从零开始学电子制作.doc

德江铭信特邦电子科技有限公司 版权所有学习电子制作德江铭信特邦电子科技有限公司 监制（目录）第一章：1. 基本工具的介绍（电烙铁、万用表等）2. 介绍两种元件（电阻、电容） 3. 自由焊接十个电阻，加上电烙铁、吸锡器的使用 第二章：1. 介绍半导体（二极管、三极管） 2. 解说“光控照明灯”电路 3. 焊接电路+调试指导 第三章：1. 介绍集成电路（封装、555）2. 解说“自动闪光灯”电路 3. 焊接电路+调试指导 l 总结学习附录：自学提高篇1. 焊接技术 2. 声控延时开关 3. 用4017制作流水灯 4. 简易音频功放 5. 学习方法及资料介绍第一章常用工具介绍：1. 电烙铁（编者寄语：一切的开始，配上焊锡丝和松香助焊剂，电路板便是你的艺术舞台）电烙铁分为外热式（图1）和内热式（图2）两种，外热式的一般功率都较大。区别：1. 内热式和外热式电烙铁的区别，主要在加热方式的不同。 2. 另外，它们所用的烙铁头形状，前者是空心筒状；后者为实心杆状。 3. 前者预热时间较短，但受气温影响稍大，尤其小功率型；相对，后者预热时间稍长。 4. 前者比后者漏电稍小。图1 图2注意事项：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。2. 数字万用表（编者寄语：最常用的工具，前几年还属于奢侈品的数字万用表现在已经是无线电爱好者手中最常用的仪表了）数字式测量仪表已成为主流，有取代模拟式仪表的趋势。与模拟式仪表相比，数字式仪表灵敏度高，准确度高，显示清晰，过载能力强，便于携带，使用更简单。使用方法：参考说明书和相关书籍。3. 其他工具（编者寄语：工具虽多，样样有用）剪线钳：顾名思义，剪导线用的。 工具刀：“破坏”用的。吸锡器：当你把电路板弄得焊锡太多，或要拆元器件的时候，它是个好帮手。镊子：元器件都是比较小的东西，而且焊接的时候，引脚和元件本身都很烫。尖嘴钳：夹持东西用。螺丝刀：帮别人修东西的时候，总得拆开吧。微型手钻：自己做电路板必不可少的工具。剥线钳：快速方便的剥去导线的外皮必备。4. 必要材料（编者寄语：巧妙的使用材料，将会有奇妙的效果）面包板：用于调试电路，引脚之间的连接大都用导线，有人称之为面包板上的插花艺术。实验板：不是所有的电路都需要拿给厂商做PCB，对于一般的爱好者就更没必要了，使用实验板是个好的选择。焊接容易，也省去自己腐蚀板子的麻烦。18认识电阻电容：电阻器的种类电阻器的种类有很多，通常分为三大类：固定电阻，可变电阻，特种电阻。电阻器也有功率之分。常见的是1/8瓦的“色环碳膜电阻”，它是电子产品和电子制作中用的最多的。当然在一些微型产品中，会用到1/16瓦的电阻，它的个头小多了。再者就是微型片状电阻。电阻器的标识在电阻器的标示上，国际上惯用“色环标注法”。 “色环电阻”占据着电阻器元件的主流地位。“色环电阻”顾名思义，就是在电阻器上用不同颜色的环来表示电阻的规格。有的是用个色环表示，有的用 个。有区别么？是的。环电阻，一般是碳膜电阻，用个色环来表示阻值，用 个色环表示误差。环电阻一般是金属膜电阻，为更好地表示精度，用个色环表示阻值，另一个色环也是表示误差。 下表是色环电阻的颜色-数码对照表：颜 色有效数字乘 数 允许偏差黑 色 010的0次方 棕 色 110的1次方 +/- 1%红 色 210的2次方 +/- 2%橙 色310的3次方 -黄 色410的4次方 -绿 色510的5次方 +/- 0.5%蓝 色610的6次方 +/- 0.2%紫 色710的7次方 +/- 0.1%灰 色810的8次方 -白 色910的9次方 +5-20%无 色- +/- 20%银 色-10的-2次方 +/- 10%金 色-10的-1次方 +/- 5%例子：如图电阻，第1环绿色（5），第2环蓝色（6），第3环黑色（0），第4环棕色（1），那么它的电阻值是560，第4环是添0的个数，这个电阻添1个0，所以它的实际阻值是5600，即5.6k；第5环为误差，这里是1%。这是最常用的1/4W碳膜电阻,中工电子市场可以买到,1分钱一个,一般购买一种阻值的电阻个数在50个以上。电容器电子制作中需要用到各种各样的电容器，通常简称其为电容，用字母C表示。顾名思义，电容器就是“储存电荷的容器”。常见的是固定容量的电容，最多见的是电解电容和瓷片电容。不同的电容器储存电荷的能力也不相同。规定把电容器外加1伏特直流电压时所储存的电荷量称为该电容器的电容量。电容的基本单位为法拉（F）。但实际上，法拉是一个很不常用的单位，因为电容器的容量往往比1法拉小得多，常用微法（F）、纳法（nF）、皮法（pF）（皮法又称微微法）等，它们的关系是：1法拉（F）= 1000000微法（F） 1微法（F）= 1000纳法（nF）= 1000000皮法（pF）在电子线路中，电容用来通过交流而阻隔直流，也用来存储和释放电荷以充当滤波器，平滑输出脉动信号。小容量的电容，通常在高频电路中使用，如收音机、发射机和振荡器中。大容量的电容往往是作滤波和存储电荷用。电容器的选用涉及到很多问题。首先是耐压的问题。加在一个电容器的两端的电压超过了它的额定电压，电容器就会被击穿损坏。一般电解电容的耐压分档为6.3V，10V，16V，25V，50V等。动手实践：在所发的小板子上焊上20个电阻由讲解员检查，并指导细节。（可以参考附录的）第二章初识半导体器件二极管二极管最明显的性质就是它的单向导电特性，就是说电流只能从一边过去，却不能从另一边过来（从正极流向负极）。常见的几种二极管如图所示。其中有玻璃封装的、塑料封装的和金属封装的等几种。 图2是二极管的电路符号，像它的名字，二极管有两个电极，并且分为正负极，一般把极性标示在二极管的外壳上。大多数用一个不同颜色的环来表示负极，有的直接标上“-”号。大功率二极管多采用金属封装，并且有个螺帽以便固定在散热器上。利用二极管单向导电的特性，常用二极管作整流器，把交流电变为直流电，即只让交流电的正半周（或负半周）通过，再用电容器滤波形成平滑的直流。事实上好多电器的电源部分都是这样的。二极管也用来做检波器，把高频信号中的有用信号“检出来”，老式收音机中会有一个“检波二极管”，一般用2AP9型锗管。二极管的类型也有好几种，对于电子制作来说，常常用到以下的二极管： 用于稳压的稳压二极管，用于数字电路的开关二极管，用于调谐的变容二极管，以及光电二极管等，最常看见的是发光二极管。发光二极管 整流二极管 三极管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。9013E B C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，常见三极管的外观如图，大的很大，小的很小。三极管的电路符号有两种：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。电子制作中常用的三极管有90系列，包括低频小功率硅管9013（NPN）、9012（PNP），低噪声管9014（NPN），高频小功率管9018（NPN）等。它们的型号一般都标在塑壳上，而样子都一样，都是TO-92标准封装。中功率三极管大功率三极管（外壳是集电极）三极管的电流放大原理 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。NPN管的结构图，它是由2块N型半导体中间夹着一块P型半导体所组成，从图可见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。 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Eb。 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，由于发射结正确，发射区的多数载流子（电子）极基区的多数载流子（空穴）很容易地截越过发射结构互相向反方各扩散，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极电流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，Ic与Ib是维持一定的比例关系，即：1=Ic/Ib式中：-称为直流放大倍数， 当然,当Ib很大时可能使得电源无法让Ic达到1*Ib,这就是饱和状态,当Ib很小时会使得Ic很小,认为是没有导通,这就是截止状态。集电极电流的变化量Ic与基极电流的变化量Ib之比为： = Ic/Ib 式中-称为交流电流放大倍数，由于低频时1和的数值相差不大，所以有时为了方便起见，对两者不作严格区分，值约为几十至一百多。 三极管是一种电流放大器件，但在实际使用中常常利用三极管的电流放大作用，通过电阻转变为电压放大作用。常见小功率管参数：型号类型U(cbo)/VI(cm)/AP(cm)/WF(T)/MHzh(FE)9011NPN3520m150m150402709012PNP40100m500m150402709013NPN40100m500m150402709014NPN3050m300m1004010009015PNP3050m300m150402709018NPN3020m200m600402703DG6NPN2520m100m100302703DG12BNPN450.30.7200202002SA733PNP600.10.255090600动手实践：根据前面所学的知识理解并焊接以下电路。光控自动照明灯电路原理：R1和R2构成分压电路，当环境光线较强时，光敏电阻阻值较小，R2上的电压较小，无法使三极管Q1导通，此时三极管的集电极没有电流通过，发光二极管DS不亮。当光线较暗时，光敏电阻R2上的电压较大，Q1导通，从而使得DS发光。元件选择：Q1选择常用的9013，必要时可以用两个并联在一起，DS选用高亮度的发光二极管，R1选用多圈电位器，R2选用常用的塑封光敏电阻。电路调试：连接好电路后，用小螺丝刀调节R1的阻值大小，使得光线较亮时发光二极管熄灭，较暗时发光二极管点亮。相关知识点：三极管 三极管可以看做是一个电流控制器，也就是说使用基极较小的电流控制通过集电极的电流。三极管有一个参数叫直流放大倍数，就是说如果基极流过的电流是Ib则流过集电极的电流Ic=*Ib。这样一来就实现了放大的功能。这个例子中利用的是三极管放大的极限状态，要么让Ic很大，要么让Ic几乎为0。这样一来就相当于一个开关了。下一个例子中我们要到利用三极管的放大作用。对于NPN型的硅三极管，当基极和发射极之间的电压高于0.7伏时，就称之为导通，这时，基极就有电流通过了，就可以控制集电极的电流了。PNP型的刚好相反，基极和发射极之间的电压要小于-0.7伏，才能导通。第三章集成电路集成电路是一种采用特殊工艺，将晶体管、电阻、电容等元件集成在硅基片上而形成的具有一定功能的器件，英文为缩写为IC，也俗称芯片。集成电路是六十年代出现的，当时只集成了十几个元器件。 后来集成度越来越高，也有了今天的多核心处理器.集成电路根据不同的功能用途分为模拟和数字两大派别，而具体功能更是数不胜数，其应用遍及人类生活的方方面面。集成电路根据内部的集成度分为大规模中规模小规模三类。其封装又有许多形式。“双列直插”和“单列直插”的最为常见。消费类电子产品中用软封装的IC，精密产品中用贴片封装的IC等。 常见封装:标准的双列直插集成电路： 标准的单列直插集成电路： 功率类集成电路：软包封集成电路：555时基集成电路555时基集成电路又叫电子定时器，它是一种多功能的器件。用它做成多谐振荡器可以产生时钟脉冲，做成单稳态触发器可获得准确的延时，还可以用它组成施密特触发器以及多种控制电路，使用非常灵活方便.而且带负载能力较强。因而,广泛用于各中小制作，小电器中。逻辑原理5555功能状态表输入输出阈值置位触发强制复位输出Vo放电管00导通2/3Vcc2/3Vcc1/3Vcc10导通1/3Vcc1不变不便动手实践：根据前面所学的知识理解并焊接以下电路。用555制作的自动闪光灯555构成一个极低频振荡器，输出一个个短的脉冲，使发光二极管自动产生一闪一闪的光亮。调节R1和C1的大小可以改变闪光的频率。附录：焊接技术1. 手工焊基本知识1) 铅锡焊电子制作中,凡是用铅锡焊料进行焊接的方法叫铅锡焊.属于钎焊的一种,焊接温度低于450度,故属于软钎焊。优点:焊接简便,焊点整修,更换元器件方便.使用的工具简单(电烙铁),成本低容易实现自动化。2) 焊点形成的必要条件l 被焊金属材料应具有良好的可焊性l 被焊金属材料表面要清洁l 助焊剂的使用要适当l 焊料的成分与性能要适应焊接的要求l 焊接要具有一定的温度l 焊接的时间要适当3) 焊接的步骤烙铁头对准焊点烙铁接触焊点加焊锡移开焊锡，拿走烙铁4) 焊点的要求l 焊点应具有良好的导电性l 焊点应具有一定的强度l 焊接点的焊料要适当l 焊接点的表面应具有良好的光泽l 焊点不应有毛刺及空隙l 焊接点表面要清洁5) 常见失误l 虚焊: 焊锡与被焊金属没有形成金属合金,只是简单地依附在被焊金属地表面l 假焊: 焊点内部没有真正焊接在一起,也就是焊接物与焊锡被氧化层或焊剂地 未挥发物隔离l 漏焊: 焊点未进行焊接.6) 导线的安装剥头捻头镀锡焊接2. 现代焊接工艺随着技术的发展和电路设计对焊接工艺的要求的增加,现代焊接工艺开始广泛应用主要有: 一. 波峰焊技术; 二. 表面安装技术(SMT); 三. 微电子组装技术(MPT)注意现象：附录：其它电路1. 声控延时开关电路原理：R2、R3、Q1、构成一个放大器，MK1接受到声音后转换成电信号，经过C2滤去直流成分后经Q1放大后再经C1除去直流成分后。一个较大的电流通过Q2的基极，Q2是开关作用。当声音较大时Q2导通，C4放电，IC1的2和6脚处于低电平，使得3输出高电平点亮DS1。之后，电源通过R4不断向C4充电，一段时间后2、6回复高电平，DS1熄灭。元件选择：MK1使用驻极体电容话筒，Q1和Q2都选用9014通用型三极管，R1为3K的碳膜电阻，R2和R3、R4选用多圈的电位器。C1、C2、C4均选用10uf的电解电容，C3为0.01uf的瓷片电容。电路调试：连接好电路后反复