硬件电路设计与电子工艺基础第2版曹文课后答案

第1章1-1示例：；/；；1-2电路仿真时更加关注电阻器的阻值参数信息；电路原理图绘制时，更加关注电阻器的封装信息；第2章2-1120Ω→196Ω；130Ω→213Ω；160Ω→213Ω；180Ω→213Ω；200Ω→328Ω；（理论精度最高）220Ω→361Ω；240Ω→392Ω；2-2270×1049.9kΩ、0.05Ω16V耐压、电容容量为22μF56nF、1000pF、3.3pF2.2Ω误差精度等级±5%、0.47Ω1μH、33μH2-3优先选择直插型碳膜电阻、贴片电阻2-4实验室电源数量不多，但调节过程频繁，磨损较大，此时应优先选择多圈型线绕电位器。由于手机充电器的调压电位器装在密闭的塑料壳体内部，无需反复调节，加之使用量很大，因而可优先选择胶盖式碳膜电位器；2-5干电池两端并联电容后，降低了电源内阻，利用电容器的储能效应可以适当提高电池的有效工作时间；电容的容量越大，改善电池输出特性则越明显。内部空间较大的电路系统中，可优先选择薄膜电容。内部空间要求较为严格的电路系统中，一般选择漏电较小的电解电容或法拉电容；一般不采用瓷介电容，主要是该类电容的容量过小，瓷介电容可以并联在电解电容两侧，以改善滤波性能。2-6受漆包线绕制工艺的限制，色环电感的中部凹陷较为明显、“短而粗”，而色环电阻中部的圆柱体则相对较为均匀。色环电感没有5环及5环以上的产品。色环电感的表层颜色较为鲜艳，色环电阻表面一般仅有灰色、绿色、蓝色等少数类型。色环电感的内阻普遍较低。2-7电炉丝具有负温度系数，当加热升温后，电炉丝的电阻值将出现明显下降，根据功率计算公式P=U2-8熔断电阻是保险丝与电阻体的混合结构，实测的电阻值往往较大，损坏以后可以用近似参数的电阻与保险丝串联后进行取代。保险丝的内阻非常低，一旦损坏，只能丢弃。2-9利用较高精度的测试设备或仪器（如：数字电桥），测出相应的电阻、电容、电感实际参数，与标称值求差后，再除以标称值即可。正偏差指参数的实测值比标称值略大。2-10电容串联在电路中，容量较小的电容器分压越高，因而更加容易被击穿。因此，电路中一般不允许对电容量不等的电容进行串联连接；即使是标称容量相同的电容器，考虑到实际的电容器存在容量误差，也需要为每只串联电容并联分压电阻的方式进行处理。2-11功率电阻的发热量较大，长期使用时容易导致电阻体温度上升而造成电阻表面的色环颜料发生变性而变色，影响电阻参数的准确识读。2-12碳膜电阻，因为碳膜电阻的热稳定性比金属膜电阻差。2-13金属膜电阻或贴片电阻（金属釉、箔式）2-14自恢复保险所串联的电路出现短路或过载故障时，自恢复保险的电阻值将会迅速增高，以抑制过大的回路电流；当故障排除后，自恢复保险的电阻值将会迅速降低并恢复为较小的电阻状态。玻璃管式保险管当电流过大后将会发生熔断以切断回路，熔断后的保险管将无法正常使用，必须用等值的型号进行更换。2-15为了达到较好的电源滤波效果，滤波电容的电容量一般取值较大，此时选用有极性的电解电容是比较合适的选择，具有体积小、生产成本低廉等显著优点。薄膜电容没有极性，抗过载能力较强，完全可以用于各类滤波电路；但是，10μF及以上的薄膜电容具有体积大、价格高等典型不足，因而并不适宜作为动辄几百上千μF容量大小的滤波电容。2-16利用具有双刀双掷结构的开关或继电器触点实现直流输出电压正极、负极的同步切换。第3章3-1电路结构参见图3-4-10，其中VR-1取4.2V、VR-2取2.75V。3-2（略）3-3V3-4（略）3-5（略）第4章4-1两只74HC138可以直接实现4-16线的二进制译码器，由于5-32线的二进制译码器需要4片74HC138的输出端级联而成，而4片74HC138需要增加一只2-4线二进制译码器进行控制，电路结构如下图所示。4-2“0”→a、b、c、d、e、f=1；g=0；“-”→a、b、c、d、e、f=0；g=1；可以用与非门实现。4-3“H”→a、d=1；b、c、e、f、g=0；“L”→d、e、f=0；a、b、c、g=1；4-4对于CMOS触发器未用的引脚，应该按照动作状态相反的方式连接电源正极或接地处理：对于低电平有效的未用引脚，可以将其连接至电源VCC；对于高电平有效的未用引脚，可以将其接地处理。逻辑门未用的引脚可以与其他输入引脚短接，也可以根据逻辑门的结构进行连接：与门或与非门的未用引脚，可以连接至电源正极；或门、或非门的未用引脚，可以进行接地处理。4-5计数器多采用与逻辑的方式反馈至输入的控制端；移位寄存器的反馈采用与逻辑、或逻辑均可，需要根据不同的逻辑功能进行区分。第5章5-1反向耐压的理论计算值约为340V，实际选取时可以选择400V或者更大（例：800V或1000V），因为较高耐压值的二极管售价并不会比耐压值略低的二极管高出太多。5-2滤波是指将电信号中某些频率的信号进行滤除。线性电源的滤波主要是滤除50Hz、100Hz及其高次谐波的交流成分，使输出波形更加平滑，滤波电路承受的电流及功率较大。有源滤波则是根据实际需要，滤除低频、高频等不同的信号，功率往往很小，一般包括低通滤波、高通滤波、带通滤波、带阻滤波等类型。5-3将会使整流输出的波形峰值降低约零点几V，如果整流输出的电压较大（超过10V），这部分的压降可以忽略；如果整流输出的电压有效值较低，则硅二极管对输出电压的影响就比较明显。5-4将引起严重的短路故障。如果所有的整流二极管全部反接，则会造成输出电压的极性反转。5-5电感滤波的体积大、重量较重，但由于内阻较低，故输出特性较硬，适用于输出功率较大的场合。电容滤波的体积小、重量轻，但输出特性较软，因此主要适用于电流较小的小功率滤波电路系统。第6章6-1右键单击电气连线，在右键快捷菜单选择“wirecolor”即可设置不同的连线颜色。如果观察对象较多，例如：四通道示波器、逻辑分析仪，采用不同的颜色，可以有效避免信号之间的重叠而影响正常的波形观察及参数识读。6-2（略）6-3逻辑分析仪只需要识别数字信号的高、低电平两种状态，但逻辑分析仪需要同时识别的通道状态较多；示波器需要识别出详细的模拟电压大小及细节，但同时测量的通道数相对较少，一般不超过4个通道。6-4（略）第7章7-1“FootPrint”主要指元器件的轮廓形状、元器件在PCB中的投影面积、元器件的引脚数量及位置排列关系等内容。7-2放置在底层的文字信息以铜箔线条的形式存在，一般覆盖在阻焊层的下方；而放置在底层丝印层的文字信息则是采用印刷工艺印制在阻焊层表面所得到的字符。为了正确的识读，这两种文字信息往往需要做镜像处理。7-3如果元器件的标号、型号、参数等信息被放在焊盘上方；可能因为焊盘孔的存在，导致上述信息显示不全。如果标号、型号等信息被错误地放置在元器件轮廓下方，当元器件焊接完成之后，标注信息将会被遮挡，影响正确的识读。7-4规则→Routing→Width；印制导线的宽度过大，将会导致布线成功率降低，同时浪费电路PCB板的表面积；如果导线的宽度过小，将会限制导线允许承载的最大电流值；同时PCB加工时的良品率也会出现下降。7-5单层PCB板由于仅有一面铜箔层可以加工出电气线条，因此布线的成功率相对较低。为了提高单层PCB板的布线成功率，可以在无法加工电气线条的另一层采用跨接线（短接线）的工艺实现电气连接；此外，如果采用直插型元器件、采用较细的电气线条、设置较低的安全间距等措施，单层PCB板的布线成功率也将有所提高。第8章8-1两种工艺的制作PCB的速度都非常快，感光工艺制作的线条质量可能会更高一些。热转印工艺工作时需要较高的温度且整体能耗较高；感光工艺所使用的材料可能具有一些潜在的化学毒性。采用热转印工艺制作PCB板的成本相对比更低：普通敷铜板及廉价的热转印纸即可；但热转印工艺必须采用激光打印机进行PCB板图的打印。采用感光工艺制作PCB板时，必须采用涂覆有感光胶的专用敷铜板（这类敷铜板存在保质期的概念，保存时间过久可能会变质），此外还多了一道显影工序；感光工艺可以不用相对较为昂贵的激光打印机，采用针式打印机和喷墨打印机均可进行PCB板图的打印。8-2采用热转印制作双层PCB板时，最关键的技术问题是如何将顶层与底层的电气图形（特别是焊盘孔或者过孔）对齐。因此需要额外设计定位措施，例如：设置定位孔、PCB裁切齐整等。8-3（略）第9章9-1直插式元器件在插件过程中的定位精度较高，而贴片式元器件的手工定位精度相对较低。如果采用手工方式进行焊接，直插式元器件的工作效率可能会略高一些。直插式元器件与贴片式元器件在进行自动化焊接时的效率基本相当，但前者的设备价格相对较为昂贵。直插式元器件的拆焊工作效率非常低，需要解除每一只焊盘孔的焊锡后，才能从PCB板中拔出待拆焊的元器件；贴片元器件的拆焊多采用热风枪或专用的返修台，工作效率相比直插式元器件要高得多，而且由于贴片式元器件焊接时所消耗的焊锡数量很少，因而拆焊质量相对较高。9-2普通型烙铁头如果出现不粘锡故障时，可用细锉刀轻轻地锉去未升温的烙铁头尖部存在的氧化层，直至露出光亮的铜层。长寿型烙铁头如果出现表面发黑、不粘锡的现象，不能采取普通烙铁头的处置工艺；可以待烙铁头通电升温至200℃左右时，将烙铁头头部在充分吸水之后的高温焊接海绵表面进行反复擦拭，直至除去表面的黑色氧化物；如果反复操作之后仍然无法消除合金型烙铁头不粘锡的故障，则建议更换这类严重氧化的烙铁头。9-3易焊性较差的元器件引脚表面大多存在油渍、氧化层等阻碍焊接的物质，在对其进行焊接之前，可以用砂纸或刀片进行刮削或打磨，然后在松香等中性助焊剂的配合下，为清洁之后的引脚搪一层薄锡。如果元器件的引脚为焊接性能整体较差的铝质或铁质材料，可以配合专用的助焊剂进行焊接前处置。9-4元器件在进行插装时容易出现的错误类型包括：元器件型号插错、元器件极性插反，此时除了插装作业人员增强责任心、避免疲劳操作之外，还可以通过交叉检查的方式进行分块识别。9-5焊锡丝与保险丝均为丝状结构，均比较柔软、均会出现高温熔化的现象，两者的包装样式也比较接近（卷轴式），但是焊锡丝与保险丝不能直接进行替换。1.有铅焊锡丝与保险丝均含有一定比例的铅材料，由于保险丝的含铅量相对略高，因此颜色更暗、更黑一些。2.焊锡丝相对较为光亮，特别是无铅焊锡丝的光洁度与光亮度更高。3.焊锡丝略硬一些，在横断面上可以观察到小孔与助焊剂。4.保险丝的特征是电阻率较大，熔化后容易发生分断，而焊锡丝的熔点虽然略低一些，但在熔化后不一定能够有效分断、实现保护功能。5.焊锡丝的工作方式是主动熔化，而保险丝的熔化则属于被动方式。9-6最常用的固体助焊剂为松香。液态助焊剂包括松香酒精溶液、树脂型助焊剂、强力助焊液（主要针对铁板、铝板、镀锌板、不锈钢板）。膏状助焊剂目前应用最为广泛，一般分为中性的无酸焊膏（多呈白色或半透明油脂状）及酸性焊膏（颜色较深，多呈褐色）两大类。9-7采用敲击方式除去烙铁头末端多余的焊锡时，容易导致电烙铁内部的电热丝发生折断；特别是处于高温状态下的电热丝具有较高的热应力，将会加剧断路故障的发生。第10章10-1模拟万用表在进行电压、电流测试时，需要将黑表笔连接至电路的低电位端。10-2模拟万用表切换至欧姆档时，黑表笔与万用表内部的电池正极相连。10-3数字万用表切换至欧姆档时，黑表笔与万用表内部的低电位点（电流流入端）相连。10-4可以。将模拟或数字万用表切换至hfe档，再将LED插入C、E等插孔，即可通过LED的发光状态，判断出LED的质量好坏与极性。（NPN一侧，C插孔的电压高于E插孔；PNP一侧，E插孔的电压高于C插孔）10-5数字万用表的低阻档采用的是串联分压后测量电压的方式换算得到电阻值，通断档（二极管档）则采用向待测元器件输出恒定电流的、再测量电压降的方式得到所需参数。10-6普通三极管内部有两只PN结，因此在使用万用表测试时，模拟万用表的指针会偏转两次，数字万用表则可以读出两次PN结的正向压降。MOSFET的在漏极D与源极S之间存在一只寄生二极管（PN结），而栅极G与漏极D、栅极G与源极S之间的读数均为∞，因此模拟万用表的指针会出现一次正常的偏转，数字万用表可以读出一次正常的PN结正向压降。对于NMOS管，如果先用红表笔接触管子的栅极G、用黑表笔接触管子的源极S；接着保留黑表笔位置不变、用红表笔接触管子的漏极D，将会出现D-S间导通或电阻减小的测量结果；反之亦然。10-7对于常用的降压型变压器而言，初级绕组的内阻较高，次级绕组的内阻较低，用万用表的欧姆档即可较为容易地识别。对于包含中间抽头的绕组，用万用表分别测量中间抽头与两侧抽头之间的电阻时，得出的两次电阻阻值之和近似等于两侧抽头之间的电阻值。第11章11-1测量电烙铁电源插头的电阻值是否与U211-2（略）11-3整机调试过程中容易出现各级电路单元之间互相影响的现象。整机调试时，按照信号流程或者功能分别接入相关