洛阳理工学院声控灯及红外射频电子实习报告.docx
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洛阳理工学院声控灯及红外射频电子实习报告
洛阳理工学院
电子制作综合
实习报告
专业通信工程
班级B100511
学号B10051114
姓名周楠
完成日期2013.06.10
实习内容与要求
1.实习内容
（1）电子工艺基本常识及要求；
（2）电子元器件的识别和测试方法；
（3）电子元器件焊接工艺；
（4）声光控楼道控制电路安装及调试；
（5）红外音频转发系统电路安装及调试。
2.实习要求
（1）熟悉电子安全操作规程；
（2）熟悉常用电子元器件的识别和测试方法；
（3）掌握正确的焊接方法；
（4）掌握电子电路测试、分析及故障处理方法；
（5）掌握电子产品技术文件编写。
指导教师：
舒云星，李京秀，赵利国_
2013年5月27日
实习评语
成绩：
指导教师_______________
年月日
第1章电子元器件识别
1.1电阻
1.1.1色环电阻
色环电阻，是在电阻封装上（即电阻表面）涂上一定颜色色环，来代表这个电阻的阻值。
此次实习用的是五环电阻，阻值为470
。
第一色环是百位数，第二色环是十位数，第三色环是个位数，第四色环是应乘颜色次幂颜色次，第五色环是误差率。
各颜色对照表如下表1-1所示：
表1-1色环电阻阻值对照表
银
金
黑
棕
红
橙
黄
绿
蓝
紫
灰
白
无
有效数字
—
—
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
—
数量级
10^-2
10^-1
10^0
10^1
10^2
10^3
10^4
10^5
10^6
10^7
10^8
10^9
—
色环电阻分为四环和五环，通常用四环。
倒数第二环，可以是金色和银色，最后一环误差可以是无色（20%）的。
例如，红紫棕金表示阻值为270欧，误差范围为5%。
五环电阻为精密电阻，前三环为数值，最后一环为误差色环，通常也是金、银和棕三种颜色，金误差为5%，银误差为10%，棕色误差为1%，无色误差为20%，另外偶尔还有以绿色代表误差的，绿色的误差为0.5%。
例如，红红黑黑棕表示阻值为220欧，误差范围为1%。
1.1.2贴片电阻
贴片电阻是金属玻璃铀电阻器中的一种，是将金属粉和玻璃铀粉混合，采用丝网印刷法印在基板上制成的电阻器，耐潮湿，高温，温度系数小。
贴片电阻阻值常用三位或四位数字表示。
三位表示的前两位是有效数值，第三位是有效值后面0的个数。
例如，104表示100k.四位表示的前三位是有效值，第四位是有效值后面0的个数。
例如1222表示1444表示144×10000.误差值常用DFJKM字母来表示，D表示精度为0.5%，F表示精度为1%，J表示精度为5%，K表示精度为10%，M表示精度为20%。
1.1.3电位器
电位器是具有三个引出端、阻值可按某种变化规律调节的电阻元件。
电位器通常由电阻体和可移动的电刷组成，当电刷沿电阻体移动时，在输出端即获得与位移量成一定关系的电阻值或电压。
电位器既可作三端元件使用也可作二端元件使用，后者可视作一可变电阻器。
我们实习中是作为可变电阻器来使用（Rp1、Rp2和Rp3）。
Rp1在电路中起到调节光敏电阻对光线的感应灵敏度，其阻值范围为0到100k。
Rp2和R4组成偏置电路，在电路中起到保护电路的作用。
Rp3是用来调节贴片耦合电容C2左侧端点的电压，通过耦合电容C2来控制三极管的饱和和截止，进而实现控制CD4011集成块1引脚的高低电平，其阻值范围为0到22k。
1.2电容
1.2.1电解电容
电解电容是电容的一种，金属箔为正极（铝或钽），与正极紧贴金属的氧化膜（氧化铝或五氧化二钽）是电介质，阴极由导电材料、电解质（电解质可以是液体或固体）和其他材料共同组成，因电解质是阴极的主要部分，电解电容因此而得名。
电解电容正极粘有氧化膜的金属基板，负极通过金属极板与电解质相连接，电解电容外面有一条灰线，那边为负极，正负不可接错。
此次设计电解电容的参数分别为C1：
100uF，35V；C3:
10uF，16V。
1.2.2贴片电容
贴片电容，常用三位表示电容的大小，其中前两位是有效值，第三位是有效数值后面0的个数。
例如：
104表示10×10000PF。
贴片电容误差值常用DFJKM来表示，D表示精度为0.5%，F表示精度为1%，J表示精度为5%，K表示精度为10%，M表示精度为20%。
其耐压值常见的有6.3V，10V，16V，25V，50V,100V…
在本次实习中贴片电容C2实现的是耦合作用，其参数为104贴片电容。
1.3二极管
二极管又称晶体二极管,简称二极管（diode），另外，还有早期的真空电子二极管；它是一种具有单向传导电流的电子器件。
在半导体二极管内部有一个PN结两个引线端子，这种电子器件按照外加电压的方向，具备单向电流的转导性。
一般来讲，晶体二极管是一个由p型半导体和n型半导体烧结形成的p-n结界面。
在其界面的两侧形成空间电荷层，构成自建电场。
当外加电压等于零时，由于p-n结两边载流子的浓度差引起扩散电流和由自建电场引起的漂移电流相等而处于电平衡状态，这也是常态下的二极管特性。
1.3.1二极管极性确定
二极管都会在负极有一个标志，二极管有以下几种判断极性方法：
（1）.全新的二极管引脚正极要比负极长。
（2）.二极管都有一个色环，是用来表示负极的。
（3）.可用万用表检测二极管的极性，红笔接正极引脚，黑笔接负极引脚。
1.3.2二极管伏安特性
与PN结一样，二极管具有单向导电性。
硅二极管典型伏安特性曲线如图1-1所示：
在二极管加有正向电压，当电压值较小时，电流极小；当电压超过0.6V时，电流开始按指数规律增大，通常称此为二极管的开启电压；当电压达到约0.7V时，二极管处于完全导通状态，通常称此电压为二极管的导通电压，用符号UD表示。
对于锗二极管，开启电压为0.2V，导通电压UD约为0.3V。
在二极管加有反向电压，当电压值较小时，电流极小，其电流值为反向饱和电流IS。
当反向电压超过某个值时，电流开始急剧增大，称之为反向击穿，称此电压为二极管的反向击穿电压，用符号UBR表示。
不同型号的二极管的击穿电压UBR值差别很大，从几十伏到几千伏。
图1-1二极管伏安特性曲线
1.3.3稳压管
稳压管也是一种晶体二极管，它是利用PN结的击穿区具有稳定电压的特性来工作的。
稳压管在稳压设备和一些电子电路中获得广泛的应用。
把这种类型的二极管称为稳压管，以区别用在整流、检波和其他单向导电场合的二极管。
稳压二极管的特点就是击穿后，其两端的电压基本保持不变。
这样，当把稳压管接入电路以后，若由于电源电压发生波动，或其它原因造成电路中各点电压变动时，负载两端的电压将基本保持不变。
如图画出了稳压管的伏安特性及其符号。
稳压管反向击穿后，电流虽然在很大范围内变化，但稳压管两端的电压变化很小。
利用这一特性，稳压管在电路中能起稳压作用。
因为这种特性，稳压管主要被作为稳压器或电压基准元件使用。
其伏安特性见稳压二极管可以串联起来以便在较高的电压上使用，通过串联就可获得更多的稳定电压。
稳压二极管一般用在稳压电源中作为基准电压源或用在过电压保护电路中。
常用稳压二极管型号工作参数如下表1-2所示：
表1-2稳压二极管型号工作参数
型号
最大耗散功率（W）
稳压电压（V）
最大工作电流（mA）
1N708
0．25
5.6
40
1N709
0．25
6.2
40
1N710
0．25
6.8
36
1N711
0．25
7.5
30
1N712
0．25
8.2
30
1N713
0．25
9.1
27
1N714
0．25
10
25
1N715
0．25
11
20
1N4731A
1
4.3
217
1N4732/A
1
4.7
193
1N4733/A
1
5.1
179
1N4734/A
1
5.6
162
1N4735/A
1
6.2
146
1N4736/A
1
6.8
138
1N4737/A
1
7.5
121
1N4738/A
1
8.2
110
1N4739/A
1
9.1
100
1N4740/A
1
10
91
1N4741/A
1
11
83
1.4三极管
半导体三极管又称“晶体三极管”或“晶体管”。
在半导体锗或硅的单晶上制备两个能相互影响的PN结，组成一个PNP（或NPN）结构。
中间的N区（或P区）叫基区，两边的区域叫发射区和集电区，这三部分各有一条电极引线，分别叫基极B、发射极E和集电极C，是能起放大、振荡或开关等作用的半导体电子器件。
晶体三极管按材料分有两种：
锗管和硅管。
而每一种又有NPN和PNP两种结构形式，但使用最多的是硅NPN和锗PNP两种三极管，（其中，N表示在高纯度硅中加入磷，是指取代一些硅原子，在电压刺激下产生自由电子导电，而p是加入硼取代硅，产生大量空穴利于导电）。
两者除了电源极性不同外，其工作原理都是相同的，下面仅介绍NPN硅管的电流放大原理。
对于NPN管，它是由2块N型半导体中间夹着一块P型半导体所组成，发射区与基区之间形成的PN结称为发射结，而集电区与基区形成的PN结称为集电结，三条引线分别称为发射极e、基极b和集电极c。
当b点电位高于e点电位零点几伏时，发射结处于正偏状态，而C点电位高于b点电位几伏时，集电结处于反偏状态，集电极电源Ec要高于基极电源Ebo。
在制造三极管时，有意识地使发射区的多数载流子浓度大于基区的，同时基区做得很薄，而且，要严格控制杂质含量，这样，一旦接通电源后，由于发射结正偏，发射区的多数载流子（电子）及基区的多数载流子（空穴）很容易地越过发射结互相向对方扩散，但因前者的浓度基大于后者，所以通过发射结的电流基本上是电子流，这股电子流称为发射极电流了。
由于基区很薄，加上集电结的反偏，注入基区的电子大部分越过集电结进入集电区而形成集电极电流Ic，只剩下很少（1-10%）的电子在基区的空穴进行复合，被复合掉的基区空穴由基极电源Eb重新补给，从而形成了基极电流Ibo.根据电流连续性原理得：
Ie=Ib+Ic，这就是说，在基极补充一个很小的Ib，就可以在集电极上得到一个较大的Ic，这就是所谓电流放大作用，Ic与Ib是维持一定的比例关系，即：
β1=Ic/Ib式中：
β1--称为直流放大倍数，集电极电流的变化量△Ic与基极电流的变化量△Ib之比为：
β=△Ic/△Ib。
式中β--称为交流电流放大倍数，由于低频时β1和β的数值相差不大，所以有时为了方便起见，对两者不作严格区分，β值约为几十至一百多。
三极管是一种电流放大器件，但在实际使用中常常利用三极管的电流放大作用，通过电阻转变为电压放大作用。
三极管极性判断方法如下：
（1）基极的判别
判别管极时应首先确认基极。
对于NPN管，用黑表笔接假定的基极，用红表笔分别接触另外两个极，若测得电阻都小，也就是测量指针的偏转角度大；而将黑、红两表笔对调，测得电阻均较大，也就是测量指针的偏转角度小，此时假定极就是基极。
PNP管，情况正相反，测量时两个PN结都正偏（电阻均较小）的情况下，红表笔接基极。
实际上，小功率管的基极一般排列在三个管脚的中间，可用上述方法，分别将黑、红表笔接基极，既可测定三极管的两个PN结是否完好（与二极管PN结的测量方法一样），又可确认管型。
（2）集电极和发射极的判别
确定基极后，假设余下管脚之一为集电极c，另一为发射极e，用手指分别捏住c极与b极（即用手指代替基极电阻Rb）。
同时，将万用表两表笔分别与c、e接触，若被测管为NPN，则用黑表笔接触c极、用红表笔接e极（PNP管相反），观察指针偏转角度；然后再设另一管脚为c极，重复以上过程，比较两次测量指针的偏转角度大的一次表明IC大，管子处于放大状态，相应假设的c、e极正确。
1.5BT151单向可控硅
可控硅（SCR:
SiliconControlledRectifier）是可控硅整流器的简称。
可控硅有单向、双向、可关断和光控几种类型它具有体积小、重量轻、效率高、寿命长、控制方便等优点，被广泛用于可控整流、调压、逆变以及无触点开关等各种自动控制和大功率的电能转换的场合。
单向可控硅是一种可控整流电子元件，能在外部控制信号作用下由关断变为导通，但一旦导通，外部信号就无法使其关断，只能靠去除负载或降低其两端电压使其关断。
单向可控硅是由三个PN结PNPN组成的四层三端半导体器件与具有一个PN结的二极管相比，单向可控硅正向导通受控制极电流控制；与具有两个PN结的三极管相比，差别在于可控硅对控制极电流没有放大作用。
单向可控硅是PNPN四层半导体结构，它有三个极：
阳极，阴极和门极。
单向可控硅具有硅整流器件的特性，能在高电压、大电流条件下工作，且其工作过程可以控制、被广泛应用于可控整流、交流调压、无触点电子开关、逆变及变频等电子电路中。
如何判断晶闸管的三个引脚？
黑色平面对着自己，从左向右三个引脚依次为K（cathode）、A（anode）、G（gate）。
可控硅最基本的用途就是可控整流。
大家熟悉的二极管整流电路属于不可控整流电路。
1.单向可控硅原理图如图1-2、表1-3所示：
图1-2单向可控硅原理图
表1-3单向可控硅控制工作表
阳极A
阴极K
开关S
灯炮亮灭情况
工作特点
＋
－
断开
不亮
只在阳极和阴极加正电压，可控硅不导通
－
＋
×
不亮
在阳极和阴极加反向电压，可控硅不导通
＋
－
闭合
亮
在阳极A和阴极K间加正向电压，同时控制极加正向触发电压，可控硅导通
＋
－
断开
亮
可控硅导通后，除去触发电压，可控硅导通
2.单向可控硅工作原理
（1）.可控硅导通条件：
一是可控硅阳极与阴极间必须加正向电压，二是控制极也要加正向电压。
以上两个条件必须同时具备，可控硅才会处于导通状态。
另外，可控硅一旦导通后，即使降低控制极电压或去掉控制极电压，可控硅仍然导通。
（2）.可控硅关断条件：
降低或去掉加在可控硅阳极至阴极之间的正向电压，使阳极电流小于最小维持电流以下。
（3）.可控硅具有控制强电的作用。
单向可控硅的主要参数如下表1-4、1-5所示：
表1-4单向可控硅主要参数
名称
符号
条件
最小
最大
单位
正向阻断电压
VDRM
IAK=1mA
500
-
V
反向击穿电压
VRRM
IKA=1mA
500
-
V
平均通态电流
IT（AV）
f=50Hz（1/2sine）
-
8
A
重复浪涌电流
IT（RMS）
f=50Hz
-
12
A
浪涌电流
ITSM
tp=10ms
100
A
通态电压
VTM
ITM=12A
1.75
V
触发电流
IGT
VDM=12V,RL=140Ω
1
12
mA
触发电压
VGT
VDM=12V,RL=140Ω
-
1.5
V
平均触发功耗
PG（AV）
T=20mS
-
0.5
W
阻断电压dv/dt
dv/dt
VDM=2/3VDRM
50
-
V/mS
维持电流
IH
VD=12V,IGT=0.1A
-
20
mA
热阻（结与环境）
Rthj-a
在空气中
-
60
K/W
结温
TJ
-40至125
℃
存储温度
TSTG
-40至150
℃
表1-5可控硅一些参数
主要参数
定义
额定正向平均电流
在规定的环境温度和散热条件下，允许通过阳极和阴极之间的电流平均值
维持电流
在规定的环境温度和控制极断开的条件下，保证可控硅处于导通所需要的最小正向电流
控制极触发电压和电流
在规定的环境温度和一定的正向电压条件下，使可控硅导通，控制极所需要的最小电压和电流
正向阻断峰值电压
控制极断开加正向电压，可控硅截止的状态称为正向阻断，此时加到可控硅上的最大正向电压
反向阻断峰值电压
控制极断开，可控硅加反向电压的状态，称为反向阻断，此时允许加到可控硅上的最大反向电压
3.单向可控硅的引脚区分：
对可控硅的引脚区分，有的可从外形封装加以判别，如外壳就为阳极，阴极引线比控制极引线长。
从外形无法判断的可控硅，可用万用表R×100或R×1K挡，测量可控硅任意两管脚间的正反向电阻，当万用表指示低阻值（几百欧至几千欧的范围）时，黑表笔所接的是控制极G，红表笔所接的是阴极C，余下的一只管脚为阳极A。
4.可控硅的使用注意事项
选用可控硅的额定电压时，应参考实际工作条件下的峰值电压的大小，并留出一定的余量。
（1）、选用可控硅的额定电流时，除了考虑通过元件的平均电流外，还应注意正常工作时导通角的大小、散热通风条件等因素。
在工作中还应注意管壳温度不超过相应电流下的允许值。
（2）、使用可控硅之前，应该用万用表检查可控硅是否良好。
发现有短路或断路现象时，应立即更换。
（3）、严禁用兆欧表（即摇表）检查元件的绝缘情况。
（4）、电流为5A以上的可控硅要装散热器，并且保证所规定的冷却条件。
1.6集成电路CD4011
集成电路CD4011-四2输入与非门电路如下图1-3所示：
图1-3集成电路CD4011
集成电路CD4011内部包含了4个与非门，凹槽处采用逆时针依次由1到14引脚，当1和2引脚中任一个为0时，无论另一个引脚是高电平还是低电平，3引脚输出均为1；只有当1和2引脚都为1时，3引脚才输出0。
在此次设计电路原理图中，1和2引脚为输入引脚，其输出与5和6引脚相连，5和6引脚的输出通过二极管和8和9引脚相连，8和9引脚的输出与12和13引脚相连，最后通过11引脚输出，其中7和14引脚分别为接地和高电压引脚。
1.7整流桥
桥式全波整流电路图如图1-4所示：
图1-4桥式整流
由一个变压器、四个二极管，一个负载组成，其中四个二极管组成电桥电路。
（1）单相桥式整流电路采用了四个二极管组成了电桥电路。
（2）四个二极管每两个轮流工作，完成了对交流电源的整流作用，输出全波脉动电压。
如果有一个二极管开路损坏，则桥式整流电路工作在半波状态。
（3）桥式整流电路输出波形脉动较小，输出电压高，对二极管的要求较低。
（4）在实际应用中，要注意二极管不能接反。
单相桥式整流电路输出波形及二极管上电压波形如图1-5所示：
图1-5单相桥式整流
1.8驻极体话筒
1.8.1驻极体话筒简介
驻极体话筒图形如下图1-6所示：
图1-6驻极体话筒传声器连接图
驻极体话筒由声电转换和阻抗变换两部分组成。
声电转换的关键元件是驻极体振动膜。
它是一片极薄的塑料膜片，在其中一面蒸发上一层纯金薄膜。
然后再经过高压电场驻极后，两面分别驻有异性电荷。
膜片的蒸金面向外，与金属外壳相连通。
膜片的另一面与金属极板之间用薄的绝缘衬圈隔离开。
这样，蒸金膜与金属极板之间就形成一个电容。
当驻极体膜片遇到声波振动时，引起电容两端的电场发生变化，从而产生了随声波变化而变化的交变电压。
驻极体膜片与金属极板之间的电容量比较小，一般为几十pF。
因而它的输出阻抗值很高（Xc=1/2~tfc），约几十兆欧以上。
这样高的阻抗是不能直接与音频放大器相匹配的。
所以在话筒内接入一只结型场效应晶体三极管来进行阻抗变换。
场效应管的特点是输入阻抗极高、噪声系数低。
普通场效应管有源极（S）、栅极（G）和漏极（D）三个极。
这里使用的是在内部源极和栅极间再复合一只二极管的专用场效应管。
接二极管的目的是在场效应管受强信号冲击时起保护作用。
场效应管的栅极接金属极板。
这样，驻极体话筒的输出线便有三根。
即源极S，一般用蓝色塑线，漏极D，一般用红色塑料线和连接金属外壳的编织屏蔽线。
1.8.2驻极体话筒的结构与工作原理
话筒的基本结构由一片单面涂有金属的驻极体薄膜与一个上面有若干小孔的金属电极（背称为背电极）构成。
驻极体面与背电极相对，中间有一个极小的空气隙，形成一个以空气隙和驻极体作绝缘介质，以背电极和驻极体上的金属层作为两个电极构成一个平板电容器。
电容的两极之间有输出电极。
由于驻极体薄膜上分布有自由电荷。
当声波引起驻极体薄膜振动而产生位移时；改变了电容两极版之间的距离，从而引起电容的容量发生变化，由于驻极体上的电荷数始终保持恒定，根据公式：
Q=CU所以当C变化时必然引起电容器两端电压U的变化，从而输出电信号，实现声—电的变换。
实际上驻极体话筒的内部结构如图1-7所示：
图1-7驻极体话筒的内部结构
1.9光敏电阻GL5626
光敏电阻实物图如下图1-8所示：
图1-8光敏电阻
光敏电阻又称光导管，常用的制作材料为硫化镉，另外还有硒、硫化铝、硫化铅和硫化铋等材料。
这些制作材料具有在特定波长的光照射下，其阻值迅速减小的特性。
这是由于光照产生的载流子都参与导电，在外加电场的作用下作漂移运动，电子奔向电源的正极，空穴奔向电源的负极，从而使光敏电阻器的阻值迅速下降。
光敏电阻器一般用于光的测量、光的控制和光电转换（将光的变化转换为电的变化）。
常用的光敏电阻器硫化镉光敏电阻器，它是由半导体材料制成的。
光敏电阻器对光的敏感性（即光谱特性）与人眼对可见光（0.4~0.76）μm的响应很接近，只要人眼可感受的光，都会引起它的阻值变化。
设计光控电路时，都用白炽灯泡（小电珠）光线或自然光线作控制光源，使设计大为简化。
1.10红外线发射管
红外线发射管也称红外线发射二极管，属于二极管类。
其外部图形如图1-9所示：
图1-9红外线发射管
它是可以将电能直接转换成近红外光（不可见光）并能辐射出去的发光器件，主要应用于各种光电开关及遥控发射电路中。
红外线发射管的结构、原理与普通发光二极管相近，只是使用的半导体材料不同。
红外发光二极管通常使用砷化镓（GaAs）、砷铝化镓（GaAlAs）等材料，采用全透明或浅蓝色、黑色的树脂封装。
普通的的红外线发射管外形和一般的可见光LED相似，但却是发出红外线。
其管压一般降约1.4v，工作电流一般小于20mA。
为了适应不同的工作电压，回路中常常串有限流电阻。
发射红外线去控制相应的受控装置时，其控制的距离与发射功率成正比。
为了增加红外线的控制距离，红外发光二极管工作于脉冲状态，因为脉动光（调制光）的有效传送距离与脉冲的风致电流成正比，只需尽量提高峰值Ip，就能增加红外光的发射距离。
提高Ip的方法，是减小脉冲占空比，即压缩脉冲的宽度T，一些彩电红外遥控器，其红外发光管的工作脉冲占空比约为1/3-1/4；一些电器产品红外遥控器，其占空比是1/10。
减小脉冲占空比还可使小功率红外发光二极管的发射距离大大增加。
普通的红外发光二极管，其功率分为小功率（1mW-10mW）、中功率（20mW-50mW）和大功率（50mW-100mW以上）三大类。
要使红外发光二极管产生调制光，只需在驱动管上加上一定频率的脉冲电压。
红外发光二极管发射红外线去控制受控装置时，受控装置中均有相应的红外光一电转换元件，如红外接收二极体，光电三极管等。
实用中已有红外发射和接收配对的二级管。
1.11红外线接收管
红外线接收管是在LED行业中命名的，是专门用来接收和感应红外线发射管发出的红外线光线的。
一般情况下都是与红外线发射管成
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