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同济大学中德工程电子工程基础应用实习报告第一单元 常用电工元器件1、 电阻电阻都有一定的阻值，它代表这个电阻对电流流动阻挡力的大小。电阻的单位是欧姆，用符号“”表示。欧姆是这样定义的：当在一个电阻器的两端加上1伏特的电压时，如果在这个电阻器中有1安培的电流通过，则这个电阻器的阻值为1欧姆。出了欧姆外，电阻的单位还有千欧（k，兆欧（m）等。 电阻器的电气性能指标通常有标称阻值,误差与额定功率等。 它与其它元件一起构成一些功能电路，如rc电路等。 电阻是一个线性元件。说它是线性元件，是因为通过实验发现，在一定条件下，流经一个电阻的电流与电阻两端的电压成正比即它是符合欧姆定律：i=u/r常见的碳膜电阻或金属膜电阻器在温度恒定，且电压和电流值限制在额定条件之内时，可用线性电阻器来模拟。如果电压或电流值超过规定值，电阻器将因过热而不遵从欧姆定律，甚至还会被烧毁。线性电阻的工作电压与电流的关系。电阻的种类很多，通常分为碳膜电阻，金属电阻，线绕电阻等：它又包含固定电阻与可变电阻，光敏电阻，压敏电阻，热敏电阻等。但不管电阻是什么种类，它都有一个基本的表示字母“r”。 电阻的单位用欧姆（）表示。它包括?（欧姆）， k（千欧）， m（兆欧）。其换算关系为： 1m=1000k 1k=1000。电阻的标记方法色标法1、标称值标志在电阻上的电阻值，通过标称值系列见下表：系列允许误差标称值e245%1.0 1.1 1.2 1.3 1.5 1.6 1.8 2.0 2.4 2.7 3.0 3.3 3.6 3.9 4.3 4.7 5.1 5.6 6.2 6.8 7.5 8.2 9.1e125%1.0 1.2 1.5 1.8 2.2 2.7 3.3 3.9 4.7 5.6 6.8 8.2e620%1.0 1.5 2.2 3.3 4.7 6.8 实际生产使用中，上表所列数值再乘10的整数次方。2、允许误差标称值与实际值不完全相等例：标称值100欧的电阻，实际值为98欧，则误差为（100-98）/100=2%3、定功率电阻长期连续工作允许消耗的最大功率固定式电阻额定功率系列0.05 0.125 0.25 1 2 5 10 16 25 50 100常用电气符号电阻的作用 主要职能就是阻碍电流流过 ,应用于限流、分流、降压、分压、负载与电容配合作滤波器及阻匹配等.数字电路中功能有上拉电阻和下拉电阻电阻的使用还需要注意：a.正确选有电阻器的阻值和误差:阻值选用:原则是所用电阻器的标称阻值与所需电阻器阻值差值越小越好.误差选用:时间常数rc电路所需电阻器的误差尽量小.一般可选5%以内.对退耦电路,反馈电路滤波电路负载电路对误差要求不太高.可选10%-20%的电阻器.b.注意电阻器的极限参数:额定电压:当实际电压超过额定电压时,即便满足功率要求,电阻器也会被击穿损坏.额定功率:所选电阻器的额定功率应大于实际承受功率的两倍以上才能保证电阻器在电路中长期工作的可靠性.c.要首选通用型电阻器:通用型电阻器种类较多、规格齐全、生产批量大,且阻值范围、外观形状、体积大小都有挑选的余的,便于采购、维修.d.根据电路特点选用:高频电路:分布参数越小越好,应选用金属膜电阻、金属氧化膜电阻等高频电阻.低频电路:绕线电阻、碳膜电阻都适用.功率放大电路、偏置电路、取样电路:电路对稳定性要求比较高,应选温度系数小的电阻器.退偶电路、滤波电路: 对阻值变化没有严格要求,任何类电阻器都适用.e.根据电路板大小选用电阻:二电容器电容是表征电容器容纳电荷的本领的物理量。我们把电容器的两极板间的电势差增加1伏所需的电量，叫做电容器的电容。电容的符号是c。很多电子产品中，电容器都是必不可少的电子元器件，它在电子设备中充当整流器的平滑滤波、电源和退耦、交流信号的旁路、交直流电路的交流耦合等。电容器的型号命名方法下面老师介绍了电容器的极性测试，以数字式的万用表为例，虽然在电路图上表示的是两块板，在平时学习中我们知道这叫平行板电容器，但是实际电路中很多都是圆柱形的电容器，长脚的是正极，短脚的是负极，在外表也可以看出来，有灰色的短线的是负极2、非极性电容 对5000pf以上的电容，用万用表读书跳动一下，回到“1”对5000pf以下的电容，判断其有无容量（电容档）识别方法：电容的识别方法与电阻的识别方法基本相同，分直标法、色标法和数标法3种。电容的基本单位用法拉（f）表示，其它单位还有：毫法（mf）、微法（f）/mju:/、纳法（nf）、皮法（pf）。其中：1法拉=1000毫法（mf），1毫法=1000微法（f），1微法=1000纳法(nf)，1纳法=1000皮法(pf)容量大的电容其容量值在电容上直接标明，如10 f/16v容量小的电容其容量值在电容上用字母表示或数字表示字母表示法：1m=1000 f 1p2=1.2pf 1n=1000pf 数字表示法：一般用三位数字表示容量大小，前两位表示有效数字，第三位数字是倍率。如：102表示10102pf=1000pf 224表示22104pf=0.22 f电容容量误差表符 号 f g j k l m允许误差 1% 2% 5% 10% 15% 20%如：一瓷片电容为104j表示容量为0. 1 f、误差为5%。3、半导体二极管半导体二极管又称晶体二极管它是固态电子器件中的半导体两端器件。这些器件主要的特征是具有非线性的电流-电压特性。此后随着半导体材料和工艺技术的发展，利用不同的半导体材料、掺杂分布、几何结构，研制出结构种类繁多、功能用途各异的多种晶体二极管。制造材料有锗、硅及化合物半导体。晶体二极管可用来产生、控制、接收、变换、放大信号和进行能量转换等。二极管最主要的特性是单向导电性，其伏安特性曲线如图(1)正向特性当加在二极管两端的正向电压（p为正、n为负）很小时（锗管小于0.1伏，硅管小于0.5伏），管子不导通，处于“截止”状态，当正向电压超过一定数值后，管子才导通，电压再稍微增大，电流急剧暗加（见曲线i段）。不同材料的二极管，起始电压不同，硅管为0.5-.7伏左右，锗管为0.1-0.3左右。(2)反向特性 二极管两端加上反向电压时，反向电流很小，当反向电压逐渐增加时，反向电流基本保持不变，这时的电流称为反向饱和电流（见曲线ii段)。不同材料的二极管，反向电流大小不同，硅管约为1微安到几十微安，锗管则可高达数百微安，另外，反向电流受温度变化的影响很大，锗管的稳定性比硅管差。（3）击穿特性 当反向电压增加到某一数值时，反向电流急剧增大，这种现象称为反向击穿（见曲线iii)。这时的反向电压称为反向击穿电压，不同结构、工艺和材料制成的管子，其反向击穿电压值差异很大，可由1伏到几百伏，甚至高达数千伏。（4）频率特性 由于结电容的存在，当频率高到某一程度时，容抗小到使pn结短路。导致二极管失去单向导电性，不能工作，pn结面积越大，结电容也越大，越不能在高频情况下工作。常用半导体二极管（1）稳压二极管稳压二极管是由硅材料制成的面结合型晶体二极管，它是利用pn结反向击穿时的电压基本上不随电流的变化而变化的特点，来达到稳压的目的，因为它能在电路中起稳压作用，故称为、稳压二极管（简称稳压管）特性：利用其反向击穿原理。当反向电压达到u时，管被击穿，文雅电流变化很大，u却微变，动态电阻r很小，稳压性很好。使用时，稳压管工作在反向击穿状态，阳极接电源负极，必须串限流电阻。安装时与电流逆着装。（2）发光二极管发光二极管简称为led。由镓（ga）与砷（as）、磷（p）的化合物制成的二极管，当电子与空穴复合时能辐射出可见光，因而可以用来制成发光二极管，在电路及仪器中作为指示灯，或者组成文字或数字显示。磷砷化镓二极管发红光，磷化镓二极管发绿光，碳化硅二极管发黄光。它是半导体二极管的一种，可以把电能转化成光能；常简写为led。发光二极管与普通二极管一样是由一个pn结组成，也具有单向导电性。当给发光二极管加上正向电压后，从p区注入到n区的空穴和由n区注入到p区的电子，在pn结附近数微米内分别与n区的电子和p区的空穴复合，产生自发辐射的荧光。不同的半导体材料中电子和空穴所处的能量状态不同。当电子和空穴复合时释放出的能量多少不同，释放出的能量越多，则发出的光的波长越短。常用的是发红光、绿光或黄光的二极管。发光颜色磷砷化镓二极管发红光，磷化镓二极管发绿光，碳化硅二极管发黄光普通单色发光二极管的发光颜色与发光的波长有关，而发光的波长又取决于制造发光二极管所用的半导体材料。红色发光二极管的波长一般为650700nm，琥珀色发光二极管的波长一般为630650 nm ，橙色发光二极管的波长一般为610630 nm左右，黄色发光二极管的波长一般为585 nm左右，绿色发光二极管的波长一般为555570 nm（3）光敏二极管光敏二极管又称光电二极管，它是将光信号，变成电信号的器件，光敏二极管工作时，处于反向接法，没有光照时，管子的漏电流很小，称为“暗电流”。当接收光照时漏电流急剧增大。称为“亮电流”，检测这电流的变化实现光电转变。其符号为，那么光敏二极管是如何工作的呢？光敏二极管与半导体二极管在结构上是类似的,其管芯是一个具有光敏特征的pn结。无光照时,有很小的饱和反向漏电流,即暗电流，此时光敏二极管截止。当受到光照时,饱和反向漏电流大大增加，形成光电流,它随入射光强度的变化而变化。当光线照射pn结时，可以使pn结中产生电子一空穴对，使少数载流子的密度增加。这些载流子在反向电压下漂移，使反向电流增加。因此可以利用光照强弱来改变电路中的电流。（4）数码管四三极管 有两个pn结组成，分pnp及npn型。特点：放大电流作用。半导体三极管也称为晶体三极管，可以说它是电子电路中最重要的器件。它最主要的功能是电流放大和开关作用。三极管顾名思义具有三个电极。二极管是由一个pn结构成的，而三极管由两个pn结构成，共用的一个电极成为三极管的基极(用字母b表示)。其他的两个电极成为集电极(用字母c表示)和发射极(用字母e表示)。由于不同的组合方式，形成了一种是npn型的三极管，另一种是pnp型的三极管。三极管的种类很多，并且不同型号各有不同的用途。三极管大都是塑料封装或金属封装，常见三极管的外观，有一个箭头的电极是发射极，箭头朝外的是npn型三极管，而箭头朝内的是pnp型。实际上箭头所指的方向是电流的方向。由于下面要介绍三极管的测量，所以先简单介绍一下它的工作原理：晶体三极管（以下简称三极管）按材料分有两种：锗管和硅管。而每一种又有npn和pnp两种结构形式，但使用最多的是硅npn和pnp两种三极管，两者除了电源极性不同外，其工作原理都是相同的，下面仅介绍npn硅管的电流放大原理。 对于npn管，它是由2块n型半导体中间夹着一块p型半导体所组成，发射区与基区之间形成的pn结称为发射结,而集电区与基区形成的pn结称为集电结,三条引线分别称为发射极e、基极b和集电极c。 当b点电位高于e点电位零点几伏时，发射结处于正偏状态，而c点电位高于b点电位几伏时，集电结处于反偏状态，集电极电源ec要高于基极电源ebo。 在制造三极管时，有意识地使发射区的多数载流子浓度大于基区的，同时基区做得很薄，而且，要严格控制杂质含量，这样，一旦接通电源后，由于发射结正偏，发射区的多数载流子（电子）极基区的多数载流子（空穴）很容易地越过发射结互相向对方扩散，但因前者的浓度基大于后者，所以通过发射结的电流基本上是电子流，这股电子流称为发射极电流ie。 由于基区很薄,加上集电结的反偏，注入基区的电子大部分越过集电结进入集电区而形成集电集电流ic，只剩下很少（1-10%）的电子在基区的空穴进行复合，被复合掉的基区空穴由基极电源eb重新补给，从而形成了基极电流ibo.根据电流连续性原理得：ie=ib+ic 这就是说，在基极补充一个很小的ib，就可以在集电极上得到一个较大的ic，这就是所谓电流放大作用。了解了原理对于我们以后的测量以及应用有很大帮助。那么测量的步骤如下：5、晶闸管1.符号与结构单向晶闸管有三个极：a极（阳极）、g极（栅极）和k极（阴极）。晶闸管内部结构如图（b）所示，它相当于pnp型三极管和npn型三极管以图（c）所示的方式连接而成。2单向晶闸管的检测（1）电极的判断单向晶闸管的g、k极之间有一个pn结，它具有单向导电性（即正向电阻小、反向电阻大），而a、k极与a、g极之间的正反向电阻都是很大的。根据这个原则，可采用下面的方法来判别单向晶闸管的电极：万用表拨至r100或r1k档，测量任意两个电极之间的阻值，当测量出现阻值小时，如图4-4所示，以这次测量为准，黑表笔接的电极为g极，红表笔接的电极为k极，剩下的一个电极为a极。（2）好坏检测正常的单向晶闸管除了g、k极之间的正向电阻小、反向电阻大外，其它各极之间的正、反向电阻均接近无穷大。在检测单向晶闸管时，将万用表拨至r1k档，测量晶闸管任意两极之间的正、反向电阻。若出现两次或两次以上阻值小，说明晶闸管内部有短路；若g、k极之间的正、反向电阻均为无穷大，说明晶闸管g、k极之间开路；若测量时只出现一次阻值小，并不能确定晶闸管一定正常（如g、k极之间正常， a、g极之间出现开路），在这种情况下，需要进一步测量晶闸管的触发能力。（3）触发能力检测检测晶闸管的触发能力实际上就是检测g极控制a、k极之间导通的能力。单向晶闸管触发能力检测过程如图所示，具体说明如下：将万用表拨至r1档，测量晶闸管a、k极之间的正向电阻（黑表笔接a极，红表笔接k极），a、k极之间的阻值正常应接近无穷大，然后用一根导线将a、g极短路，即为g极提供触发电压，如果晶闸管良好，a、k极之间应导通，a、k极之间的阻值马上变小，再将导线移开，让g极失去触发电压，此时晶闸管还应处于导通状态，a、k极之间阻值仍很小。在上面的检测中，若导线短路a、g极前后，a、k极之间的阻值变化不大，说明g极失去触发能力，晶闸管损坏；若移开导线后，晶闸管a、k极之间阻值又变大，则为晶闸管开路（注：即使晶闸管正常，如果使用万用表高阻档测量，由于在高阻档时万用表提供给晶闸管的维持电流比较小，有可能不足以维持晶闸管继续导通，也会出现移开导线a、k极之间阻值变大，为了避免检测判断失误，应采用r1档测量）。第二单元 焊接知识及基本功训练这次是实习中第一次使用电烙铁。焊接小知识：一、焊接工具1、电烙铁电烙铁是最常用的焊接工具。我们使用20w内热式电烙铁。新烙铁使用前，应用细砂纸将烙铁头打光亮，通电烧热，蘸上松香后用烙铁头刃面接触焊锡丝，使烙铁头上均匀地镀上一层锡。这样做，可以便于焊接和防止烙铁头表面氧化。旧的烙铁头如严重氧化而发黑，可用钢挫挫去表层氧化物，使其露出金属光泽后，重新镀锡，才能使用。电烙铁要用220v交流电源，使用时要特别注意安全。应认真做到以下几点：电烙铁插头最好使用三极插头。要使外壳妥善接地。 使用前，应认真检查电源插头、电源线有无损坏。并检查烙铁头是否松动。 电烙铁使用中，不能用力敲击。要防止跌落。烙铁头上焊锡过多时，可用布擦掉。不可乱甩，以防烫伤他人。 焊接过程中，烙铁不能到处乱放。不焊时，应放在烙铁架上。注意电源线不可搭在烙铁头上，以防烫坏绝缘层而发生事故。 使用结束后，应及时切断电源，拔下电源插头。冷却后，再将电烙铁收回工具箱。 2、焊锡和助焊剂焊接时，还需要焊锡和助焊剂。（1）焊锡：焊接电子元件，一般采用有松香芯的焊锡丝。这种焊锡丝，熔点较低，而且内含松香助焊剂，使用极为方便。（2）助焊剂：常用的助焊剂是松香或松香水（将松香溶于酒精中）。使用助焊剂，可以帮助清除金属表面的氧化物，利于焊接，又可保护烙铁头。焊接较大元件或导线时，也可采用焊锡膏。但它有一定腐蚀性，焊接后应及时清除残留物。3、辅助工具为了方便焊接操作常采用尖嘴钳、偏口钳、镊子和小刀等做为辅助工具。应学会正确使用这些工具。尖嘴钳 偏口钳 镊子 小刀二、焊前处理焊接前，应对元件引脚或电路板的焊接部位进行焊前处理。1、清除焊接部位的氧化层可用断锯条制成小刀。刮去金属引线表面的氧化层，使引脚露出金属光泽。 印刷电路板可用细纱纸将铜箔打光后，涂上一层松香酒精溶液。 2、元件镀锡在刮净的引线上镀锡。可将引线蘸一下松香酒精溶液后，将带锡的热烙铁头压在引线上，并转动引线。即可使引线均匀地镀上一层很薄的锡层。导线焊接前，应将绝缘外皮剥去，再经过上面两项处理，才能正式焊接。若是多股金属丝的导线，打光后应先拧在一起，然后再镀锡。刮去氧化层 均匀镀上一层锡三、焊接技术做好焊前处理之后，就可正式进行焊接。1、焊接方法。焊接 检查 剪短图4 焊接（1）右手持电烙铁。左手用尖嘴钳或镊子夹持元件或导线。焊接前，电烙铁要充分预热。烙铁头刃面上要吃锡，即带上一定量焊锡。（2）将烙铁头刃面紧贴在焊点处。电烙铁与水平面大约成60角。以便于熔化的锡从烙铁头上流到焊点上。烙铁头在焊点处停留的时间控制在23秒钟。（3）抬开烙铁头。左手仍持元件不动。待焊点处的锡冷却凝固后，才可松开左手。（4）用镊子转动引线，确认不松动，然后可用偏口钳剪去多余的引线。2、焊接质量焊接时，要保证每个焊点焊接牢固、接触良好。要保证焊接质量。（a）所示应是锡点光亮，圆滑而无毛刺，锡量适中。锡和被焊物融合牢固。不应有虚焊和假焊。虚焊是焊点处只有少量锡焊住，造成接触不良，时通时断。假焊是指表面上好像焊住了，但实际上并没有焊上，有时用手一拔，引线就可以从焊点中拔出。这两种情况将给电子制作的调试和检修带来极大的困难。只有经过大量的、认真的焊接实践，才能避免这两种情况。焊接电路板时，一定要控制好时间。太长，电路板将被烧焦，或造成铜箔脱落。从电路板上拆卸元件时，可将电烙铁头贴在焊点上，待焊点上的锡熔化后，将元件拔出。并联型稳压电源的安装、调试1.整流：由v1，v2，v3，v4组成桥式整流电路，将交流电变成脉动直流电。原来的u2经过整流 2.滤波： 利用电容c隔直通交的作用，将脉动直流电变成平滑直流电。经过滤波后的ub3.稳压： 利用v5稳压原理，输出电压uo，为恒稳压直流电。下面给出完整的电路图：三、常用电子仪器使用实习目的：掌握常用电子仪器的使用方法操件条件：1、信号源一台2、数字示波器一台3、晶体管毫伏表一台4、数子实验箱一台实习内容：1、仪器介绍：（1）示波器（2）信号发生器（3）交流毫伏表2、准信号的测量被校参量标准值实测值幅度upp(v)33.04周期t(ms)113、正弦信号电压的测量（1）波形图（2）实验数据信号输出电压v30.3示波器v/div读数20.148波形峰峰值格数46示波器测量upp(v)8.480.894示波器测量up(v)4.240.447毫伏表测量u（v）2.940.34、正弦信号频率的测量（1）波形图（2）实验数据信号输出频率（hz）1005001k5k10k50k毫伏表读数(v)0.980.985110.990.98万用表读数(v)1.0081.0040.9920.8700.8200.791示波器t/div读数2ms0.5ms0.2ms50s20s5s波形周期水平格数545454被测信号周期（ms）10210.20.10.02被测信号频率（hz）1005001k5k10k50k5、用双踪示波器测量两波形之间的相位差（1）实验电路图（2）波形图（3）实验数据=d/t*360dtu0puip数据100s500s四、电路板焊接（上）操件条件：1、万用表一只2、相关元器件一套3、通用板一块4、电烙铁、镊子各一把实习目的：按要求焊接并联型稳压电源并调试实习内容：1、电路板的焊接电路板焊接 装配最重要的因素是好的焊接技术。合适的焊接烙铁是首要的。建议使用2540瓦的笔型烙铁。烙铁的顶部应该保持清洁及好焊锡的。pc板上的许多地方都是非常接近的，注意不要焊的太多，以免形成焊桥（见例2），大小及焊点是非常重要的。 好的焊接，焊的区域必须充分加热，这样可以使焊锡自由流动，同时焊接原件引角和焊盘会产生好的效果。必须确认引角平滑的穿过焊锡，只能用60/40合成的松香焊锡，不能用酸性的。不能把焊锡溅在引角上，这样会造成冷焊点。焊接注意点1、在有金属铂的一面焊上所有元器件把焊接烙铁推向引脚和金属铂。2、首先将少量的焊锡放在焊锡 烙铁尖上，可以使热度从烙铁上传到金属铂上。然后在另一面放上焊锡，原件和烙铁的热度就可以熔化焊锡。3、焊锡在连接处流动，移开烙铁和焊锡让焊点冷却焊锡必须平滑流动,不能结成一块。4、这就是好的焊接的样板。切断多余的引脚例1当引脚没有充分加热时，焊接效果不好。不会像图式的那样流动。只有重新加热或者有需要时，再加一点焊锡。例