電子技術課程設計基礎-文庫吧

【正文】 管電路中工作 18 點的調節(jié)，接收機中 AGC電壓的控制以及電視機中楨線性、楨幅、行同步、楨同步等的調節(jié)；反對數(shù)式電位器阻值在轉角較小時變化大，以后逐漸變小。這種變化規(guī)律適用于音調控制電路及電視機中對比度的調節(jié)；對數(shù)式電位器可用于音響設備、收音機及電視接收機的音量控制電路中。因為人耳對聲音響度 的聽覺特性是符合對數(shù)規(guī)律的，即在聲音微弱時，若聲音響度稍有增加，人耳的感覺十分靈敏，但當聲音響度增大到一定程度后，再繼續(xù)增大聲音響度，人耳的反映則比較遲鈍了。音量電位器選用對數(shù)式阻值變化規(guī)律，恰可與人耳的聽覺特性相互補償，使音量電位器轉角從零開始逐漸增大時，人對音量的增加有均勻的感覺。 分立元器件的選擇 分立元器件包括二極管、三極管、場效應管和晶閘管等，選擇器件的種類不同，注意事項也不同。例如三極管，在選用時應考慮是 NPN型還是 PNP型，是大功率管還是小功率管，是高頻管還是低頻管，并注意管子的電流放大倍 數(shù)、擊穿電壓、特征頻率、靜態(tài)功耗等是否滿足電路設計的要求。 19 （ 2）元器件的參數(shù)計算 單元電路的結構、形式確定以后，需要對影響技術指標和參數(shù)的元器件進行計算。這種計算有的需要根據(jù)電路理論進行，有的按照工程估算方法，有的可用典型電路參數(shù)或經驗數(shù)據(jù)。選用的元器件參數(shù)值最終都必須采用標稱值。計算電路參數(shù)時應注意如下問題： 各元器件的工作電流、工作電壓、頻率和功耗應在允許的范圍內，并留有適當?shù)挠嗔浚员ＷC電路在規(guī)定的條件下正常工作，達到所要求的性能指標。 對于環(huán)境溫度、交流電網電壓等工作條件，計算參數(shù)時應按最 不利的情況考慮。 設計元器件的極限參數(shù)時，必須留有足夠的余量，一般按。例如，如果實際電路中的三極管的 VCE 的最大值為 20V，挑選三極管時應按 V（ BR） CEO≥ 30V 考慮。 電阻值應在常用電阻標稱值系列內，并根據(jù)具體情況正確選擇電阻的品種。 20 電解電容數(shù)值應在常用電容標稱值系列內，并根據(jù)具體情況正確選擇電容的品種。 在保證電路性能的前提下，盡可能設法降低成本，減少元器件的品種、功耗和體積，并為安裝調試創(chuàng)造有利條件。 在滿足性能指標和上述各項要求的前提下，應優(yōu)先選用現(xiàn)有的或容易 買到的元器件，以節(jié)省時間和精力。 應把根據(jù)計算所確定的各參數(shù)值標在電路圖中適當?shù)奈恢谩? 4. 總體電路圖設計 設計好各單元電路以后，應畫出總電路圖。總電路圖是進行實驗和印制電路板設計制作的主要依據(jù)，也是進行生產、調試、維修的依據(jù)，因此畫好一張總電路圖非常重要。 （ 1）畫總電路圖的一般方法 畫總電路圖應注意信號的流向，通常從輸入端或信號源畫起，由左到右或由上到下按信號的流向的主通道依次畫出單元電 21 路。但一般不要把電路畫成很長的窄條，必要時可按信號流向的主通道依次把各單元電路排成類似字母“ U”的形狀， 它的開口可以朝左，也可以朝其他方向。 盡量把總電路圖畫在同一張紙上，如果電路比較復雜，一張圖畫不下，應把主電路畫在同一張紙上，而把一些比較獨立或次要的部分（例如直流穩(wěn)壓電源）畫在另一張或幾張紙上，并用適當?shù)姆绞秸f明各圖之間的信號關系。 電路圖中所有的連線都要表示清楚，各元器件之間的絕大多數(shù)連線應在圖上直接畫出。連線通常畫成水平線或豎線，一般不畫斜線。互相連通的交叉線，應在交叉處用圓點標出。連線要盡量短。電源一般只標出電源電壓的數(shù)值（例如 +5V， +15V， — 15V）。電路圖的安排要緊湊、協(xié)調，疏密恰當 ，避免出現(xiàn)有的地方畫的很密，有的地方卻空出一大塊。總之，要清晰明了，容易看懂，美觀協(xié)調。 電路圖中的大規(guī)模集成電路，通常用方框圖表示。在框中標出它的型號，框的邊線兩側標出每根連線功能名稱和管腳號。除中大規(guī)模器件外，其余元器件的符號應當標準化。 22 集成電路器件的管腳較多，多余的管腳應做適當處理。 如果電路比較復雜，設計者經驗不足，有些問題在畫出總體電路之前難以解決，可以先畫出總電路圖的草圖，調整好布局和連線之后，再畫出正式的總電路圖。 以上只是總電路的一般畫法，實際情況千差萬別，應根據(jù)具體情況靈活掌 握。 （ 2）審圖 因為在設計過程中有些問題難免考慮不周，所以在畫出總電路圖之后，要進行全面審查，審圖時應注意以下幾點： 先從全局出發(fā)，檢查總體方案是否合適，有無問題，再檢查各單元電路的原理是否正確，電路形式是否合適； 檢查各單元電路之間的配合有無問題； 檢查電路圖中有無煩瑣之處，是否可以簡化； 要特別注意電路圖中各元器件是否工作在額定值范圍內，以免實驗時損壞； 解決所發(fā)現(xiàn)的全部問題后，若改動較多，應當復查一遍。 23 5. 電子電路的安裝與調試 電子電路的安裝與調試在電子電路實踐和電子工程 技術中都占有非常重要的地位。它是把理論付諸于實踐的階段，也是將理論電路轉換為實際電路和電子設備的過程。這一過程的實現(xiàn)，為電子技術在人類的社會生活和生產實踐中發(fā)揮巨大作用提供了現(xiàn)實性和可能性的保證，同時，這一過程也是對理論設計的檢驗、修改和完善。 （ 1）電子電路的安裝 簡單的電子電路安裝可在接插板（面包板）上完成。較復雜的電子電路需制作專門的印制電路板，還必須考慮電路的布局、焊接、組裝等工藝。無論采用哪種方法均應注意以下幾個方面： 所有元器件在組裝前應盡可能全部測試一遍，以保證所用元器件均合格。 所有 集成電路的組裝方向要保持一致，以便于正確布線。 24 組裝分立元件時應使標志朝上或朝向易于觀察的方向，以便于查找和更換。對于有極性的元件，如電解電容器、二極管等，組裝時一定要特別注意，切勿出錯。 為了便于查線，可根據(jù)連接線的不同作用選擇不同顏色的導線，一般習慣是正電源用紅色線，負電源用藍色線，地線用黑色線，信號線用黃色線等。 連線盡量做到橫平豎直，連線不允許跨接在集成電路上，必須從其周圍通過，同時應盡可能做到連線不互相重疊、不從元器件上通過。 正確的組裝方法和合理的布局，不僅可使電路整齊美觀、工作可靠 ，而且便于檢查、調試和故障的排除。如果能在組裝前先擬訂出組裝草圖，則可獲得事半功倍的效果，使組裝既快又好。 （ 2）電子電路的調試 電子電路的調試在電子工程中占有重要地位，是對設計電路的正確與否及性能指標的檢測過程，也是初學者實踐技能培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)。 25 調試過程是利用符合指標要求的各種電子測量儀器，如示波器、萬用表、信號發(fā)生器、頻率計、邏輯分析儀等，對安裝好的電路或電子裝置進行調整和測量，以保證電路或裝置正常工作，同時，判別其性能的好壞，各項指標是否符合要求等。因此，調試必須按一定的方法和步驟進行。 調試的 方法和步驟 A． 不通電檢查 電路安裝完畢后，不要急于通電，應首先認真檢查接線是否正確，包括多線、少線、錯線等，尤其是電源線不能接錯或接反，以免通電后燒壞電路或元器件。查線的方式有兩種：一種是按照設計電路接線圖檢查安裝電路，在安裝好的電路中按電路圖一一對照檢查接線；另一種方法是按照實際線路，對照電路原理圖按兩個元件接線端之間的連線去向檢查。無論哪種方法，在檢查中都要對已經檢查過的連線做標記。使用萬用表對檢查連線很有幫助。 B． 直觀檢查 連線檢查完畢后，直觀檢查電源、地線、信號線、元器件接線 26 端之間有無短路，連線 處有無接觸不良，二極管、晶體管、電解電容等有極性的元器件引線端有無錯接、反接，集成塊是否插對。 C． 通電檢查 把經過準確測量的電源電壓加入電路，但暫不接入信號源信號。電源接通之后不要急于測量數(shù)據(jù)和觀察結果，首先要觀察有無異常現(xiàn)象，包括有無冒煙、異常氣味、觸摸元件是否有發(fā)燙現(xiàn)象、電源是否短路等。如果出現(xiàn)異常，應立即切斷電源，待故障排除后方可重新通電。 D． 分塊調試 調試包括測試和調整兩個方面。測試是在安裝后對電路的參數(shù)及工作狀態(tài)進行測量，調整則是在測試的基礎上對電路的結構或參數(shù)進行修正，使之滿足設計要求。 為 了使測試能夠順利進行，設計的電路圖上應標出各點的電位值、相應的波形以及其他參考數(shù)值。 調試的方法有兩種。第一種是邊安裝邊調試的方法，也就是把復雜的電路按原理圖上的功能分塊進行調試，在分塊調試的基礎上 27 逐步擴大調試的范圍，最后完成整機調試，采用這種方法能及時發(fā)現(xiàn)問題和解決問題，這是常用的方法，對于新設計的電路更為有效。另一種方法是整個電路安裝完畢后，實行一次性調試。這種方法適用于簡單電路和定型產品。下面介紹分塊調試。 分塊調試是把電路按功能分成不同的部分，把每個部分看成一個模塊進行調試。比較理想的調試程序是按信 號的流向進行，這樣可以把前面調試過的輸出信號作為后一級的輸入信號，為最后的聯(lián)調創(chuàng)造條件。分塊調試分為靜態(tài)調試和動態(tài)調試。 靜態(tài)調試一般指在沒有外加信號的條件下測試電路各點的電位，如測試模擬電路的靜態(tài)工作點，數(shù)字電路的各輸入、輸出電平及邏輯關系等，將測試獲得的數(shù)據(jù)與設計值進行比較，若超出指標范圍，應分析原因，并進行處理。 動態(tài)測試可以利用前級輸出信號作為后級的輸入信號，也可利用自身的信號來檢查電路功能和各種指標是否滿足設計要求，包括信號幅值、波形的形狀、相位關系、頻率、放大倍數(shù)、輸出動態(tài)范圍等。模擬電路比較復 雜，而對數(shù)字電路來說，由于集成度比較高， 28 一般調試工作量不大，只要元器件選擇合適，邏輯關系就不會有太大問題。 把靜態(tài)和動態(tài)的測試結果與設計的指標進行比較，經過進一步分析后對電路參數(shù)實施合理的修正。 E． 整機聯(lián)調 對于復雜的電子電路系統(tǒng)，在分塊調試的過程中，由于是逐步擴大調試范圍，故實際上已完成了某些局部聯(lián)調工作。只要做好各功能塊之間接口電路的調試工作，再把全部電路接通，就可以實現(xiàn)整機聯(lián)調。整機聯(lián)調只需要觀察動態(tài)結果，即把各種測量儀器及系統(tǒng)本身顯示部分提供的信息與設計指標逐一比較，找出問題，然后進一步修改電路參 數(shù)，直到完全符合設計要求為止。 調試過程中不能單憑感覺和印象，要始終借助儀器觀察。使用示波器時，最好把示波器信號輸入方式置于“ DC”檔，即采用直流耦合方式可以同時觀察被測信號的交、直流成分。 調試注意事項 A． 測試之前要熟悉各種儀器的使用方法，并仔細加以檢查，避 29 免由于儀器使用不當或出現(xiàn)故障而做出錯誤判斷。 B． 測試儀器和被測電路應具有良好的共地，只有使儀器和電路之間建立一個共地參考點，測試的結果才是準確的。 C． 調試過程中，發(fā)現(xiàn)器件或接線有問題需要更換或修改時，應關斷電源，待更換完畢認真檢查后方可重新通 電。 D． 調試過程中，不但要認真觀察和檢測，還要認真記錄，包括記錄觀察的現(xiàn)象，測量的數(shù)據(jù)、波形及相位關系，必要時在記錄中應附加說明，尤其是那些和設計不符合的現(xiàn)象更是記錄的重點。依據(jù)記錄的數(shù)據(jù)才能把實際觀察的現(xiàn)象和理論預計的結果加以定量比較，從中發(fā)現(xiàn)問題，加以改進，最終完善設計方案。通過收集第一手資料可以幫助自己積累實際經驗，切不可低估記錄的重要作用。 E． 安裝和調試自始至終要有嚴謹?shù)目茖W作風，不能抱有僥幸心理。出現(xiàn)故障時，不要手忙腳亂，馬虎從事，要認真查找故障原因，仔細作出判斷，切不可一遇到故障解決不了時就 拆線重新安裝，因為重新安裝的線路仍然存在各種問題，況且原理上的問題也不是重 30 新安裝電路就能解決的。 （ 3）電子電路的故障分析與處理 實踐訓練過程中，電路故障常常不可避免，分析故障現(xiàn)象、解決故障問題可以提高實踐和動手能力。分析和排除故障的過程，就是從故障現(xiàn)象出發(fā)，通過反復測試，做出分析判斷、逐步找出問題的過程。首先要通過對原理圖的分析，把系統(tǒng)分成不同功能的電路模塊，通過逐一測量找出故障所在區(qū)域，然后對故障模塊區(qū)域內部加以測量并找出故障，即從一個系統(tǒng)或模塊的預期功能出發(fā)，通過實際測量，確定其功能的實現(xiàn)是否正常來判 斷是否存在故障，然后逐步深入，進而找出故障并加以排除。 假如是原來正常運行的電子電路，使用一段時間出現(xiàn)故障，其原因可能是元器件損壞，或連線發(fā)生短路，也可能是使用條件的變化影響電子設備的正常運行。 調試中常見的故障原因 A． 實際電路與設計的原理圖不符。 B． 元器件使用不當。 31 C． 設計本身不滿足要求。 D． 誤操作。 查找故障的方法 查找故障的通用方法是把合適的信號或某個模塊的輸出信號引到其他模塊上，然后依次對每個模塊進行測試，直到找到故障模塊為止。查找的順序可以從輸入到輸出，也可以從輸出到輸入。找到故障 模塊后，要對該模塊產生故障的原因進行分析、檢查。查找模塊內部故障的步驟如下： A． 檢查用于測量的儀器是否使用得當。 B． 檢查安裝的線路與原理是否一致，包括連線、元件的極性及參數(shù)、集成電路的安裝是否正確等。 C． 測量元器件接線端的電源電壓。使用接插板做實驗出現(xiàn)故障時，應檢查是否因接線端接觸不良而導致元器件本身沒有正常工作。 D． 斷開故障模塊輸出端所接的負載，可以判斷故障來自模塊本身還是負載。 32 E． 檢查元器件使用是否得當或已經損壞。在實驗、實習中大量使用的是中規(guī)模集成電路，由于它的接線端比較多，使用時會將接線端 接錯，從而造成故障。在電路中，由于安裝前經過調試，元器件損壞的可能性很小。如果懷疑某個元器件損壞，必須對它進行單獨測試，并對已損壞的元器件進行更換。 F．反饋回