方波发生器电路的原理分析及安装

时间：2022-11-02 百科知识版权反馈

【摘要】：本任务是要为某工厂实验室设计一个方波信号发生器，要求用集成运放作为主要器件，根据任务要求，元器件已经准备好，需要根据原理图完成线路部分的焊接并验收。如果拆焊不当，很容易损坏元器件，或使铜箔脱落而破坏印制电路板。因此，拆焊技术也是应熟练掌握的一项操作基本功。将电阻器准确装入规定位置。滞回比较器又称施密特触发器、迟滞比较器。方波信号发生器电路如图3-14所示，它由反相输入的滞回比较器和RC积分电路组成。

任务描述

本任务是要为某工厂实验室设计一个方波信号发生器，要求用集成运放作为主要器件，根据任务要求，元器件已经准备好，需要根据原理图完成线路部分的焊接并验收。

任务目标

1.能正确使用焊接工具，完成电子元器件的焊接基本技能的训练。

2.能正确识读电路原理图，设计电路的布局走线，并按照任务要求和相关工艺规范完成电路的装接。

3.能熟练运用“五步法”进行线路的焊接。

4.能分析方波发生器电路的原理。

知识准备

材料准备：电烙铁、焊锡丝、松香、烙铁架、吸锡枪、万能板、尖嘴钳、斜口钳、小镊子、二极管、电容、稳压器、集成运放、方波发生器原理图。

资讯准备：常见的电子元器件都有其固定的安装顺序，在焊接过程中如果能按照顺序焊接，会达到事半功倍的效果。

除了焊接，拆焊也是电子焊接中的必备技能。在调试、维修或焊错的情况下，常常需要将已焊接的连线或元器件拆卸下来，这个过程就是拆焊，又称解焊，它是焊接技术的一个重要组成部分。在实际操作中，拆焊要比焊接更困难，更需要使用恰当的方法和工具。如果拆焊不当，很容易损坏元器件，或使铜箔脱落而破坏印制电路板。因此，拆焊技术也是应熟练掌握的一项操作基本功。

此外，还需要掌握以下相关理论：

一、电子焊接规则

常见元器件装焊顺序依次为：电阻器、电容器、二极管、三极管、集成电路、大功率管，其他元器件则按先小后大的顺序。

1.电阻器焊接

将电阻器准确装入规定位置。要求标记向上，字向一致。装完同一种规格后再装另一种规格，尽量使电阻器的高低一致。焊完后要将露在印制电路板表面多余的引脚齐根剪去。

2.电容器焊接

将电容器装入规定位置，并注意有极性电容器其“+”与“-”极不能接错，电容器上的标记方向要可见。要先装玻璃釉电容器、有机介质电容器、瓷介电容器，最后装电解电容器。

3.二极管的焊接

二极管焊接要注意以下几点：第一，注意阳极、阴极的极性，不能装错；第二，型号标记要易看可见；第三，焊接立式二极管时，对最短引线焊接时间不能超过2 s。

4.三极管焊接

注意e、b、c三引线位置插接正确，焊接时间尽可能短，焊接时用镊子夹住引线脚，以利散热。焊接大功率三极管时，若需加装散热片，应将接触面平整、打磨光滑后再紧固，若要求加垫绝缘薄膜时，切勿忘记加薄膜。管脚与电路板需连接时，要用塑料导线。

5.集成电路焊接

按图纸要求，检查型号、引脚位置是否符合要求。焊接时先焊边沿的二只引脚，以使其定位，然后再从左到右、自上而下逐个焊接。

对于电容器、二极管、三极管露在印制电路板面上多余的引脚均需齐根剪去。

二、拆焊技巧

1.电烙铁直接拆卸元器件

管脚比较少的元器件中，如电阻、二极管、三极管、稳压管等具有2~3个管脚的元器件，可用电烙铁直接加热元器件管脚，用镊子将元器件取下。如图3-15所示。

图3-15 用电烙铁直接拆卸图

2.使用手动吸锡器拆除元器件

利用电烙铁加热引脚焊锡，用吸锡器吸取焊锡，要求为：右手以持笔式持电烙铁，使其与水平位置的电路板呈35°左右夹角；左手以拳握式持吸锡器，拇指操控吸锡按钮，使吸锡器呈近乎垂直状态向左倾斜约5°为宜，方便操作。首先调整好电烙铁温度，以2 s内能顺利烫化焊点锡为宜。将电烙铁头尖端置于焊点上，使焊点融化，移开电烙铁的同时，将吸锡器放在焊盘上按动吸锡按键，吸取焊锡。如图3-16所示。

图3-16 用手动吸锡器拆卸图

3.使用电动吸锡枪拆除直插式元器件（图3-17）

图3-17 用电动吸锡枪拆除直插式元器件图

吸锡枪具有真空度高、温度可调、防静电及操作简便等特点，可拆除所有直插式安装的元器件。拆卸步骤：选择内径比被拆元器件的引线直径大0.1~0.2 mm 的烙铁头。待烙铁达到设定温度后，对正焊盘，使吸锡枪的烙铁头和焊盘垂直轻触，焊锡熔化后，左右移动吸锡头，使金属化孔内的焊锡全部熔化，同时启动真空泵开关，即可吸净元器件引脚上的焊锡。按上述方法，将被拆元器件其余引脚上的焊锡逐个吸净。用镊子检查元器件每个引脚上的焊锡是否全部吸净。若未吸净，则用烙铁对该引脚重新补锡后再拆。重新补锡焊接的目的是使新焊的焊锡与过孔内残留的焊锡熔为一体，再解焊时热传递漫流就形成了通导，只有这样元器件引脚与焊盘之间黏连的焊锡才能吸干净。

4.吸锡线

吸锡线是一款专用的维修工具，它的出现大大减少了电子产品的返工/修理的时间，并很大程度上降低了对电路板造成热损伤的危险。精密的几何编织设计保证了最大的表面张力和吸锡能力。吸锡编线优化了编织线到焊点的热传输，从而加快了吸锡的速度。而极少的助焊剂残留，也同时加快了PCB的清洗过程，甚至可以彻底取消清洁过程。

吸锡线清理多余焊锡的方法是：把烙铁放在吸锡带上，然后在芯片焊盘上缓缓移动，等焊锡熔化之后就会被锡吸带吸起，从而吸尽管脚间的锡，如图3-18所示。之后最好能用洗板水将机板芯片位置洗彻底。

5.使用热风枪拆除表面贴装器件

热风枪为点热源，对单个元器件的加热较为迅速。将热风枪的温度与风量调到适当位置，对准表面贴装器件进行加热，同时震动印刷电路板，使表面贴装件脱离焊盘。如图3-19所示。

图3-18 用吸锡线拆卸图

图3-19 用热风枪拆卸图

三、方波发生器电路的组成及原理

由集成运放构成的方波发生器，包括迟滞比较电路和RC振荡电路两大部分。电路原理如图3-20所示。

图3-20 方波发生电路原理框图

1.滞回比较器

滞回比较器又称施密特触发器、迟滞比较器。这种比较器的特点是当输入信号ui逐渐增大或逐渐减小时，它有两个阈值，且不相等，其传输特性具有“滞回”曲线的形状。滞回比较器也有反相输入和同相输入两种方式。UR是某一固定电压，改变UR值能改变阈值及回差大小。以图3-21所示的反相滞回比较器为例，计算阈值并画出传输特性。

图3-21 滞回比较器及其传输特性

（1）正向过程正向过程的阈值为：

形成电压传输特性的abcd段。

（2）负向过程负向过程的阈值为：

形成电压传输特性上defa段。由于它与磁滞回线形状相似，故称之为滞回电压比较器。

利用求阈值的临界条件和叠加原理方法，不难计算出如图3-21（b）所示的同相滞回比较器的两个阈值：

两个阈值的差值ΔUTH=UTH1－UTH2称为回差。

由上分析可知，改变R2的值可改变回差大小，调整UR可改变UTH1和UTH2，但不影响回差大小。即滞回比较器的传输特性将平行右移或左移，滞回曲线宽度不变。比较器的波形变换如图3-22所示。

图3-22 比较器的波形变换

2.方波发生器电路原理

方波信号发生器电路如图3-14所示，它由反相输入的滞回比较器和RC积分电路组成。其中RC回路既作为延迟环节，又作为反馈网络，通过RC充、放电实现输出状态的自动转换，而输出端引入的限流电阻RO和两个背靠背的双向稳压管起到了双向限幅的作用。下面结合图3-21，来说明一下电路工作原理。

工作原理：设某一时刻输出电压UO=+UZ，则同相输入端电位U+=+UT。UO通过R4对电容C正向充电。反相输入端电位U－随时间增长而逐渐升高，当时间趋近于无穷时，U－趋于+UZ；一旦U－=+UT，再稍增大，UO就从+UZ跃变为－UZ，与此同时U－从+UT跃变为－UT。随后，UO又通过R4对电容C放电。反相输入端电位U－随时间增长而逐渐降低，当时间趋近于无穷时，U－趋于－UZ；一旦U－=－UT，再稍减小，UO就从－UZ跃变为+UZ，与此同时，U+从－UT跃变为+UT，电容又开始反向充电。而上述过程周而复始，电路产生了输出状态的自动转换，便输出方波。