《FM收音机指导书》word版.doc

2.1 产品1 SMT实习（FM收音机）（训练6）（训练7）电子系统的微型化和集成化是当代技术革命的重要标志，也是未来发展的重要方向。日新月异的各种高性能、高可靠、高集成、微型化、轻型化的电子产品，正在改变我们的世界，影响人类文明的进程。安装技术是实现电子系统微型化和集成化的关键。20世纪70年代问世，80年代成熟的表面安装技术（Surface Mounting Technology 简称SMT），从元器件到安装方式，从PCB设计到连接方法都以全新面貌出现，它使电子产品体积缩小，重量变轻，功能增强，可靠性提高，推动信息产业高速发展。SMT已经在很多领域取代了传统的通孔安装（Through Hole Technology 简称THT），并且这种趋势还在发展，预计未来以上产品将采用SMT。 通过SMT实习，了解SMT的特点，熟悉他的基本工艺过程，掌握最起码的操作技艺是跨进电子科技大厦的第一步。2.1.1 SMT简介一、THT与 SMT图2.1.1 是THT与 SMT的安装尺寸比较，表2.1.1是THT与 SMT的区别表2.1.1 THT与 SMT的区别年 代技术缩写代表元器件安装基板安装方法焊接技术通孔安装20世纪6070年代THT晶体管，轴向引线元件单、双面PCB手工半自动插装手工焊浸焊7080年代单、双列直插IC,轴向引线元器件编带单面及多层PCB自动插装波峰焊，浸焊，手工焊表面安装20世纪80年代开始SMTSMC、SMD片式封装VSI、VLSI高质量SMB自动贴片机波峰焊，再流焊 THT元件 SMC元件 焊点 焊点 印制板 图2.1.1 THT与 SMT的安装尺寸比较二、SMT主要特点1 高密集 SMC、SMD的体积只有传统元器件的1/31/10左右，可以装在PCB的两面，有效利用了印制板的面积，减轻了电路板的重量。一般采用了SMT后可使电子产品的体积缩小40%60%，重量减轻60%80%。高可靠 SMC和SMD无引线或引线很短，重量轻，因而抗振能力强，焊点失效率可比THT至少降低一个数量级，大大提高产品可靠性。高性能 SMT密集安装减小了电磁干扰和射频干扰，尤其高频电路中减小了分布参数的影响，提高了信号传输速度，改善了高频特性，使整个产品性能提高。高效率 SMT更适合自动化大规模生产。采用计算机集成制造系统(CIMS)可使整个生产过程高度自动化，将生产效率提高到新的水平。低成本 SMT使PCB面积减小，成本降低；无引线和短引线使SMD, SMC成本降低，安装中省去引线成型、打弯，剪线的工序；频率特性提高，减少调试费用；焊点可靠性提高，减小调试和维修成本。一般情况下采用SMT后可使产品总成本下降以上。三、 SMT工艺及设备简介 SMT有两种基本方式，主要取决于焊接方式。1、 点胶用手动自动点胶机2、贴片 手动自动 贴片机3、固化 用加热使 贴片固化4、焊接 用波峰焊机 焊接SMB胶铜箔波峰焊机图2.1.2 SMT工艺（1）此种方式适合大批量生产。对贴片精度要求高，生产过程自动化程度要求也很高。采用再流焊 （见图2.1.3） (a) 印锡膏 (b) 贴片 (c)焊接 在PCB上用印刷机 用手动半自动 用再流焊机焊接印制焊锡膏 自动贴片机贴片图2.1.3 SMT工艺(2) 这种方法较为灵活，视配置设备的自动化程度，既可用于中小批量生产，又可用于大批量生产。混合安装方法，则需根据产品实际将上述两种方法交替使用. SMT元器件及设备 一、表面贴装元器件SMD(surface mounting devices)SMT元器件由于安装方式的不同，与THT元器件主要区别在外形封装。另一方面由于SMT重点在减小体积，故SMT元器件以小功率元器件为主。又因为大部分SMT元器件为片式，故通常又称片状元器件或表贴元器件,一般简称SMD。 1. 片状元件 表贴元件包括表贴电阻、电位器、电容、电感、开关、连接器等。使用最广泛的是片状电阻和电容。 片状电阻电容的类型、尺寸、温度特性、电阻电容值、允差等，目前还没有统一标准，各生产厂商表示的方法也不同。 目前我国市场上片状电阻电容以公制代码表示外型尺寸。（1）片状电阻。表2.1.2是常用片状电阻尺寸等主要参数表2.1.2常用片状电阻主要参数 代码参数1608*06032012*08053216*12063225*12105025*20106332*2512外型 长×宽1.6×0.82.0×1.253.2×1.63.2×2.55.0×2.56.3×3.2功率(W)1/161/101/81/41/21电压(V)100200200200200注：1. * 英制代号 3. 最新片状元件为1005（0402），0603（0201），0402(01005)目前应用较少。 4.电阻值采用数码法直接标在元件上(参见教材P60)，阻值小于10用R代替小数点，例如8R2表示8.2，0R为跨接片，电流容量不超过2A。 （2）片状电容 片状电容主要是陶瓷叠片独石结构，其外型代码与片状电阻含义相同，主要有：1005/*0402，1608*0603，2012*0805，3216*1206，3225*1210，4532*1812，5664*2225等。 片状电容元件厚度为0.94.0 片状陶瓷电容依所用陶瓷不同分为三种，其代号及特性分别为： NPO：类陶瓷，性能稳定，损耗小，用于高频高稳定场合 X7R：类陶瓷，性能较稳定，用于要求较高的中低频的场合。 Y5V：类低频陶瓷，比容大，稳定性差，用于容量、损耗要求不高的场合。表2.1.3 常用表面贴分立器件封装封装 S0T-23SOT-89TO-252外 形引脚功能1. 发射极2. 基极3.集电极1.发射极2.基极3.集电极1. 基极2.集电极3.发射极功率300mW0.3-2W2-50W 片状陶瓷电容的电容值也采用数码法表示，但不印在元件上。其它参数如偏差、耐压值等表示方法与普通电容相同。2 表贴器件表面贴装器件包括表面贴装分立器件(二极管、三极管、FET/晶闸管等)和集成电路两大类。 表面贴装分立器件除部分二极管采用无引线圆柱外型，主要外形封装为小外形封装SOP(small outline package)型和TO型。表2.1.3是几种常用外型封装。此外还有SC-70（2.0×1.25）、SO-8（5.0×4.4）等封装。 表面贴装集成电路常用SOP和四列扁平封装QFP(Quad flat package)封装。见图2.1.4和2.1.5，这种封装属于有引线封装。 SMD集成电路一种称为BGA的封装应用日益广泛，主要用于引线多、要求微型化的电路，图2.1.6是一个BGA的电路示例。 1 1 16条 引线 节距1.27 100条引线 节距0.65图2.1.4 SOP封装 图2.1.5 QFP封装 顶面底面/焊球侧面 图2.1.6 BGA封装二、印制板SMB(surface mounting Board)1.SMB的特殊要求： (1)外观要求光滑平整，不能有翘曲或高低不平 (2)热胀系数小, 导热系数高, 耐热性好. (3)铜箔粘合牢固，抗弯强度大。(4)基板介电常数小，绝缘电阻高。 2.焊盘设计片状元器件焊盘形状对焊点强度和可靠性关系重大，以片状阻容元件为例。图2.1.6 片状元件焊盘A=b或b-0.3B=h+T+0.3 (电阻)B=h+T-0.3 (电容)G=L-2T 大部分SMC和SMD在CAD软件中都有对应焊盘图形，只要正确选择,可满足一般设计要求。三、小型SMT设备1焊膏印制 焊膏印刷机见图2.1.7 操作方式：手动 最大印制尺寸：320*280mm技术关键： 定位精度 模板制造 2贴片 手工贴片 (1)镊子拾取安放(2)真空吸取 图2.1.7 焊膏印刷机 图2.1.8镊子拾取安放 2.1.9真空笔 3再流焊设备台式自动再流焊机 电源电压220V 50Hz 额定功率2.2kW 有效焊区尺寸240×180(mm) 图2.1.10再流焊机 图2.1.11 再流焊工艺曲线 加热方式：远红外+强制热风工作模式：工艺曲线灵活设置，工作过程自动标准工艺周期：约4分钟 四. SMT焊接质量 1SMT典型焊点SMT焊接质量要求同THT基本相同，要求焊点的焊料的连接面呈半弓形凹面，焊料与焊件交界处平滑，接触角尽可能小，无裂纹、针孔、夹渣， 表面有光泽且平滑。由于SMT元器件尺寸小,安装精确度和密度高，焊接质量要求更高。另外还有一些特有缺陷，如立片（又叫曼哈顿）。图2.1.12和图2.1.13分别是两种典型的焊点。标准形状 标准形状 SMB 焊料润湿超过贴片高度1/4 料不足 焊料润湿超过贴片高度1/4 焊料不足 不合格 合格 不合格 合格 焊料最大允许程度 焊料过多 焊料最大允许程度焊料过多 不合格 合格 不合格 合格图2.1.12 矩形贴片焊点形状 图2.1.13 IC贴片焊点形状2常见SMT焊接缺陷几种常见SMT焊接缺陷见图2.1.14,采用再流焊工艺时，焊盘设计和焊膏印制对控制焊接质量起关键作用。例如立片主要是两个焊盘上焊膏不均，一边焊膏太少甚至漏印而造成的。 焊料 SMD 铜萡 SMB (a)焊料过多 (b)漏焊(未润湿) (c)立片(又称“墓碑现象”“曼哈顿”)（d）焊球现象（e）桥接图2.1.14常见SMT焊接缺陷2.1.3 实习产品简介电调谐微型FM收音机一、产品特点 ·采用电调谐单片FM收音机集成电路，调谐方便准确。 ·接收频率为87108MHz·较高接收灵敏度 ·外形小巧，便于随身携带 ·电源范围大1.83.5V，充电电池(1.2V)和一次性电池(1.5V)均可工作。 ·内设静噪电路，抑制调谐过程中的噪声。二、工作原理 电路的核心是单片收音机集成电路SC1088。它采用特殊的低中频(70KHz)技术，外围电路省去了中频变压器和陶瓷滤波器，使电路简单可靠，调试方便。SC1088采用SOT16脚封装，表3.1.4是引脚功能，图2.1.15是电原理图。1FM信号输入如图所示调频信号由耳机线馈入经C14、C13、C15和L1的输入电路进入IC的11、12脚混频电路。此处的FM信号没有调谐的调频信号，即所有调频电台信号均可进入。 2本振调谐电路本振电路中关键元器件是变容二极管，它是利用PN结的结电容与偏压有关的特性制成的“可变电容”。 +_UdBP910Ud(V)Cd(PF)(a) (b)图2.1.13 外观图 图2.1.14 变容二极管图2.1.15 原理图 如图2.1.14（a），变容二极管加反向电压Ud，其结电容Cd与Ud(b)所示，是非线性关系。这种电压控制的可变电容广泛用于电调谐、扫频等电路。本电路中，控制变容二极管V1的电压由IC第16脚给出。当按下扫描开关S1时，IC内部的RS触发器打开恒流源，由16脚向电容C9充电，C9两端电压不断上升，V1电容量不断变化，由V1、C8、L4构成的本振电路的频率不断变化而进行调谐。当收到电台信号后，信号检测电路使IC内的RS触发器翻转，恒流源停止对C9充电，同时在AFC(automatic freguency control)电路作用下，锁住所接收的广播节目频率，从而可以稳定接收电台广播，直到再次按下S1开始新的搜索。当按下Reset开关S2时，电容C9放电，本振频率回到最低端。表2.1.4 FM收音机集成电路 SC1088引脚功能引脚功能引脚功能引脚功能引脚功能1静噪输出5本振调谐回路9IF输入13限幅器失调电压电容2音频输出6IF反馈10IF限幅放大器的低通电容器14接地3AF环路滤波71dB放大器的低通电容器11射频信号输入15全通滤波电容搜索调谐输入4Vcc8IF输出12射频信号输入16电调揩AFC输出 3.中频放大、限幅与鉴频 电路的中频放大，限幅及鉴频电路的有源器件及电阻均在IC内。FM广播信号和本振电路信号在IC内混频器中混频产生70KHz的中频信号，经内部1dB放大器，中频限幅器，送到鉴频器检出音频信号，经内部环路滤波后由2脚输出音频信号。电路中1脒的C10为静噪由容，3脚的C11为AF(音频)环路滤波电容，6脚的C6为中频反馈电容，7脚的C7为低通电容8脚与9脚之间的电容C17为中频耦合电容，10脚的C4为限居器的低通电容，13脚璄C12为中限幅器失调电压电容，C13滤波电容。 4.耳机放儧电路甡于用耳机收听，所需功率很小，本机采用了简单的晶体管愾大电路，2脚输出的音频信号经电位器Rp调节电量后，由V3，V4组成复合管甲类放大。R1和C1组成音频输出负载，线圈L1和L2为射频与音频隔离线圈。这种电路耗电大小与有无广播信号以及音量大小关系不大，因此不收听时要关断电源。 实习产品安装工艺一、安装流程 （见图2.1.16）外壳与结构件检验元器件检测SMB检测丝印焊膏贴 片 再 流 焊检验,补焊THT元件装焊 部件装配检测，调试总装，交验图2.1.16 SMT实习产品装配工艺流程二、安装步骤及要求 1技术准备 （1）了解SMT基本知识： ·SMC及SMD特点及安装要求 ·SMB设计及检验 ·SMT工艺过程 ·再流焊工艺及设备 （2）实习产品简单原理 （3）实习产品结构及安装要求 2安装前检查 （1）SMB检查 对照图2.1.17检查： ·图形完整，有无短，断缺陷 ·孔位及尺寸 ·表面涂覆(阻焊层) （2）外壳及结构件 ·按材料表清查零件品种规格及数量(表贴元器件除外) ·检查外壳有无缺陷及外观损伤 ·耳机 (a)SMT贴片 (b)THT安装图2.1.17印制电路板安装 （3）THT元件检测 ·电位器阻值调节特性 ·LED、线圈、电解电容、插座、开关的好坏 ·判断变容二极管的好坏及极性3贴片及焊接 参见图2.1.17（a） （1）丝印焊膏，并检查印刷情况 （2）按工序流程贴片 顺序：C1/R1，C2/R2，C3/V3，C4/V4，C5/R3，C6/SC1088，C7，C8/R4，C9，C10，C11，C12，C13，C14，C15，C16。注意： SMC和SMD不得用手拿 用镊子夹持不可夹到引线上 IC1088标记方向 贴片电容表面没有标志，一定要保证准确及时贴到指定位置。 （3）检查贴片数量及位置 （4）再流焊机焊接 （5）检查焊接质量及修补 4安装THT元器件 参见图2.1.17（b） （1）安装并焊接电位器Rp，注意电位器与印制板平齐。 （2）耳机插座XS。 （3）轻触开关S1、S2跨接线J1、J2(可用剪下的元件引线)。 （4）变容二极管V1(注意，极性方向标记),R5，C17，C19。 （5）电感线圈L1L4( 磁环L1, 红色L2, 8匝线圈L3, 5匝线圈L4)。（6）电解电容C18(100)贴板装。（7）发光二极管V2，注意高度，极性如下图所示。11mm+(a)安装 (b)极性（8）焊接电源连接线J3、J4，注意正负连线颜色。三、调试及总装 1.调试 （1）所有元器件焊接完成后目视检查。 ·元器件：型号、规格、数量及安装位置，方向是否与图纸符合。 ·焊点检查，有无虚、漏、桥接、飞溅等缺陷。 （2）测总电流 检查无误后将电源线焊到电池片上。 在电位器开关断开的状态下装入电池。 插入耳机。 表笔 用万用表200mA(数字表)或50mA档(指针表)跨接在开关两端测电流(图2.1.19)用指针表时注意表笔极性。 正常电流应为730mA(与电源电压有关)并且LED正常点亮。以下是样机测试结果，可供参考。 工作电压(V) 1.8 2 2.5 3 3.2 工作电流(mA) 8 11 17 24 28注意：如果电流为零或超过35mA应检查电路。 （3）搜索电台广播 如果电流在正常范围，可按S1搜索电台广播。只要元器件质量完好，安装正确，焊接可靠,不用调任何部分即可收到电台广播。 如果收不到广播应仔细检查电路，特别要检查有无错装、虚焊、漏焊等缺陷。 （4）调接收频段(俗称调覆盖) 我国调频广播的频率范围为87108MHz，调试时可找一个当地频率最低的FM电台(例如在北京，北京文艺台为87.6MHz)适当改变L4的匝间距，使按过Reset键后第一次按scan键可收到这个电台。由于SC1088集成度高，如果元器件一致性较好，一般收到低端电台后均可覆盖FM频段，故可不调高端而仅做检查(可用一个成品FM收音机对照检查)。（5）调灵敏度 本机灵敏度由电路及元器件决定，一般不用调整，调好覆盖后即可正常收听。无线电爱好者可在收听频段中间电台(例为97.4MHz音乐台)时适当调整L4匝距,使灵敏度最高(耳机监听音量最大)。不过实际效果不明显。 2总装（1）腊封线圈 调试完成后将适量泡沫塑料填入线圈L4(注意不要改变线圈形状及匝距)，滴入适量腊使线圈固定。 （2）固定SMB/装外壳 将外壳面板平放到桌面上(注意不要划伤面板)。 将2个按键帽放入孔内(图2.1.20)。注意：SCAN键帽上有缺口，放键帽时要对准机壳上的凸起，RESET键帽上无缺口。 将SMB对准位置放入壳内。a. 注意对准LED位置，若有偏差可轻轻掰动，偏差过大必须重焊。b. 注意三个孔与外壳螺柱的配合(图2.1.21)。c. 注意电源线，不妨碍机壳装配。螺孔螺柱（3个）印制板SMB键帽（2个，其中一个有缺口）前壳外壳前面图2.1.20 装上中间螺钉，注意螺钉旋入手法(图2.1.22 和 图2.1.23) 装电位器旋钮，注意旋钮上凹点位置(参照图2.1.13) 装后盖，上两边的两个螺钉 装卡子 先安装的螺釘 3. 检查总装完毕，装入电池，插入耳机进行检查,要求： (1)电源开关手感良好 (2)音量正常可调 (3)收听正常 (4)表面无损伤。 螺釘位置 图2.1.23 紧固手法表2.1.5 FM收音机材料清单类别代号规格型号封装数量备注类别代号规格型号封装数量备注电阻R12222012(2125)RJW1电感L11R21541L21R31221L370nH18匝R45621L478nH15匝R56811晶体管V1BB9101电容C12222012(2125)1V2LED1C21041V39014SOT-231C32211V49012SOT-231C43311塑料件前盖1C52211后盖1C63321电位器钮（内、外）各1C71811开关钮（有缺口,）1scan键C86811开关钮(无缺口，)1reset键C96831卡子1C101041金属件电池片(3件)正,负,连接片各1C112231自攻螺钉3C121041电位器螺钉1C134711其他印制板1C143301耳机32×21C158201Rp（带开关电位器51K）1C161041S1、S2 (轻触开关)各1C17332CC1XS (耳机插座)1C18100CD1C19104CT1223-104ICASC108812.2 电子元器件检测（训练8）正规的元器件检测需要多种通用或专门测试仪器，一般性的技术改造和电子制作，利用万用表等普通仪表对元器件检测，也可满足制作要求。万用表使用方法参见万用表使用入门及相应说明书。一、 电阻器检测 用数字表可以方便、准确地检测电阻。1选择相应量程并注意不要两手同时接触表笔金属部分。2测量小阻值电阻时注意减去表笔零位电阻（即在200档时表笔短接有零点几欧电阻，是允许误差）。3电阻引线不清洁须进行处理后再测量。二、 电位器检测 固定端电阻（1、3端）测量与电阻器测量相同；活动端（1、2端）性能测量用指针表可方便观察,见图2.2.1及2.2.2。 5 1 开关 5 1 2 2 4 3 4 3 符号 实物图2.2.1电位器符号与实例(a) 检测开关(b) 检测固定端(c) 检测活动端图2.2.2 电位器检测三、电容器检测 （用指针表可方便观察）1.小电容（0.1）可测短路、断路、漏电故障。采用测电阻的方法：正常情况下电阻为无穷大，若电阻接近或等于零则电容短路，若为某一数值则电容漏电。2.大容量电容(0.1)除可测短路和漏电外，还可估测电容量，电解电容须注意极性。方法是: a.先将电容器两端短接放电。b.用表笔接触两端正常情况下表针将发生摆动,容量越大摆动角度越大；且回摆越接近出发点，电容器质量越好(漏电越小)，见图2.2.3。c.利用己知容量电容对比可估测电容量。 表笔 表针摆动方向 电容器C 图2.2.3用指针表检测电容器四、电感器检测 （用万用表可测量线圈短路和断路）方法是测线圈电阻及线圈间绝缘电阻。一般线圈电阻值较小，约几十到零点几，宜用数字表测。线圈之间绝缘电阻应为无穷大。五、二极管检测 （用数字表和指针表均可）1普通二极管· 用指针表： 采用测量二极管正反向电阻法,正常二极管正向电阻几k以下，反向几百k以上。！特别提示：指针表中，黑表笔为内部电池正极，红表笔为内部电池负极。·用数字表：用二极管档,测量的是二极管的电压降，正常二极管正向压降约0.1V(锗管) 到0.7V(硅管),反向显示“1” 2发光二极管LED· 用指针表MF368: X1档，表笔 红负黒正,LED亮,从LI刻度读正向电流，LV刻度读正向电压。· 用数字表DT9236: HFE档,LED正负极分别插入NPN的C、E孔（或PNP的E，C）,LED发光（注意！由于电流较大，点亮时间不要太长）。3变容二极管 采用测量普通二极管方法可测好坏。进一步测试需借助辅助电路。 六、开关及连接器检测 ·用测量小电阻的方法可检测开关及连接器好坏和性能，接触电阻越小越好（常用开关及连接器Rc<1）,用数字表较方便。 ·用高阻档可检测开关及连接器的绝缘性能。七、三级管的检测 1. 判定基极和管型（NPN型或PNP型）： 半导体三极管是具有两个PN结的半导体器件，如图2.2.4(a)、(b)所示，其中(a)为PNP型三极管，(b)为NPN型三极管。 （a）PNP型 （b）NPN型 （C）基极判断图2.2.4 三极管管型、内部PN结及基极判断 ·用指针表：用电阻档的 ×100或 ×1k挡，以黑表笔（接表内电池正极）接三极管的某一个管脚，再用红表笔（接表内电池负极）分别去接另外两个管脚，直到出现测得的两个电阻值都很小（或者很大），那么黑表笔所接的那一管脚就应是基极为了进一步确定基极，可再将红黑表笔对调，这时测得的两个电阻值应当与上面的情况刚好相反，即都是很大（或都是很小），这样三极管的基极就确认无误了,参见图2.2.4(c). 当黑表笔接基极时，如果红表笔分别接其它两脚，所测得的电阻值都很小说明这是NPN型三极管。如果电阻都很大，说明这是PNP型三极管。·用数字表： 要用二极管档 用电阻档时各管脚电阻均为无穷大(显示"1")，方法同上，只是要注意数字表笔接表内电池极性与指针表相反，显示的是PN结的正反向压降。2判定发射极和集电极及放大倍数：判定三极管的发射极E和集电极C，通常用放大性能比较法。图2.2.5 发射极和集电极及放大倍数检测 (NPN型三极管)（1）一般方法：用指针表找到基极B并确定为NPN（或PNP）型三极管后，在剩下的两个管脚中可以假定一个为集电极，另一个为发射极;观察放大性能，方法如图2.2.5所示:将黑表笔接假设的集电极，红表笔接假设的发射极,并在集电极极与基极之间加一个100k左右的电阻（通常测量时可用人体电阻代替,即用手指捏住两管脚，下同），观察测得的电阻值。然后对调表笔，并在假设的发射极与基极之间加一个100k的电阻，观察测得电阻值。将两次测得的电阻值作一个比较，电阻值较小的那一次测量，黑表笔所接的是NPN型三极管的集电极C，红表笔所接的是三极管的发射极E，假设正确。若是PNP型三极管，测量方法同上，只是测得的电阻较大的一次为正确的假设。（2）直接测量：对于小功率三极管，也可确定基极及管型（PNP还是NPN）后，分别假定另外两极，直接插入三极管测量孔（指针表、数字表均可，功能开关选hfe档），读取放大倍数hfe值。E、C假定正确时放大倍数大(几十至几百)，E、C假定错误时放大倍数小(一般<20),见图2.2.6。 MF368型指针表 DT9236型数字表 档位 三极管及测量孔 档位 三极管及测量孔图2.2.6 直接测量法（测量三极管放大倍数并判断管脚）31