计科1231班电工学(2).doc

实训成绩批阅教师日 期2014-1-8实 训 报 告课程名称 电工学 专业班级 计科1231班 学 号 2012318505112 学生姓名 段怀新 指导教师 胡 寅 实训地点 德信楼309 目录一、前言、1二、设计并制作功电、6三、设计并制作简易电子琴、12四、 调试与检查、18五、 结论、21一、 前言本次实训需要制作：1.设计并制作功放电路2.设计并制作简易电子琴因此必须要知道一些常用元器件识别和检测、万用表的使用、电子焊接、下面我就简单的介绍一下：（1） 常用元器件识别和检测一、固定电阻器在电子产品中，固定电阻器是应用最多的电子元件之一。目前最常见的产品为：金属膜电阻器、碳膜电阻器、半导体保险电阻器以及线绕式电阻器等四种材料的产品。固定电阻器的参数通常有两个，一是最大消耗功率、二是阻值大小。在一般电路中，最大消耗功率为1/8 W的碳膜电阻和1/4 W的金属膜电阻是应用最多的，少部分电路也有应用1/16 W的。其它功率的：如1/2 W、1W、2W以上的电阻，在实际电路中的应用要少一些。固定电阻器的功率大小在产品上一般不标出，只需通过观察其外观体积的大小即可方便地判断出来。1. 色环电阻的阻值表示方法固定电阻器的阻值通常用画在首部的色环来表示阻值。对碳膜电阻来说，第一环表示电阻值的第一位数字，第二环表示电阻值的第二位数字，第三环表示将前两环所表示的数字再乘以10的n次方，而画在尾部的第四环则用来表示误差。电阻器的色环标注规定如下表颜色黑棕红橙黄绿蓝紫灰白金银本(底)色对应数值01234567895%10%20%（2） 万用表的使用万用表的表盘如图1-10所示。通过转换开关的旋钮来改变测量项目和测量量程。机械调零旋钮用来保持指针在静止处在左零位 万用表的测量范围 直流电压：分5档，分别为06V、030V、0150V、0300V、0600V； 交流电压：分5档，分别为06V、030V、0150V、0300V、0600V； 直流电流：分3档，分别为03mA、030mA、0300mA； 电阻：分5档，分别为R*1、R*10、R*100、R*1K、R*10K。（3） 电子焊接一、焊接焊接是使金属连接的一种方法。它利用加热手段，在两种金属的接触面，通过焊接材料的原子或分子的相互扩散作用，使两种金属间形成一种永久的牢固结合。利用焊接的方法进行连接而形成的接点叫焊点。焊接的分类： 熔焊：利用加热被焊件，使其熔化产生合金而焊接在一起的焊接技术，如气焊、电弧焊、超声波焊等。 接触焊：不用焊料与焊剂就可获得可靠连接的焊接技术，如点焊，碰焊等 钎焊：用加热熔化成液态的金属把固体金属连接在一起的方法。起连接作用的金属材料称为焊料。焊料溶点必须低于被焊接金属溶点。焊接条件：1. 焊件必须具有充分的可焊性。金属表面被熔融润湿焊料的特性称为可焊性，只有能被焊锡浸润的金属格具有可焊性。铜及其合金、金、银、铁可焊性好，铝、不锈钢、铸铁可焊性差。2. 焊件表面必须保持清洁。为了使焊锡和锡件达到原子间相互作用的目的，焊件表面任何污垢杂质都应清除。3. 加热到适当的温度。只有在足够高的温度下，焊料才能充分浸润，并充分扩散形成合金结合层，但过高的温度是有害的。 二、焊接方法1. 手工焊接手工焊接是焊接技术的基础，如图2-1所示。手工焊接也是电子产品装配中的一项基本操作技能。手工焊接适用于小批量生产的小型化产品、一般结构的电子整机产品、具有特殊要求的高可靠产品、某些不便于机器焊接的场合以及调试和维修过程中修复焊点和更换原器件等等。手工焊接分为绕焊、钩焊、搭焊、插焊。三、 手工焊接用工具1. 电烙铁常用的电烙铁有内热式与外热式两类，焊接温度和保温时间直接与电烙铁的额定功率有关，电烙铁的额定功率越大，使焊料和工件达到焊接温度所需时间越短，保温时间也可以相应减少。一般手工焊接通常选用2535W内热式电烙铁。熔点较高的焊料和较大尺寸工件引脚情况下，可使用75W或100W以上额定功率的电烙铁。电烙铁的工作部位是烙铁头。烙铁头通常采用热容量较大、导热性能好、便于加工成形的紫铜材料。为适应焊接点工件形状、大小等需要，常将烙铁头加工成凿式、尖锥式、圆斜式等多种形状。选择合适的烙铁头形状，掌握好烙铁头的尖棱、面与工件的相互接触关系，常常是提高焊接速度和质量的关键。另外，长时间不进行焊接操作时，最好切断电源，以防烙铁头“烧死”，“烧死”后，吃锡面应再行清理，上锡。新烙铁在使用前的处理：接上电源，当烙铁头的温度升至能熔化焊锡时，将松香涂在烙铁头上，然后在烙铁头上均匀地涂上一层焊锡。普通烙铁头的修整和镀锡：烙铁头经使用一段时间后，会发生表面凹凸不平，而且氧化层严重，这种情况下需要修整。一般将烙铁头拿下来，夹到台钳上粗锉，修整为自己要求的形状，然后再用细锉修平，最后用细砂纸打磨光。修整后的烙铁应立即镀锡，方法是将烙铁头装好通电，在木板上放些松香并放一段焊锡，烙铁沾上锡后在松香中来回摩擦；直到整个烙铁修整面均匀镀上一层锡为止。二、设计并制作功放电路 我主要应用的就是LM386功率放大器。LM386是一种音频集成功放，具有自身功耗低、电压增益可调整、电源电压范围大、外接元件少和总谐波失真小等优点，广泛应用于录音机和收音机之中。LM386主要应用于低电压消费类产品。为使外围元件最少,电压增益内置为20。但在1脚和8脚之间增加一只外接电阻和电容,便可将电压增益调为任意值,直至200。输入端以地位参考,同时输出端被自动偏置到电源电压的一半,在6V电源电压下，它的静态功耗仅为24mW,使得LM386特别适用于电池供电的场合。所以我采用了LM386来制作功放电路。 功放知识介绍：率放大器，简称“功放”，是指在给定失真率条件下，能产生最大功率输出以驱动某一负载（例如扬声器）的放大器。功率放大器在整个音响系统中起到了“组织、协调”的枢纽作用，在某种程度上主宰着整个系统能否提供良好的音质输出。模拟功率放大器主要有以下几种：1. A类放大器：A类放大器的主要特点是：放大器内晶体管在输入信号的整个周期内均导通。放大器可单管工作，也可以推挽工作。由于放大器工作在特性曲线的线性范围内，所以瞬态失真和交替失真较小。电路简单，调试方便。但效率较低，晶体管功耗大，且有较大的非线性失真。2. B类放大器：B类放大器的主要特点是：放大器在没有信号输入时，输出端几乎不消耗功率。采用两管推挽输出工作。其优点是效率较高，缺点是“交越失真”较大。3. AB类放大器：AB类放大器的主要特点是：晶体管的导通时间稍大于半周期，必须用两管推挽工作。可以避免交越失真。交替失真较大，可以抵消偶次谐波失真。有效率较高，晶体管功耗较小的特点。4. D类放大器：D类（数字音频功率）放大器是一种将输入模拟音频信号或PCM数字信息变换成PWM（脉冲宽度调制）或PDM（脉冲密度调制）的脉冲信号,然后用PWM或PDM的脉冲信号去控制大功率开关器件通/断音频功率放大器，也称为开关放大器。具有体积小、效率高、低失真，频率响应曲线好的优点。5. T类放大器： T类功率放大器的功率输出电路和脉宽调制D类功率放大器相同，功率晶体管也是工作在开关状态，效率和D类功率放大器相当。但它和普通D类功率放大器不同的是采用“Digital Power Processing （DPP）”的数字功率技术，它是T类功率放大器的核心。它把通信技术中处理小信号的适应算法及预测算法用到这里。输入的音频信号和进入扬声器的电流经过DPP数字处理后，用于控制功率晶体管的导通关闭。从而使音质达到高保真线性放大。 LM386介绍 LM386是一种音频集成功放，具有自身功耗低、电压增益可调整、电源电压范围大、外接元件少和总谐波失真小等优点，广泛应用于录音机和收音机之中。LM386是美国国家半导体公司生产的音频功率放大器,主要应用于低电压消费类产品。为使外围元件最少,电压增益内置为20。但在1脚和8脚之间增加一只外接电阻和电容,便可将电压增益调为任意值,直至200。输入端以地位参考,同时输出端被自动偏置到电源电压的一半,在6V电源电压下,它的静态功耗仅为24mW,使得LM386特别适用于电池供电的场合。1. 第一级为差分放大电路，T1和T3、T2和T4分别构成复合管，作为差分放大电路的放大管；T5和T6组成镜像电流源作为T1和T2的有源负载；T3和T4信号从管的基极输入，从T2管的集电极输出，为双端输入单端输出差分电路。使用镜像电流源作为差分放大电路有源负载，可使单端输出电路的增益近似等于双端输出电容的增益。2. 第二级为共射放大电路，T7为放大管，恒流源作有源负载，以增大放大倍数。3. 第三级中的T8和T9管复合成PNP型管，与NPN型管T10构成准互补输出级。二极管D1和D2为输出级提供合适的偏置电压，可以消除交越失真。4. 引脚2为反相输入端，引脚3为同相输入端。电路由单电源供电，故为OTL电路。输出端（引脚5）应外接输出电容后再接负载。5. 电阻R7从输出端连接到T2的发射极，形成反馈通路，并与R5和R6构成反馈网络，从而引入了深度电压串联负反馈，使整个电路具有稳定的电压增益。 LM386调试 静态功耗低,约为4mA,可用于电池供电。工作电压范围宽,4-12Vor5-18V。外围元件少。电压增益可调,20-200。低失真度。LM386的封装形式有塑封8引线双列直插式和贴片式。 LM386电源电压4-12V，音频功率0.5W。LM386音响功放是由NSC制造的，它的电源电压范围非常宽，最高可使用到15V，消耗静态电流为4MA，当电源电压为12V时，在8欧姆的负载情况下，可提供几百MW的功率。它的典型输入阻抗为50K。尽管LM386的应用非常简单，但稍不注意，特别是器件上电、断电瞬间，甚至工作稳定后，一些操作（如插拔音频插头、旋音量调节钮）都会带来的瞬态冲击，在输出喇叭上会产生非常讨厌的噪声。1、通过接在1脚、8脚间的电容（1脚接电容+极）来改变增益，断开时增益为20。因此用不到大的增益，电容就不要接了。2、电路设计时，所有外围元件尽可能靠近LM386；地线尽可能粗一些；输入音频信号通路尽可能平行走线，输出亦如此。3、选好调节音量的电位器。质量太差的不要，否则受害的是耳朵；阻值不要太大，10K最合适，太大也会影响音质。4、尽可能采用双音频输入/输出。好处是：“+”、“”输出端可以很好地抵消共模信号，故能有效抑制共模噪声。5、第7脚（BYPASS）的旁路电容不可少！实际应用时，BYPASS端必须外接一个电解电容到地，起滤除噪声的作用。工作稳定后，该管脚电压值约等于电源电压的一半。增大这个电容的容值，减缓直流基准电压的上升、下降速度，有效抑制噪声。在器件上电、掉电时的噪声就是由该偏置电压的瞬间跳变所致。6、减少输出耦合电容。此电容的作用有二：隔直+耦合。隔断直流电压，直流电压过大有可能会损坏喇叭线圈；耦合音频的交流信号。它与扬声器负载构成了一阶高通滤波器。减小该电容值，可使噪声能量冲击的幅度变小、宽度变窄；太低还会使截止频率（fc=1/(2*RL*Cout)）提高。分别测试，一般10uF/4.7uF最为合适。总结：经过功放制作的实训，我学习到了很多知识，这些不仅仅是书本上所拥有的知识。在实践制作过程中我感受到这是对以前知识的巩固和重新认识，和新知识的相互融合。并且我也深切地领悟到一个道理：在做一件事之前，要先对这件事进行预算，考虑自己每一步都应该做什么、怎么做。三、设计并制作简易电子琴555定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件。555定时器成本低，性能可靠，只需要外接几个电阻、电容，就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。它也常作为定时器广泛应用于仪器仪表、家用电器、电子测量及自动控制等方面。本次实训是关于利用555定时器实现简易电子琴，这种应用只是其功能中的一部分。这种由555定时器做出来的电子琴，体积小，用料省，经济实用。设计并制作一款简易电子琴，主要由8个音符构成，通过8个琴键开关控制不同频率发生器构成音符控制电路，通过改变音符频率，从而达到所要音符频率要求，最后通过小喇叭发出不同频率的声音。 设计要求1、每个音符的中心频率偏移不大于5Hz；2、能发出1234567i八个音符，也可以是一个音阶；3、音长由弹奏者自由控制；4、主要单元电路和元器件参数计算、选择；5、画出总体电路图；6、安装自己设计的电路，按照自己设计的电路，在通用板上焊接。焊接完毕后，应对照电路图仔细检查，看是否有错接、漏接、虚焊的现象；7、调试电路；8.提交格式上符合要求，内容完整的设计报告。 音阶频率对应表 根据音乐音阶信号的分析测量，根据音乐音阶信号的分析测量，已知八个基本音阶的频率：音阶1234567i频率(Hz)261.6293.7329.6349.2392.0440493.9523.3 多谐振荡器多谐振荡器是能产生矩形波的一种自激振荡器电路，由于矩形波中除基波外还含有丰富的高次谐波，故称为多谐振荡器。多谐振荡器没有稳态，只有两个暂稳态，在自身因素的作用下，电路就在两个暂稳态之间来回转换，故又称为无稳态电路。 由555定时器构成的多谐振荡器如图所示，R1，R2和C是外接定时元件，电路中将高电平触发端（6脚） 和低电平触发端（2脚）并接后接到R2和C的连接处，将放电端（7脚）接到R1，R2的连接处。模块功能该电路包括按钮开关，定值电阻，555振荡器和扬声器三部分组成1输入端：由八个按钮开关与各自的定值电阻串联在并联组成输入端2频率产生端：根据定值电阻的不同输入，由555产生不同的信号频率3扬声器端口:接受信号频率发出特定的频率2.555芯片介绍及元器件选择555定时器是一种中规模集成电路，外形为双列直插8脚结构，体积很小，使用起来方便。只要在外部配上几个适当的阻容元件，就可以构成史密特触发器、单稳态触发器及自激多谐振荡器等脉冲信号产生与变换电路。它在波形的产生与变换、测量与控制、定时电路、家用电器、电子玩具、电子乐器等方面有广泛的应用。多谐振荡器的工作原理：多谐振荡器是能产生矩形波的一种自激振荡器电路，由于矩形波中除基波外还含有丰富的高次谐波，故称为多谐振荡器。多谐振荡器没有稳态，只有两个暂稳态，在自身因素的作用下，电路就在两个暂稳态之间来回转换，故又称它为无稳态电路。由555定时器构成的多谐振荡器如图1所示，R1，R2和C是外接定时元件，电路中将高电平触发端（6脚）和低电平触发端（2脚）并接后接到R2和C的连接处，将放电端（7脚）接到R1，R2的连接处。由于接通电源瞬间，电容C来不及充电，电容器两端电压uc为低电平，小于（1/3）Vcc，故高电平触发端与低电平触发端均为低电平，输出uo为高电平，放电管VT截止。这时，电源经R1，R2对电容C充电，使电压uc按指数规律上升，当uc上升到（2/3）Vcc时，输出uo为低电平，放电管VT导通，把uc从（1/3）Vcc 上升到（2/3）Vcc这段时间内电路的状态称为第一暂稳态，其维持时间TPH的长短与电容的充电时间有关 。充电时间常数T充=（R1R2）C。 由于放电管VT导通，电容C通过电阻R2和放电管放电，电路进人第二暂稳态.其维持时间TPL的长短与电容的放电时间有关，放电时间常数T放R2.C随着C的放电，uc下降，当uc下降到（1/3）Vcc时，输出uo为高电平，放电管VT截止，Vcc再次对电容c充电，电路又翻转到第一暂稳态。不难理解，接通电源后，电 路就在两个暂稳态之间来回翻转，则输出可得矩形波。电路一旦起振后，uc电压总是在（1/32/3）Vcc 之间变化。Vi1（TH）：高电平触发端，简称高触发端，又称阈值端，标志为TH。Vi2（TR）：低电平触发端，简称低触发端，标志为TR。VCO：控制电压端。VO：输出端。Dis：放电端。Rd：复位端。555定时器内含一个由三个阻值相同的电阻R组成的分压网络，产生VCC和VCC两个基准电压；两个电压比较器C1、C2；一个由与非门G1、G2组成的基本RS触发器（低电平触发）；放电三极管T和输出反相缓冲器G3。Rd是复位端，低电平有效。复位后,基本RS触发器高端为1（高电平），经反相缓冲器后，输出为0（低电平）。RSTTHTROUT0XX012/3VCC1/3VCC011/3VCC不变12/3VCC2/3VCC1/3VCC时，写为VTH=1，当TH端的电压2/3VCC时，写为VTR=1，当TR端的电压1/3VCC时，写为VTR=0。低触发：当输入电压Vi2VCC2/3且Vi11/3VCC且Vi12/3VCC，则VTH=1，比较器C1输出为低电平，无论C2输出何种电平，基本RS触发器,经输出反相缓冲器后，VO0；T导通。这时称555定时器“高触发”。VCO为控制电压端，在VCO端加入电压，可改变两比较器C1、C2的参考电压。正常工作时，要在VCO