电子产品的组装与调试.ppt

第5单元电子产品的组装与调试 第一部分任务导入 电子产品的组装有两种情况 一种是产品方案试验性组装 另一种是产品定型后的组装 前者是为后者服务的 只有经过产品方案的试验确认所设计的电路无问题后 才能制作印制电路板并进入产品定型后的组装 电子产品的组装质量 决定了产品的性能和可靠性 为了保证产品的性能和可靠性 生产厂家都有严格的产品装配工艺 用来控制产品的装配质量 业余进行电子产品的制作 电子产品的组装质量全靠人工进行控制 这就要求电子产品制作人员具备一定的电子产品的组装控制质量方面的基本知识 电子产品装配以后的调试 通常是电子产品制作的最后一步 调试时 不仅要将产品性能调整到设计的要求 对于某些设计时没有考虑到的问题或缺陷也要在这一工序中进行处理或补救 因此 只有按正确的步骤与方法进行调试才能保证完成上述任务 第二部分相关知识 5 1产品方案试验性组装与调试 5 1 1电路方案试验的常用方法1 复杂电路 对于元器件较多的复杂电路 无论电路有多复杂 均是由单元电路组合或扩展而得到的 因此 可以将复杂的电路划分成若干个单元功能块 然后再分别对这些单元功能块进行方案试验 当确认每一个单元功能块的方案试验都无问题后 再将各个单元功能块按电路要求连接起来 进行整个电路方案试验 2 简单电路 对于某些元器件较少的简单电路 通常可以将整个电路全部一次连接好 连接方法既可以使用实验板 也可以直接将各个元器件焊连在一起 如图5 1所示的单管放大电路 由于仅有8只元器件 故可以按图5 2所示 将各个元器件直接搭接在一起来进行方案试验 图5 1单管放大电路图 图5 2将单管放大电路直接搭接在一起的示意图 除了将元器件直接搭成试验电路外 也可以直接设计制作出印制电路板 作为试验的样机来进行方案试验 5 1 2常用的电路方案试验板 1 电路试验板的类型 供电路方案试验的电路板既有商品化的产品 也可以自行制作 商品化的电路实验板常见的有插接式的面包板和万用印制电路板两种 它们均用标准的2 54mm为孔间距离 可以插装集成电路及微型电子元器件 2 自制电路实验板 1 钻孔 自制电路实验板准备好材料以后 就可以对实验板进行钻孔了 具体可按以下方法进行 先根据铜质空心铆钉外经的大小选择合适的钻头 如果铜质空心铆钉的外径为 3mm 如图5 3 a 所示的自制电路板示意图中左上部所示 则选用 3 1mm的钻头 图5 3自制电路试验板示意图 用钻头在酚醛电木板上钻孔 所钻孔的排列方式 既可以采用平行排列方式 也可以采用交叉或其他排列方式 可根据使用要求确定 以方便使用为原则 2 铆铜质空心铆钉 所有孔均钻好以后 就可以来铆铜质空心铆钉了 每一个孔铆一个铆钉 具体铆制方法如图5 4所示 图5 4铜质空心铆钉铆制方法示意图 取一只铜质空心铆钉放入酚醛电木板上所钻的孔内 将电木板翻一个面 并将铆钉头部放在一个铁块上 如图5 4 b 所示 取一只铁钉 将其头部用锉刀加工成圆锥状 然后将其锥部放入空心铆钉的孔中 用铁锤在铁钉上端施力 空心铆钉在力的作用下 其铜皮就会向外翻 由此就可将铆钉牢固地铆在酚醛电木板上 按照上述同样的铆接方法将酚醛电木板上所有孔铆上铆钉以后 就得到了一块电路实验板了 3 使用方法 自制的电路实验板是利用铆钉孔插焊元器件 用导线将各个焊点及外接电路连接起来 如图5 3 b 所示 4 需要说明的问题 如果没有铜质空心铆钉 也可以使用铜皮剪成 口 形状 插入电路板中两头弯成如图5 4 a 所示形状来代替空心铆钉 所使用的酚醛电木板也可用厚度为1 5mm的环氧树脂板 尺寸在200mm 200mm以上比较合适 并在板的左 右两边和上边安装一些接线柱 供接入电源 输入 输出信号和连接测量仪表用 下边装几个电阻值大小不等的电位器 供调试电路时使用 4个角上装上橡皮垫脚 以防电路板打滑 也可以防止底板下部焊点等与其他物体相碰发生短路 在安装元器件时 元器件尽量都安装在正面 即设置有接线柱 电位器等的一面 连接用的单股塑胶线或裸铜线尽量装在反面 即装橡皮垫脚的一面 这样不致搞错 3 插接式电路实验板 1 优点 插接式电路实验板可以在试验中随意变更电路接线盒元器件 而不需要焊接 底板和元器件可以多次使用 插接式电路实验板的布线结构可采用水平或垂直方向 两孔之间的距离为2 54mm 故特别适用于插装集成电路以及其他微型元器件 并且可以组合使用 在做复杂电路方案试验时 可用多块这类实验板分别对各单元功能电路进行试验 然后再实现整个电路的统一调试 2 缺点 在插装元器件时 必须插到孔底并压牢 否则会产生接触不良现象 由于插接式电路实验板的布线结构特点 并行引线方式 比较容易产生分布电容 故不宜在高频条件下工作 从而使该电路实验板的应用受到了一定的限制 3 需要说明的问题 目前 有些廉价的插接式电路实验板所用的弹簧片弹性很差 极容易变形 造成接触不良 当电路比较复杂时 要找出问题所在是很麻烦的事 故选用插接式电路实验板时 一定要仔细检查弹簧的弹性 可试插凭手感确认 采用插接式电路实验板对设计 或选用 电路进行试验时 连接电路的导线应选用直径不大于 0 8mm的单股塑胶类导线 4 插接式电路实验板的结构 插接式电路实验板的结构如图5 5所示 其中间有一条间隔槽 在槽的上下两侧各有6行 即上面的X A B C D E共6行 下面的F G H I J Y共6行 59列 1 59列 插孔 图5 5插接式电路实验板的结构示意图 在每1列中 有5个行孔在实验板的内部是纵向连接的 即 第1列上面的A1 B1 C1 D1 E1是连接的 第1列上面的F1 G1 H1 I1 J1是连接的 第1列到第59列中的连接规律与第1列完全相同 最上面一行X与最下面一行Y的插孔为内部横向连接 5 插接式电路实验板的使用方法 使用插接式电路实验板时 可先将双列直插式集成电路插装在间隔槽上方 对应于集成电路的每一个引脚 实验板上还剩有一列4个插孔在内部与其相连接 这4个插孔就可以用来插装其他元器件或连接导线 全部电路连接结束以后还应仔细检查 无误后才可连接电源进行性能调试 正 负电源的引线 可以分别插入X行与Y行的任一插孔中 以使X行与Y行的插孔与电源接通 再用导线将电源引到板上的任一插孔 调试时 如要更换元器件 则应在整个电路断电的情况下进行 4 印制电路式实验板 1 印制电路式实验板的类型及特点 印制电路式实验板常见有两种类型 如图5 6所示 它们是将铜箔做成规则的方形或长条形导电图的印制电路板 图5 6两种常见的印制电路式实验板示意图 图5 6 a 所示为一种类似于插接式 且只能水平插装集成电路的印制电路式试验板 图5 6 b 所示为另一种应用较灵活 既可以水平插装集成电路或其他电子元器件 又可垂直插装这些元器件的印制电路式实验板 印制电路式实验板的优点是连接可靠 但与所有的印制电路板一样 经几次焊接后铜箔就会脱落而且它的售价也较高 2 印制电路式实验板的使用方法 用印制电路式实验板进行电路方案试验时 是将电子元器件焊接在实验板上的 然后根据电路原理图 用导线将各个焊点连接起来 元器件的布局方法与印制电路板设计时对元器件的要求基本相同 故其连接方式十分接近实际电子产品 由于采用焊接方式进行电路的连接 故电路连接十分可靠 在制作少量的电子产品时 就可以直接采用这种实验板来代替印制电路板 因此可以不需要再去设计制版了 5 建议 对于电子产品制作电路方案试验用的实验板 建议准备一种自制的铆钉板与一种插接式电路实验板 当对分立元器件电路进行方案试验时 试验铆钉板 当对集成电路器件进行方案试验时使用插接式电路实验板 对于单件产品进行制作时 可采用印制电路式实验板而不必再设计制版了 5 2定型产品的装配与调试 5 2 1装配质量对整机性能的影响 对于一台电子产品整机 不但要有好的设计 而且要有好的装配 装配的好坏直接决定着产品的质量 电子产品使用范围很广 受到各种条件的影响 就有可能因振动 冲击 离心力 同心力等的影响而受到损坏 如振动 将会导致以下不良现象 假如没有附加的固定零件 加插座的集成电路会从管座中跳出来 使接 插件脱开 使螺钉 螺母松开 脱落 以致造成短路 锡焊或熔焊处的导体断开 减弱了熔焊 锡焊 紧固和螺钉的连接 破坏了密封和外层保护强度 使调谐失谐 从而破坏了机器的工作状态等 因此 在装配时就要考虑这些因素对整机的影响 提高装配质量 但也不能将电子产品的装配简单地看成一项电子焊接和机械安装工作 尤其是随着电子技术的发展 对整机装配要求越来越高 因此 要具备一定的装配基本知识 以提高产品的质量 5 2 2定型产品装配顺序 1 准备工具与材料 准备好装配电子产品时可能用到的各种工具与材料 如万用表 电烙铁 各种螺丝刀 钳子 镊子 焊锡 断钢锯条 松香 细砂纸等 尽量不要使用某些套装组合工具 这些工具用起来不太方便 2 列出元器件清单 根据电路中元器件的编号 将电阻器 电容器 电感器 晶体管等元器件分类列表 列出编号 型号 主要参数 以便检查与更换 装配时 在电路板上每安装一只元器件 就在清单上做出相应的标记 这样可以避免漏装或错装现象的发生 这一点对于初学者来说十分重要 另外 在列出的清单中 还应留出 备注 或叫说明 栏 在这一栏中 对型号或数值不完全一致的元器件 还应在 备注 或叫说明 栏中注明 以便作为调试 检修时处理不正常现象的依据或参考 3 清理元器件 所谓清理元器件 就是用断锯条断面刃口或细砂纸刮去元器件引脚需要焊接部位的氧化物 污物等 4 镀锡 1 镀锡的方法 镀锡通常是对经过清洁的元器件引线浸涂助焊剂 松香与酒精的混合物 它们的质量比为松香粉25 酒精75 酒精的纯度应在95 以上 后 用蘸锡的电烙铁头沿着引线镀锡 但应注意引线上的镀锡要尽量薄而均匀 表面要光亮 然后再浸涂一次助焊剂 2 镀锡需注意的问题 在镀锡之前 要先对元器件的引脚进行仔细观察 看其原来是哪一种镀层 以便采用合适的方法对其进行清洁镀锡 元器件引脚常见的镀层有银 金以及铅锡合金等几种材料 尤以铅锡合金居多 镀银引线 这类引线较容易产生不可焊的黑色氧化膜 必须用钢锯刃口将黑色氧化层刮去 直至露出紫铜的表面 镀金引线 由于镀金引线镀金层内的基本材料较难镀上焊锡 故不能将这类元器件引脚上的镀金层刮掉 通常可采用学生用擦字的橡皮 将镀金层上的污垢擦去即可 铅锡合金引线 当今的元器件大多采用这类引线 铅锡合金引线可以在较长时间内保持良好的可焊性 新购得的 或其可焊性在合格保存期限内的 正品元器件 装配之前可以不要再进行镀锡处理 只要涂浸一次助焊剂即可进行装配 但对于存储时间较长 可焊性超出合格期的铅锡合金引线 则应进行清洁处理 5 元器件的再次检测 虽然元器件在购买回来以后已经进行过检测 但经过上述处理以后 有必要再检测一次 以确保元器件性能良好 要把集成电路的各脚对接地引脚间的开路电阻测出来 正 反向均应测出 并记录下来 要注明是正测还是反测 即指明是哪一表笔接地线 这是业余条件下检查集成电路性能的有效方法 也便于出现问题时核对 另外 元器件引线在经过上述处理后 还要检查是否有伤痕 镀锡层是否均匀 表面是否光滑 有无毛刺的残留物等 6 元器件的整形 元器件经过清洁镀锡以后 多数情况下还需要加工整形 以满足在印制电路板上装配的要求 并使之工整 美观 可靠 各种元器件的整形方法见下一节中的介绍 7 印制电路板的检查 对印制电路板的检查 主要是观察电路板面是否干净 有无氧化发黑与污染现象 如发现有少量的焊盘氧化严重 可用蘸有无水乙醇 含量95 以上 的棉球擦拭之后再上锡 如果发现整个电路板面均发黑 这类印制电路板最好不要使用 如果非要使用 可以将该电路板放入酸性溶液中浸泡一段时间 取出后进行清洗 烘干 涂上松香乙醇助焊剂再使用 在上述检查无问题后再将印制电路板与原理图反复进行对照检查 对制作印制电路板过程中产生的缺陷进行弥补 凡短路处要用小刀划开 开路处要用焊锡搭接 测试用的开路端口除外 并将修补处涂上助焊剂或阻焊剂 对于开路断裂的铜箔 通常可以采用以下两种方法来进行修理 1 搭接修理方法 搭接修理方法的实质就是将断裂处的两个端头采用导线搭接连通起来 具体方法如下 刮掉距两个端头5mm的那一段铜箔表面上的助焊剂和覆盖层 用无水酒精 含量95 以上 将上述刮过的部位擦拭干净 对上述擦拭干净的两个部位镀上锡 然后用一段镀锡的导线焊通这两个断裂处即可 这种修理方法适用于断点出现在元件不是十分密集之处 否则应采用跨接的方法进行修理 2 跨接修理方法 跨接修理方法的实质就是电流绕过断点附近的导线而从跨接导线上通过 该修理方法与电路设计时的跳线十分类似 跨接点原则上选择在断点两点导线上的任意点上 但一般尽可能选择在与断点较近之处 对于焊盘脱落的情况 可以把元件的引脚当成一个跨接线来处理 跨接的处理与搭接相似 3 铜箔导线翘起的处理方法 当检查印制电路板发现有铜箔导线翘起时 可先将翘起的铜箔导线的底部清洗干净 然后涂上环氧树脂 并将翘起的铜箔导线与印制电路板的基板压合在一起使其粘牢即可 如果翘起的铜箔导线过于细小 可直接涂上环氧树脂 再粘到基板上 8 元器件的插装 元器件的插装与元器件的整形有关 各种元器件的插装方法参见5 3节的介绍 9 焊接 当元器件插进印制电路板上以后 下一步就可进行焊接了 各种元器件的焊接顺序原则是先低后高 先轻后重 先耐热后不耐热 一般的装焊顺序依次是 电阻器 电容器 二极管 三极管 集成电路 大功率晶体管等 其他要求在第4单元中已经介绍过 不再赘述 10 总结 元器件的装配过程 可以归纳为以下几点 刮净 刮净是指对要安装的元器件各脚去锈 去除氧化层 去污垢等 镀锡 镀锡是指上锡 是在刮净的元器件引脚要焊接部位镀上一层薄薄的锡 测量 测量是指通过检测确认元器件的好坏和极性 焊接 焊接是指将元器件安装好后焊接在印制电路板上 检查 最后检查元器件的位置是否正确 极性安装是否正确 焊接是否牢固 5 3元器件的整形与插装 5 3 1元器件的整形1 元器件整形的类型 元器件引脚成形工艺就是根据焊点之间的距离 做成需要的形状 目的是使其能够迅速而准确地插入印制电路板插孔内 常见的几种焊接方式与引脚成形形状示意图如图5 7所示 图5 7常见的几种焊接方式与引脚成形形状示意图 2 元器件整形基本要求 1 弯曲半径 对元器件的引脚进行弯曲整形时 引线弯曲的最小半径不得小于引线直径的2倍 如图5 8中的R所示 引脚不能弯曲成直角 以防引脚被折断 图5 8引脚成形的基本要求示意图 2 引脚弯曲处距离元器件本体的距离 对元器件的引脚进行弯曲整形时 其引脚弯曲处距元器件本体之间的距离至少要有3 4mm 对于容易崩裂的玻璃封装元器件 例如玻封二极管等 在进行引脚整形时 务必注意这一点 以免导致元器件损坏 3 怕热元器件 对于怕热的元器件 如热敏电阻等 要求它们的引线增长 成形时应绕环 4 元器件标称值位置 对元器件引脚进行整形时 元器件标称值应处于便于查看的位置 以便于维修时进行检查 5 引脚成形基本尺寸要求参考值 在图5 8所示的元器件引脚成形的基本要求示意图中 各部分尺寸要求参考值说明如下 A 2mmR 2d 图5 8 a 所示水平安装时的h 0 2mm 图5 8 b 所示垂直安装时的h 2mm 即C np式中 p 印制电路板坐标网格尺寸 n 正整数 3 成形短脚 随着电子元器件体积越来越小 质量也逐步提高 要提高单位面积电子器件的密度 元器件体积的问题已不突出 小型化的电子元器件又采用了成形短脚方式 如图5 9所示 图5 9小型化的电子元器件的成形短脚方式 它是一种采用专门的设备将电子元器件引脚先成形后 再将多余的引脚除去 故这类电子元器件在装配中不必整形 采用上述方法成形后的元器件 不仅引脚长度固定 同时在固定的尺寸上打弯 该弯曲部位就可将电子元器件牢固地固定在印制电路板上 为以后的焊接工序提供方便 成形短脚法克服了立式插装的相碰及元器件高度不等问题 但一般仅适用于单面装元器件 另一面作焊点 且电子元器件密度不高的场合 4 需要说明的问题 随着电子技术的发展 半导体技术的推广应用及大规模集成芯片的使用 现代电子器件多采用直插式引脚封装 如图5 10所示 图5 10电子元器件直插式引脚封装方式示意图 其中电阻器 电容器和二极管做成两个直插脚 三极管做成3个直插脚 而集成电路由于引脚较多则形式更加多样 由于这类电子元器件多以直插式引脚封装 所以印制电路板也做出相应的插脚孔 故这类电子元器件在装配中不必整形 只要将其引脚插入对应印制电路板插脚孔中然后焊接 再经过修整检查等工序即可 5 3 2元器件的插装方法 1 元器件的插装要求 在印制电路板上安装元器件时 可先装大的再装小的 先装不容易损坏的元器件 再装容易损坏的元器件 插装元器件时 要按一定的顺序进行 元器件在印制电路板上要尽量排列整齐 高低协调一致 插装元器件时 要仔细核对元器件的编号和型号 千万注意不要装错位置或类型 特别是三极管等多脚件和那些有极性的元器件 更要防止各引脚间位置装错 2 元器件的插装类型 1 立式插装 所谓立式插装是指元器件与印制电路板成垂直形式 如图5 11 a 所示 图5 11元器件的立式插装与卧式插装示意图 在印制电路板上采用立式插装时 单位面积上容纳的元器件数量较多 对于紧凑密集的产品较为适合 非轴向电容器和三极管多采用这种安装方式 如图5 12所示 图5 12非轴向电容器和三极管采用立式插装方式 但立式插装的机械性能较差 抗震能力较弱 如果元器件出现倾斜 就有可能与其靠近的元器件相碰而导致短路故障 如图5 11 b 所示 2 卧式插装 所谓卧式插装是指元器件与印制电路板成水平形式 如图5 11 c 所示 在单面印制电路板上采用卧式插装时 小功率的元器件通常均可平行地紧贴板面安装 在双面印制电路板上采用卧式插装时 元器件需要离开板面约1mm 如图5 11 c 所示 以防止元器件发热长期对铜箔烘烤而引起铜箔脱落 同时也可防止短路 电阻器 轴向电容器 二极管常采用卧式插装 通常又分为两种形式 如图5 13所示 图5 13电阻器 轴向电容器 二极管常用的卧式插装方式 3 横向插装 所谓横向插装是指元器件引脚与印制电路板成垂直形式 如图5 14所示 它是先将元器件垂直插入印制电路板内 然后将其朝水平方向弯曲而成的 图5 14元器件横向插装方式示意图 4 倒立插装与嵌入插装 这是一种将元器件倒立或嵌入置于印制电路板上的安装方式 具体安装方法示意图如图5 15所示 图5 15元器件倒立或嵌入安装方式示意图 3 特殊元器件的插装 1 变压器的安装 小型变压器 如收音机的输入 输出变压器等 通常其本身就具有固定脚 插装时可以将固定脚直接插入印制电路板上对应的空位内 然后即可进行焊接 对于大型电源变压器 通常都不安装在印制电路板上 如必须设置在印制电路板上时 则必须采用螺钉将其固定好 螺钉上一定要加垫弹簧垫圈 这类变压器 如电视机中的行输出变压器等 的插孔在设计时一般都要设置在印制电路板的某一个边上 且最好靠近电路板的固定处 以防电路板受压使板上的铜箔引线折断 2 大型电解电容器的插装 较大的电解电容器 如电源滤波电解电容器 如需要安装在印制电路板上时 最好采用弹性夹固定在电路板上 具体固定方法如图5 16 a 所示 3 组合件插装 对于一些组合件 如电视机中的高频头等 当需要将其安装到印制电路板上时 通常可以采用支架固定的方法进行安装 具体方法如图5 16 b 所示 在安装时 可先将组合件的引脚插入印制电路板内 然后用支架将其固定牢固后 再对组合件的引脚进行焊接 图5 16大电解电容器与组合件插装方式示意图 4 插装时元器件的排列方式 在印制电路板上插装元器件时 元器件有数据的面尽量朝上 排列时要求方向尽量一致 如元件面在垂直方向上所有的色标和字符都是从下面开始等 一般单面板的规则插孔只有水平和垂直两个方向 可以这两个方向分别设置一个排列方向 双面板一般两个面的插孔分别具有水平和垂直方向 那么只要给每个面指定一个排列方向即可 5 3 3元器件的插装后引脚的处理方法 当元器件的引脚插入到印制电路板上的插孔内以后 其引线穿过焊盘以后还应留有1 2mm 这样才可以保证锡焊后的焊点具有一定的机械强度 但是 引脚的不同处理方法会使焊接后所能承受的机械强度不同 常用的处理方法有直插式 半打弯式 完全打弯式等 可以根据实际情况选择合适的处理方法 5 4整机的布线 5 4 1导线的选择1 导线与绝缘套管的颜色 颜色标志作为一种重要的区分手段已广泛地应用于电子产品制作中 电子产品装配中的导线 为了便于区分和便于日后的维修 在国家标准中已作了相应的规定 采用不同的颜色导线进行布线 可以避免混乱 防止错误安装 1 导线与绝缘套管颜色的类型 导线与绝缘套管颜色的品种很多 较常用的 国家标准中列出的主要颜色有红 蓝 白 黄 绿 各种颜色适用的场合如表5 1所示 2 代用原则 在电子产品布线时 如果一时没有规定的这些颜色导线可用 可考虑采用以下方法进行代用 可用粉红色 天蓝色 灰色 橙色 紫色对应代用红色 蓝色 白色 黄色 绿色导线或套管 如仍无法找到十分合适的代用颜色 也可以自行确定导线或套管的颜色 但必须保证同一批次 同一规格或系列的产品中代用原则的一致性 3 日本产品导线的颜色规定 日本及其合资生产厂家的电子产品有其独特的导线颜色使用规定 如表5 2所示 2 导线使用要求 导线的使用根据不同的场合要求也不同 通常可以参考以下原则 1 仪器用导线 作为仪器布线用的导线 通常可使用聚乙烯绝缘安装软线 一般负载电流在1A以下时 均可采用1 7 0 15规格的 2 交流电源线 对于交流电源线 可用较粗的电线 根据需要可选用花线 橡皮外套型电源线等 3 地线和高频电路 地线和高频电路中连接的导线 多采用直径为1mm左右的镀银粗裸铜线 4 小信号输入线 对于小信号用的输入线 可采用金属屏蔽线 以屏蔽掉外界的干扰 5 超高频电路输入线 超高频电路输入线通常应采用外包金属丝编织层 且绝缘材料介电常数小的射频同轴电缆 以屏蔽外界的电磁场 并使高频损耗减至最小 选用射频同轴电缆时 除要考虑其线径外 还要考虑它的特性阻抗与电容 5 4 2布线的基本原则 1 高频电路 高频电路引线的排列应尽可能减少它们之间的寄生耦合 以避免引起寄生振荡 例如 它们排列的顺序应尽量和电路顺序一致 而且成一直线 以缩短元器件之间的连线 并使电路输入与输出级之间的引线尽可能短 同时 尽量采用一点接地的方法 接地线要短而粗 2 弱信号电路 弱信号电路 如输入级 前级放大器等 由于它们容易受到电磁场的干扰 故安装这些单元电路的印制电路板应远离有强电磁场辐射的元器件 如电源变压器 高频变压器 大功率振荡管等 必要时 可将有关元器件用金属屏蔽罩屏蔽起来 3 电磁器件 电源变压器 扼流圈 输出 输入变压器等电磁器件等在安装时 应注意它们的安装方向 避免或削弱它们之间的磁耦合 通常采用互相垂直的安装方法 而且不能靠得太近 必要时用金属板隔离开 4 耐压与散热 要注意元器件的绝缘的耐压 特别是高压部分还要注意防潮 防尘等 最好加密封罩密封起来 有些大容量电解电容器的外壳负极不接地 要用有足够耐压性能的绝缘材料 如黄漆稠 把它和电容器夹 或底板 绝缘 对于大功率管直接固定在底板或后面板上散热的情况 则它们之间也要用极簿的云母片作电气绝缘 绝缘材料不可太厚 太厚了将会影响大功率管的散热性能 5 4 3画布线图 1 画元器件排列图 整机的总布线接线图在绘制时 不一定非要按比例画 重要的是要保持各元器件的大致排列情形 只要画出需要接线的那些元器件或印制电路板等 元器件或印制电路板也不一定要完全描绘出来 只要画出一般的轮廓即可 但是 完全的接线点一定要标明 图5 17所示为一种空调器室外机电气布线图 也称为电气分布图 图5 18所示为其室内机电气布线图 这两种布线图均是采用简单方框图画法来标明连线的连接关系的 图5 17某种空调器室外机电气布线图 图5 18某种空调器室内机电气布线图 在画元器件布线用排列图时 由于布线都是在前 后板和底板之间进行 它们往往是立体的 要画成平面图就要将它们展开 对于某些需要翻过来 如仪器等 进行布线的产品 通常应将其画成底视图方式 2 画元器件间的连线图 根据元器件在整个箱内 或壳体 的实际安装位置画好其排列图以后 下一步就可根据样机的接线 画上各连接点之间的连接线 与上述相同 连接线也不一定按实际尺寸或按比例绘制 但同一扎线最好画在一起 线扎与线扎之间的界限要清楚 怎样分线扎应在这一步后确定下来 5 4 4布线的实际操作 1 布线实际操作要求 1 接线要正确 一般来说 正确接线比什么都重要 有些人推崇所谓一次性操作 这样很容易导致错误接线和漏接线 当错误接线和漏接线较多时 将会造成严重后果 为了防止错误接线和漏接线的情况发生 一定要按电路图画出布线图 确认布线图无误后 再进行布线操作 对于初学者来说 在装配时 可采用在布线图上边着色 边接线的方法 也就是每接一根线后 用带颜色的铅笔 或彩笔 在布线图上将该线画上颜色 等布线图上所有布线条都着上色以后 说明所有的线也已经布完了 采用这种方法不会出现漏接线现象 尤其是对复杂的电子产品的布线 2 电路配线应在元器件安装面 当用通用基准进行制作时 若配接线数量较多 为了防止杂乱无序 应将其整理成束后固定好 如图5 19所示 将配线设置在元件安装面的优点是 若发现接线有错误而要接线改动时 由于焊接面没有元器件与接线 故用吸锡器拆卸时较为容易 焊接面也始终保持整洁 图5 19电路配线整理成束后固定方式示意图 3 集成电路插座上应贴标记 当采用集成电路插座来装配集成电路时 集成电路的插座装配好以后 应及时在其上贴上与电路图中所标集成电路编号相对应的标记 这样可以使装配和接线一目了然 由此可以减少装配差错 在集成电路插座上贴标签示意图如图5 20所示 图5 20在集成电路插座上贴标签示意图 4 基板四角安装柱状螺栓 当在通用基板上安装焊接元器件时 最好在通用基板的四角安装上比元器件稍高的柱状螺栓 这样不仅可以使被操作的基板稳定 便于焊接与接线 而且也可以防止装配在基板上的元器件被摩擦 挤压和撞击而损坏 如图5 21所示 图5 21在印制电路板四角安装柱状螺栓示意图 5 用白胶带做识别标记 有的组件或元器件常有许多配线需要与各个不同的组件或元器件在不同的位置进行连接 为了防止接线错误 除了可使用不同颜色的导线进行区别外 还可在线材 导线 上贴上白胶布或胶带纸 用铅笔或油性笔标上识别序号 再整理成线束的方式 这样可以防止接线错误 也可提高接线速度 用白胶布做识别标记的示意图如图5 22所示 图5 22用白胶布做识别标记的示意图 2 布线基本加工方法 1 乙烯基导线的加工方法 从印制电路板向安装在面板上的开关等元器件进行配线时 经常使用柔软的 不会因振动而断线的多股绞合线 乙烯基导线 对乙烯基导线的加工过程如图5 23所示 图5 23乙烯基导线的加工过程示意图 由于乙烯基导线的乙烯层外皮去掉后 导线内部的铜线是松散的 需要用手将松散的铜线绞合紧以便于焊接 当焊接好确认无误以后 用斜口钳剪断即可 必须注意的是 在剥去乙烯外层以后 扭绞芯线之前 应对裸露的芯线进行简单的去漆除污等清洁处理 以便于下一步的焊接 2 带孔基板的配线加工方法 用通用基板制作印制电路板时 焊接面可使用镀锡线进行连接 最好使用直径为 0 8mm的镀焊剂线 镀焊剂线虽较贵但却比镀锡线好焊 线径越粗 焊接效果越好 为了使连接线不弯曲 或少弯曲 其长度不可过长 电路转弯处根据需要用尖嘴钳进行弯曲 以使配线整洁 带孔基板配线连接方式示意图如图5 24所示 图5 24带孔基板配线连接方式示意图 3 从印制电路板引出配线的加工方法 有些时候仅有一根线从印制电路板上引出 又不能使用连接器 此时可将镀焊剂线弯成一定的形状 安装在带孔基板的孔中 然后从它上面焊接导线 从印制电路板引出配线的加工过程示意图如图5 25所示 具体说明如下 图5 25从印制电路板引出配线的加工过程示意图 先用尖嘴钳将镀焊剂线 或镀锡线 弯曲成如图5 25 a 所示的形状 将上述弯曲好的镀焊剂线 或镀锡线 插入带孔基板相应的孔内 如图5 25 b 所示 将插入基板内的镀焊剂线 或镀锡线 下端较长的一端向右弯曲 紧贴基板 与基板靠紧 如图5 25 c 所示 将插入基板内的镀焊剂线 或镀锡线 下端较短的一端也向右紧贴基板弯曲 使其端部与较长一端处有一定的间隙以便于焊接 如端部太长 可用斜口钳将较长的一段剪去 如图5 25 d 所示 用焊锡将成形后的镀焊剂线 或镀锡线 用焊锡沿周边焊牢固 这样 就可以在元器件面上的镀焊剂线 或镀锡线 上焊接乙烯基导线 这种引线俗称带辫子 了 如图5 25 e 所示 采用这种方法自制引线端子 可不用连接器 且比穿入孔眼再焊接处理简单 拆卸也十分方便 采用上述方法加工好插入带孔基板的镀焊剂线 或镀锡线 后 从它上面焊接导线 就称这种导线为带辫子 在专业制作中 通常是不允许带辫子的 必须通过焊点进行引线 对于业余制作来说 由于业余制作时拆卸制作的装置多 拆下的元器件要再利用 故允许印制电路板上带辫子 使制作加工简单 整洁以及容易拆卸 4 扎线方法 扎线的方法与步骤示意图如图5 26所示 图5 26扎线的方法与步骤示意图 先在所要扎线的多根配线的外面绕一圈 如图5 26 a 所示 然后用右手拇指和中指从侧面抽出图5 26 a 右边的线头 如图5 26 b 所示 此时左手拿着另一根线 左 右手分别将两根线头向两个不同的方向拉紧 以使被捆的多根配线牢固而不会松动 如图5 26 c 所示 将拉紧的两个线头再打一次结后 剪去两端的多余的线即可 如图5 26 d 所示 扎线应当缓慢地进行 以保证加工的整洁 为了在扎线时及时看清楚扎线部分导线的情况 通常应使用乙烯基线 当然 使用针织线作为扎线 强度和扎线效果也不错 5 去毛刺 在机壳或印制电路板上钻孔时 容易产生毛刺 这时使用宽刃的小刀去毛刺效果较好 对于空口中的毛刺 可用比孔径大一倍的钻头对其进行去毛刺处理 例如 直径为 2mm的孔 可以用直径为 5mm的钻头在其孔口刮几圈 毛刺即可被去除 6 开关的固定 钮子开关均附有两个螺母 在面板上安装时 钮子开关正确紧固方法示意图如图5 27所示 图5 27钮子开关正确紧固方法示意图 为了使开关螺杆部分不过多地露出 如图5 27 a 所示 可用螺母从内侧调整位置 如图5 27 b 所示 固定螺母时 为了不损伤面板 一般的扳手太厚不合适 可采用专用的扳手进行紧固 7 屏蔽线的加工方法 屏蔽线在进行外皮处理之前 首先剥开外皮 去掉部分屏蔽层 用锥子在屏蔽线的中心进行扩孔 见图5 28 以使中心导线露出 用拇指和中指将屏蔽层抹向扩孔方向 使其在孔附近隆起 如图5 28所示 图5 28用锥子在屏蔽线的中心进行扩孔示意图 用镊子抽出扩孔部位的中心导线 使导线与外屏蔽层分离 如图5 29 b 所示 抽出中心导线后 剥离的屏蔽层应扭绞成型 并在电路中单端接地 图5 29使屏蔽线导线与外屏蔽层分离方式示意图 8 信号电缆的加工方法 在进行电子试验时 会用到各种电缆 其中带鳄鱼夹的电缆使用较广泛 其加工方法如下 先将同轴电缆外层的绝缘护套剥去 用与上述处理屏蔽线的同样方法分离芯线与屏蔽层 但端头部分不要太长 为了防止芯线和屏蔽部分出现短路 可在芯线端头套上塑料套管 为便于引出屏蔽层 可用一根乙烯导线焊接 加工好以后 再用棉线或胶带扎紧即可 信号电缆防其短路加工方法示意图如图5 30所示 图5 30信号电缆防其短路加工方法示意图 为了便于辨认 对于采用同样材料制作的这种信号线 可在每一根信号线上贴上带有标号的标签 以示区别 这样在同时使用这种信号线时就不会搞错 最后套上透明塑料管 焊上鳄鱼夹和香蕉插头即可 加工好的信号电缆外形如图5 31所示 图5 31加工好的信号电缆外形示意图 5 4 5布线的检查 1 注意并联电阻 在进行接线检查时 如果电路中有其他元器件小内阻的并联影响 必要时还要将有关元器件的连线焊下来才能检查 2 应依据电路图或接线图进行检查 在检查接线时 一般要根据电路原理图或布线接线图 装配接线图或表 来进行 检查时 同时也要检查在接线图 或表 上指明的色别 屏蔽线和线扎内电线的分布情况 以及有没有与其他元器件间短路的情况 5 5电子产品的整机结构 5 5 1电子产品整机结构的一般要求 电子产品的整机结构对电子产品的一般要求是使用方便 操作安全 结构轻巧 外形美观 便于维修和互换等 尤其是一些家用电子产品 不仅要具有美观大方的造型和色彩 还应与家庭的生活气氛相适应 5 5 2电子产品整机结构的设计思路 1 先制作电路后考虑整机结构 这种方法就是先设计 制作 试验整机的内部电路 使制作的电路可以完成预定的电气功能以后 再根据制作好的电路板尺寸设计 制作或选用合适的成品机箱 2 利用现成的机箱 这种方法就是利用自己现成的机箱 然后根据该机箱的尺寸选购元器件及制作电路板 以使现有的机箱空间体积得到充分 合理地利用 这种方法省去了制作机箱的工序 5 5 3电子产品整体结构组成 1 机壳外形尺寸 电子产品的机壳通常是一种矩形六面体 其制作材料可以是金属材料 如薄铁板或铝板 也可以是塑料制品 机壳由中框和前 后面板3部分构成 前 后面板通常多为长方形 比较合适的长宽比例为1 0 6 0 7 中框的厚度尺寸 也就是机壳的深度 可根据不同情况进行选择 一般有以下规律 对于体积较大或很少移动的电子产品 中框的厚度尺寸可以选得大一些 这样可以提高壳体的稳定度 对于体积较小或移动较频繁的电子产品 如便携式 袖珍式产品等 中框的厚度尺寸可以选得小一些 使机壳薄而便于携带 2 机壳的前面板 1 指示器件 面板上安装的指示器件 应使操作者观察时感到清楚 直观 一目了然 刻度和数字的选择应符合人们的习惯并具有易读性 2 面板的安装 指示器件的面板应垂直于操作者的视平线 或略向上倾斜 3 指示装置的型号 外形及排列方式 读数指示装置和电表 应尽可能选择同一型号 同一形状和同一大小的 以加强协调性 安装时 也尽可能对称整齐地设置 并按水平顺序排列 以便于眼睛左 右运动观察 最好按操作顺序从左到右排列 4 指示仪表尽可能少 应尽量减少指示仪表的数目 尽可能采用一个仪表来作多种用途 采用开关进行转换 但这种方法又与尽量减少操作旋钮数目相矛盾 解决的方法是通过设置电子开关来解决 以便在功能开关转换时 也同时使电子开关将电表电路切换到所需要的量程或挡位上 5 指示装置的照明 指示装置通常设有照明设备 照明灯一般要用遮光板挡住 或将光源放在半透明的刻度盘后面 以避免操作者直接看到光源 并且不允许有反光耀眼现象 6 指示灯应直观清楚 为了使测量后读的指示值清楚 有时要采用一定的措施来增加指示装置的对比度 例如 示波器的显示屏要加遮光罩 数码器要加滤色 可用红色 绿色或黄色等 玻璃等 7 指示灯的选色 指示灯的作用是借以引起操作者的注意 或指示操作者应做的某种操作 借以反映某个指令某种状态 某些条件或某类演变 正在执行或已被执行等 面板上的指示灯 应采用不同的颜色作为不同的用途 指示灯的颜色主要有红 黄 绿 蓝 白 指示灯的亮与灭的时间比 一般是在1 1 4 1选取 较优先的信息 使用较亮的闪烁频率 国家标准中规定了指示灯选用的颜色及其含义如表5 3所示 例如 可以用绿色来表示接通低压电源 红色表示接通高压电源 白色表示预热状态等 8 常用调节器件应放在前面板上 主要而常用的调节器件应设置在前面板上 可采用旋钮进行调节 而对于定期调节的机构可安置在面板上小孔的内部 可用螺丝刀伸进小孔内进行调节 前者尽可能安装在前面板的右侧 后者安装在左侧 9 旋钮和开关数尽量要少 面板上的控制旋钮和开关的数量应尽可能地少 能采用共用的尽量采用共用 以使操作简单 10 操作器件的位置 应根据最便于操作者的角度来考虑常用操作器件的设置位置 旋钮和开关的配置应尽可能与仪表工作时的操作顺序相适应 从左到右排列 并且应和有关的指示装置设置在一起 同时 还应避免操作时挡住操作者观察指示装置的视线 11 电源开关的位置 电源开关 如用钮子开关时 相上应为接通电路状态 向下为断开电路状态 电源开关的位置应放在最方便操作的位置上 以便于发生事故时可以迅速切断电源 12 旋钮的选择 在选用旋钮形状和尺寸时 应根据负荷的大小 运动速度 转动精度以及工作环境来确定 13 标志要一目了然 对于各个控制旋钮和开关 在面板上应标上其用途或名称 标志上的字迹要清楚 一目了然 旋钮应有旋转方向指示 增大方向一般应为顺时针转动方向 减小方向应为异时针转动方向 为了指示旋钮旋转角度 旋钮上应有标记点或标志线 在面板上也相应地标示出最大与最小的范围 14 波段开关应定位 为了不使波段开关等器件随操作而转动 可在面板的背面设置定位坑 或者在面板的内衬板上钻定位孔 15 输入或输出插座的安装 有的前面板还设置有输入或输出插座 如音响的前面板设置的卡拉OK话筒信号输入插座 稳压电源的电压输出插座等 这些插座的位置通常设置在前面板的靠下部分 可以装在左边 也可以安装在右边 可根据实际需要而定 话筒插座的引线应采用屏蔽线 并将屏蔽层可靠地接地 3 机壳的后面板 1 器件排列顺序 后面板上器件排列的顺序应与操作顺序相一致 通常输入连接器件应设置在后面板的左边 输出端应在右边 各种连接插座的定位槽方向应该一致 2 器件排列密度 后面板上各种器件排列不应太密 应留有插拔插头时伸手的空间 并为装配操作留有足够的空间 3 标志应清楚 后面板上安装的器件标志应清楚 熔断器盒要注意熔断丝的熔断电流值 有极性的接线柱要加正 负符号标记 接地的接线柱要注明接地标记 4 插头 插座的安全性 选用的插头 插座要注意操作的安全性 例如 仪器的输出插座应选用插孔式插座 仪器输入插座应选用插针式插座 电源插头座应尽量选用三芯的 粗的一芯接仪器外壳 确保仪器外壳可通过电源线接地 以确保人身安全 有时为了避免相同插头错插了插座 可用不同形式和尺寸的插座 4 机箱体 机箱体主要由框架 上下盖板 侧板和一些附件 如箱脚 把手 组成 如图5 32所示 有些电子产品的机箱则由几个结构部件组成 它们的框架结构也就复杂一些 图5 32机箱体组成示意图 1 框架 框架是整机结构的支撑基础 对其的要求是要有足够的机械强度 耐振动 重量轻 拆卸方便 便于加工 通常采用铝型材或硬质塑料 胶木等作为结构材料 2 盖板 盖板的作用是使机箱美观 使箱体内部的元器件不至暴露在外面 起防尘 防短路 防损坏 防触电等作用 金属材料的箱体便于接地 接地点通常在下盖板上 可起电屏蔽的作用 盖板通常采用1 1 5mm厚的喷漆板制作而成 下盖板往往还设置有通风孔和百叶窗孔 用以改善整机的散热特性 3 侧板 侧板的作用与盖板一样 通常也开有通风孔和百叶窗孔 用以改善整机的散热特性 4 其他 机箱体通常还应有箱脚 提手 大型机箱还要安装供搬动时使用的把手 底部要有防振底脚等 机箱体的结构形式较多 根据电子产品的类型不同也不一样 有的机箱体与前面板是一体化的 如收音机机盒等 5 机箱的加工 1 机箱选择 根据部件 印制电路板的大小 使用情况和散热要求 选择合适的机箱半成品 机箱半成品常根据尺寸规格形成各种系列 在专门的商店有售 2 安排位置 根据机箱的大小 在其上安排好各个安装件的位置 3 画安装孔图 找一张不是太厚但表面光洁的白纸 在该纸上按实际机箱的尺寸准确地画出元器件的安装孔图 4 复印 找一张复写纸 放在画好的安装孔图白纸的背后 然后将它们放在机箱的面板上 将安装图复印到机箱面板上 5 钻孔 取下复写纸与安装孔图后 根据复原图定位 用手摇钻或手枪电钻在机箱上先钻直径较小的安装孔 6 扩孔 采用铰刀在上述小孔内进行扩孔 直至扩大到所需要的尺寸 边扩孔边将要安装的器件拿来试装 直到安装件可顺利装进后即停止扩孔 7 用开孔器开孔 对于较大的孔 可用开孔器在小孔的基础上进行大孔的开孔 如果没有开孔器 也可先在大孔的边缘连续钻出多个直径较小的孔 然后用凿子或什锦锉将小孔连通 即可加工成大孔 也可以用此方法加工出方孔 8 修整 各处安装孔均加工结束以后 就可以用什锦锉或小刀修整各孔的边沿 去除毛刺 以使孔沿平滑 清洁 加工成型后的机箱示意图如图5 33所示 图5 33加工成型后的机箱示意图 5 5 4电子产品整机内部结构要求 1 底板结构要求 机箱内的底板上承装绝大部分的元器件和主要配线 所以要求底板的机械强度要高 能够经受大的振动 底板可采用1 5 2mm厚的镀锌冲压铁板或2 3mm厚的铝板 但要设置加强筋 如采用印制电路板接线 也可以使用4 5mm厚的印制电路板作为底板 装配时 底板和机箱框架固定在一起成为一个整体 测试与维修时 通过拆卸机箱的底板来使机内的元器件板和电路外露 如图5 34所示 图5 34用印制电路板作底板固定在机箱框架示意图 2 便于操作的要求 机箱内部的印制电路板在设计时 就应考虑其元器件的位置 使机箱前 后面板的操作方便 如可调元器件的引线应尽可能靠近安装可调器件的位置等 3 可靠性的要求 对于体积大 质量超过13 16g以及发热量较大的元器件 如扬声器 变压器等 一般尽量不要安装在印制电路板上 可以直接设置在机箱内空余的地方 但应注意电源变压器 扼流圈 输出 输入变压器等电器元器件安装的方向 以避免或减弱它们之间的磁性材料耦合 4 散热的要求 为了便于散热 机箱的集成电路板应尽量水平放置 元器件面应向上 或垂直放置 以使机箱内部空气自由循环的通路顺畅 对于那些较容易发热的元器件 应尽量设置在机箱内的上部或靠近空气流动途径的出口部位 对于一些大功率器件 在保证其电气绝缘的情况下 可以将其直接安装在金属机箱的侧板或底板上 以提高其散热效果 为保证印制电路板与大功率管散热的安装示意图如图5 35所示 图5 35为保证印制电路板与大功率管散热的安装示意图 5 印制电路板固定方式要求 为便于日后的维修 机箱内印制电路板的位置及其紧固方式也应在机箱设计时考虑到 一般总是希望机箱内的印制电路板或安装印制电路板的底板拆卸安装方便 容易 不需要使用电烙铁去拆下某些引线等 从目前各个电子产品生产厂家对印制电路板固定位置及方式来看 许多都采用交链式和抽槽式 如图5 36所示 图5 36铰链式和抽槽式固定印制电路板的方法示意图 印制电路板与外部连接的导线 都是通过插头插座进行连接的 如电视机 影碟机 各种大型电子仪器等 维护时 只需拔掉相连的插头 就可以使各个电路分离开 印制电路板 或安装印制电路板的底板 就可以从机盒中翻出 指铰链式结构 或拉出 指抽槽式结构 来进行保养或测量检查 6 高压元器件安装要求 机箱内如有高压元器件 则应尽量将其设置在人的手不容易触及的位置 并要和金属箱体或物件之间保持一定的距离 以防止产生高压打火 高 低压电路之间还应采取良好的隔离措施 市电电源线进入机箱内时 在电源线上要加护套 对于穿过金属箱壁孔的电源线 在该孔内还要设置绝缘胶圈 7 装配件的要求 机箱内部装配时所用的机件 应尽量采用标准结构 避免用复杂的形状 尽量采用同一