1、前 言畢業(yè)設(shè)計是實(shí)現(xiàn)人才培養(yǎng)目標(biāo)的重要實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。畢業(yè)設(shè)計在培養(yǎng)學(xué)生探求真理、強(qiáng)化社會意識、進(jìn)行科學(xué)研究基本訓(xùn)練、提高綜合實(shí)踐能力與素質(zhì)等方面，具有不可替代的作用，是教育與生產(chǎn)勞動和社會實(shí)踐相結(jié)合的重要體現(xiàn)，是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力、實(shí)踐能力和創(chuàng)業(yè)精神的重要途徑。同時，畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量也是衡量教學(xué)水平，學(xué)生畢業(yè)與學(xué)位資格認(rèn)證的重要依據(jù)。為積極貫徹、落實(shí)教育部教高廳200414號文件精神和黃石理工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(論文)工作條例(試行)之規(guī)定，規(guī)范我院畢業(yè)設(shè)計教學(xué)管理，建立、健全畢業(yè)設(shè)計教學(xué)質(zhì)量監(jiān)控體系，實(shí)現(xiàn)我院畢業(yè)設(shè)計工作“執(zhí)行有依據(jù)、運(yùn)行有監(jiān)控、過程有記錄、評估有標(biāo)準(zhǔn)、結(jié)果有考核、文檔有保存”的基本

2、目標(biāo)，進(jìn)一步提高我院畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量和水平，方便指導(dǎo)教師開展畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)工作，加快推進(jìn)我院教學(xué)管理“科學(xué)化、制度化、規(guī)范化、日常化、信息化”建設(shè)，特編制本手冊。希望全體指導(dǎo)教師、教研室主任、院督導(dǎo)組成員、教學(xué)秘書及院有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)深入學(xué)習(xí)、嚴(yán)格貫徹，對執(zhí)行中出現(xiàn)的問題及時向院分管副院長反映，以便下次修訂。目錄第一章 課程任務(wù)1.1 設(shè)計題目與目的51.2 技術(shù)指標(biāo)51.3要求完成的任務(wù)51.4設(shè)計任務(wù)分析51.5系統(tǒng)設(shè)計方案6第二章 單元電路分析與設(shè)計2.1 同步脈沖發(fā)生器和階梯波發(fā)生器的工作原理和設(shè)計82.2 帶通濾波器的工作原理和設(shè)計122.3 精密整流器的工作原理和設(shè)計132.4 電壓比較器和同步

3、脈沖控制電路142.5 10mV音樂信號鑒別器的原理與設(shè)計15第三章 系統(tǒng)原理電路及印刷電路的繪制31 系統(tǒng)原理電路163.2 印刷電路的繪制183.3 電阻、電容的相關(guān)知識193.4 二極管的相關(guān)知識 203.5 三極管的相關(guān)知識 24第四章 電路焊接與安裝4.1 電路的焊接方法274.2 PCB安裝工藝30結(jié)束語35致謝37附錄37參考文獻(xiàn)381.1 設(shè)計題目與目的 音樂彩燈控制器是用音樂信號控制多組顏色的燈泡，利用其亮度變化反映音樂信號。是一種將聽信號轉(zhuǎn)換為視信號的裝置，隨著音樂節(jié)奏的起伏彩燈的亮度有節(jié)奏得變換來調(diào)節(jié)聽眾欣賞音樂時的情緒和氣氛。1.2 技術(shù)指標(biāo) 要求電路把輸入的音樂信號分

4、為高、中、低三個頻段，并分別控制三種顏色的彩燈。每組彩燈的亮度隨各自輸入音樂信號的大小分八個等級。輸入信號最大時，彩燈最亮。當(dāng)輸入音樂信號的幅度小于10mV時，要求彩燈全亮。 （1）高頻段 2000Hz一4000Hz 控制藍(lán)燈 （2）中頻段 500Hz一1200Hz 控制綠燈 （3）低頻段 50Hz一250Hz 控制紅燈 （4）電源電壓交流220V，輸入音樂信號10mV。1.3 要求完成的任務(wù) （1）計算參數(shù)，安裝、調(diào)試電路。 （2）畫出總電路圖，寫出設(shè)計總結(jié)報告。1.4 設(shè)計任務(wù)分析圖1是一個雙向可控硅控制燈泡亮度電路，圖2為控制波形圖。如果輸入交流220V正弦波電壓過零點(diǎn)時在雙向可控硅的控

5、制極和陰極之間連續(xù)加入幅度大于3V，寬度大于1ms的同步觸發(fā)脈沖，可控硅就可連續(xù)導(dǎo)通，忽略可控硅導(dǎo)通壓降，正弦波電壓將全部加到燈泡上，燈泡最亮。如果觸發(fā)脈沖消失，可控硅就會在輸入正弦波電壓下一個過零點(diǎn)時自然截止，燈泡熄滅。可以設(shè)想，把同步觸發(fā)脈沖每八個分為一組，利用音樂信號的大小控制每組脈沖出現(xiàn)的個數(shù)，就可以控制加在燈泡正弦波半波的個數(shù)，從而也就控制了燈泡的亮度。把音樂信號分成三個頻率段可用帶通濾波器去實(shí)現(xiàn)。組成帶通濾波器電路的形式很多，其中最簡單的并且上、下限截止頻率分別可調(diào)的是由低、高通濾波電路串聯(lián)而成的帶通濾波器。這種電路的缺點(diǎn)是所用元件較多，優(yōu)點(diǎn)是調(diào)整方便，很容易實(shí)現(xiàn)指標(biāo)要求。圖1 雙

6、向可控硅控制燈泡亮度電路圖2 控制波形圖通過帶通濾波器選出所需要的頻率段的音樂信號，經(jīng)過精密整流器變?yōu)橹绷鳎渲绷麟娖诫S音樂信號大小而上下浮動。此電平作為參考電壓加在電壓比較器的一個輸入端，由同步觸發(fā)脈沖作為計數(shù)信號的數(shù)模轉(zhuǎn)換器，輸出階梯波作為比較電壓加在電壓比較器的另一個輸入端，使電壓比較器的輸出電壓高電平的時間與參考電壓成正比，并控制與門打開時間，以決定放過同步脈沖的個數(shù)去觸發(fā)可控硅，從而控制燈泡的亮度。1.5 系統(tǒng)設(shè)計方案 圖3 音樂彩燈控制器方框圖由上述分析可知，音樂彩燈控制器大致由下面幾個部分組成：同步脈沖發(fā)生器，階梯波發(fā)生器，帶通濾波器和放大器，精密整流器，電壓比較器，與門和雙向可

7、控硅執(zhí)行機(jī)構(gòu)等組成。方框圖如圖132所示。圖3方框圖可以看出，除三個頻率通道濾波器外，其他部分都相同。下面就一個頻率通道電路，簡述它們的電路組成工作原理和設(shè)計方法。2.1 同步脈沖發(fā)生器和階梯波發(fā)生器的工作原理和設(shè)計同步脈沖和階梯波產(chǎn)生電路如圖4所示。變壓器副邊輸出交流10V電壓經(jīng)D1D4二極管組成的全波整流電路和濾波電容C1、C2，得到12V直流電壓，作為各運(yùn)算放大器的電源。+12V經(jīng)集成穩(wěn)壓電路W7805穩(wěn)壓后得到十5V電壓，供電乎轉(zhuǎn)移電路和各TTL數(shù)字集成電路使用。圖4 同步脈沖和階梯波產(chǎn)生電路D5是隔離二極管。C1輸出電壓的平均值為十l 2V，當(dāng)uA全波整流電壓低于12V時，D5因反偏

8、而截止，當(dāng)uA電壓波形高于12V時，D5導(dǎo)通被限幅，所以uA電壓波形是被削頂?shù)慕迫ㄕ鞑ㄐ巍A、uB 、uC、uD、uE各點(diǎn)電壓波形如圖5所示。A1、R3、R4組成滯回電壓比較器。二極管D6的正向?qū)妷篣R作為比較器的參考電壓，R5是D6的限流電阻。由電路參數(shù)可算出比較器的閾值電壓UTH。設(shè)D6導(dǎo)通電壓UR=0.7V，運(yùn)算放大器的正，負(fù)飽和輸出電壓Uc=10V,則有 公式1Uc=10v代入上式可得公式2圖5 uA uB uC uD uE電壓波形圖可見閾值電壓UTH 只與R3和R4的比值有關(guān)。因為比較器的輸入電壓uB由全波整流電壓經(jīng)分壓電阻得到，其值都為正值，為保證比較器可靠翻轉(zhuǎn)，所以必

9、須滿足UTH0這個條件，由此得到 公式 3如設(shè)定R3和R4的比值和其中一個電阻值，另外一個電阻值很容易算出，并得到 公式 4公式 5代入已設(shè)定的R3R4的值，UTH1和UTH2即可算出為使可控硅可靠觸發(fā)，同步觸發(fā)脈沖寬度不應(yīng)小于1ms。由圖134可知脈沖寬度TW=t1+t2，按照正弦波變化規(guī)律，可以列出UTH1和UTH2的表達(dá)式，其中，Um為變壓器副邊輸出正弦波峰值電壓。如設(shè)定R1和R2的比值并把已算出的UTH1和UTH2代入以上二式，可算出t1和t2，如發(fā)現(xiàn)TW=t1+t2小于1ms，重新設(shè)定R1和R 2的比值再計算直至TW1ms為止。公式 6公式 7圖133中CC40163四位二進(jìn)制計數(shù)器

10、和運(yùn)算放大器A2組成了階梯波發(fā)生器。用反饋歸零法使CC40163構(gòu)成八進(jìn)制計數(shù)器。R7、R8、R9、R10為權(quán)電阻，如使R78R11,R8=4R11，R9=2R11,R10=R11，就可以使A2的輸出uF為八個臺階的階梯波電壓，如設(shè)計數(shù)器Q端輸出高電平為5V，低電平為0V，那么每個臺階的高度為580625V，為了減輕CC40163的負(fù)載R11的選擇不應(yīng)小于l0k。因為計數(shù)器用同步觸發(fā)脈沖作計數(shù)脈沖，所以每個臺階的寬度為l0ms。2.2 帶通濾波器的工作原理和設(shè)計圖6 音樂通道電路原理圖音樂通道電路結(jié)構(gòu)如圖6所示。A3和A4分別為低通和高通濾波器。只要這兩種濾波器相串聯(lián)并且使通頻帶相重疊，就可組

11、成帶通濾波器，其上限截止頻率取決于低通濾波,其下限截止頻率取決于高通濾波器。如果選R12R13、C7C8、R16R17、C9C10，其上、下限截止頻率分別由下式?jīng)Q定公式 8fH和fL是技術(shù)指標(biāo)給定的已知量，如設(shè)定C7和C9的值，運(yùn)用上兩式可以很方便地求出R12和R16的值。為了避免自激振蕩，R14R15和R18Rl9，的比值應(yīng)小于2。 23 精密整流器的工作原理和設(shè)計在圖6中，A5、A 6組成半波精密整流電路。D8、D9為整流二極管。當(dāng)A5的同相輸入端輸入信號為正半波時，D8導(dǎo)通并通過R20形成強(qiáng)的負(fù)反饋，A5工作在電壓跟隨狀態(tài)，其輸出為正。A 6的同相輸入端通過R22接地，D9因反偏而截止，

12、A6同樣工作在電壓跟隨狀態(tài)，其輸出為零。當(dāng)A5的同相輸入端輸入負(fù)半波時，D8截止，D9導(dǎo)通，并通過R21與A6串聯(lián)組成兩級電壓跟隨器使A6輸出為負(fù)半波波形，由于運(yùn)用了理想運(yùn)放輸入端虛斷、虛短和開環(huán)電壓放大倍數(shù)無窮大的概念，使整流輸出電壓克服了二極管死區(qū)電壓的影響，即使輸入電壓的幅度小于07V，只要大于0V，該整流器也可以進(jìn)行精密整流。音樂信號被整流后，就會在RW上形成與音樂信號的幅度成正比的負(fù)的直流電壓。C11是濾波電容，以減小輸出波形的脈動。D8、D9以選用管壓降小的鍺管為宜。R20和R21的作用主要是在輸入正半波時，限制通過D8流入A6輸出端的電流，因此R20和R21的電阻值應(yīng)選在l0k以

13、上。C11和R22起平滑作用以減小輸出波形的脈動，但還必須保證輸出電壓能跟隨輸入音樂信號的變化，所以C11和R22的乘積不能太大。它們的數(shù)值可以在調(diào)試中確定。 24 電壓比較器和同步脈沖控制電路在圖6中，A7和T2組成電壓比較器和同步觸發(fā)脈沖控制電路。由A6輸出反映音樂信號大小的負(fù)直流電壓的變化要比階梯波的變化緩慢，因此可把uG看成比較器的參考電壓。階梯波uF作為被比較電壓，當(dāng)|uF|uG|時，A7輸出低電平，T2飽和導(dǎo)通，其集電極輸出為高電平，與門打開，同步觸發(fā)脈沖uE通過與門，由射極跟隨器輸出uH去觸發(fā)可控硅。當(dāng)階梯波的變化為|uF|uG|時，A7輸出高電平，T2截止，其集電極輸出為低電平

14、，與門被封鎖，同步觸發(fā)脈沖通不過，可控硅截止。圖7 uH uO uT uG uF電壓波形圖由此可見，|uG|的大小決定了A 7輸出低電平的時間，同時也決定了通過與門同步觸發(fā)脈沖的個數(shù)及彩燈的亮度。uF、uG、u T、uH的波形對應(yīng)關(guān)系如圖7所示。R23和R26分別為T2和T3的基極偏流電阻和A7和與門輸出端的限流電阻，它們的阻值選擇關(guān)系到電路能否正常工作。R25在T2截止時是與門的接地電阻，要保證相應(yīng)的與門的輸入端為低電平，R25應(yīng)小于與門的開門電阻RON。25 10mV音樂信號鑒別器的原理與設(shè)計技術(shù)指標(biāo)要求，輸入音樂信號小于10mV時。彩燈全亮。當(dāng)輸入音樂信號大于10mV時彩燈亮度隨輸入音樂

15、信號的大小分為八個等級。為實(shí)現(xiàn)此項要求，電路中必須設(shè)有10mV音樂信號鑒別電路，如圖137所示。在圖8中，A8為電壓放大器，A9是電壓比較器。音樂信號通過耦合電容經(jīng)A8放大后由R31和D10進(jìn)行半波整流。當(dāng)整流輸出負(fù)電壓的值高于A9反相輸入端閉值電壓0.7V時，A9輸出uL為高電平，此時T4飽和導(dǎo)通，并通過R28給T 2提供偏流，T2也飽和導(dǎo)通，其集電極輸出高電平，與門打開，同步觸發(fā)脈沖連續(xù)通過與門，彩燈全亮。當(dāng)輸入信號高于10mV時，uL為低電平，T4截止,A7輸出低電乎的時間受音樂信號強(qiáng)弱的控制，使彩燈的亮度隨輸入音樂信號的大小而變化。由以上分析可知，合理選擇R30和R29的比值，是設(shè)計1

16、0mV鑒別電路的關(guān)鍵。A9的閾值電壓為0.7V，要使輸入音樂信號在10mV以上時A9翻轉(zhuǎn)輸出uL為低電平，A8的電壓放大倍數(shù)必須大于70。圖8 10mv音樂信號鑒別電路原理圖31 系統(tǒng)原理電路假設(shè)電路選擇的是中頻段，利用PROTEL軟件繪制的原理電路如下圖所示，在同步脈沖和階梯波產(chǎn)生電路的設(shè)計中,沒有使用模塊電路中的電源電路,因為在PROTEL軟件中有備用的12V和5V的直流電源。如圖所示，系統(tǒng)原理電路由同步脈沖發(fā)生器、階梯波發(fā)生器、帶通濾波器和放大器、精密整流器、電壓比較器、與門和雙向可控硅執(zhí)行機(jī)構(gòu)等組成。圖9 系統(tǒng)原理電路圖3.2 印刷電路的繪制利用PROTEL繪制的印刷電路如圖10所示3

17、.3 電阻、電容的相關(guān)知識(1) 電阻RI材料：片狀電阻是金屬玻璃鈾電阻的一種形式，他的電阻體是高可靠的釕系列玻璃鈾材料經(jīng)過高溫?zé)Y(jié)而成，電極采用銀鈀合金漿料。特點(diǎn)：體積小，精度高，穩(wěn)定性好，由于其為片狀元件，所以高頻性能好。 RI 功率：0.125W 阻值范圍：50-10M 允差：J,K,M 最大工作電壓：63V溫度系數(shù)：+-500PPM +-700額定溫度： 70C尺寸：3.2*1.6mmRI13 功率：0. 25W 阻值范圍：5.1-10M 允差：J,K,M,G溫度系數(shù)： 500PPM額定溫度： 70C尺寸：9*4.5mmRI 功率：0. 05W 阻值范圍：50-10M 允差：J,K,M

18、, 溫度系數(shù)： +-500PPM+-700PPM額定溫度： 70C尺寸：2*1.25mm(2) 電容電容在電路中實(shí)際要承受的電壓不能超過它的耐壓值。在濾波電路中，電容的耐壓值不要小于交流有效值的1.42倍。使用電解電容的時候，還要注意正負(fù)極不要接反。 不同電路應(yīng)該選用不同種類的電容。揩振回路可以選用云母、等電容，濾波可以選用電解電容，旁路可以選用滌綸、紙介、陶瓷、電解等電容。電容在裝入電路前要檢查它有沒有短路、斷路和漏電等現(xiàn)象，并且核對它的電容值。安裝的時候，要使電容的類別、容量、耐壓等符號容易看到，以便核實(shí)。3.4 二極管的相關(guān)知識(1) 整流二極管的作用一種將交流電能轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟娔艿陌雽?dǎo)體

19、器件。通常它包含一個PN結(jié)，有陽極和陰極兩個端子。P區(qū)的載流子是空穴,N區(qū)的載流子是電子，在P區(qū)和N區(qū)間形成一定的位壘。外加使P區(qū)相對N區(qū)為正的電壓時，位壘降低，位壘兩側(cè)附近產(chǎn)生儲存載流子，能通過大電流，具有低的電壓降（典型值為0.7V）,稱為正向?qū)顟B(tài)若加相反的電壓,使位壘增加，可承受高的反向電壓，流過很小的反向電流（稱反向漏電流），稱為反向阻斷狀態(tài)。整流二極管具有明顯的單向?qū)щ娦?。整流二極管可用半導(dǎo)體鍺或硅等材料制造。硅整流二極管的擊穿電壓高，反向漏電流小，高溫性能良好。通常高壓大功率整流二極管都用(2) 穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓二極管工作原理一種用于穩(wěn)定電壓的單結(jié)二極管。它的伏安特性，穩(wěn)壓二極

20、管符號如圖1所示。結(jié)構(gòu)同整流二極管。加在穩(wěn)壓二極管的反向電壓增加到一定數(shù)值時，將可能有大量載流子隧穿偽結(jié)的位壘，形成大的反向電流，此時電壓基本不變，稱為隧道擊穿。當(dāng)反向電壓比較高時，在位壘區(qū)內(nèi)將可能產(chǎn)生大量載流子，受強(qiáng)電場作用形成大的反向電流，而電壓亦基本不變，為雪崩擊穿。因此，反向電壓臨近擊穿電壓時，反向電流迅速增加，而反向電壓幾乎不變。這個近似不變的電壓稱為齊納電壓（隧道擊穿）或雪崩電壓（雪崩擊穿） 。 圖1 穩(wěn)壓二極管伏安特性曲線圖2 等效電路理想模式 圖3 理想模式導(dǎo)通狀態(tài)常見的兩種穩(wěn)壓電路接法圖4 實(shí)際模式導(dǎo)通狀態(tài) 圖5 實(shí)際模式導(dǎo)通狀態(tài)常見的兩種穩(wěn)壓接線電路穩(wěn)壓二極管的主要參數(shù) 1

21、.Vz 穩(wěn)定電壓。 指穩(wěn)壓管通過額定電流時兩端產(chǎn)生的穩(wěn)定電壓值。該值隨工作電流和溫度的不同而略有改變。由于制造工藝的差別，同一型號穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值也不完全一致。例如，2CW51型穩(wěn)壓管的Vzmin為3.0V, Vzmax則為3.6V。 2.Iz 穩(wěn)定電流。 指穩(wěn)壓管產(chǎn)生穩(wěn)定電壓時通過該管的電流值。低于此值時，穩(wěn)壓管雖并非不能穩(wěn)壓，但穩(wěn)壓效果會變差;高于此值時，只要不超過額定功率損耗，也是允許的，而且穩(wěn)壓性能會好一些，但要多消耗電能。 3.Rz 動態(tài)電阻。 指穩(wěn)壓管兩端電壓變化與電流變化的比值。該比值隨工作電流的不同而改變，一般是工作電流愈大，動態(tài)電阻則愈小。例如，2CW7C穩(wěn)壓管的工作電流為5m

22、A時，Rz為18;工作電流為1OmA時，Rz為8;為20mA時，Rz為2 ; 20mA則基本維持此數(shù)值。 4.Pz 額定功耗。 由芯片允許溫升決定，其數(shù)值為穩(wěn)定電壓Vz和允許最大電流Izm的乘積。例如2CW51穩(wěn)壓管的Vz為3V，Izm為20mA，則該管的Pz為60mWo 5.Ctv 電壓溫度系數(shù)。 是說明穩(wěn)定電壓值受溫度影響的參數(shù)。例如2CW58穩(wěn)壓管的Ctv是+0.07%/C，即溫度每升高1C，其穩(wěn)壓值將升高0.07%。 6.IR 反向漏電流。 指穩(wěn)壓二極管在規(guī)定的反向電壓下產(chǎn)生的漏電流。例如2CW58穩(wěn)壓管的VR=1V時，IR=O.1uA;在VR=6V時，IR=10uA。 (三)選擇二極

23、管的基本原則 1.要求導(dǎo)通電壓低時選鍺管;要求反向電流小時選硅管。 2.要求導(dǎo)通電流大時選面結(jié)合型;要求工作頻率高時選點(diǎn)接觸型。 3.要求反向擊穿電壓高時選硅管。 4.要求耐高溫時選硅管。3.5 三極管的相關(guān)知識 半導(dǎo)體三極管，是內(nèi)部含有兩個PN結(jié)，外部通常為三個引出電極的半導(dǎo)體器件。它對電信號有放大和開關(guān)等作用，應(yīng)用十分廣泛。輸入級和輸出級都采用晶體管的邏輯電路，叫做晶體管晶體管邏輯電路，書刊和實(shí)用中都簡稱為TTL電路，它屬于半導(dǎo)體集成電路的一種，其中用得最普遍的是TTL與非門。TTL與非門是將若干個晶體管和電阻元件組成的電路系統(tǒng)集中制造在一塊很小的硅片上，封裝成一個獨(dú)立的元件。半導(dǎo)體三極管

24、是電路中應(yīng)用最廣泛的器件之一，在電路中用“V”或“VT”（舊文字符號為“Q”、“GB”等）表示。半導(dǎo)體三極管主要分為兩大類：雙極性晶體管（BJT）和場效應(yīng)晶體管（FET）。晶體管有三個極；雙極性晶體管的三個極，分別由N型跟P型組成發(fā)射極（Emitter）、基極 (Base) 和集電極（Collector）；場效應(yīng)晶體管的三個極，分別是源極 （Source）、柵極（Gate）和漏極（Drain）。晶體管因為有三種極性，所以也有三種的使用方式，分別是發(fā)射極接地（又稱共射放大、CE組態(tài)）、基極接地、集電極接地。最常用的用途應(yīng)該是屬于訊號放大這一方面，其次是阻抗匹配、訊號轉(zhuǎn)換等，晶體管在電路中是個很重

25、要的組件，許多精密的組件主要都是由晶體管制成的。三極管的導(dǎo)通 三極管處于放大狀態(tài)還是開關(guān)狀態(tài)要看給三極管基極加的直流偏置，隨這個電流變化，三極管工作狀態(tài)由截止-線性區(qū)-飽和狀態(tài)變化而變， 如果三極管Ib（直流偏置點(diǎn)）一定時，三極管工作在線性區(qū)，此時Ic電流的變化只隨著Ib的交流信號變化，Ib繼續(xù)升高，三極管進(jìn)入飽和狀態(tài)，此時三極管的Ic不再變化，三極管將工作在開關(guān)狀態(tài)。 三極管為開關(guān)管使用時工作在飽和狀態(tài)1，用放大狀態(tài)1表示不是很科學(xué)。 請對照三極管手冊的Ib；Ic曲線加以參考我的回答來理解三極管的工作狀態(tài)，三極管be結(jié)和ce結(jié)導(dǎo)通三極管才能正常工作。 如果三極管沒有加直流偏置時，放大電路時輸

26、入的交流正弦信號正半周時，基極對發(fā)射極而言是正的，由于發(fā)射結(jié)加的是反向電壓，此時沒有基極電流和集電極電流，此時集電極電流變化與基極反相，在輸入電壓的負(fù)半周，發(fā)射極電位對于基極電位為正的，此時由于發(fā)射極加的是正向電壓，才有基極和集電極電流通過，此時集電極電流變化與基極同相， 在三極管沒有加直流偏置時三極管be結(jié)和ce結(jié)導(dǎo)通，三極管放大電路將只有半個波輸出將產(chǎn)生嚴(yán)重的失真。晶體管被認(rèn)為是現(xiàn)代歷史中最偉大的發(fā)明之一，在重要性方面可以與印刷術(shù)，汽車和電話等發(fā)明相提并論。晶體管實(shí)際上是所有現(xiàn)代電器的關(guān)鍵活動（active）元件。晶體管在當(dāng)今社會的重要性，主要是因為晶體管可以使用高度自動化的過程，進(jìn)行大規(guī)

27、模生產(chǎn)的能力，因而可以不可思議地達(dá)到極低的單位成本。雖然數(shù)以百萬計的單體晶體管還在使用，但是絕大多數(shù)的晶體管是和電阻、電容一起被裝配在微芯片（芯片）上以制造完整的電路。模擬的或數(shù)字的或者這兩者被集成在同一塊芯片上。設(shè)計和開發(fā)一個復(fù)雜芯片的成本是相當(dāng)高的，但是當(dāng)分?jǐn)偟酵ǔ０偃f個生產(chǎn)單位上，每個芯片的價格就是最小的。一個邏輯門包含20個晶體管，而2005年一個高級的微處理器使用的晶體管數(shù)量達(dá)2.89億個。晶體管的低成本、靈活性和可靠性使得其成為非機(jī)械任務(wù)的通用器件，例如數(shù)字計算。在控制電器和機(jī)械方面，晶體管電路也正在取代電機(jī)設(shè)備，因為它通常是更便宜、更有效地，僅僅使用標(biāo)準(zhǔn)集成電路并編寫計算機(jī)程序來

28、完成同樣的機(jī)械任務(wù)，使用電子控制，而不是設(shè)計一個等效的機(jī)械控制。因為晶體管的低成本和后來的電子計算機(jī)、數(shù)字化信息的浪潮來到了。由于計算機(jī)提供快速的查找、分類和處理數(shù)字信息的能力，在信息數(shù)字化方面投入了越來越多的精力。今天的許多媒體是通過電子形式發(fā)布的，最終通過計算機(jī)轉(zhuǎn)化和呈現(xiàn)為模擬形式。受到數(shù)字化革命影響的領(lǐng)域包括電視、廣播和報紙。4.1 電路的焊接方法 1 沾錫作用當(dāng)熱的液態(tài)焊錫溶解并滲透到被焊接的金屬表面時，就稱為金屬的沾錫或金屬被沾錫。焊錫與銅的混合物的分子形成一種新的部分是銅、部分是焊錫的合金，這種溶媒作用稱為沾錫，它在各個部分之間構(gòu)成分子間鍵，生成一種金屬合金共化物。良好的分子間鍵的

29、形成是焊接工藝的核心，它決定了焊接點(diǎn)的強(qiáng)度和質(zhì)量。只有銅的表面沒有污染，沒有由于暴露在空氣中形成的氧化膜才能沾錫，并且焊錫與工作表面需要達(dá)到適當(dāng)?shù)臏囟取? 表面張力大家都熟悉水的表面張力，這種力使涂有油脂的金屬板上的冷水滴保持球狀，這是由于在此例中，使固體表面上液體趨于擴(kuò)散的附著力小于其內(nèi)聚力。用溫水和清潔劑清洗來減小其表面張力，水將浸潤涂有油脂的金屬板而向外流形成一個薄層，如果附著力大于內(nèi)聚力就會發(fā)生這種情況。錫-鉛焊錫的內(nèi)聚力甚至比水更大，使焊錫呈球體，以使其表面積最小化(同樣體積情況下，球體與其他幾何外形相比具有最小的表面積，用以滿足最低能量狀態(tài)的需求)。助焊劑的作用類似于清潔劑對涂有油

30、脂的金屬板的作用，另外，表面張力還高度依賴于表面的清潔程度與溫度，只有附著能量遠(yuǎn)大于表面能量(內(nèi)聚力)時，才能發(fā)生理想的沾錫。3 金屬合金共化物的產(chǎn)生銅和錫的金屬間鍵形成了晶粒，晶粒的形狀和大小取決于焊接時溫度的持續(xù)時間和強(qiáng)度。焊接時較少的熱量可形成精細(xì)的晶狀結(jié)構(gòu)，形成具有最佳強(qiáng)度的優(yōu)良焊接點(diǎn)。反應(yīng)時間過長，不管是由于焊接時間過長還是由于溫度過高或是兩者兼有，都會導(dǎo)致粗糙的晶狀結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)是砂礫質(zhì)的且發(fā)脆，切變強(qiáng)度較小。采用銅作為金屬基材，錫-鉛作為焊錫合金，鉛與銅不會形成任何金屬合金共化物，然而錫可以滲透到銅中，錫和銅的分子間鍵在焊錫和金屬的連接面形成金屬合金共化物Cu3Sn 和Cu6Sn5

31、，如圖所示。金屬合金層(n相+相)必須非常薄，激光焊接中，金屬合金層厚度的數(shù)量級為0.1mm ，波峰焊與手工烙鐵焊中，優(yōu)良焊接點(diǎn)的金屬間鍵的厚度多數(shù)超過0.5m 。由于焊接點(diǎn)的切變強(qiáng)度隨著金屬合金層厚度的增加而減小，故常常試著將金屬合金層的厚度保持在1m 以下，這可以通過使焊接的時間盡可能的短來實(shí)現(xiàn)。金屬合金共化物層的厚度依賴于形成焊接點(diǎn)的溫度和時間，理想的情況下，焊接應(yīng)在220 t約2s 內(nèi)完成，在該條件下，銅和錫的化學(xué)擴(kuò)散反應(yīng)將產(chǎn)生適量的金屬合金結(jié)合材料Cu3Sn 和Cu6Sn5厚度約為0.5m 。不充分的金屬間鍵常見于冷焊接點(diǎn)或焊接時沒有升高到適當(dāng)溫度的焊接點(diǎn)，它可能導(dǎo)致焊接面的切斷。相

32、反，太厚的金屬合金層，常見于過度加熱或焊接太長時間的焊接點(diǎn)，它將導(dǎo)致焊接點(diǎn)抗張強(qiáng)度非常弱，如圖所示。4 沾錫角比焊錫的共晶點(diǎn)溫度高出大約35時，當(dāng)一滴焊錫放置于熱的涂有助焊劑的表面上時，就形成了一個彎月面，在某種程度上，金屬表面沾錫的能力可通過彎月面的形狀來評估。如果焊錫彎月面有一個明顯的底切邊，形如涂有油脂的金屬板上的水珠，或者甚至趨于球形，則金屬為不可焊接的。只有彎月面拉伸成一個小于30。的小角度才具有良好的焊接性。4.2 PCB安裝工藝Introduction of Surface Mount Technology on PCB DesignRong Kongliang(Shenzhen

33、 Zhongxing Commucnication Ltd.)AbstractSurface Mount Technology is extensively applied in the assembly of electronic components and PCBs.The article illustrates some of the concerns in SMT processing technology on PCB designs.KeywordsPanelFiducial signSoldering-resistance layerThrough holeWave solde

34、ringReflow soldering以前的電子產(chǎn)品，“插件手焊”是PCB板的基本工藝過程，因而對PCB板的設(shè)計要求也十分單純，隨著表面安裝技術(shù)的引入，制造工藝逐步溶于設(shè)計技術(shù)之中，對PCB板的設(shè)計要求就越來越苛刻，越來越需要統(tǒng)一化、規(guī)范化。本文結(jié)合作者多年的生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗，對表面安裝PCB設(shè)計中的制造工藝性問題進(jìn)行了總結(jié)，提出來供廣大設(shè)計人員參考。1PCB板選擇(具體設(shè)備每種參數(shù)可能略有差別)1.1最大面積：XY330mm250mm(對應(yīng)于小工作臺貼片設(shè)備)XY460mm460mm(對應(yīng)于大工作臺貼片設(shè)備)1.2最小面積：XY80mm50mm1.3PCB四周倒角R1.5mm1.4PCB厚度：

35、0.82.5mm1.5若PCB板太小，需設(shè)計拼板，倘若拼板，建議采用郵票版或雙面對刻V型槽的分離技術(shù)。2.元器件布局規(guī)則2.1元件布置的有效范圍：PCB板X，Y方向均要留出傳送邊，每邊3.5mm，如不可避免，需另加工藝傳送邊。2.2PCB板上元件需均勻排放，避免輕重不均。2.3元器件在PCB板上的排向，原則上就隨元器件類型的改變而變化，即同類元器件盡可能按相同的方向排列，以便元器件的貼裝、焊接和檢測。2.4當(dāng)采用波峰焊時，盡量保證元器件的兩端焊點(diǎn)同時接觸焊料波峰(SOIC必須保證，片狀、柱狀元件盡量保證)。2.5當(dāng)尺寸相差較大的片狀元器件相鄰排列，且間距很小時，較小的元器件在波峰焊時應(yīng)排列在前

36、面，先進(jìn)入焊料波，避免尺寸較大的元器件遮蔽其后尺寸較小的元器件，造成漏焊。2.6板上不同組件相鄰焊盤圖形之間的最小間距應(yīng)在1mm以上。3基準(zhǔn)標(biāo)志3.1為了精密地貼裝元器件，可根據(jù)需要設(shè)計用于整塊PCB的光學(xué)定位的一組圖形(基準(zhǔn)標(biāo)志)，用于引腳數(shù)多，引腳間距小的單個器件的光學(xué)定位圖形(局部基準(zhǔn)標(biāo)志)。3.2基準(zhǔn)標(biāo)志常用圖形有： ，大小在0.5戎孔亮，男，1988年畢業(yè)于天津大學(xué)，從事SMT工藝技術(shù)研究工作，SMT車間主任。2.0mm范圍內(nèi)，置于PCB或單個器件的對角線對稱方向位置。3.3基準(zhǔn)標(biāo)志要考慮PCB材料顏色與環(huán)境的反差，通常設(shè)置成焊盤樣，即覆銅或鍍鉛錫合金。3.4對于拼板，由于模具沖壓偏

37、差，可能形成板對板之間間距不一致，最好在每塊拼板上都設(shè)基準(zhǔn)標(biāo)志，讓機(jī)器將每塊拼板當(dāng)作單板看待。4焊盤圖形設(shè)計焊盤設(shè)計一般按所用元件外形在CAD標(biāo)準(zhǔn)庫中選取相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)焊盤尺寸，不可以大代小或以小代大。5焊盤與印制導(dǎo)線5.1減小印制導(dǎo)線連通焊盤處的寬度，除非受電荷容量、印制板加工極限等因素的限制，最大寬度應(yīng)為0.4mm，或焊盤寬度的一半(以較小焊盤為準(zhǔn))。5.2焊盤與較大面積的導(dǎo)電區(qū)如地、電源等平面相連時，應(yīng)通過一長度較短細(xì)的導(dǎo)電線路進(jìn)行熱隔離。5.3印制導(dǎo)線應(yīng)避免呈一定角度與焊盤相連，只要可能，印制導(dǎo)線應(yīng)從焊盤的長邊的中心處與之相連。6焊盤與阻焊膜6.1印制板上相應(yīng)于各焊盤的阻焊膜的開口尺寸，其寬

38、度和長度分別應(yīng)比焊盤尺寸大0.050.25mm，具體情況視焊盤間距而定，目的是既要防止阻焊劑污染焊盤，又要避免焊膏印刷、焊接時的連印和連焊。6.2阻焊膜的厚度不得大于焊盤的厚度7導(dǎo)通孔布局7.1避免在表面安裝焊盤以內(nèi)，或在距表面安裝焊盤0.635mm以內(nèi)設(shè)置導(dǎo)通孔。如無法避免，須用阻焊劑將焊料流失通道阻斷。7.2作為測試支撐導(dǎo)通孔，在設(shè)計布局時，需充分考慮不同直徑的探針，進(jìn)行自動在線測試(ATE)時的最小間距。8焊接方式與PCB整體設(shè)計8.1再流焊幾乎適用于所有貼片元件的焊接，波峰焊則只適用于焊接矩形片狀元件、圓柱形元器件、SOT等和較小的SOP(管腳數(shù)少于28、腳間距1mm以上)。當(dāng)采用波峰

39、焊接SOP等多腳元件時，應(yīng)于錫流方向最后兩個(每邊各1)焊腳處設(shè)置竊錫焊盤，防止連焊。8.2鑒于生產(chǎn)的可操作性，PCB整體設(shè)計盡可能按以下順序優(yōu)化：A.單面貼裝或混裝，即在PCB單面布放貼片元件或插裝元件；B.雙面貼裝，PCB A面布放貼片元件和插裝元件，B面布放適合于波峰焊的貼片元件；C.雙面混裝，PCB A面布放貼片元件和插裝元件，B面布放有需再流焊的貼片元件。總之，表面貼裝PCB設(shè)計內(nèi)容很廣，不僅要考慮電路基本設(shè)計、元器件產(chǎn)品設(shè)計、基板設(shè)計，而且還要考慮制造工藝性設(shè)計、測試圖形設(shè)計等多方面的內(nèi)容。若設(shè)計不當(dāng)，SMT根本無法實(shí)施或生產(chǎn)效率很低。另外，隨著SMT設(shè)備的發(fā)展，SMT工藝也在不斷

40、發(fā)展，現(xiàn)有的一些制約因素也許在不久的將來就會消失，所以需設(shè)計人員不斷跟蹤新設(shè)備，新工藝的發(fā)展。結(jié) 束 語本次畢業(yè)設(shè)計我雖然用了較長的時間就全部做完，但整個過程我都認(rèn)真的完成了，而且從中收獲很多。可以總結(jié)為以下的幾點(diǎn)：1 學(xué)會了理論聯(lián)系實(shí)際課程設(shè)計，通過選擇的題目，根據(jù)要求，運(yùn)用所學(xué)知識將其付諸實(shí)踐來完成。這并不是在課堂上的單純聽懂，或者課后看書過程中的深入理解，這需要的是一種理論聯(lián)系實(shí)踐的能力。理論知識往往都是在一些理想狀態(tài)下的假設(shè)論，而實(shí)際的動手操作則完全不同，需要考慮實(shí)際中的很多問題。有些知識在理論上可能完全沒錯但到了實(shí)際中則不然。比如在動筆做題時我們是不用考慮導(dǎo)線的電阻的，但在實(shí)際中，導(dǎo)

41、線電阻有時是會帶來時延造成花型變化的錯亂，所以我們應(yīng)盡量在連接電路時選擇最短路徑。2 學(xué)會了如何運(yùn)用電路板、芯片、導(dǎo)線等組裝各種功能的電路；雖然這不是第一次用電路板，因為之前的課內(nèi)實(shí)驗也用過，但當(dāng)時的運(yùn)用也只是插些導(dǎo)線和電阻電容之類的，用了電路板的很小部分。這次的實(shí)習(xí)中應(yīng)用了整塊板子，實(shí)習(xí)后對電路板的組成完全了解了，并能熟練運(yùn)用。實(shí)習(xí)中通過對電路的連接也懂得了如何通過設(shè)計的分析對所連電路的整體布局，如何更好的放置芯片在最合適的位置。在導(dǎo)線的連接上，如何選擇導(dǎo)線走向是關(guān)鍵，我們應(yīng)該盡量保證所連電路的簡捷，寧短勿長，合理布線。一個完美的作品不僅要能很好的完成要求實(shí)現(xiàn)功能，還要在感官上給人美的享受。

42、所以站在美的角度對自己的電路進(jìn)行改良是很必要的。3 和同學(xué)的互相協(xié)作共同進(jìn)步在實(shí)習(xí)中經(jīng)常會遇到一些自己可能暫時無法想明白的問題，請教同學(xué)或老師是很好的做法，節(jié)省時間也會從別人上上學(xué)到更多。在設(shè)計時和同學(xué)相互交流各自的想法也是很重要的，不同的人對問題的看法總有差異，我們可以從交流中獲得不同的idea，其他人的設(shè)計一定有比你出色的地方，很好的借鑒，并在大家的商討中選擇最優(yōu)方案最終一定會得到最好的設(shè)計方法。4 其他畢業(yè)設(shè)計是開端，連接是關(guān)鍵，測試是必須。所以實(shí)現(xiàn)過程中不僅要求對知識的掌握要足夠準(zhǔn)確與精通，更要有絕對的耐心與細(xì)心。連接電路時一定按照自己的設(shè)計圖仔細(xì)連接這會對后面的測試起到很好的鋪墊作用。在后面查錯時就不用花費(fèi)精力在查線上，可以給減少很多后續(xù)工作。我在這次的實(shí)習(xí)中其實(shí)也有連錯線的時候，但我很快檢查出來調(diào)整了那根線的連接，結(jié)果測試電路后花型顯示完全正確。沒有費(fèi)太多的功夫在檢查電路上。致 謝本論文是在朱老師的悉心指導(dǎo)下完成的，論文的選題由我們自己確定，在具體的設(shè)計過程中給予了我諸多的技