《综合实训》PPT课件.ppt

第8章 综合时训 第8章 综合时训 8.1 概述 8.2 综合实训 第8章 综合实训 返回主目录 第8章 综合时训 第8章 综合实训 8.1 概 述 8.1.1 综合实训的任务与基本要求 综合实训是理论与实践紧密结合的教学环节，是在学完本 课程全部理论知识之后，对学生进行的一次综合性实际技能操 作训练。其任务是让学生通过实训项目的理解、安装与调试， 进一步加深对所学基础知识的理解，培养和提高学生的自学能 力、实践动手能力和分析解决问题的能力，为以后参与电子电 路的设计和产品的制作打下初步的基础。综合实训应当达到下 述要求。 第8章 综合时训 (1) 巩固和加深对本课程基本知识的理解， 提高学生综合 运用所学知识的能力。 (2) 通过实训，初步掌握简单实用电路的原理图理解、元 件选择、电路安装调试的方法，全面提高学生的动手能力。 (3) 通过编写实训报告，对实训全过程作出系统的总结， 训练 学生编制科技报告或技术资料的能力。 第8章 综合时训 8.1.2 电子电路的安装与调试 制作电子电路的基本过程一般是：根据设计电路选择元器 件，先在面包板上进行初步安装调试，成功之后，制作印刷电 路板，再进行安装焊接，最后再进行调试，直至达到设计要求 的指标。这里仅对元器件的选择、装置的布局、安装调试以及 制板焊接等问题作以介绍，以供在实训中参考。 1. 元器件的选择 选择的元器件要满足电路的要求，并兼顾价廉、耐用。下 面介绍常用元器件的选用原则。 第8章 综合时训 1) 电阻器的选择 选择电阻器的基本依据是电阻器的阻值、准确度和额定功 率。要求严格的还应考虑其稳定性和可靠性。常用的额定功率 有1/8、 1/4、1/2、1、2、4、8 W等。选用时应留有余量，一般 选取额定功率比电阻的实际耗散功率大1倍。电阻器的实际耗 散功率可在选定电阻值之后，根据工作电流按P=I2R算出。 2) 电容器的选择与质量检查。 (1) 电容器的选择。选择电容器的基本依据是所要求的容 量和耐压，实际选择时，在满足容量和耐压的基础上，可根据 容量大小，按下述方法简捷地确定电容器类型。 第8章 综合时训 大容量电容器的选用：低频、低阻抗的耦合、旁路、 退耦电路，以及电源滤波等电路，常可选用几微法以上大容量 电容器，其中以电解电容器应用最广，选用时重点考虑其工作 电压和环境温度，其它参数一般能满足要求。 对于要求较高的 电路，如长延时电路，可采用钽或铌为介质的优质电容器。 小容量电容器的选用：这类电容器是指容量在几微法以 下乃至几皮法的电容器，多数用于频率较高的电路中。普通纸 介电容器可满足一般电路的要求。但对于振荡电路、接收机的 高频和中频变压器以及脉冲电路中决定时间因素的电容器， 因 要求稳定性好，或要求介质损耗小，应选用薄膜、瓷介甚至云 母电容等。 第8章 综合时训 (2) 电容器的质量检查。电容器的常见故障有漏电、 断路 、 短路和失效等，使用前应予以检查。 电容器漏电检查：对于5000pF以上的电容器，用万用表 电阻挡R10 k() 量程，将表笔接触电容器两极，表头指针应 先向顺时针方向跳转一下，尔后慢慢逆向复原，退至R=处。 若不能复原，表示电容器漏电。稳定后的阻值即为电容器漏电 的电阻值，一般为几百兆至几千兆欧。阻值越大，电容器绝缘 性能越好。 电容器容量的判别：对于5000pF以上的电容器，将万用 表拨至最高电阻挡，表笔接触电容器两极，表头指针应先偏转 ， 后逐渐复原。 第8章 综合时训 将两表笔对调后再测量，表头指针又偏转，且偏转得更快 ， 幅度更大，尔后又逐渐复原，这就是电容充、放电的情况。 电容器容量越大，表头指针偏转越大，复原速度越慢。若 在最高电阻挡下表针都不偏转，说明电容器内部断路了。 (3) 电解电容器极性的判别。电解电容器正接时漏电小、 反接时漏电大。据此，用万用表正、反两次测量其漏电阻值， 漏电阻值大（即漏电小）的一次中，黑表笔所接触的是正极。 3） 电感器的选择与检查 选择电感器的主要参数是电感量、品质因数、分布电容和 稳定性。一般电感量越大，抑制电流变化的能力越强；品质因 数越高，线圈工作时损耗越小。 第8章 综合时训 电感器的分布电容是线圈的匝间及层间绝缘介质形成的 ， 工作频率越高， 分布电容的作用越显著，电感器的参数受 温度影响越小，电感器的稳定性越高。 为了判断电感线圈好坏，可用万用表欧姆挡测其直流阻 值，若阻值过大甚至为，则为线圈断线；若阻值很小，则为 严重短路。 不过， 内部局部短路一般难以测出。 4） 半导体二极管的选择 点接触二极管的工作频率高，但可承受电压不高， 许通 过的电流也小，多用于检波、 小电流整流或高频开关电路； 面接触二极管的工作电流和能承受功率较大，但适用的频率 较低，多用于整流、 稳压、低频开关电路等。 第8章 综合时训 选用整流二极管时， 主要考虑最大整流电流、最大反向 工作电压及反向电流。在实际应用中，应根据技术要求查阅 有关器件手册。 5） 半导体三极管的选择与判别 (1) 半导体三极管的选择。选用三极管时，应考虑工作频 率、 集电极最大耗散功率、 电流放大系数、反向击穿电压、 稳定性及饱和压降等。不过，这些因素中有的相互制约，选 择时应根据用途的不同，以主要参数为准，兼顾次要参数。 (2) 三极管管脚的判别。 三极管的管脚可用万用表来判别 。 首先是找出管子的基极。方法是： 第8章 综合时训 用万用表R100或R1k()电阻挡，红表笔接触某一管脚 ，黑表笔接触另外两管脚，若电表读数都很小(约几百欧)， 则 与红表笔接触的那一管脚是基极，并可知此管为PNP型。 若黑表笔接触某一管脚，红表笔分别接触另外两管脚， 则当表头读数都很小(约几百欧)时，与黑表笔接触的那一管脚 是基极， 并可知此管为NPN型。 找出基极之后，再确定发射极与集电极。以NPN型管为例 ，假定其余两脚中的一个是集电极，并将黑表笔接到此脚，红 表笔接假设的发射极， 再把假设的集电极与已测出的基极捏 在手中(但两脚不可相碰)，记下此时的阻值读数。 第8章 综合时训 再将原假设的集电极设为发射极，而原发射极设为集电 极，重复测试读数。两次读数中，电阻值较小 (偏转角度较大 ) 的那次假设是正确的，其黑表笔接的一只管脚是集电极，剩 下的一只是发射极。 若为PNP型管，则将表笔对调，再用上述方法判断。 (3) 三极管性能的鉴别。 穿透电流ICEO的判断：用万用表R100或R1 k() 电阻挡测量集射间电阻(对NPN管，黑表笔接集电极，红表笔 接发射极)，此值越大，说明ICEO越小。 一般硅管应大于数 兆欧，锗管应大于数千欧。 第8章 综合时训 所测阻值为无穷大时说明管子内部断线。 所测阻值接近 于零时表明管子已被击穿。有时阻值不断地下降，说明管子 性能不稳。 电流放大系数的估计：用万用表R100或R1 k()电阻挡测量管子集射间电阻(对NPN管，黑表笔接集电 极， 红表笔接发射极)， 观察此时的读数，然后再用手指捏住 基极与集电极(两极不可相碰)，同时观察表针摆动情况。 摆 动幅度越大，说明管子的值越高。 若为PNP管，将表笔对调， 再用上述方法判别。 第8章 综合时训 6) 晶闸管的判别 (1) 单向晶闸管管脚的判别。用万用表R10挡测量管脚 间的静态电阻，由于RAK、RKA、RAG、RGA及RKG 均应 很大，只有RGK较小，由此便可作出判断：若某两管脚间电 阻较小，此时黑表笔所接的为控制极（G极），红表笔所接 的为阴极（K极）， 剩余的为阳 极（A极）。 (2) 双向晶闸管管脚的判别。用万用表R1k()挡分别测 量管脚间的正反向电阻。若某两管脚间正反向电阻很小(约 100)，则这两管脚为A1和G极，余下的即A2极。然后，假设 A1、G的一个为A1极，用万用表R10挡，将两表笔(不分正 负)分别接至假设的A1和已确定的A2上。然后，将A2与G相连 并观察万用表阻值。 第8章 综合时训 若阻值变小，说明此时晶闸管因触发而处于通态。此时 把G断开（但A 2仍保持与表笔相接），若电阻值仍小， 即管 子仍在通态。 将两表笔对调，重复上述步骤，仍处于通态，则假设的 A1、G正确。否则假设不成立。 2. 电子设备的布局与安装 1） 总体布局 在电子设备总体布局时，大、中功率电子设备可划分为若 干个分机，各分机内部布局又可划分为若干个电路单元。 第8章 综合时训 小功率电子设备一般装在一个机箱内， 箱内布局可划分为 若干个电路单元或功能组。分机、电路单元是根据电路原理图 或方框图来划分的。整机布局应遵循以下原则： (1) 各分机、 电路单元的划分要有一定的独立性， 能够单 独进行调整测试。 (2) 要注意防止各元件间的相互干扰， 在同一分机或同一 单元内最好不布置电气方面彼此严重影响的元器件。 (3) 各分机之间的输入、 输出导线要尽量减少， 使接线数 目减少至最低，以避免布线不合理而引起寄生耦合和反馈。 (4) 总体布局要满足散热、 减振、 屏蔽等防护要求。 (5) 总体布局要有利于维护、 调整、 测试和装配。 第8章 综合时训 2） 元器件的排列和安装 元器件的排列对整机性能影响很大。 焊接之前需要先了解 电路原理图，再根据电路要求在座板上合理排列元器件并由此 设计印刷电路板。排列元器件的注意事项有： (1) 输入、输出、电源及可调元件的位置要合理安排， 做 到调节方便、安全。 (2) 输入电路要远离输出电路， 以防寄生耦合产生自激。 (3) 各元件(尤其是高频部件）的连线宜短宜直， 兼顾整齐 美观。 (4) 注意电解电容的极性不要接错， 不得将其靠近发热元 件（如大瓦数电阻、大功率管及散热片等），以防过热熔化。 在安装元件时应当注意： 第8章 综合时训 (1) 大个儿元件须用支架固定， 不能仅靠焊接固定。 (2) 元件上的接线需要绝缘时， 须套上绝缘套管。 (3) 为了稳定，体积较大的元件（大容量电解电容等）必须 紧靠底板，体积较小的元件（如电阻、瓷管电容）可以架空或 直接接于管座，以便缩短接线，使排列紧凑，适用于高频电路 。 在低频电路中，为了整齐美观，可将元件排列在接线板上 ， 再引线接到管座。 (4) 需接地的元件应良好接地。若底板为铁板，由于其不易 焊接，且导电性差，可在底板上架设一根11.5 mm粗的镀铜线 或铜线作为地线。 (5) 元件上标数值的一面应当朝外， 以易于观察。 第8章 综合时训 3. 电路的调试 1） 调试方法 新设计的电路，一般采用边安装边调试的方法。 即按照 原理图上的功能将复杂电路分块安装和调试，逐步扩大安装和 调试的范围， 直至完成整机调试。这种方法可及时发现问题 ， 及时解决。 对于定型产品或各分块间需要相互配合才能运行的产品， 可在整机安装完毕后进行一次性调试。 电路中含有的模拟电路、数字电路和微机系统， 它们之 间一般不允许直接连用。其原因是这三部分的输出电压波形不 同，对输入信号的要求也不同，盲目相连容易发生故障，造成 元器件损坏。为此，可先按设计指标对这三部分分别调试， 尔后再经信号及电平转换电路进行整机联调。 第8章 综合时训 2） 调试步骤 先作通电观察。按设计要求调定电源电压，关掉电源。 接好接线后，打开电源，同时，注意观察有无异常现象，如冒 烟、异味、手摸元件发烫、电源短路等。若有异常现象，应立 即关断电源， 仔细检查， 排除故障后方可重新加电。 再作分块调试。 分块调试分静态调试和动态调试。静态 调试是在不加外界信号条件下测试电路各点的电位。有些已损 坏的元器件或处于临界状态的元器件经静态调试即可发现， 因而使问题及时得到处理。动态调试是在输入信号条件下调试 ， 可以利用前级的输出信号作为本功能块的输入信号，也可 利用本功能块自身的信号来检查各种指标。最后，再把静态与 动态调试的结果与设计要求的指标对照分析， 提出修改意见 。 第8章 综合时训 最后作整机联调。在完成分块调试，并做好各功能块之 间接口电路的调试工作后，可将各部分电路连通，进行整机 联调。整机联调只观察动态指标即可，把各项测量结果与设 计指标一一对比，根据存在的问题修改电路参数，使之最后 达到设计要求。 4. 制板与焊接 电路在面包板上调试成功后，可制作印刷电路板。目前 已广泛采用计算机辅助设计来绘制印刷电路板。印刷电路板 的尺寸，应根据元器件的数量、大小合理安排。由于多块电 路板之间是通过插座互相连接的，因此板上应留出与插座对 应的插头的位置。 第8章 综合时训 焊接质量的好坏直接影响到电路的性能和可靠性。因此， 首先，应根据焊接点的面积大小及散热快慢选择电烙铁，焊接 晶体管电子电路一般可选内热式25W电烙铁；初次使用的新烙 铁头应先清理干净，通电加热后涂上松香（或焊锡膏），再挂 上一层焊锡; 使用中，要防止将烙铁头不上锡而一直通电加热 ， 以免烙铁头表面氧化而不粘锡。 焊接前，应先将焊件金属表面的绝缘漆或氧化层刮除干净 。 焊接时，烙铁头与焊接点接触的时间以使焊锡光亮、圆滑 为宜。 若焊接时间过长，温度过高，会烫坏元件，并且容易 使焊锡流散造成接点部位存锡量少，影响牢固程度；反之，若 焊接时间过短，温度低，则焊剂未充分挥发，会夹在元件引脚 与焊锡之间造成虚焊。 第8章 综合时训 8.2 综 合 实 训 综合实训1铂电阻测温电路的制作实训 (一) 实训原理 本实训为一个铂电阻测温电路。它以铂电阻传感器作为测 温元件，加上测量电桥、恒流源电路以及差动运算放大器等电 路， 将温度信号转换为电压信号输出，并推动显示仪表显示 温度数值。 实训电路如图8.2.1所示。 1. 铂电阻传感器及测量电桥 图中，Pt100是一个铂电阻传感器，它实质上是一个铂热 电阻， 其电阻值在一定温度范围内随温度作线性变化。 第8章 综合时训 第8章 综合时训 图中，Pt100是一个铂电阻传感器，它实质上是一个铂热 电阻，其电阻值在一定温度范围内随温度作线性变化。比如， Pt100在0时电阻值为100 ，-50时为80.31，+50 时为 119.40，100时为138.50，150时为157.31 。因此， 将 铂电阻作为一臂接入电桥电路中，就可将温度的变化经铂电阻 转换为电桥的不平衡电压。温度变化越大，铂电阻值变动也越 大，因而电桥输出的不平衡电压就越大。测量电桥的不平衡电 压就可定量地测出温度(变化)值。 2. 恒流源电路 图 8.2.1 中，V1、V2、 稳压管VDZ、R3（1.2 k）、 R P2(470)、 R-4(910)组成恒流源，作为桥臂之一，向铂电 阻Rt提供恒定的电流IC。 第8章 综合时训 这样，当铂电阻阻值随温度作线性变化时，由于其通过的 电流恒定，电压便随温度作线性变化，从而使电桥输出的不平 衡电压（A、B两点之间电压）亦随温度作线性变化，保证了测 量的线性度与准确性。 在恒流源电路中，三极管V2接成二极管使用，具有温度补 偿作用，可以提高V1基极电位的温度稳定性。 3. 零点调节与满刻度校准 调节电位器RP1（2k）可以改变A点的电位，起到调节零 点的作用。比如，0时，调节RP1使UA=UB，这样，整机输出 UO=0 V，从而将数显表指示的0点选在了0的温度上。 第8章 综合时训 这样，当铂电阻阻值随温度作线性变化时，由于其通过的 电流恒定，电压便随温度作线性变化，从而使电桥输出的不平 衡电压（A、B两点之间电压）亦随温度作线性变化，保证了测 量的线性度与准确性。 在恒流源电路中，三极管V2接成二极管使用，具有温度补 偿作用，可以提高V1基极电位的温度稳定性。 3. 零点调节与满刻度校准 调节电位器RP1（2k）可以改变A点的电位，起到调节零点 的作用。 比如，0时，调节RP1使UA=UB，这样，整机输出UO=0 V ， 从而将数显表指示的0点选在了0的温度上。 第8章 综合时训 调节电位器RP2（470）可以改变恒流源的电流IC。比如， 减小RP2，则IC增大。这样，对应同样的温度变化量（即对应同 样的铂电阻值变化量），B点电位（即铂电阻Rt上的电压降变 化量就大，输出不平衡电压值就大。因此，电位器RP2的作用是 调节温度转换倍率，调节RP2可以对数显表满度进行校准。 4. 运放的作用 图中的运算放大器是一个减法运算电路， 其输出电压为两 个输入端的电位之差（即电桥输出的不平衡电压）。在数显表 与测温电桥之间插入这一减法电路的目的是, 利用运算放大器 输入电阻高的特性来减少对测温电桥的影响。此外，运算放大 器又具有一定的带负载能力， 因而可以推动显示仪表正常工作 。 第8章 综合时训 (二) 实训内容 (1) 按照图8.2.1在多功能实验板上焊好电路（在运放的位 置先焊插座，测试时再插运放片子）。 (2) 将运放调零（参看第4章实训中有关内容）。 (3) 将铂电阻传感器置于冰水混合物中，使其温度为0（ 用标准温度计检测温度）。调节电位器RP1，使运放的输出电 压UO为0mV。（此步为对测温电路调零。） (4) 将铂电阻传感器置于100开水中（用标准温度计检测 温度）。调节电位器RP2，使运放的输出电压UO为+100mV。 （此步为对测温电路满刻度校准。） 第8章 综合时训 (5) 反复进行(3)、(4)两步，直到传感器处于0时, UO=0 mV, 处于100时, UO=100 mV。这样，测温电路的零点调节与 满刻度校准便进行完毕。这时，可以将毫伏表作为被测温度的 显示仪表，且以输出电压的毫伏数作为被测的摄氏温度数。 (6) 写出实训报告，内容包括：画出实训电路图， 说明电 路各部分的原理；回答下列问题，并写明分析计算的过程。 上述电路能否调节到20时对应输出电压UO=0 mV、 100时对应输出电压UO=100 mV？ 若要0对应UO=0 mV、50对应UO=100 mV，电路应 如何改动？ 第8章 综合时训 若要0对应UO=0 mV，150对应UO=100 mV，电路 应如何改动？ 欲提高测量灵敏度， 可采取什么办法？ 第8章 综合时训 综合实训2 集成运放构成波形发生器的制作实训 (一) 实训原理 由第4、6 章的学习可知，集成运放可以构成方波、三角 波、锯齿波、正弦波等波形发生器。实际上，只要将这些波形 发生器组合在一起，就构成了多功能的波形发生器。本实训是 用一个四运放构成能产生上述四种波形的波形发生器， 其电路 图如图8.2.2所示。 图中，N1、N2组成方波三角波发生器，N1、N4组成方波 锯齿波发生器。这样，在N1的输出端A点可输出方波信号； 当波段开关拨至1时，N2的输出端B点可输出三角波信号；当波 段开关拨至2时，N4的输出端D点可输出锯齿波信号。 第8章 综合时训 第8章 综合时训 在N2 的输出端再接一个反相积分器N3，可在其输出端C 点产生正弦波输出。 其原理如下： 一个二阶微分方程 的解为正弦函数 uo=Uomsin(t+) 式中，相位由初始条件决定。可见，凡能模拟求解上列二阶 微分方程的电路都能产生正弦信号。最简易的方法就是模拟积 分， 用两次积分来实现。对前面的微分方程两次积分，得 第8章 综合时训 uo=-2o 可见，连续两次积分便可得到uo=Uomsint 。在图8.2.2中 由N1输出的方波经N2、N3两次积分，在N3的输出端C便可得到 正弦波，其频率由方波振荡器决定。 (二) 实训内容 (1) 按实训电路选择元件。 (2) 先在面包板上逐级搭建、 调试电路， 并观测输出信号 的波形。 (3) 在模拟实验板上焊好全部电路， 并进行整机联调。 第8章 综合时训 (4) 写出实训报告，内容包括：画出实训电路图及测量 的波形图，列出元器件明细表；总结实训中遇到的问题及其 解决办法。并回答下列问题： 若正弦波出现平顶， 是什么原因? 应如何解决？ 若正弦波幅度过小， 是什么原因? 应如何解决？ 若锯齿波波形接近三角波波形， 是什么原因? 应如何 解决？ 第8章 综合时训 综 合 实 训 3 扩 音 机 的 制 作 实 训 (一) 实训原理 该实训介绍的扩音机总共有6只晶体管， 整机原理电路如 图8.2.3所示。图中只绘出一个声道，另一个声道与之完全相同 。 本机的输入级没有采用差动放大器， 而是将反馈分别加 在输入级晶体管的发射极，并与各自的偏置电路组成上、下对 称的输入放大级。采用这种电路的优点是： （1） 在前级的发射 极上不易混入噪声信号，即使不使用稳压电源， 也能获得 很高的S/N（信噪比）值； 第8章 综合时训 第8章 综合时训 （2） 工作稳定； （3）对晶体管一致性的要求不高，因而降低了制作成本。 负反馈是从输出端（OUT），经R15、R16分别（上下交叉）反 馈到前级晶体管V1、V2的发射极。在V2（PNP）晶体管的发射 极与地之间接有R13和电容器C17、C19，作用是对上部的反馈量 加以限制。V2的偏置是由RP1、R11从+33V电源取得。 V1（ NPN）晶体管的反馈由R14和电容器C18、C20取得，偏置由-33V 经R12供给。R13、R14起电流负反馈作用，目的是控制前级增益 ，使电路能稳定工作。 第8章 综合时训 RP1、R11和C17、C19以及R12和C18、C20成脉冲滤波器，目 的是降低脉动噪声。 由图8.2.3给出的前级放大器的总增益AU1 可以用下式表示： 该放大器的第一级V1、V2和第二级V3、V4选用相同型号的 晶体管。此时，负反馈量不能做得太深，否则会降低放大器的 稳定性。为了提高稳定性，本机第一级的增益AU1（见上式） 可通过R13R16的合理取值，使AU15(14dB)；第二级V3、 V4引 入中和电容C21、C22，使该级的增益AU2=1（0dB）。 第8章 综合时训 所以图示的放大器变得十分稳定。 末级功放V5、V6的栅极限流电阻R19、R20取值较大（560 ），以便增强输出级的电容负载能力。R19、R20和 V5、V6的输 入电容对功放的截止频率有直接影响，当V5选用2SK135、R19取 560（V6取2SJ50，R20取560）时，末级功放的截止频率 fTmax=1.3 MHz。由于前级加入的负反馈回路，所以整机放大器的 截止频率略低于1.3MHz（约为1.2 MHz），这对音域是足够了。 本机的调节十分简单，首先调整RP2，使中点电压为0V，尔 后再调节RP1，使末级功放的静态电流为150mA（可通过在电源 支路串入电流表予以监测）。该放大器的主要性能指标如下： 第8章 综合时训 输出功率： Po35W（RMS）/单声道; 频率范围： 0350 kHz ； 增益： Au23dB； 阻尼： 100。 (二) 实训内容 按照图8.2.3选件、焊接、调试。通过实训，学会识别元件 、判断元件好坏、调试电路和查找故障的方法。 第8章 综合时训 综 合 实 训 4 直 流 稳 压 电 源 的 制 作 实 训 (一) 实训原理 实训电路如图8.2.4所示。 元件参考数值： R-1=330，R-2=2 k, R-3=360, R-4=51k, R-5=1k, R-6=1 k; R-0=5.1, R-P1=RP2=1k, RL=30/2 W, RP=470 /2 W ; C-1=C-2=200F/25V;V-1: 3DD50B, 30(橙点); V-2,V-3: 3DG6; 第8章 综合时训 第8章 综合时训 : 6080; V-4: 3BX31C; VDZ: 2CW52; VD1VD4: 2CP21 ; T1: 调压变压器(0.5kVA); T-2: 电源变压器220V/12 V(5 VA); 电路由电源变压器、整流滤波、采样电路、比较