電子工藝實習.ppt

電子工藝實習 （第一版）,機電與控制工程學院,一、課程介紹,課程性質： 工藝性及實踐性的課程 技能訓練與工程實踐相結合技術基礎課 實習的目的： 學習電子產品制作的方法和技術 建立起工程意識、提高工程實踐能力 培養(yǎng)嚴謹細致的工作作風和科學態(tài)度 為今后從事相關的技術工作典定一定的實踐基礎,內容：,元器件檢測、電子工藝品設計及制作、制作電路板、電路焊接、調試及安裝,安排：,理論教學、工藝操作,要求：,1 嚴格遵守紀律及實習的有關規(guī)定，注意維護實習室的整潔 2 注意安全，按規(guī)程操作。 3 保管好工具及儀器設備,安全用電,1 觸電,2 防止觸電的保護措施,3 電氣防火和防爆,4 靜電防護,5 安全用電注意事項和觸電急救常識,1 觸電,1.1 電氣事故的原因,1) 違章操作,(1) 違反“停電檢修安全工作制度”，因誤合閘造成 維修人員觸電。,(2) 違反“帶電檢修安全操作規(guī)程”，使操作人員觸 及電器的帶電部分。,(3) 帶電移動電器設備。,(4) 用水沖洗或用濕布擦拭電氣設備。,(5) 違章救護他人觸電，造成救護者一起觸電。,(6) 對有高壓電容的線路檢修時未進行放電處理導 致觸電。,2) 施工不規(guī)范,(1) 誤將電源保護接地與零線相接，且插座火線、 零線位置接反使機殼帶電。,(2) 插頭接線不合理，造成電源線外露，導致觸電。,(3) 照明電路的中線接觸不良或安裝保險，造成 中線斷開，導致家電損壞。,(4) 照明線路敷射不合規(guī)范造成搭接物帶電。,(5) 隨意加大保險絲的規(guī)格，失去短路保護作用， 導致電器損壞。,(6) 施工中未對電氣設備進行接地保護處理。,3) 產品質量不合格,(1) 電氣設備缺少保護設施造成電器在正常情況下 損壞和觸電。,(2) 帶電作業(yè)時，使用不合理的工具或絕緣設施造 成維修人員觸電。,(3) 產品使用劣質材料，使絕緣等級、抗老化能力 很低，容易造成觸電。,(4) 生產工藝粗制濫造。,(5) 電熱器具使用塑料電源線。,4) 偶然條件,電力線突然斷裂使行人觸電；狂風吹斷樹枝將電線砸斷；雨水進入家用電器使機殼漏電等偶然事件均會造成觸電事故。,2 防止觸電的保護措施,一.使用安全電壓 按照人體的最小電阻和工頻致命電流可求得人體的危險電壓為(800100歐姆) (3050mA)=2450V 二.絕緣保護 1.外殼絕緣 2.場地絕緣 3.變壓器隔離,三. 保護接地或保護接零,為了人身安全和電力系統(tǒng)工作的需要，要求電氣設備采取接地措施。按接地目的的不同，主要分為工作接地、保護接地和保護接零。,1. 工作接地,即將中性點接地。,目的：,(1) 降低觸電電壓,(2) 迅速切斷故障 在中性點接地的系統(tǒng)中，一相接地后的電流較大，保護裝置迅速動作，斷開故障點。,(3) 降低電氣設備對地的絕緣水平,2. 保護接地,電氣設備外殼未裝保護接地時,當電氣設備內部絕緣損壞發(fā)生一相碰殼時：由于外殼帶電 , 當人觸及外殼,接地電流 Ie 將經過人體入地后, 再經其它兩相對地絕緣電阻R 及分布電容C 回到電源。當R 值較低、C 較大時，Ib 將達到或超過危險值。,保護接地：將電氣設備的金屬外殼(正常情況下是 不帶電的)接地。 用于中性點不接地的低壓系統(tǒng) ,通過人體的電流：,電氣設備外殼有保護接地時,Rb與Ro并聯(lián)，且 Rb Ro 通過人體的電流可減小到安全值以內。,利用接地裝置的分流作用來減少通過人體的電流。,保護接零（用于 380V / 220V 三相四線制系統(tǒng)）,將電氣設備的外殼可靠地接到零線上。,當電氣設備絕緣損壞造成一相碰殼，該相電源短路，其短路電流使保護設備動作，將故障設備從電源切除，防止人身觸電。,把電源碰殼，變成單相短路，使保護設備能迅速可靠地動作，切斷電源。,注: 中性點接地系統(tǒng) (1)不允許采用保護接地，只能采用保護接零； (2)不準保護接地和保護接零同時使用。,保護接地和保護接零同時使用時,當A相絕緣損壞碰殼時，接地電流,式中: R0: 保護接地電阻4 R0:工作接地電阻4,此電流不足以使大容量的保護裝置動作，而使設備外殼長期帶電, 其對地電壓為110V。,工作零線與保護零線,(a),(b),(c),N,N,N,L,L,L,E,E,E,接零不正確,忽視接零, 220V,L(相線),N(工作零線),PE(保護零線),接零正確,為了確保設備外殼對地電壓為零, 專設保護零線 PE。,3 電氣防火和防爆,一.電氣火災和爆炸的原因 1.可燃易爆物質 2.電氣火源 二電氣防火防爆的措施 1.控制可燃易爆物質 2.排除電氣火源 三.電氣火災的撲滅,4 靜電防護,一. 靜電的產生 二. 靜電的危害 靜電的主要危害是靜電放電而引起爆炸和火災，其次還會發(fā)生電擊和妨礙生產。 三. 靜電的保護措施 減小摩擦法；自然消除法；導體接地法；靜電中和法；靜電序列法,5 安全用電注意事項和觸電急救常識,一.安全用電注意事項 二. 觸電急救常識 1.盡快使觸電者脫離電源 2.若傷害不嚴重，應讓其躺下安靜休息，并嚴密觀察 3.若傷害較嚴重，應立即送醫(yī)院搶救，同時進行人工呼吸,電流對人體的作用,人體觸電時，電流對人體造成兩種傷害： 電擊和電傷。 電擊是指電流通過人體，影響呼吸系統(tǒng)、心臟和神經系統(tǒng)，造成人體內部組織的破壞乃至死亡。 電傷是指在電弧作用下或熔斷絲熔斷時，對人體外部的傷害，如燒傷、金屬濺傷等。 調查表明，絕大部分的觸電事故都是由電擊造成的。電擊傷害程度取決于通過人體電流的大小、持續(xù)時間、電流的頻率以及電流通過人體的途徑等。,1 人體電阻 人體電阻因人而異，通常為 歐，當角質外層破壞時，則下降到8001000歐。 2 電流強度對人體的傷害 人體允許的安全工頻電流：30mA 工頻危險電流：50mA 3 電流頻率對人體的傷害 電流頻率在40Hz60Hz對人體的傷害最大 實踐證明，直流電對血液有分解作用，而高頻電流不僅沒有危害還可以用于醫(yī)療保健等。 4 電流持續(xù)時間與路徑對人體的傷害 電流通過人體的時間越長，則傷害越大。,電流的路徑通過心臟會導致神經失常、心跳停止、血液循環(huán)中斷，危險性最大。其中電流的流經從右手到左腳最危險的。 5 電壓對人體的傷害 觸電電壓越高，通過人體的電流越大就越危險。 因此，把36V以下的電壓定為安全電壓。,電子元器件,電子元器件的重要性 1 元器件構成電子產品的基本元素 2 元器件是推動電子產品發(fā)展的主要因素。 電子元器件的基礎知識,元器件構成電子產品的基本元素,元器件構成電子產品的基本元素,元器件是推動電子產品發(fā)展的主要因素,電子元器件的基礎知識,1 分類： 電子元器件被用來改變電流方向，它們的形狀和尺寸各不相同，用途也多種多樣 電路中實現(xiàn)的功能分類：電阻、電容、電感器、變壓器、半導體分離組件、集成電路 當把元器件安裝到PCB上時，有2種主要的封裝形式：通孔元件和表面安裝元件,元件的封裝,通孔元件，它有引腳穿過PCB，然后焊接。 表面安裝元件被直接焊到PCB表面上被稱做焊盤的金屬上。,電阻 電容 三極管,焊接工藝的重要性： 焊接是電子制作工藝中非常重要性的環(huán)節(jié)，焊接的質量直接影響產品的質量。實習過程中若沒有掌握好焊接的要領，容易產生以下四類問題：虛焊、橋接（短路）、元器件被高溫燒毀、銅膜線上翹。,焊接工藝,焊接機理,通過對焊件加熱，并使焊料（焊錫）熔化后，在焊件與焊料之間產生了原子擴散，待凝固后，在其交界面上將形成一層合金結合層。該合金結合層有良好的導電性和機械強度。,焊接要求,1 良好的可焊性 2 焊件表面必須清潔 3 使用合適的助焊劑 4 焊件要加熱到熔錫溫度,焊料,焊錫用于電子線路焊接 其特性為： 1）熔點最低； 2）熔點與凝固點一致； 3）流動性好； 4）導電性好，機械強度高,焊劑（助焊劑）,焊劑（助焊劑）用以清除被焊金屬表面的氧化膜，保證焊錫浸潤的一種化學劑 實習用助焊劑松香 注意：松香反復加熱會導致碳化（發(fā)黑）失效,焊接工具電烙鐵,注意事項： 1 電烙鐵金屬部分溫度高，請注意人身安全，避免燙傷。 2 檢查電烙鐵電源線是否有裸露的銅線，若有，請用絕緣膠布膠好。 3 電烙鐵要自然冷卻。 4 長時間不用電烙鐵應將其電源關閉。 5 用完電烙鐵后應在烙鐵頭上掛上一層焊錫，防止烙鐵頭氧化。,焊接姿勢 烙鐵與鼻子的水平距離約為30cm 操作（五步法）見指導書P12-P13,焊接操作,焊點質量及檢查,1 電氣接觸良好 2 機械結合牢固 3 光滑整齊的外觀,虛焊,主要由待焊金屬表面的氧化物和污垢造成 使焊點成為有接觸電阻的連接狀態(tài)，導致電路工作不正常，出現(xiàn)連接時好時壞的不穩(wěn)定現(xiàn)象。,造成虛焊的主要原因：,焊錫質量差 助焊劑的還原不良或用量不夠 被焊接頭表面未預先清潔好，鍍錫不牢 烙鐵頭的溫度過高或過低，表面有氧化層 焊接時間掌握不好，太長或太短 焊接中焊錫未凝固時，焊接元件松動,印制電路板的制做,一、印制電路板的基本概念 1 印制電路板 印制電路板也稱做PCB（Printed Circuit Board）板，它是在覆銅板上用腐蝕的方法除去多余的銅箔而得到地可焊接電子元件的電路板,2 覆銅板,覆銅板：在絕緣基板上覆蓋了銅箔層壓板 覆銅板的種類： 紙質板；半玻板；玻璃布板 厚度：1mm;1.5mm;2mm 結構 ：單面板；雙面板等,3 電路板的層（layer）,除了常用的單層電路板之外，由于一些較新的電子線路的元件密集，所用的印刷板不僅有上下兩面雙層走線，在板的中間還設有能被特殊加工的夾層銅箔，例如計算機主板所用的印板材料多在4層以上。,單面板：一面有敷銅，另一面沒有敷銅的電路板，它只可在敷銅的一面布線，另一面放置元件。 雙面板：包括頂層（Top Layer）和底層（Bottom Layer）兩層，兩面都有敷，均可布線。 多層板：是包含了多個工作層面的電路板。除了頂層、底層以外、還包括中間層、內部電源/接地層等。多層電路板包括三層或三層以上，如四層板、六層板等。,圖1 單面板與雙面板結構圖,圖2 四層板結構圖,印刷電路板的專用名詞,信號層（Signal Layers）:主要用于放置連接數字或模擬信號的銅膜走線。 焊盤：焊盤的主要作用是通過引腳來固定元件，每一焊盤對一個引腳，在焊盤部位放置引腳和融化的焊錫，冷卻后焊錫凝固從而將元件牢牢固定住。 過孔：過孔在多層電路板設計中，它用于連接不同板層間的導線。,銅膜走線（Track）,線段（Segment）,印刷電路板的軟件,制作PCB軟件有很多款，如：Protel、Powerpcb、WCG2005。 Protel：易學、制作單面板、雙面板 Powerpcb:入門慢，功能較多 WCG2005；制作多層板，自動布線功能強大，布線規(guī)則設計專業(yè),原理圖,74LS373（八通道三態(tài)鎖存器）,D0D7 輸入端 OE 三態(tài)允許控制端 （低電平有效） LE 鎖存允許端 O0O7 輸出端,74LS00（四2輸入與非門）,引出端符號： 1A-4A 1B-4B 輸入端 1Y-4Y 輸出端,三極管（9013，NPN）,晶體三極管按材料分常見的有兩種：鍺管和硅管。而每一種又有NPN和PNP兩種結構形式，使用最多的是硅NPN和PNP兩種，兩者除了電源極性不同外，其工作原理都是相同的，三極管工作在放大區(qū)時，三極管發(fā)射結處于正偏而集電結處于反偏，集電極電流Ic受基極電流Ib的控制，Ic 的變化量與Ib變化量之比稱作三極管的交流電流放大倍數（=Ic/Ib, 表示變化量。）,對于NPN三極管，當Ube0時，三極管發(fā)射結處于反偏工作，則Ib0，三極管工作在截止區(qū)； 當晶體三極管發(fā)射結處于正偏而集電結處于反偏工作時，三極管工作在放大區(qū)，Ic隨Ib近似作線性變化； 當發(fā)射結和集電結均處于正偏狀態(tài)時，三極管工作在飽和區(qū)，Ic基本上不隨Ib而變化，失去了放大功能。 截止區(qū)和飽和區(qū)是三極管工作在開關狀態(tài)的區(qū)域。 不同的材料，PN結的勢壘電壓不一樣，鍺管約0.3V，硅管約0.7V,三極管在實際的放大電路中使用時，還需要加合適的偏置電路。 1.是由于三極管BE結的非線性（相當于一個二極管），基極電流必須在輸入電壓大到一定程度后才能產生（對于硅管，常取0.7V）。當基極與發(fā)射極之間的電壓小于0.7V時，基極電流就可以認為是0。如果我們事先在三極管的基極上加上一個合適的電流（叫做偏置電流，上圖中那個電阻Rb就是用來提供這個電流的，所以它被叫做基極偏置電阻），那么當一個小信號跟這個偏置電流疊加在一起時，小信號就會導致基極電流的變化，而基極電流的變化，就會被放大并在集電極上輸出。 2.是輸出信號范圍的要求，如果沒有加偏置，那么只有對那些增加的信號放大，而對減小的信號無效（因為沒有偏置時集電極電流為0，不能再減小了）。而加上偏置，事先讓集電極有一定的電流，當輸入的基極電流變小時，集電極電流就可以減小；當輸入的基極電流增大時，集電極電流就增大。這樣減小的信號和增大的信號都可以被放大了。,因為受到電阻Rc的限制（Rc是固定值，那么最大電流為U/Rc，其