高频电子线路课程设计指导书

高频电子线路课程设计指导书赵海涛王必胜王立奎山东科技大学信息与电气工程学院2目录第一章概述31.1何谓课程设计31.2课程设计的目的要求41.3课程设计的主要步骤4第二章线路板的组装与调试62.1元器件的识别与应用62.2焊接技术92.3调试技术9第三章高频电路课程设计14课题一小型等幅(调幅)发射机的设计与制作14课题二高频信号发生器的设计与制作22附录：常用阻容元件性能与规格323第一章概述在高等学校课程设计是一个重要的教学环节，它与实验、生产实习、毕业设计构成实践性教学体系。由此规定了课程设计的三个性质：一是教学性，学生在教师指导下针对某一门课程学习工程设计；二是实践性，课程设计包括电路设计、印刷板设计、电路的组装和调试等实践内容；三是群众性或主动性，课程设计以学生为主体，要求人人动手，教师只起引导作用，主要任务由学生独立完成，学生的主观能动性对课程设计的完成起决定性作用。学生较强的动手能力就是依靠实践性教学体系来培养的。1.11.11.11.1何谓课程设计所谓课程设计就是大型实验，是具有独立制作和调试的设计性实验，其基本属性体现在工程设计上。但课程设计毕竟不同于一般实验。首先是时间和规模不同，一般实验只有两学时，充其量为四学时；而课程设计一般为一～两周。实验所要达到的目的较小。通常只是为了验证某一种理论、掌握某一种参数的测量方法、学习某一种仪器的使用方法等等；而课程没计则是涉及一门课程甚至几门课程的综合运用，所以课程设计是大型的。其次，完成任务的独立性不同，一般实验学生采用教师事先安排好的实验板和仪器，实验指导书上详细地介绍了做什么和如何做，实验时还有教师现场指导，学生主要任务是搭接电路，用仪器观察现象和读取数据，因此实验是比较容易完成的；而课程设计不同，课程设计只给出所要设计的部件或整机的性能参数，由学生自己去设计电路、设计和制作印刷电路板，然后焊接和调试电路，以达到性能要求。课程设计和毕业设计性质非常接近，毕业设计是系统的工程设计实践，4而课程设计则是工程设计实践的初步训练，它为毕业设计打下一定基础。课程设计与毕业设计在规模上和要求上，大小高低不同，但它们都属于工程设计，因此工作步骤是类似的。1.21.21.21.2课程设计的目的要求1、课程设计的目的是帮助学生综合运用所学的理论知识，把一些单元电路有机地组合起来，组成小的系统，使学生建立系统的概念；并使学生巩固和加强已学理论知识。并掌握一般电子电路分析和设计的基本步骤。2、掌握常用元器件的检测、识别方法及常用电子仪器的正确使用方法。3、掌握印制板的制作流程以及电路板的安装、布线、焊接等基本技能。(1)按规定的印刷线路的大小设计印制板图，并通过描图、腐蚀、钻孔等过程制作电路印制板。（2）对要求的电路进行元器件的安装、焊接，要求安装整齐，焊点光滑，无虚焊、错焊。4、培养一定的独立分析问题、解决问题的能力。对设计中遇到的问题能通过独立思考、查阅有关资料，寻找解决问题的途径；对调试中出现的故障，能通过独立分析，找到故障发生原因及排除办法。5、通过课程设计培养学生树立经济观点、全局观点，培养他们实事求是的科学态度和一丝不苟的严谨作风。1.31.31.31.3课程设计的主要步骤1、方案论证根据设计指标要求查阅资料，确定采用晶体管电路还是集成电路，采用模拟电路还是数字电路，或者采用它们的混合电路。分析比较这些电路的性能、繁易程度，再从性能、价格、实现难易等几方面进行方案论证。然后，确定电路方框图，并将总体指标分配给每个小框，即明确每个5小框的性能要求。2、工程估算确定每一个小框的单元电路，计算单元电路以达到分部指标的要求，计算本级时要特别注意相邻级对本级性能的影响，因此计算时要按一定的顺序进行。确定本级元器件的数据和型号。电路计算与元器件的确定这两步通常需要反复进行，按照经验选取某些数值的元器件，计算结果不一定符合分部指标要求；按指标要求计算出元器件值，却又不一定能找到这种规格的元器件，只得选取相近的元器件再行计算。这种反复计算和计算中容许的近似最能体现工程设计的特点。3、备料及设计制作非标准件电阻器、电容器、晶体管、集成电路、开关和接插件等是标准件，变压器、电感器、波段开关、设备外壳等既有标准件，也可能需要非标准件，非标准件市场上没有现货，需要订制或自制。印刷电路板是非标准件，必须订制或自行设计、制作。4、根据所设计方案组装电路并调试。在印刷电路板上焊接电路，或在面包板上搭接电路，然后进行调试，使电路性能达到设计要术。调试包括修改电路和用仪器测量两个内容，修改电路主要是更换元器件，部分电路的更改也是有的。采用电子仪器测量才能准确地判断设计电路的性能，这是电子产品试制过程中不可忽视的一环，那种靠主观感觉判断性能的业余方法是很不可靠的。5、分析实验结果，写出课程设计报告。设计报告应包括从指标要求到调试结果分析等各个方面。特别对于作为学习环节的课程设计和毕业设计来说，书写设计报告更是十分重要的一环，通过书写报告可以系统地掌握工程设计方法，可以更深刻地理解所学到的理论知识。6第二章线路板的组装与调试2.12.12.12.1元器件的识别与应用一、元器件识别元器件识别第一步应区分是什么元器件，其次是判断元器件外引线功能，然后才能进行测试。安装前元器件的测试（也称筛选或认证）是整机制造中最重要的工序之一。元器件凡正式产品一定有标注，通常元件标注量值和单位。根据单位即容易区分是什么元件，标注欧姆（Ω、kΩ、MΩ）的是电阻器；标注法拉（μF、pF）的是电容器；标注亨利（H、mH、μH）的是电感器。从形状看，电阻器总是长圆柱形；而电容器外形就较多，有长圆柱形的电解电容，又有扁圆片形的陶瓷电容、涤纶电容，还有长方形的云母电容，至于可变电容形状则比较特殊；可变电阻器（电位器）也有圆盘形和柱形两种；电感器由漆包线绕制而成，漆包线可以一眼看出，从形状看也有长圆柱形、圆环形多种；变压器是电感器的特例，它有4根以上引出端（两根初级，两根以上次级）。总之，从形状不易区分元件，只要多熟悉、多使用元器件，经验多了区分并不困难。二、元器件外引线识别电阻器和电感器两只外引线性能相同，不存在区分问题。多数电容器也如此，但电解电容器有极性，需要识别正、负。它在外壳上已注明（＋）号；或者只有一只外引线，则此外引线为正，外壳为负；或者两只外引线一长一短，则长者为正，短者为负。变压器外引线区分也是看标注，如果是电源变压器，由于总是降压的（升流），则初、次级漆包线粗细不同，初级线细、次级线粗，通常初级在内部（有利于安全），次级在外部。晶体管外引线识别如图1-1所示。外引线对准自己，从凸嘴开始，顺时7针数为E、B、C，如果有第四脚则为屏蔽极S；如果是场效应管，也从凸嘴开始顺时针数为D（漏极）、S（源极）、G（栅极）；如果是大功率晶体管，可能只有两条外引线，如图所示，此时外引线对准自己，外引线在上端，右上角外引线为E（射极），左上角外引线为B(基极)，外壳为C（集电极）。图1111－1111晶体管外引线识别需要指出，晶体管外引线并不统一，也有例外的。因此，正规方法还是根据型号查晶体管手册，或查厂家提供的使用手册。如果晶体管没有型号，可用万用表判断，将万用表打到Ω×100档，任测两条外引线，如果电阻值相差不大，则第三条外引线必为基极；将万用表打到Ω×1k档，用黑表笔（内电池正极）接基极，红表笔接其他极，如果电阻小，则为NPN管，电阻大，则为PNP管。下面判断E、C极：以基极为准，测PN结正向电阻，正向电阻小的为发射极，大的为集电极。万用表判断晶体管并不很准，特别是性能难定，最好的方法还是用晶体管特性图示仪。集成电路外引线很多，要区分每条引线的作用，除了查手册外没有其他办法。手册上注明外引线号及作用。关于外引线序号，扁平封装的，将型号标记对准自己，从左上角开始顺时针计数；双列直插式封装的，将型号标记正对准自己，从左下角开始逆时针计数；金属壳封装的，将型号标记对准自己，从凸嘴开始逆时针计数。三、元器件使用注意事项电阻器的使用不仅要注意阻值符合要求，还要注意功率，特别在电流8较大的电路中功率更重要，应保持电阻额定功率大于实际消耗功率，否则很容易过热而烧毁。电阻器高频应用时要注意引线电感，精密测量电路中要注意电阻的精度及稳定性。用万用表测电阻时不要用手捏住电极，以免将人体电阻并入，特别是待测电阻阻值大时，人体电阻将带来很大测量误差。使用电容器不仅要注意容量，还要注意耐压，应保持额定击穿电压大于实际工作电压，特别是电容上既有直流电压又有交流电压的情况下，要注意总电压的数值。电解电容（铝电解电容和钽电解电容）使用时要注意极性，外加电压不能接反，在既有直流电压又有交流电压的情况下，将总电压的高电位接到正极。接反了电压不仅会破坏电介质造成电容损坏，而且很容易过热而爆炸，伤及人身。判断电容好坏，简易方法是用万用表测电阻，对于电解电容可用×1档，用万用表中的电池对电容充电，开始电流大阻值小，指针向Ω零端摆动，随着充电电流减小，指示阻值渐大最后达到∞，不能到达∞，说明有漏电，实际使用时阻值足够大即可。根据指针摆动的快慢可判断容量的大小，容量越小摆动越快，容量太小指针将来不及摆动，所以小于1F的电容改用Ω×10档，指针有摆动则为好电容，完全不动则电容内部可能断路，但要排除容量太小的可能。测电容时也要注意不得并入人体电阻。使用电感器不仅要注意电感量，还有注意工作电流，电感常常是自制的，绕制时要根据工作电流决定导线粗细，可以查漆包线规格表。使用晶体管注意事项：首先要注意类型、型号，区分是PNP管还是NPN管，以免工作时电源接反。要注意晶体管的极限参数，工作值不得超过极限值。在电路通电的情况下禁止焊接晶体管。MOSFET管由于输入电阻极高，很易发生静电击穿，因此使用时要十分小心，存放时要放在金属屏蔽盒内，并将各电极短路，焊接时要用20W内热式电烙铁，并且烙铁要有良好的接地线，最好将电烙铁断电，利用余热焊接。集成电路使用注意事项：首先要保证电源极性正确，集成电路一般使9用正压，数值不得超过额定值，使用时不得将电源端与地端接反。利用插座的双列直插式集成块在通电情况下不得拔出和插入，以免电流冲击造成损坏；多余的输入端不要悬空，以免接受干扰造成误动作，应接在高电平上。2.22.22.22.2焊接技术焊接技术应用极为广泛，它不需要复杂设备和昂贵费用，就可将多种元器件牢固地连接在一起。电子技术中的焊接采用锡焊。焊接有一定的技巧，掌握了这种技巧就能使焊接牢固、无虚焊、焊点美观。虚焊是电路的可怕隐患，一台整机成百上千个焊点，有一个虚焊点找起来很麻烦，虚焊的特点是表面看不出来，实际上里面时通时断，这就给调试和维修工作带来很大困难，因此消除虚焊点是焊接的基本功，其次才是焊点大小适中、形状标准、光洁美观。焊接分三个步骤：1、净化焊接件表面焊接前必须把焊件表面处理干净，这里所说的焊件通常指印刷电路板和元器件外引线。可采用酒精擦洗、砂纸打磨或用刀刮去除表面污垢或氧化物。（注意晶体管及集成电路外引线不可用刀刮，把镀层刮掉反而难焊了）2、将焊件表面加热到焊锡熔化温度。焊接并不是把焊锡熔化后粘接到焊件上去，而是应使焊件温度超过熔化焊锡的温度，这样才能使焊件和焊锡密切结合起来。所以焊接时应将烙铁紧紧地按在焊件上，并保持一定的时间，这是不出现虚焊点的关键一步。3、将焊锡熔化填充到两焊件之间的空隙中去，形成圆滑的焊点。顺便说明，电子产品大批量生产时，常采用波峰焊机进行自动化焊接。2.32.32.32.3调试技术电路安装焊接之后，下一步是调试，主要通过电子仪器进行测试，以判断电路性能，并更换元器件使电路达到预定的指标。10调试分三步进行。第一步是直观检查电路，不通电。第二步是接通电源后进行静态测试。第三步是接通电源并且输入信号进行动态测试，后两步均要应用电子仪器设备。一、直观检查电路焊接后首先直观检查，电源线、地线、信号线是否接好，有无短路，各元器件、组件外引线有无错接。电路接线是否正确，有无错线、少线或多线情况。为避免电路接错，可以采用多种查线方法。第一种是根据电路图检查印刷板上的元