实验二 焊接技术训练(自制单管共射放大电路)

实验二 焊接技术训练（自制单管共射放大电路） 一 实验目的 1.初步掌握焊接技术。 2.掌握单级共射放大电路静态工作点的测量和调整。 3.掌握单级共射放大电路动态指标如电压放大倍数、输入电阻、输出电阻及通频带的测量。 二 焊接工艺和方法 焊接是电子设计制作中很重要的环节，关系到作品的成功与否以及性能指标的优劣。 1.焊接工具 (1)电烙铁 电烙铁是焊接的主要工具，作用是把电能转换成热能对焊接部位进行加热，同时熔化焊料，使熔 化的焊料润湿被焊金属形成合金。 电烙铁使用时应注意的事项： 新电烙铁使用前，首先给电烙铁上一层松香，然后给电烙铁上一层薄锡。 电烙铁在使用过程中应经常维护，保证烙铁头挂上一层薄锡，当烙铁头上有杂物时，用湿润的 耐高温海绵或棉布擦拭。 在使用电烙铁时，不要向外甩锡，以免伤到皮肤和眼睛。 电烙铁使用后一定要稳妥放于电烙铁架上，并注意导线等物不要碰到电烙铁头。 (2）其它工具 吸锡器用于拆焊。 剥线钳用于剥离导线上的护套层。 2.焊接材料 (1)焊料焊料是一种易熔的金属及其合金，它能使元件引线与电路板连接在一起，形成电气互连。焊 料的选择对焊接质量有很大的影响。锡（Sn）是一种质地柔软、具有很大延展性的银白色金属，熔点 为 2320C,在常温下化学性能稳定，不易氧化，不失金属光泽，抗大气腐蚀能力强，所以常被用作焊料。 (2)助焊剂焊接的原理是使焊件和被接合金属之间的距离达到金属原子相互作用的距离时两者间就开 始产生润湿和扩散现象。但金属表面的氧化物和污垢是影响润湿最有害的物质，所以焊接时必须采取 防止金属表面氧化的措施，助焊剂的作用就是用来清除金属表面的氧化物和污垢。另外助焊剂在焊接 加热时包围金属的表面，使之和空气隔绝，防止金属在加热时氧化，助焊剂还可降低焊锡表面张力， 有利于焊锡的湿润。常用的助焊剂为树脂系列的助焊剂松香。松香的熔化温度为 520C830C，加热到 1250C 时变为液态。但松香经过反复加热后就会失效，发黑的松香实际已经不起什么作用，应及时更换。 有的焊锡制成丝管状，管内夹带固体松香。 3.焊接工艺和方法 (1)焊接要求 焊点的机械强度要足够。 焊接要可靠，以保证导电性能。为使焊点有良好的导电性能，必须防止虚焊。虚焊是指焊料与被焊 物表面没有形成合金结构，只是简单地依附在被焊金属表面上。这种焊点在短期内也能通过电流，用 仪表测量也很难发现问题。但随着时间的推移，没有形成合金的表面将会被氧化，此时便会出现时通 时断的现象。 焊点表面要光滑、清洁。 (2)焊接步骤 焊接材料、焊接工具、焊接方法和操作者是焊接的四要素。操作者在焊接实践过程中应用心体会， 2 不断总结，保证每个焊点的质量。 准备施焊：右手拿电烙铁，处于随时可施焊状态。 加热焊件：应注意加热整个焊接体，例如元器件的引线和焊盘都要均匀受热。 送入焊丝：加热焊件达到一定温度后，用左手将焊锡丝送到烙铁对面接触焊件，注意不是直接接触 电烙铁头。 移开焊丝：当焊丝熔化一定量后，立即移开焊丝。 移开烙铁头：焊锡浸润焊盘或焊件的施焊部位后，移开电烙铁。 对于小热容量焊件而言，上述整个过程不过 24 秒时间。一般烙铁接触焊点后数一、二(约 2 秒） ， 送入焊丝后数三、四即移开烙铁。各步时间的控制，时序的准确掌握，动作的协调熟练，这些都是应 该通过不断实践、用心体会，才能解决的问题。由于电烙铁功率、焊点热容量的差别等因素，实际掌 握焊接火候，决无定章可循，必须依具体条件具体对待。 (3)焊接注意事项 保持烙铁头的清洁。 采用正确的加热方法：要靠增加接触面积加快传热，而不要用烙铁对焊件施力。 加热要靠焊锡桥：所谓焊锡桥，就是靠烙铁上保留少量焊锡作为加热时烙铁头与焊件之间传热的桥 梁。但焊锡桥的锡保留量不可过多。 焊锡凝固之前不要使焊件移动或振动。 焊锡量要合适。过量的焊锡很容易造成不易觉察的短路、堆焊，也容易造成虚焊。 焊接前，将所有的元器件做好焊前准备工作(整形、镀锡等)。焊接时，根据元器件尺寸高度，一 般工序应先焊接尺寸较低的元件，后焊接尺寸较高的和要求比较高的元件。次序是：电阻电容二 极管三极管其它元件等。不论哪种焊接工序，元器件都要排列整齐，同类元件要保持高度一致。 三 单管共射放大电路实验原理 1.实验电路 实验电路如图 1 所示。该电路为稳定静态工作点的分压式偏置电路，其温度稳定性较好，三极管 选用集电极与发射极之间的穿透电流 很小的 NPN 型硅管，型号：C9013H。电路中 50k 的电位器CEOI 用来调整静态工作点， C 4、C 5为电源退耦电容，滤除电源的噪声电压。 3 2.静态工作点的测量 为了获得最大不失真的输出电压，静态工作点应选在输出特性曲线上交流负载线的中点。若工作 点选得太高，容易引起饱和失真，而选得太低，又容易引起截止失真。实验中如果测得 UCEQ0.7V,说 明三极管已饱和；如果测得 UCEQ接近电源电压 Vcc，则说明三极管已截止。对于线性放大电路，这两种 工作点都是不合适的，必须对其进行调整。 静态工作点的位置与电路参数 Vcc、R c、R e、R b都有关。图 1 所示电路工作点的调整主要是通过 调节电位器 Rp来实现的。 3.电压放大倍数的测量 电压放大倍数 Au是输出电压 Uo与输入电压 Ui之比，实验中，用示波器监视放大电路输出电压的 波形不失真，并用示波器分别测量输入电压与输出电压的峰峰值。 4.输入电阻的测量 输入电阻 Ri定义为输入电压 Ui与输入电流 Ii之比，输入电阻越大，放大电路从信号源索取的电 流越小，输入电压就越接近信号源的电压。 输入电阻的测量原理如图 2 所示。在信号源与放大电路之间串入一个已知阻值的电阻 ，用示bR 波器分别测量 两端的电压 和 ,则输入电阻为bii )(iibi UR 4 电阻 的值不宜取得过大，过大易引入干扰；但也不宜取得太小，太小易引起较大的测量误差。bR 5.输出电阻的测量 输出电阻 Ro为放大电路输出端开路时的等效电阻。输出电阻越小，带负载的能力越强。 若测得输出端开路时的输出电压为 ,带上负载 RL时的输出电压为 ,则输出电阻可由下式计算求得。oU oU )1(oLo 6.最大不失真输出电压的测量 受电源电压及静态工作点的限制，每一放大电路在输入信号达到一定大小时将产生非线性失真，即 饱和失真和截止失真。在不断增大输入信号的同时，用示波器监视输出波形的变化，在刚刚要失真而 没失真的的状态下从示波器上可读得其最大不失真输出电压。 7.频率特性的测量 通常将放大电路的放大倍数下降到中频电压放大倍数的 0.707 倍时所对应的频率称为该放大电路 的上、下截止频率，用 fH和 fL表示，放大电路的幅频特性如图 3 所示。放大电路的通频带为： 。 LHbwff 图 3 放大电路的幅频特性 测量时固定输入电压大小不变，使输入电压的频率发生变化，在输出端观察其输出电压的变化， 从示波器上读得输出电压下降到中频电压的 0.707 倍时对应的两个频率即分别为上限截止频率和下限 截止频率。 四 实验仪器 DDS 函数信号发生器（型号：TFG2003） 双 5 踪示波器（型号：SS-7802A） 直流稳压电源（型号： QJ3003AIII） 数字万用表（型号：VC9205） 五 实验内容 1.焊接单管共射放大电路。 2.测量并调整单管共射放大器的静态工作点。 3.测量放大电路的电压放大倍数、输入电阻和输出电阻。 4.测量放大电路输出电压的最大幅度。 5.测量放大电路的通频带。 六 实验步骤 1.用万用表的 hEF档测量三极管的放大倍数,将数据填入数据记录表 1。 2.按图 1 焊接单管共射放大电路。 3.用万用表仔细检查已焊接的电路，确认无误后进行下面的测量。 4.测量静态工作点。电源端接上+9V 的电源，用万用表测试 UCEQ的大小，调节电位器 Rp使 UCEQ约为 4.5V，记录确定的 UCEQ之值，然后用万用表测量发射结电压 UBEQ，将各数据填入数据记录表 1。 5.将 DDS 函数信号发生器 A 路输出接在放大电路的输入端，调节 A 路输出频率为 1kHz,电压峰峰 (Usp-p)值为 150mV 的正弦波,将示波器 CH1 通道接在输入端并观察输入波形。 6.测量放大电路的电压放大倍数及输出电阻。将示波器 CH2 通道接在放大电路的输出端，观察输出波 形，如能观察到不失真的并放大的正弦信号，说明电路准确无误。按数据记录表 2 所示用示波器分别 测量输入电压 、开路输出电压 、带负载 RL的输出电压 ，将数据填入数据记录表 2。pipo po 7.测量放大电路最大不失真的输出电压。缓慢增大输入信号电压，在示波器上仔细观察输出电压波形 的变化，首先出现什么失真？在刚刚要失真而没失真的的状态下，在示波器上读出放大电路输出端最 大不失真的输出电压幅值 ,将数据填入数据记录表 3。oMU 8.测量放大电路在开路状态及带上 3k负载状态下的通频带。固定输入信号电压的大小不变(固定信号 源 )，记录下中频输出电压 （即输出电压为常量时的输出电压）,并计算出mVUps150 po 0.707 值。改变输入信号的频率，观察其输出电压的变化，分别记录在高频段和低频段对应的上o 限截止频率和下限截止频率，将数据填入数据记录表 4。 9.测量放大电路的输入电阻。按图 2 接好电路， 用 20k 电阻，输入信号用 ，用bR mVUps20 示波器分别测量 和 ,将各数据填入数据记录表 5。iUi 七 实验注意事项 1 预习时认真阅读实验教材，特别要记住焊接工艺和方法中要注意的事项。 2.电路中标有“+”符号的电容为电解电容，电解电容长脚为正极，短脚为负极，不能接错，如接错， 通电时，电容会爆裂。没标“+”符号的电容为瓷片电容，无正、负之分。 3.在焊接电路的过程要注意安全，不要随意放置电烙铁以免烫伤身体及损坏实验桌、实验仪器等。 八 思考题 6 1.什么是虚焊？虚焊对电路有什么危害？ 2.实验中在观察波形失真时，首先出现的失真是什么失真，应该增大还是减小 Rp来缓和这种失真？ 3.在输入信号的频率上升到一定值时，为什么输出电压会下降？ 参考教材 1.电子技术基础实验电子电路实验设计仿真 （第二版） ，华中理工大学电子学教研室编， 陈 大钦主编，高等教育出版社，2000 年 6 月。 2.电子技术基础实验与课程设计 （第二版） ，高吉祥 主编，电子工业出版社，2005 年 2 月。 3.模拟电子技术基础 （第三版）清华大学电子学教研组编 童诗白主编，高等教育出版社，1988 年 5 月 4 全国大学生电子设计竞赛训练教程黄智伟主编，电子工业出版社，2005 年 6 月。 20094 附录：数据记录表格 数据记录表 1 三极管电流放大倍数及静态工作点的测量 /VCEQ