现代电子技术课设说明书.doc

目 录前 言1正 文11 万用表的使用方法11.1 使用方法11.2 使用注意事项22 数字万用表的特性22.1 高准确度和高分辨力22.2 电压表具有高的输入阻抗22.3 测量速率快22.4 自动判别极性32.5 全部测量实现数字式直读32.6 自动调零32.7 抗过载能力强33 万用表结构及工作原理34 万用表的安装原理及准备工作44.1 整理实习元器件44.2 电阻识别读数方法44.3 电容、二极管以及三极管的安装正负识别54.4 万用表的焊接工艺及注意事项55 万用表的焊接和元件组装85.1 焊接前准备85.2 元器件的焊接95.3 其他元件安装问题和注意事项95.4 焊接操作问题和注意事项95.5 转盘的安装：106 万用表的校准及故障维修126.1 正常显示测试126.2 校准137 数字万用表的误差分析147.1 测量误差147.2 内部数字万用表偏置147.3 测量大电阻14致 谢14参考文献15附录16塔里木大学信息工程学院课程设计前 言近年来随着微电子技术的发展,电子电路的大规模集成,使得集成电路在电子产品中的应用越来越多,纯粹应用分立元件的电子产品基本退出了历史舞台,所以对电子产品的维修和维护也有很大一部分工作是围绕集成电路进行的。万用表是制作电子电路时必备的测量仪表它可测量电阻的万用表是制作电子电路时必备的测量仪表它可测量电阻的阻值大小, 电版、电流的大小, 判别电路的通断及元件的好坏等等万用表是一种多功能、多量程的便携式电工仪表,一般的万用表可以测量直流电流、交直流电压和电阻，有些万用表还可测量电容、功率、晶体管共射极直流放大系数等。我们这次课程设计是设计安装9205A型万用表，通过这次对万能表的课程设计，我们熟练掌握其工作原理及安装技术，还有它的使用方法。同时掌握锡焊技术的工艺要领及万用表的使用与调试方法。这次课程设计中，我们通过所学知识，把理论与实践相结合成功地安装并调试好了万能表，圆满完成此次课程设计！正 文此次课程设计的项目是设计安装并调试9205A型万用表。要求我们认真阅读课程设计指导书，弄懂万用表的工作原理，仔细清点元器件，并认真测试各元器件。按照装配工艺要求，独立组装、万用表的调试过程及装配中出现的问题及其解决方法，装配完成的万用表要求达到技术指标的各项要求，独立编写课程设计说明书。通过实际操作，利用所学的电路以及模拟电路基础知识，设计万用表电路并具体装配、调试。学习掌握电工仪表知识，以能正确使用仪表。学会选择元器件及调试电路等各个实践环节。加深理论知识的理解，特别是对反馈电路，串、并联电路，二极管，三极管组成的电路的理解和应用，培养和提高学生的自学能力、实际动手能力。此次课程设计极大锻炼了我们的动手能力以及协作能力，培养起综合分析和创新知识的能力，培养学生严肃认真的科学态度和工作作风。通过课程设计，帮助学生逐步建立正确的生产实践观点、经济观点和全局观点。1 万用表的使用方法 现在，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。下面以9205A型万用表为例，简单介绍其使用方法和注意事项。 1.1 使用方法 a.使用前，应认真阅读有关的使用说明书，熟悉电源开关、量程开关、插孔、特殊插口的作用. b将电源开关置于所要测量的适宜位置。 c.交直流电压的测量：根据需要将量程开关拨至DCV（直流）或ACV（交流）的合适量程，红表笔插入V孔，黑表笔插入COM孔，并将表笔与被测线路并联，读数即显示。 d.交直流电流的测量：将量程开关拨至DCA（直流）或ACA（交流）的合适量程，红表笔插入mA孔（200mA时）或10A孔（200mA时）,黑表笔插入COM孔，并将万用表串联在被测电路中即可。测量直流量时，数字万用表能自动显示极性。 e电阻的测量：将量程开关拨至的合适量程，红表笔插入V孔，黑表笔插入COM孔。如果被测电阻值超出所选择量程的最大值，万用表将显示“1”，这时应选择更高的量程。测量电阻时，红表笔为正极，黑表笔为负极，这与指针式万用表正好相反。因此，测量晶体管、电解电容器等有极性的元器件时，必须注意表笔的极性。 1.2 使用注意事项 a.如果无法预先估计被测电压或电流的大小，则应先拨至最高量程挡测量一次，再视情况逐渐把量程减小到合适位置。测量完毕，应将量程开关拨到最高电压挡，并关闭电源。 b.满量程时，仪表仅在最高位显示数字“1”，其它位均消失，这时应选择更高的量程。 c.测量电压时，应将数字万用表与被测电路并联。测电流时应与被测电路串联，测直流量时不必考虑正、负极性。 d.当误用交流电压挡去测量直流电压，或者误用直流电压挡去测量交流电压时，显示屏将显示“000”，或低位上的数字出现跳动。 e.禁止在测量高电压（220V以上）或大电流（0.5A以上）时换量程，以防止产生电弧，烧毁开关触点。 f.当显示“ ”、“BATT”或“LOW BAT” 时，表示电池电压低于工作电压。2 数字万用表的特性与指针式万用表相比较，数字万用表有如下优良特性：2.1 高准确度和高分辨力三位半数字式电压表头的准确度为0.5，四位半的表头可达0.03，而指针式万用表中使用的磁电系表头的准确度通常仅为2.5。分辨力即表头最低位上一个字所代表的被测量数值，它代表了仪表的灵敏度。通常三位半数字万用表的分辨力可达到电压0.1mV、电流（指电流强度，下同）0.1A、电阻0.1，远高于一般的指针式万用表。2.2 电压表具有高的输入阻抗电压表的输入阻抗越高，对被测电路影响越小，测量准确性也越高。三位半数字万用表电压挡的输入阻抗一般为10M，四位半的则大于100M。而指针式万用表电压挡输入阻抗的典型值是20100k/V。2.3 测量速率快数字表的速率指每秒钟能完成测量并显示的次数，它主要取决于A/D转换的速率。三位半和四位半数字万用表的测量速率通常为每秒24次，高的可达每秒几十次。2.4 自动判别极性指针式万用表通常采用单向偏转的表头，被测量极性反向时指针会反打，极易损坏。而数字万用表能自动判别并显示被测量的极性，使用起来格外方便。2.5 全部测量实现数字式直读指针式万用表尽管刻画了多条刻度线，也不能对所有挡进行直接读数，需要使用者进行换算、小数点定位，易出差错。特别是电阻挡的刻度，既反向读数（由大到小）又是非线性刻度，还要考虑挡的倍乘。而数字万用表则没有这些问题，换挡时小数点自动显示，所有测量挡都可以直接读数，不用换算、倍乘。2.6 自动调零由于采用了自动调零电路，数字万用表校准好以后使用时无需调校，比指针式万用表方便许多。2.7 抗过载能力强数字万用表具备比较完善的保护电路，具有较强的抗过压过流的能力。当然，数字万用表也有一些弱点。2.7.1 数字测量仪可以弥补一些测量缺点测量时不象指针式仪表那样能清楚直观地观察到指针偏转的过程，在观察充放电等过程时不够方便。不过有些新型数字表增加了液晶显示条，能模拟指针偏转，弥补这一不足。2.7.2 数字电表用旧以后换挡不可靠。数字万用表的量程转换开关通常与电路板是一体的，触点容量小，耐压不很高，有的机械强度不够高，寿命不够长，导致用旧以后换挡不可靠。2.7.3 测量时间长时，会造成测量不精准。一般数字万用表的V/挡公用一个表笔插孔，而A挡单独用一个插孔。使用时应注意根据被测量调换插孔，否则可能造成测量错误或仪表损坏。3 万用表结构及工作原理数字万用表的基本组成方框图如图1所示。图1 数字万用表的基本组成除了图1中的基本组成部分之外，数字万用表通常还有蜂鸣器电路、二极管检测电路、三极管hFE测量电路、低电压指示电路等（如DT830A型）。有的表还设有电容测量电路、温度测量电路、自动延时关机电路等（如DT890C+、M890D、KT105等型号）。更新型的还有电感、频率测量电路（如DT930F+、KT102、VC9808等型号）。4 万用表的安装原理及准备工作4.1 整理实习元器件首先因该是根据产品盒内的说明书指示清点各个原件是否有缺失。4.2 电阻识别读数方法电阻的识别首先要知道电阻的分类，市场上常用的电阻分为四道色环，五道色环两类。所以识别时候应该分为四道色环，五道色环来进行：四色环电阻： 第一色环是十位数，第二色环是个位数， 第三色环是应乘颜色次幂颜色次，第四色环是误差率 。例子：棕 红 红 金 其阻值为12102=1.2K 误差为5% 误差表示电阻数值，在标准值1200上下波动（5%1200）都表示此电阻是可以接受的，即在1140-1260之间都是好的电阻。五色环电阻：红 红 黑 棕 金 五色环电阻最后一环为误差，前三环数值乘以第四环的10颜色次幂颜色次，其电阻为 220101=2.2K 误差为5% 第一色环是百位数，第二色环是十位数，第三色环是个位数，第四色环是应乘颜色次幂颜色次，第五色环是误差率。首先，从电阻的底端，找出代表公差精度的色环，金色的代表5%，银色的代表10%。 再从电阻的另一端，找出第一条、第二条色环，读取其相对应的数字，以下图为例，前两条色环都为红色，故其对应数字为红2、红2，其有效数是22。再读取第三条倍数色环，黑1。所以，我们得到的阻值是22x1=22。 如果第三条倍数色环为金色，则将有效数乘以0.1。如果第三条倍数色环为银色，则乘以0.01。对于第五环所代表的代表误差。 如果第五条色环为黑色，一般用来表示为绕线电阻器，第五条色环如为白色，一般用来表示为保险丝电阻器。如果电阻体只有中间一条黑色的色环，则代表此电阻为零欧姆电阻。相关参数值对应如下表1所示。表1 色环电阻识别参数颜色左第一位左第二位左第三位右第二位右第一位（误差）棕11110e1F1%红22210e2G2%橙33310e3黄44410e3绿55510e5D0.5%蓝66610e6C0.25%紫77710e7B0.1%灰88810e8白99910e9黑00010e0金10e-1J5%银10e-2K10%4.3 电容、二极管以及三极管的安装正负识别一般的电容是没有正负极之分，但是电容瓶的正负主要取决与器件本身，在塑料的本身上有白道道，那一端即代表负极，还有就是在焊接的板子上，圈比较粗的那一段是正极，最后就是端引脚的一端为正极。二极管主要是看管壁有一道黑杠的是负极，其次是在所要焊接的板子上，孔眼比较大的是正极。三级管本身一面是凸的，一面是平的，按照焊接板面上的图形对应的形状安装就可以。4.4 万用表的焊接工艺及注意事项好的焊接方法是安装DT9205A 数字万用表套件最重要的因素，合适的电烙铁也十分重要。本指导说明书推荐使用40W 的外热式电烙铁，并请随时保持烙铁头的清洁和镀锡。安全操作规程：a.焊接时注意防护眼睛。b.不要将焊锡放入口中，焊锡中含铅和其它有毒物质，手工焊接后须清洁双手。c.确信焊接现场有足够的通风。万用表焊接规范：在插件完成后，先用一块软垫或海绵覆盖在插件的表面，反转线路板，用手指按住线路板在进行焊接，或者在每插一个零件后，将零件的两只脚掰开，这样在焊接线路板时，零件才不会从线路板上掉下来。（如图所示）但是对诸如：开关、电容插座、电源线、输入插座的焊接，应当逐一进行。焊接方法如下图2-5所示。图2 插完所有元件图3 放在海绵垫上图4 焊锡 图5 焊三端蜂鸣器元件安装下列所有的安装步骤，在没有特别指明的情况下，元件必须从线路板正面装入。线路板上的元件符号图指出了每个元件的位置和方向，根据本指导说明书只推荐使用63/37 铅锡合金松香心焊锡丝。禁止使用酸性助焊剂焊锡丝焊接基本流程：清洁处理、加热、给锡。首次使用电烙铁时，插上电源插头后，电烙铁温度上升的同时，先在烙铁头上涂上少许松香，待加热到焊锡熔点时，再往烙铁头上加焊锡，在使用过程中，由于电烙铁温度很高，达300以上，长时间加热会使焊锡熔化挥发，在烙铁头上留下一层污垢，影响焊接，使用时用擦布将烙铁头擦拭干净或在松香里清洗干净，再往烙铁头上加焊锡，保持烙铁头上有一层光亮的焊锡，这样电烙铁才好使用。4.4.1 焊点的形状图6 1.正确焊点，焊点就象光滑小山丘；2.不正确焊点，焊锡多，中间空，虚焊；3.烙铁不正确焊点，元件线未出头4.不正确焊点，半焊，振动易脱焊；5.不正确焊点，撤离时带出一个小尖峰；6.正确焊点，桃形焊点，烙铁从元件引脚方向离；7.不正确焊点，象油滴焊点，与焊盘未焊接。元器件焊接好后，元器件引脚不高出电路板面1mm，应将多余部分的引脚用斜口钳或其它剪切工具剪去，使印刷电路板整洁美观。实际操作时应该尽量按照上图6所示，防止虚焊错焊，这样在众多的焊点焊完之后，才能保证这个电路没有断路的焊点。4.4.2 烙铁头的保护为了便于使用，烙铁在每次使用后都要进行维修，将烙铁头上的黑色氧化层锉去，露出铜的本色，在烙铁加热的过程中要注意观察烙铁头表面的颜色变化，随着颜色的变深，烙的温度渐渐升高，这时要及时把焊锡丝点到烙铁头上，焊锡丝在一定温度时熔化，将烙铁头镀锡，保护烙铁头，镀锡后的烙铁头为白色。4.4.3 烙铁头上多余锡的处理如果烙铁头上挂有很多的锡，不易焊接，可在烙铁架中带水的海棉上或者在烙铁架的钢丝上抹去多余的锡。不可在工作台或者其他地方抹去。4.4.4 元件引脚规范处理要求将元件的引脚弯曲成规定的形状之后在进行插入到电路板之中。左手用镊子紧靠电阻的本体，夹紧元件的引脚，使引脚的弯折处，距离元件的本体有两毫米以上的间隙。左手夹紧镊子，右手食指将引脚弯成直角。不能用左手捏住元件本体，右手紧贴元件本体进行弯制，如果这样，引脚的根部在弯制过程中容易受力而损坏，元件弯制后的形状，引脚之间的距离，根据线路板孔距而定，引脚修剪后的长度大约为8mm，如果孔距较小，元件较大，应将引脚往回弯折成形。电容的引脚可以弯成直角，将电容水平安装，或弯成梯形，将电容垂直安装。二极管可以水平安装，当孔距很小时应垂直安装，为了将二极管的引脚弯成美观的圆形，应用螺丝刀辅助弯制。将螺丝刀紧靠二极管引脚的根部，十字交叉，左手捏紧交叉点，右手食指将引脚向下弯，直到两引脚平行。有的元件安装孔距离较大，应根据线路板上对应的孔距弯曲成形。4.4.5 练习焊接在实际操作前应该找一块练习板来实践，可以使平时废弃的电路板，拿来做实验，练习和熟悉基本操作，在练习的时候要注意纠正自己操作上存在的问题。 练习时注意不断总结，把握加热时间、送锡多少，不可在一个点加热时间过长，否则会使线路板的焊盘烫坏。注意应尽量排列整齐，以便前后对比，改进不足。焊接时先将电烙铁在线路板上加热，大约两秒钟后，送焊锡丝，观察焊锡量的多少，不能太多，造成堆焊；也不能太少，造成虚焊。当焊锡熔化，发出光泽时焊接温度最佳，应立即将焊锡丝移开，再将电烙铁移开。为了再加热中使加热面积最大，要将烙铁头的斜面靠在元件引脚上，烙铁头的顶尖抵在线路板的焊盘上。焊点高度一般在2毫米左右，直径应与焊盘相一致，引脚应高出焊点大约0.5 mm。5 万用表的焊接和元件组装5.1 焊接前准备对照电路图，将原件按照图示插入对应的焊孔内。我在焊接的时候焊接顺序是先焊接电阻，在焊接其他的元件，因为其他的元件个数较少而且形态各异，比较容易辨认。而电阻一旦焊接错误就会产生连锁反应。5.2 元器件的焊接在焊接前先做好焊接的练习后在进行操作。焊接完后的元器件，要求排列整齐，高度一致。为了保证焊接的整齐美观，焊接时应将线路板板架在焊接木架上焊接，两边架空的高度要一致，元件插好后，要调整位置，使它与桌面相接触，保证每个元件焊接高度一致。焊接时，电阻不能离开线路板太远，也不能紧贴线路板焊接，以免影响电阻的散热。焊接时不允许用电烙铁运载焊锡丝，因为烙铁头的温度很高，焊锡在高温下会使助焊剂分解挥发，易造成虚焊等焊接缺陷。5.3 其他元件安装问题和注意事项a.在焊接了所有电阻电容，二极管后要先查看是否存在错焊，如无错焊在按照说明以此安装电位器，输入插管，晶体管插座。b.在焊接晶体管插座的时候要注意按照要先将金属弹片插入孔内然后要将应引脚弹片眼凹槽按压到垂直后，将引脚对准焊盘焊接。c.安装输入插是要非常仔细，严格的按照说明。要求输入管柱与电路板垂直，一定不能有倾斜，否则在将其插入到盒子的时候会由于四个角不能对准插空而可能损坏电路板。d.另外在安装电刷的时候，一定要按照图示，否则在测试的时候可能换挡时不灵敏。5.4 焊接操作问题和注意事项a、在拿起线路板的时候，最好带上手套或者用两指捏住线路板的边缘。不要直接用手抓线路板两面有铜箔的部分，防止手汗等污渍腐蚀线路板上的铜箔而导致线路板漏电。b、如果在完装完毕后发现高压测量的误差较大，可用酒精将线路板两面清洗干净并用电吹风烘干,电路板焊接完毕后，用橡皮将三圈导电环上的松香、汗渍等残留物擦干净。否则易造成接触不良。c、焊接时一定要注意电刷轨道上一定不能粘上锡，否则会严重影响电刷的运转。为了防止电刷轨道粘锡，切忌用烙铁运载焊锡。由于焊接过程中有时会产生气泡，使焊锡飞溅到电刷轨道上，因此应用一张圆形厚纸垫在线路板上。d、如果电刷轨道上粘了锡，应将其绿面朝下，用没有焊锡的烙铁将锡尽量刮除。但由于线路板上的金属与焊锡的亲和性强，一般不能刮尽，只能用小刀稍微修平整。e、在每一个焊点加热的时间不能过长，否则会使焊盘脱开或脱离线路板。对焊点进行修整时，要让焊点有一定的冷却时间，否则不但会使焊盘脱开或脱离线路板，而且会使元器件温度过高而损坏。5.5 转盘的安装：a、转盘装触片：将触片装到触片横条上，注意安装顺序和位置（如图所示7）；b、转盘圈装螺母：直接把4 个M2的螺母套入装盘圈的相应位置；c、装转盘（将转盘套入转盘圈中）：先将弹簧和钢珠粘上凡士林，安装到转盘圈凸起的小方块，将已装好触片的内转盘斜插入转盘圈中，在凸起的部分盖上压片。（小压片的作用是：防止弹簧与线路板磨擦造成不良，防止弹簧弹出）注意在安装弹簧、钢珠和压片时一定要粘凡士林否则不易安装。装好的装盘应该是装盘上的倒扣位于装盘圈上（如图所示7）d、转盘安装在线路板上：（如图所示8）触片朝下注意手势。然后将转盘扣入线路板，先拿好转盘（如图所示9）注意手势，否则钢珠和弹簧会弹出。图8 图9图10图11e、锁转盘：将转盘与线路板对准后用4 个2*8 的机制螺丝锁上，在锁时最好对角先锁这样转盘比较容易固定。（如图所示10）f、安装液晶总成：先把2 个M2 的螺母套入厚片孔中，放到一旁，在将薄片放置在线路板上，从线路板下方反向穿入2*8 的螺丝然后再沟槽中放入导电胶，导电胶条的导电部分（黑色）和线路板上的金手指接触。其次将液晶总成中的电缆纸碳条部分和导电胶条接触，如图所示进行装配。面向下最后放大压框，然后锁紧螺丝即可。（如图11所示）g、将液晶总成套入前盖，锁上折叠弹片，摇动液晶，就可以选择观察液晶的角度了。h、装旋钮，先把9V 电池扣上，打开开关，如果显示器上显示出“1”是电阻挡，那么旋钮箭头竖标向上拨到基本挡200MV，如果显示器显示出“0”是电容挡旋钮箭头竖标向下。i、锁线路板：用1 个3*8 的自攻螺丝锁上，盖上后盖锁上3 个3*12 自攻螺丝即可。6 万用表的校准及故障维修6.1 正常显示测试不要连接测试笔到仪表，转动拨盘，仪表在各档位的读数如下面列表，负号（-）可能会在各合为零的档位中闪动显示。显示过程中的数字如下表2所示。表2 显示的数字以及相应的功能量程如果仪表各档位显示与上述所列不符，常规故障请确认以下事项：a.不显示：检查电池电量是否充足，连接是否可靠。关机电路中是否存在问题，7106 集成是否正常工作，液晶总成和线路板是否正确连接。b. 不回零：检查表头电阻的值是否正确。检查表头电容的值是否正确，检查二接触片是否组装正确、接触是否良好。短接输入端是否回零。由于此类仪表输入阻抗极高，200mV 可以允许5 个字以内不回零。c.笔画多笔少笔：检查液晶片电缆纸是否有装好，检查7106 对应的功能脚是否正常。6.2 校准校准前请查阅仪表说明书关于表笔连接和测量部分。A/D转换器校准将被测仪表的拨盘开关转到20V 档位，插好表笔；用另一块已校准仪表做监测表，监测一个小于20V 的直流电源（例如9V 电池），然后用该电源校准装配好的仪表，调整电位器VR1 直到被校准表与监测表的读数相同（注意不能用被校准表测量自身的电池）。当两个仪表读数一致时，套件安装表就被校准了。将表笔移开电源，拨盘转到关机位。如果校准错误：1、检查线路板是否有短路，焊接不良现象2、检查使用的电阻值和表头的电容值。3、检查分压电阻是否有插错，虚焊等现象。参考后面的故障维修。7数字万用表的误差分析7.2