3.2 线路的安装与调试（课件）《简单电子线路装接与维修》（劳保版）同步精品课堂

3.2 线路的安装与调试 《简单电子线路装接与维修》（劳保版） 同步精品课堂—中职专业课 学习目标 元器件与电路认知能力 电路分析与设计能力 安装调试与工艺技能 能识别电位器、LM317 三端稳压器、整流二极管等元件的外形及符号，区分 LM317 的输入（Vin）、输出（Vout）、调节（Adj）引脚，理解电位器按材料（线绕 / 膜式）、结构（带开关 / 多圈）的分类标准。 解析 LM317 可调稳压电源原理图，掌握输出电压公式Uo=1.25×(1+RP/R1)的应用，明确 R1 设定基准电流、RP 调节电压的作用，能计算 RP 阻值变化对输出电压的影响（如 RP=0 时Uo=1.25V，RP 最大时Uo)达 37V）。 规范完成电源变压器接线、元件搪锡焊接（引脚留头＜1mm）、滤波电容极性连接；能使用万用表检测关键点电压（如变压器次级交流电压、LM317 输入输出直流电压），通过调节 RP 验证输出电压范围（1.25~37V）。 课前导入 同学们，在电子制作中，电源就像设备的 “能量枢纽”—— 给单片机供电需要 5V，给传感器供电可能需要 3.3V，给电机供电则需要 12V。今天我们要打造一台 “万能电源”—— 基于 LM317 的单电源可调稳压电源，它能像 “变压魔术” 一样，输出 1.25~37V 连续可调电压，满足多种设备需求！想象一下，旋转电位器 RP 就像调节台灯亮度 —— 轻轻转动，输出电压便如流水般平滑变化。但要注意，LM317 的三个引脚如同电路的 “水管接口”：输入脚接变压器降压后的交流电（经整流滤波），输出脚接负载，调节脚通过电阻网络 “指挥” 电压高低。如果接反或焊接错误，可能会像水管接反导致漏水一样，烧毁元件！ LM317组成的稳压电源如图所示 LM317组成的稳压电源 LM317组成的稳压电源 220V交流电压经变压器降压后,次级输出15 V×2低压交流电压,经二极管VD1、VD2进行全波整流和电容C1、C2电容滤波。 LM317为三端可调式正电压输出集成稳压器,其输出端2与调整端1之间为固定不可变的基准电压1.25V(在LM317内部)。输出电压U0由电阻R1和RP的阻值决定,U0=1.25V×(1+RP阻值/R1阻值),改变RP的阻值,可以调节输出电压的大小。C2用来抑制高频干扰。C3用来克服LM317在深度负反馈工作时可能产生的自激振荡,同时改善稳压电源的纹波抑制特性,进一步减小输出电压中的纹波分量,并使输出电压的波动直接反馈至稳压器的调整端。C4用来提高稳压器纹波抑制比,兼有防止自激振荡的作用。VD3、VD4是保护二极管,在正常工作时,保护二极管VD3、VD4都处于截止状态。 一旦输入端对地短路,则输出电容C4两端的电压将作为集成电路的反向电压加于U。与U1之间。从内电路分析我们知道,当这个反向电压大于0.7V时就会损坏稳压器,有了VD3就可以在输人端电压低于输出端时,使U。-U;箝位在0.7V。VD4可防止在输出或输入端短路时,C3通过调整端对集成稳压块放电。电源变压器应大于15 W,RP最好选用多圈精密电位器,其余元件无特殊要求。 印制电路板也称印刷板,通常简称印制板或PCB。各种电子产品都是由形形色色的电子元器件组成,而这些元器件的载体和相互连接所依靠的正是印制电路板。熟悉印制电路板基本知识,掌握其制作及加工工艺,是学习电子产品整机装配工艺技术的基本要求。 印制电路板概述 (1)印制指采用某种方法,在一个表面上再现图形和符号的工艺,它包含通常意义的印刷。 (2)印制线路指采用印制法在基板上制成的导电图形,包括印制导线、焊盘。 (3)印制元件指采用印制法在基板上制成的电路元件,如电感、电容等。 (4)印制电路指采用印制法得到的电路,它包括印制线路的印制元件,或由两者组合成的电路。 (5)敷铜板是由绝缘基板和粘贴在上面的铜箔构成,是用减成法制造印制电路板的原料。 (6)印制电路板指完成了印制电路或印制线路加工的板子。 (7)印制电路板组件指安装了元器件或其他部件的印制板部件。 印制电路板的制作 印制电路板的制作准备 印制板分类 见的印制板按其结构可分为:单面板、双面板和多层板。 单面板指仅一面上有导电图形的印制板。 双面板指两面都有导电图形的印制板。 多层板指有3层或3层以上导电图形和绝缘材料层压合成的印制板。 按力学性能又可分为刚性和柔性两种印制板。 柔性印制板又称软性印制板或挠性印制板,是以软层状塑料或其他软质绝缘材料为基板制成的印制板,具有能折叠、弯曲、自身可端接,以及三维空间排列等特点。该印制电路板在计算机、自动化仪表、通信设备中应用日益广泛。 印制电路板的制作 印制电路板的制作准备 覆铜板 覆铜板是用腐蚀铜箔法(减成法)制作印制电路的主要材料。所谓覆铜板就是把一定厚度的铜箔通过黏结剂热压在一定厚度的绝缘基板上。它的分类、用途和特点见表。 印制电路板的制作 覆铜板 印制电路板的制作准备 印制电路板的制作工艺 (1)制作过程中的基本环节 印制板的制造工艺随印制板的类型和要求的不同而不同,但在不同的工艺流程中,必须具有以下基本环节。 基本操作步骤描述:绘制照相底图→照相制版→图形转移→蚀刻→金属化孔→金属涂敷标→涂敷助焊剂与阻焊剂。制作过程中的基本环节：电脑设计→打印PCB图→转印→腐蚀→精密台钻。 (2)制造板的生产工艺 1)单面板生产流程。生产流程为:覆铜板下料→表面去油处理→上胶→曝光→显影→固膜→修版→蚀刻→去保护膜→钻孔→成型→表面涂敷助焊剂和阻焊剂→检验。 2)双面板生产流程。生产流程为:下料→钻孔→化学沉铜→电镀铜加厚(不到预定的厚度)→贴干膜→图形转移(曝光\显影)→二次电镀加厚→镀铅锡合金→去保护膜→腐蚀→镀金(插头部分)→成型热烙→印制助焊剂、阻焊剂及文字符号→检验。 印制电路板的制作 印制电路板的制作准备 手工制作印制板:在样机尚未定型的试制阶段或在课程设计中,经常需要手工制作印制板,因此,掌握手工自制印制板方法很有必要。手工制作有漆图法、贴图法、铜箔粘贴法。 常用的贴图法的操作步骤如下: 基本操作步骤描述:下料→拓图→贴图→腐蚀→揭膜→金属涂敷标→打孔→涂助焊剂。 (1)下料 按实际设计尺寸裁剪覆铜板,四周去毛刺。 (2)拓图 用复写纸将已设计的印制板布线草图拓在干净的覆铜板的铜铂面上。注意草图拓图时的正反面,印制导线用单线表示,焊盘用小圆点表示。拓双面板时,板与草图至少有三个以上的定位孔。 印制电路板的制作 印制电路板的制作步骤 (3)贴图 用透明胶带纸覆盖在铜铂面,用刻刀和尺子去除拓图后留在铜箔面的图形以外的胶带纸。注意留下导线宽度以及焊盘大小尺寸,防止焊盘过小而在钻孔时使焊盘位置消失,同时压紧留下的胶带纸。 (4)腐蚀 腐蚀液一般用三氯化铁水溶液,其质量分数为30%~40%,温度适当,并用排笔轻轻刷扫,以加快腐蚀速度。待全部腐蚀后,用清水清洗。 (5)揭膜 将留在印制导线和焊盘上的胶带纸揭去。 (6)清洁 (7)打孔 (8)涂助焊剂 用已配好的松香酒精溶液对印制导线和焊盘涂助焊剂,使板面得到保护,并提高可焊性。 印制电路板的制作 印制电路板的制作步骤 印制板作为基本的电子部件,制成后必须通过必要的检验才能进入装配工序,尤其是批量生产中对印制板进行检验是产品质量和后面工序顺利进行的重要保证。 目视检验 目视检验简单易行,借助简单工具如直尺、卡尺、放大镜等,对要求不高的印制板可以进行质量把关。主要检验内容如下: (1)外形尺寸与厚度是否在要求的范围内,特别是与插座导轨配合的尺寸。 (2)导电图形是否完整和清晰,有无短路、断路和毛刺等。 (3)表面质量:有无凹痕、划伤、针孔及表面粗糙。 (4)焊盘孔及其他孔的位置及孔径是否符合要求,有无漏钻或钻偏。 (5)镀层质量:镀层是否平整光亮,有无凸起缺损。 (6)涂层质量:阻焊剂是否均匀牢固,位置是否准确。助焊剂是否均匀。 (7)板面是否平直,有无明显翘曲。 (8)字符标记是否清晰、干净,有无渗透、划伤和断线。 印制电路板的制作 印制电路板的检查 一、实训目的 1.能检测三端稳压器LM317的好坏和极性。 2.能进行电位器测量与质量判别。 二、主要实训器材的认识 工具及材料清单见表 任务实施--电子元器件的检测 三、实训内容 1. 电位器的测量与质量判别 电位器的识别和检测 电位器的识别和检测 2. 三端稳压器LM317的检测 分别用万用表的欧姆挡中的Rx10k挡正、反向测量稳压器的控制端和输出端,用万用表的红表笔接控制端,黑表笔接输出端,则正向电阻应在32~36 kΩ范围内,而反向电阻应在0.3~0.5MΩ范围内。用万用表Rx1k挡的欧姆挡正、反向测量稳压器的输出端和输入端,用红表笔接输出端,黑表笔接输入端,则正向电阻应在15~19kΩ范围内,而反向电阻应在6~8kΩ范围内。用万用表R×10k挡的欧姆挡正、反向测量稳压器的控制端和输入端,用红表笔接控制端,黑表笔接输入端,则正向电阻应在98~101 kΩ范围内,而反向电阻应在40kΩ左右。 任务实施--电子元器件的检测 随堂练习 1.如何用万用表检测电位器的接触性能？ 答案：LM317 内部基准电压为 1.25V（2 脚与 1 脚间），通过 R1（240Ω）设定基准电流（约 5mA），RP（4.7kΩ 电位器）与 R1 串联分压。旋转 RP 时，其接入电路的阻值改变RP/R1比例，从而放大基准电压，实现输出电压Uo=1.25×(1+RP/R1)的连续调节。RP 阻值越大，输出电压越高。 2.LM317 输出电压调节公式中，R1和 R2的作用是什么？为何 R1阻值通常小于 240Ω？ 答案：腐蚀液选用 30%~40% 三氯化铁水溶液，温度适中（约 50℃）以加快反应。将贴图后的覆铜板浸入溶液，用排笔轻刷未覆盖区域，观察铜箔溶解情况。待非导线区域铜箔完全腐蚀后，立即取出用清水冲洗，避免过度腐蚀损伤导线。腐蚀过程需戴手套，在通风环境操作，防止液体溅出。 课堂练习 1.LM317 的输出电压范围是（ ） A. 0~5V B. 1.25~37V C. 5~12V D. 24~48V 答案：B 解析：LM317 通过外接电阻可实现 1.25~37V 连续可调输出，高型号如 LM317HVK 可达 45V，但标准型号范围为 1.25~37V。 课堂练习 2.全波整流电路中，VD1-VD4 的作用是（ ） A. 将交流电转为直流电 B. 过滤高频干扰 C. 调节输出电压 D. 防止电路短路 答案：A 解析：整流二极管 VD1-VD4 组成全波整流桥，将变压器次级双 15V 交流电转换为脉动直流电，经电容滤波后供 LM317 使用。 课堂练习 3.印制电路板手工制作中，腐蚀液通常选用（ ） A. 酒精 B. 三氯化铁水溶液 C. 氢氧化钠溶液 D. 蒸馏水 答案：B 解析：三氯化铁（FeCl3）溶液能有效腐蚀铜箔，是手工制板常用腐蚀剂，其浓度 30%~40% 时腐蚀效率最佳。 课堂练习 答案：D 解析：调节端通过外接电阻分压，改变基准电压比例，从而调整输出电压，公式为Uo=(1+R2/R1)×1.25。 4.LM317 的调节端（Adj）的作用是（ ） A. 输入电压 B. 输出电压 C. 设定基准电压 D. 调节输出电压 课堂练习 5.电位器 RP 在电路中的作用是（ ） A. 固定输出电流 B. 调节输出电压 C. 过滤纹波 D. 保护稳压器 答案：B 解析：RP 作为可调电阻，与 R1 组成分压电路，改变RP/R1比值即可调节输出电压，是实现 “可调” 功能的核心元件。 课堂练习 6.下列元件中，用于改善输出电压纹波的是（ ） A. VD3 B. C3/C4 C. R1 D. 电源变压器 答案：B 解析：C3（10μF 电解电容）和 C4（100μF 电解电容）分别用于抑制自激振荡和提高纹波抑制比，使输出电压更稳定。 课堂练习 7.保护二极管 VD3 的主要作用是（ ） A. 防止输入短路时反向电压损坏 LM317 B. 调节输出电流 C. 提高输出电压 D. 过滤直流中的交流成分 答案：A 解析：当输入端意外短路时，输出电容 C4 的电压可能反向加至 LM317，VD3 导通将反向电压钳位在 0.7V，保护芯片不被击穿。 课堂练习 8.印制板导线腐蚀完成后，下一步操作是（ ） A. 拓图 B. 打孔 C. 贴图 D. 涂助焊剂 答案：B 解析：腐蚀完成后需先用清水清洗板面，然后根据焊盘位置钻孔，再进行清洁和涂助焊剂，打孔是连接元件引脚的关键步骤。 课堂练习 9.下列关于 LM317 的说法错误的是（ ） A. 需外接电阻设置输出电压 B. 内置过载保护电路 C. 输入电压必须为交流电 D. 最大输出电流 1.5A 答案：C 解析：LM317 输入应为整流滤波后的直流电，而非交流电，其内部电路无法直接处理交流信号。 课堂练习 10.手工制板时，拓图需注意（ ） A. 无需定位孔 B. 导线用双线表示 C. 焊盘用小圆点标记 D. 直接在铜箔面手绘 答案：C 解析：拓图时需用复写纸将草图转移到铜箔面，导线用单线表示，焊盘用小圆点标记，双面板需至少三个定位孔确保正反面对齐。 课堂练习 11.电位器按材料可分为线绕、实芯和______式。 答案：膜 解析：电位器按材料分为线绕、实芯、膜式（如碳膜、玻璃釉膜）。 课堂练习 12.全波整流电路由________个二极管组成。 答案：4 解析：全波整流需四只二极管（VD1-VD4）组成桥式电路，实现交流电的双向整流。 课堂练习 13.印制电路板按层数可分为单面板、双面板和________。 答案：多层板 解析：印制板按导电图形层数分为单面板（1 层）、双面板（2 层）和多层板（≥3 层），多层板用于复杂电路。 课堂练习 14.输出电压公式Uo=(1+RP/R1)×1.25中，1.25V 是 LM317 的______电压。 答案：基准 解析：LM317 内部基准电压为 1.25V，是计算输出电压的基准值，由芯片内部电路生成。 课堂练习 15.手工制板时，腐蚀完成后需用________清洗板面。 答案：清水 解析：腐蚀后的板面残留三氯化铁溶液，需用清水彻底冲洗，避免残留液体腐蚀导线或影响后续焊接。 课堂练习 16.电位器 RP 的阻值越大，输出电压________。 答案：越高 解析：根据公式Uo=(1+RP/R1)×1.25，RP 阻值增大时，RP/R1比值增大，输出电压随之升高。 课堂练习 17.保护二极管 VD4 的作用是防止________通过调整端放电。 答案：C3（或电容 C3） 解析：当输出端短路时，电容 C3 可能通过 LM317 的调节端放电，VD4 导通提供泄放路径，保护芯片内部电路。 课堂练习 18.印制板钻孔时，需根据________位置确定孔径。 答案：焊盘 解析：钻孔位置由焊盘决定，孔径需略大于元件引脚直径，确保引脚顺利插入并焊接牢固。 课堂练习 19.LM317 的最小稳定工作电流为________mA。 答案：1.5~5 解析：LM317 正常工作需保证输出电流≥1.5mA，若小于此值会导致稳压失效，需通过Uo/(1+RP/R1)计算确保电流在 1.5~5mA 范围内。 课堂练习 20.手工制板的流程为：下料→拓图→贴图→________→揭膜→打孔→涂助焊剂。 答案：腐蚀 解析：手工制板的核心步骤是腐蚀，通过去除非导线区域的铜箔，保留电路图形，是形成导电线路的关键环节。 课后作业 设计输出 5~15V 的可调电源，计算 R1/RP 阻值组合（R1 推荐 240Ω）。 用 A4 纸绘制 PCB 草图，标注焊盘位置与导线走向，下节课用于手工制板。 课堂小结 $$