫用架放置，久不使用切斷電源防損壞。③避免猛敲電烙鐵防止內(nèi)部斷絲故障。④烙鐵頭有錫垢用濕布擦，凹坑用銼刀修復(fù)或換頭。⑤松香冒白煙時為焊接最佳溫度。⑥用低熔點焊錫絲，助焊劑為25%松香溶于75%酒精。2.2.3驗電筆驗電筆是用來測量電源是否有電、電氣線路和電氣設(shè)備的金屬外殼是否帶電的一種常用工具。驗電筆如圖2-17所示。圖2-17驗電筆常用低壓驗電筆有鋼筆形的，也有一字形螺釘旋具式的，其前端是金屬探頭，后部塑料外殼內(nèi)裝配有氖管、電阻和彈簧，還有金屬端蓋或鋼筆形掛鉤，這是使用時手觸及的金屬部分。驗電筆結(jié)構(gòu)及正確操作如圖2-18所示。普通驗電筆測60～500V電壓，低于60V無光，高于500V不測。電流經(jīng)筆尖、氖管到人體接地形成回路，氖管發(fā)光表示帶電，單端亮為直流，兩端亮為交流。圖2-18驗電筆結(jié)構(gòu)及正確操作2.2.4萬用表萬用表主要用來測量交流直流電壓、電流、直流電阻及晶體管電流放大倍數(shù)等?，F(xiàn)在常見的主要有機械式萬用表和數(shù)字式萬用表兩種。1. 機械式萬用表機械式萬用表又稱模擬式萬用表，其指針的偏移和被測量保持一定的關(guān)系，外觀和數(shù)字表有一定的區(qū)別，但兩者的轉(zhuǎn)擋旋鈕是差不多的，擋位也基本相同。在機械表上會見到一個表盤，如圖2-19a）所示，表盤上有幾條刻度尺：（1）標有“Ω”標記的是測電阻時用的刻度尺。（2）標有“～”標記的是測交直流電壓、直流電流時用的刻度尺。（3）標有“HFE”標記的是測三極管時用的刻度尺。（4）標有“LI”標記的是測量負載電流、電壓的刻度尺。（5）標有“DB”標記的是測量電平的刻度尺。相關(guān)廠家的型號說明文檔。圖2-19萬用表實物圖2. 數(shù)字式萬用表/自動量程萬用表數(shù)字式萬用表要有VC890C+Pro，如圖2-19b）所示。數(shù)字式萬用表VC890C+Pro是一款多功能數(shù)字萬用表，主要用于測量電壓、電流、電阻、頻率和溫度等。其功能包括直流電壓（DCV）、交流電壓（ACV）、直流電流（DCA）、交流電流（ACA）、電阻（Ω）、二極管測試、連續(xù)性測試、溫度測量（℃/℉）等。此外，該萬用表還具備數(shù)據(jù)保持、自動關(guān)機和背光顯示等實用功能。在擋位方面，VC890C+Pro提供多個測量檔位，包括：（1）直流電壓（DCV）（2）交流電壓（ACV）（3）直流電流（DCA）（4）交流電流（ACA）（5）電阻（Ω）（6）二極管測試（7）連續(xù)性測試（8）溫度測量（℃/℉）自動量程萬用表有FLUKE15B+，如圖2-19b）所示。FLUKE15B+是一款高性能數(shù)字萬用表，廣泛應(yīng)用于電氣和電子測量。其主要功能包括：（1）直流電壓（DCV）測量（2）交流電壓（ACV）測量（3）直流電流（DCA）測量（4）交流電流（ACA）測量（5）電阻（Ω）測量（6）二極管測試（7）連續(xù)性測試（8）溫度測量（℃/℉）FLUKE15B+還具備數(shù)據(jù)保持、自動關(guān)機和背光顯示等實用功能，方便用戶在不同環(huán)境下進行測量。3. 萬用表的使用萬用表紅表筆接正極，黑表筆接負極，測電壓、電流、電阻及元件參數(shù)。數(shù)字表先選擋，機械表測阻讀數(shù)要乘擋位數(shù)，擋位即最大量程。4. 注意事項萬用表使用前需調(diào)零（機械表），正確插表筆，選量程擋位，避免擋位亂轉(zhuǎn)，測量注意極性和插孔，測畢調(diào)至最大量程。（1）調(diào)零：機械表用改錐調(diào)“零點”使指針歸零。（2）放置：機械萬用表應(yīng)水平放置。（3）選擋：根據(jù)測量內(nèi)容旋至對應(yīng)擋位，先選大量程避免損壞。（4）表筆插口：確保表筆插入對應(yīng)端口，測電流時換紅表筆孔。（5）測量時勿亂轉(zhuǎn)擋位旋鈕。（6）用畢調(diào)回至交流最大量程擋位。（7）測直流電壓、電流時注意極性和電流方向，表筆接法正確。2.2.5示波器示波器是一種用熒光屏顯示電量隨時間變化的電子測量儀器，現(xiàn)在熒光屏已被換成液晶屏。示波器的基本特點如下：（1）能顯示電信號波形，可測量瞬時值，具有直觀性。（2）工作頻帶寬，速度快，便于觀察高速變化的波形的細節(jié)。（3）輸入阻抗高，對被測信號影響小。（4）測量靈敏度高，并有較強的過載能力。示波器的種類、型號很多，功能也不盡相同。電子制作中使用較多的是20MHz或40MHz的雙蹤模擬示波器。安捷倫模擬／數(shù)字500MHz示波器能同時測量模擬信電號和數(shù)字邏輯信號，但價格較昂貴。圖2-20所示為兩款常見示波器，示波器的使用可參照相關(guān)廠家的型號說明文檔。圖2-20示波表和示波器實物圖2.2.6信號源信號源是指所有產(chǎn)生測試信號的儀器。信號源又稱信號發(fā)生器，提供特定參數(shù)測試信號，測量電路頻響、噪聲等，模擬工作激勵，助力電子設(shè)備測試和研究。穩(wěn)態(tài)測量用頻率、振幅已知正弦信號，瞬態(tài)測量用脈沖參數(shù)已知矩形信號，輸出參數(shù)可調(diào)，穩(wěn)定性高且有指示功能。信號源按波形分為正弦波、矩形脈沖、函數(shù)和隨機四類，正弦波最常用，產(chǎn)生簡單，測量便捷，且根據(jù)頻率范圍細分多種。信號源如圖2-21所示。圖2-21信號源2.2.7邏輯分析儀1.什么是邏輯分析儀測量工具從模擬到數(shù)字發(fā)展，示波器是老工程師熟悉的工具，邏輯分析儀隨著單片機技術(shù)興起，更適合數(shù)字系統(tǒng)和通信分析使用，功能更強大。邏輯分析儀用10MHz采樣率測信號，超過1.5V判高電平，低于1.5V判低，由描點法還原波形。示波器用ADC還原模擬信號，邏輯分析儀簡單連點顯示，多在PC軟件上查看。如圖2-22所示，是一款邏輯分析儀的實物圖，最大采樣率為500M，通道數(shù)為16個，硬件采樣深度為32M，經(jīng)過壓縮算法，最多可以實現(xiàn)每通道5G的采樣深度，圖2-23所示是該邏輯分析儀的上位機軟件。圖2-22邏輯分析儀實物圖圖2-23邏輯分析儀上位機軟件2.邏輯分析儀的參數(shù)邏輯分析儀有三個重要參數(shù)：閾值電壓、采樣率和存儲深度。（1）閾值電壓閾值電壓是高低電平的分界，超過高閾值為高電平，低于低閾值為低電平，中間區(qū)間信號不定，反映數(shù)字電路特性。（2）采樣率采樣率是每秒采樣次數(shù)，最高采樣率越高還原精度越好。采樣率需≥信號頻率4倍，采樣率越高誤差越小。（3）存儲深度存儲深度是能存儲的樣點數(shù)量，決定最長采集時間。采集時間=存儲深度除采樣率，存儲不足影響采樣效果。3.邏輯分析儀的使用邏輯分析儀的使用方法如下：（1）硬件通道連接連接邏輯分析儀GND與待測板GND，保證信號完整，再將通道接到待測引腳。（2）通道數(shù)設(shè)置根據(jù)需要隱藏不使用通道，確保波形觀察清晰。（3）采樣率和深度設(shè)置采樣率設(shè)為信號頻率10倍以上，采樣深度有余量決定保存時間。（4）觸發(fā)設(shè)置設(shè)置觸發(fā)條件提高存儲利用率，從觸發(fā)點開始采集有用信號。（5）抓取波形點擊“開始”后邏輯分析儀抓取波形，直到存儲滿，再分析信號。（6）協(xié)議解析設(shè)置解碼器解析UART、I2C等標準協(xié)議，顯示波形和數(shù)據(jù)內(nèi)容。（7）數(shù)據(jù)分析利用測量標線測脈寬、頻率、占空比，幫助確認波形和故障診斷。在電子制作過程中還經(jīng)常用到直流穩(wěn)壓電源、交流毫伏表、Q表、電阻箱、邏輯筆等測量儀表。標準儀器儀表的使用、型號規(guī)格參數(shù)均可參考相關(guān)廠家的型號說明文檔。2.2.8晶體管特性圖示儀晶體管特性圖示儀是一種專用示波器，能夠直接觀察各種晶體管的特性曲線，包括共射、共基和共集三種接法的輸入、輸出及反饋特性。該儀器應(yīng)用范圍廣泛，不僅可用于測定晶體管的各類特性，還能測量二極管、穩(wěn)壓管、可控硅、隧道二極管、場效應(yīng)管及數(shù)字集成電路的特性。具體來說，晶體管特性圖示儀能夠：（1）測定晶體管的共集電極、共基極和共發(fā)射極的輸入特性、輸出特性和轉(zhuǎn)換特性。（2）計算共基交流電流放大系數(shù)（α）和共射交流電流放大系數(shù)（β）。（3）測量各種反向飽和電流，如發(fā)射極開路時集電結(jié)的反向飽和電流（ICBO）、基極開路時集電極與發(fā)射極間的穿透電流（ICEO）和集電結(jié)開路時流過發(fā)射結(jié)的反向飽和電流（IEBO）。（4）測定不同的擊穿電壓，包括發(fā)射極開路時集電極-基極間的反向擊穿電壓（BUCBO）、基極開路時集電極-發(fā)射極間的反向擊穿電壓（BUCEO）和集電極開路時發(fā)射極-基極間的反向擊穿電壓（BUEBO）。總之，晶體管特性圖示儀是一種功能強大的測試儀器，對于了解和研究各種電子器件的性能具有重要作用。晶體管特性圖示儀主要由集電極掃描發(fā)生器、基極階梯發(fā)生器、同步脈沖發(fā)生器、X軸電壓放大器、Y軸電流放大器、示波管、電源及各種控制電路等組成.。各組成的主要作用如下：（1）集電極掃描發(fā)生器的主要作用，是產(chǎn)生集電極掃描電壓，其波形是正弦半波波形，幅值可以調(diào)節(jié)，用于形成水平掃描線。（2）基極階梯發(fā)生器的主要作用，是產(chǎn)生基極階梯電流信號，其階梯的高度可以調(diào)節(jié)，用于形成多條曲線簇。（3）同步脈沖發(fā)生器的主要作用，是產(chǎn)生同步脈沖，使掃描發(fā)生器和階梯發(fā)生器的信號嚴格保持同步。（4）X軸電壓放大器和Y軸電流放大器的主要用作軸電壓放大器，是把從被測元件上取出的電壓信號或電流信號進行放大，達到能驅(qū)動顯示屏發(fā)光之所需，然后送至示波管的相應(yīng)偏轉(zhuǎn)板上，以在屏面上形成掃描曲線。（5）示波器的主要作用，是在熒屏面上顯示測試的曲線圖象。（6）電源和各種控制電路，電源是提供整機的能源供給，各種控制電路是便于測試轉(zhuǎn)換和調(diào)節(jié)。國內(nèi)某公司生產(chǎn)的WQ4830型晶體管特性圖示儀如圖2-24所示。圖2-24WQ4830型晶體管特性圖示儀WQ4830晶體管特性圖示儀功能特性如下：（1）數(shù)字存儲：本機可以存儲10幅圖形，也可以通過USB接口無限量存儲至電腦?？梢员４鏋樘囟ㄎ募袷?，也可以保存為JPG、BMP等圖片格式。保存在電腦上的數(shù)據(jù)可以通過打印機打印圖片也可以通過USB接口下載至儀器。（2）安全：停止狀態(tài)切斷集電極電源及基極電壓、電流輸出，確保操作人員、被測器件及儀器安全。（3）顯示界面：640×480TFT彩色液晶顯示器，友好的人機界面。（4）同步顯示：高速USB通信可以在測試器件的同時將圖形同步顯示在電腦屏幕上，使顯示界面大小得到了無限的擴展。（5）參數(shù)顯示：自動測量并顯示電壓、電流、α、β測量值及各種設(shè)置參數(shù)。（6）配對挑選：可以同時顯示一幅靜態(tài)圖形和一幅動態(tài)圖形，方便對兩個器件進行直觀的配對。（7）快速篩選：可以設(shè)置某種條件下某個參數(shù)的上、下限值，被測參數(shù)超出該范圍時會聲光報警提示。（8）通信接口：USB。（9）最大集電極電流：50A。2.2.9其他工具與材料其他工具與材料包括導(dǎo)線、絕緣材料與導(dǎo)電材料。1.導(dǎo)線電子制作過程中需要用到各種電源線、信號線，線芯多為銅材，有軟硬之分，軟芯線銅芯由多股細銅絲組成，柔軟，連接使用方便，硬芯線銅芯是單根銅，線徑粗時較硬，容易折斷。為調(diào)試和連接方便，可采用優(yōu)質(zhì)的鱷魚夾和事先焊接成的柔性彩色軟線，如圖2-25所示，或者用排線和插針／座直接通過機器加工成杜邦線如圖2-26所示，耐用、方便，調(diào)試電路時必不可少，并可提高效率。純銅RV多股軟電線如圖2-27所示。圖2-25調(diào)試電路用彩色連接線圖2-26調(diào)試電路用杜邦線圖2-27國標純銅RV多股軟電線2.絕緣材料與導(dǎo)電材料絕緣材料是一種不導(dǎo)電的物質(zhì)，主要作用是將帶電體封閉起來或?qū)Р煌娢坏膶?dǎo)體隔開，以保證電氣線路和電氣設(shè)備正常工作，并防止發(fā)生人身觸電事故等。絕緣材料有木頭、石頭、橡膠、橡皮、塑料、陶瓷、玻璃、云母等。用作導(dǎo)電材料的金屬必須具備以下特點：導(dǎo)電性能好，有一定的機械強度，不易氧化和腐蝕，容易加工和焊接，資源豐富，價格便宜。電氣設(shè)備和電氣線路中常用的導(dǎo)電材料有以下幾類。（1）銅材，電阻率p＝0.0175Ω，其導(dǎo)電性能、焊接性能及機械強度都較好，在要求較高的動力線路、電氣設(shè)備的控制線和電機、電器的線圈等大部分采用銅導(dǎo)線（2）鋁材，電阻率p＝0.029Ω，其電阻率雖然比銅大，但密度比銅小，且鋁資源豐富，為了節(jié)省銅，應(yīng)盡量采用鋁導(dǎo)線。架空線路、照明線已廣泛采用鋁導(dǎo)線、由于鋁導(dǎo)線焊接工藝較復(fù)雜，使用受到限制。（3）鋼材，電阻率ρ=0.1Ω。雖然在使用時會增加線路損耗，但鋼材具有良好的機械強度，能夠承受較大的拉力，并且資源豐富，易于獲取。電子制作常用輔助材料還有臺鉆、手電鉆、臺虎鉗、扳手、切割機、滾動軸承、潤滑油、鏈條、傳動帶、螺釘和螺栓等。2.3電子制作裝配技術(shù)電子制作裝配技術(shù)包括電子元器件的安裝、電子制作的裝配技術(shù)。2.3.1電子元器件的安裝電子元器件的安裝包括電子電路安裝布局的原則、元器件安裝要求、電路板結(jié)構(gòu)布局和元器件的插接。1.安裝布局的原則電子電路安裝布局包括整體結(jié)構(gòu)和電路板元件布局。整體結(jié)構(gòu)布局需全局規(guī)劃，合理安排電源、執(zhí)行機構(gòu)等空間，復(fù)雜場合需多方案比選，無固定模式但有原則。（1）變壓器、大電容重元件裝底部，保證裝置重心平衡，前后左右重量均衡。（2）發(fā)熱大功率管加散熱片，布置靠外殼，開通風孔，必要時裝排風扇。（3）熱敏半導(dǎo)體器件遠離發(fā)熱元件，防止熱干擾影響。（4）高放大器遠離干擾源，困難時用屏蔽措施保護。（5）電路板按功能分塊布置，安裝空間決定臥式或立式，顯示板靠近面板。（6）強弱電流線分開走線，輸入線與輸出線分開布線。（7）操作按鈕、調(diào)節(jié)按鈕、指示與顯示器應(yīng)設(shè)在面板上。（8）布局應(yīng)便于安裝調(diào)試維修，并注重整體美觀。2.元器件安裝要求（1）元器件處理①電子元器件引腳分別有保護塑料套管，元器件各電極套管顏色如下。二極管和整流二極管：陽極為藍色，陰極為紅色。晶體管：發(fā)射極為藍色，基極為黃色，集電極為紅色。晶閘管和雙向晶閘管：陽極為藍色，門極為黃色，陰極為紅色。直流電源：電極“＋”為棕色，電極“－”為藍色，接地中線為淡藍色。②按孔位尺寸要求彎腳，彎角半徑＞0.5mm，引線彎曲距元件體≥2mm，禁止根部彎折，元件型號數(shù)值朝可讀方向。③各元器件引線須經(jīng)過鍍錫處理（離開元器件本體應(yīng)大于5mm，防止元器件過熱而損壞）。（2）元器件排列①元器件排列原則上采用臥式排列，高度盡量一致，布局整齊、美觀。②高、低頻電路避免交叉，對直流電源與功率放大器件，采取相應(yīng)的散熱措施。③需要調(diào)節(jié)的元器件，如電位器、可變電容器、中頻變壓器和操作按鈕等，排列時力求使操作、維修方便。④輸入與輸出回路，高、低頻電路的元器件采取隔離措施，避免寄生耦合產(chǎn)生自激振蕩。⑤晶體管、集成電路等元器件排列在印制電路板上，電源變壓器放在機殼的底板上，保持一定距離，避免變壓器的溫升影響它們的電氣性能。⑥變壓器與電感線圈分開一定距離排列，避免二者的磁場方向互相垂直，產(chǎn)生寄生耦合。⑦集成電路外引線與外圍元器件引線距離力求直而短，避免互相交叉。（3）元器件安裝①元器件安裝有貼板和間隔安裝。貼板適大元件，穩(wěn)定美觀，走線方便；間隔適體積小元件，密集排列，留5～10mm間隙，適便攜裝置。②電阻電容引線應(yīng)短，減少振動斷線，體積大者臥裝利散熱并膠粘，易脆器件加橡膠墊，大小元件需緊固。③微電路器件多余的引腳應(yīng)保留。兩印制電路板間距不應(yīng)過小，以免震動時元器件與另一底板相碰撞。④對繼電器、電源變壓器、大容量電解電容器、大功率晶體管和功放集成塊等重量級元器件，在安裝時，除焊接外，還應(yīng)采取加固措施。⑤對產(chǎn)生電磁干擾或?qū)Ω蓴_敏感的元器件安裝時應(yīng)加屏蔽。⑥對用插座安裝的晶體管和微電路應(yīng)壓上護圈，防止松動。⑦在印制板上插接元器件時，參照電路圖，使元器件與插孔一一對應(yīng)，并將元器件的標識面向外，便于辨認與維修。⑧集成電路、晶體管及電解電容器等有極性的元器件，應(yīng)按一定的方向，對準板孔，將元器件一一插入孔中。（4）功率器件與散熱器的安裝①功率器件與散熱器之間應(yīng)涂敷導(dǎo)熱脂，使用的導(dǎo)熱脂應(yīng)對器件芯片表面層無溶解作用，使用聚二甲硅油時應(yīng)小心。②散熱器與功率器件的接觸面必須平整，不平整和扭曲度不能超過0.05mm。③功率器件與散熱器之間的導(dǎo)熱絕緣片不允許有裂紋，接觸面的間隙內(nèi)不允許夾雜切屑等多余物。3.電路板結(jié)構(gòu)布局元器件組裝有插接和焊接兩種方式。插接在面包板上，元件及連線插孔中；焊接在印制板上，元件焊接，連線為印制線。無論方式，首要考慮元器件的結(jié)構(gòu)布局問題。電路板結(jié)構(gòu)布局沒有固定的模式，不同的人所進行的布局設(shè)計不相同，但有以下參考原則。（1）主電路集成塊、晶體管按信號流向布置，“U”字形緊鄰引出線，間距視周圍元件定。（2）其他元件按級就近布置，發(fā)熱元件與集成塊間距充足。（3）布局美觀檢修便捷，集成塊和元件方向統(tǒng)一。（4）輸入線、輸出線及強弱電、高低頻線分開走，避免干擾。（5）接地線割裂成獨立回路，分別接公共一點地，防止干擾。4.元器件的插接元器件的插接主要用于局部電路的實驗，無須焊接，方便、快捷、節(jié)省時間。其方法是在面包板上插接電子元器件引腳即可。面包板（通用板）在市面上很容易獲得，在面包板上組裝電路應(yīng)注意以下幾點。（1）集成塊插入方向須一致，避免倒插影響布線和查線。（2）多次用集成電路引腳修理整齊，稍向外偏保證接觸良好。（3）分立元件插接不剪引線，便于重復(fù)使用。（4）連線用0.6mm硬導(dǎo)線，剝6mm絕緣，彎角插入，用鑷子垂直插拔防彎線。（5）連線緊貼面包板，顏色分明，嚴禁重疊插兩線，插孔一線一用。（6）插孔電流限500mA，負載電流大者須用其他接線方式。（7）插接優(yōu)點：無焊接，易改動，多次使用，成本低，適開發(fā)設(shè)計。（8）插接缺點：多次使用簧片松易接觸不良，需調(diào)簧片增彈性延壽命。2.3.2電子整機裝配工藝及連線束線要點電子制作的整機裝配工序和操作內(nèi)容從大的方面分為機械裝配、印制板裝配和束線裝配，本著“先機械，后印制板，最后束線連接”的順序進行。雖然因整機的種類、規(guī)格、構(gòu)造不同而有所差異，但工序是基本相同的。如圖2-28所示為整機裝配工藝流程，在實施過程中可簡化、合并步驟，靈活運用。圖2-28電子制作整機裝配工藝流程1. 機械裝配機械裝配包括機殼裝配、機殼前后面板和底板上元器件的安裝固定、印制板的安裝固定等。裝配步驟如下：（1）組裝機殼及殼內(nèi)用于固定其他元器件和組件的支撐件，如接線端等。（2）在前面板上安裝指示燈、指示儀表、按鈕等，在后面板上安裝電源插座、熔絲、輸入／輸出插座等。（3）印制電路板、電源變壓器、繼電器等固定件或插座件安裝在底板上。（4）為了防止運輸和使用過程中螺母松動，螺釘和螺栓連接固定時加彈簧墊圈和墊片，對于易碎零件應(yīng)加膠木墊圈。（5）繼電器的安裝應(yīng)避免使銜鐵運動方向與受震動方向一致，以免誤動作，空中使用的產(chǎn)品應(yīng)盡量避免選用具有運動銜鐵的繼電器。2. 整機連線和束線電子產(chǎn)品電子線路中的套管，可以防止導(dǎo)線斷裂、焊點間短路，具有電氣安全保護（高壓部分）作用。電子產(chǎn)品的整機連線要考慮導(dǎo)線的合理走向，雜亂無章的連線，不僅看起來不美觀，而且還會影響質(zhì)量（性能特性、可靠性）。（1）走線原則①以最短距離連線：以最短距離連線是降低干擾的重要手段。但是，在連線時需要松一些，要留有充分余量，以便在組裝、調(diào)試和檢修時移動。②直角連線：直角連線利于操作，而且能保持連線質(zhì)量穩(wěn)定不變（尤其在扎成線束時）。③平面連線：平面連線的優(yōu)點是，容易看出接線的頭尾，便于調(diào)試、維修時查找。（2）在實際連線過程中應(yīng)注意的問題①沿底板、框架和接地線走線，可以減少干擾、方便固定。②高壓走線要架空，分開捆扎和固定，高頻或小信號走線也應(yīng)分開捆扎和固定，減小相互間的干擾。電源線和信號線不要平行連接，否則交流噪聲經(jīng)導(dǎo)線間靜電電容而進入信號電路。③走線不要形成環(huán)路，環(huán)路中一旦有磁通通過，就會產(chǎn)生感應(yīng)電流。④接地點都是同電位，應(yīng)把它們集中起來，一點接機殼。⑤離開發(fā)熱體走線，因為導(dǎo)線的絕緣外皮不能耐高溫。⑥不要在元器件上面走線，否則會妨礙元器件的調(diào)整和更換。⑦線束要按一定距離用壓線板或線夾固定在機架或底座上，要求在外界機械力作用下（沖擊、振動）不會變形和產(chǎn)生位移。（3）多導(dǎo)線連接原則電子裝置的連接導(dǎo)線較多時，要對其進行掃描，歸納捆扎，變雜亂無章為井然有序，這樣能穩(wěn)定質(zhì)量和少占空間。2.4電子制作調(diào)試與故障排查電子調(diào)試是關(guān)鍵環(huán)節(jié)，通過調(diào)試使電路滿足設(shè)計性能，發(fā)現(xiàn)并改進設(shè)計和制作缺陷，提高理論和解決問題能力。調(diào)試是整機裝配后的過程，影響電子產(chǎn)品質(zhì)量，與元件選用和工藝密切相關(guān)。調(diào)試階段實現(xiàn)設(shè)計性能，修正加工缺陷，改進整機性能。整機調(diào)試包括參數(shù)調(diào)整和性能系統(tǒng)測試，確保符合預(yù)定指標。2.4.1電子制作測量測試是在安裝結(jié)束后對電路的工作狀態(tài)和電路參數(shù)進行測量。1.測量前的準備工作與儀器儀表的選擇測量前的準備工作與儀器儀表的選擇介紹如下：（1）布置調(diào)試場地，整齊放置圖樣工具和記錄本。（2）檢查單元功能，排除錯焊漏焊短路。（3）要懂整機性能指標和電路原理。（4）熟悉查故障和排故方法。（5）按要求選用并熟練儀器設(shè)備。（6）調(diào)試時選好量程，調(diào)準零點。（7）儀器需預(yù)熱至規(guī)定時間。（8）儀表與整機公共參考點須連通。（9）測量數(shù)值不超量程，避免損壞。（10）含MOS器件電路和機殼應(yīng)良好接地。（11）高靈敏儀表測量用屏蔽線連接。（12）高頻測量用高頻探頭，地線短。2.測量技術(shù)測量為調(diào)試基礎(chǔ)，需準確獲取電路參數(shù)和性能。應(yīng)選用合適方法和儀表，保障電路真實性，結(jié)合分析判斷，指導(dǎo)調(diào)試和故障排除。（1）測量分靜態(tài)與動態(tài)，先靜態(tài)后動態(tài)測量。（2）靜態(tài)測量檢查工作點直流電位和電流。（3）動態(tài)測量輸入變化信號，示波器觀察波形參數(shù)。（4）專項測試確保電路穩(wěn)定性和抗干擾能力。（5）依據(jù)測量結(jié)果與電路原理分析，確認正常與否。2.4.2電子制作調(diào)試電子制作的調(diào)試工作一般分為“分調(diào)”和“總調(diào)”兩步進行。分調(diào)的目的是使組成裝置的各個單元電路工作正常；在此基礎(chǔ)上，再進行整機調(diào)試。整機調(diào)試又稱為“總調(diào)”和“聯(lián)調(diào)”，通過聯(lián)調(diào)，才能使裝置達到預(yù)定的技術(shù)要求。1. 調(diào)試方法電子產(chǎn)品組裝后需調(diào)試，調(diào)試是基本技能，需理論與經(jīng)驗結(jié)合。測量發(fā)現(xiàn)問題，調(diào)整解決故障，再測驗證正確。調(diào)試分分級和整機兩法，復(fù)雜電路宜分級調(diào)試。兩種調(diào)試方法的調(diào)試步驟是基本一樣的。（1）檢查元件接線和極性，排查錯誤，確認無漏焊虛焊短路，再通電。（2）先斷開主電路調(diào)試穩(wěn)壓電源，確認電壓紋波符合設(shè)計后接通主電路。（3）無信號時調(diào)節(jié)靜態(tài)工作點，電壓電流對比設(shè)計值，反復(fù)調(diào)整直至正常。（4）加信號動態(tài)調(diào)試，逐級檢測調(diào)整，驗波形幅度相位等指標是否合格。（5）電路正常后，逐項測試技術(shù)指標，未達標需分析調(diào)整。（6）完成調(diào)試后進行負荷實驗，定時測試指標，確認符合要求結(jié)束。2. 調(diào)試時應(yīng)注意的問題在進行電子制作調(diào)試時，通常應(yīng)注意以下問題。（1）首次通電觀察異常，注意元器件發(fā)