电路板维修基础知识

电路板维修基础知识

一、电容篇

1、在电路中一般用“C”加数字表示(如C25表示编号为25的电容)。电容是由两片金属膜紧靠,中间用绝缘

材料隔开而组成的元件。电容的特性主要是隔直流通交流。

电容容量的大小就是表示能贮存电能的大小,电容对交流信号的阻碍作用称为容抗,它与交流信号的频率和电容量有关。

容抗XC=1/2πfc(f表示交流信号的频率,C表示电容容量)

电话机中常用电容的种类有电解电容、瓷片电容、贴片电容、独石电容、钽电容和涤纶电容等。

2、识别方法:电容的识别方法与电阻的识别方法基本相同,分直标法、色标法和数标法3种。电容的基本单位用法

拉(F)表示,其它单位还有:毫法(mF)、微法(uF)、纳法(nF)、皮法(pF)。其中:1法拉=103毫法=106微法=109

纳法=1012皮法

容量大的电容其容量值在电容上直接标明,如10uF/16V

容量小的电容其容量值在电容上用字母表示或数字表示6

字母表示法:1m=1000uF1P2=1.2PF1n=1000PF

数字表示法:一般用三位数字表示容量大小,前两位表示有效数字,第三位数字是倍率。

如:102表示10×102PF=1000PF224表示22×104PF=0.22uF

3、电容容量误差表

符号FGJKLM

允许误差±1%±2%±5%±10%±15%±20%

如:一瓷片电容为104J表示容量为0.1uF、误差为±5%。

4、故障特点

在实际维修中,电容器的故障主要表现为:

(1)引脚腐蚀致断的。

(2)脱焊和虚焊的开路故障。

(3)漏液后造成容量小或开路故障。

(4)漏电、严重漏电和击穿故障。

二、二极管晶体二极管在电路中常用“D”加数字表示,如:D5表示编号为5的二极管。

1、作用:二极管的主要特性是单向导电性,也就是在正向电压的作用下,导通电阻很小;而在反向电压作用下导

通电阻极大或无穷大。正因为二极管具有上述特性,无绳电话机中常把它用在整流、隔离、稳压、极性保护、编码控制、

调频调制和静噪等电路中。

电话机里使用的晶体二极管按作用可分为:整流二极管(如1N4004)、隔离二极管(如1N4148)、肖特基二极管(如

BAT85)、发光二极管、稳压二极管等。

2、识别方法:二极管的识别很简单,小功率二极管的N极(负极),在二极管外表大多采用一种色圈标出来,有些

二极管也用二极管专用符号来表示P极(正极)或N极(负极),也有采用符号标志为“P”、“N”来确定二极管极性的。

发光二极管的正负极可从引脚长短来识别,长脚为正,短脚为负。

3、测试注意事项:用数字式万用表去测二极管时,红表笔接二极管的正极,黑表笔接二极管的负极,此时测得的阻

值才是二极管的正向导通阻值,这与指针式万用表的表笔接法刚好相反。稳压二极管

稳压二极管在电路中常用“ZD”加数字表示,如:ZD5表示编号为5的稳压管。

1、稳压二极管的稳压原理: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。

2、故障特点:稳压二极管的故障主要表现在开路、短路和稳压值不稳定。在这3种故障中,前一种故障表现出电源

电压升高;后2种故障表现为电源电压变低到零伏或输出不稳定。

常用稳压二极管的型号及稳压值如下表:

型号1N47281N47291N47301N47321N47331N47341N47351N47441N47501N47511N4761

稳压值3.3V3.6V3.9V4.7V5.1V5.6V6.2V15V27V30V75V变容二极管

变容二极管是根据普通二极管内部“PN结”的结电容能随外加反向电压的变化而变化这一原理专门设计出来的一

种特殊二极管。

变容二极管在无绳电话机中主要用在手机或座机的高频调制电路上,实现低频信号调制到高频信号上,并发射出去。

在工作状态,变容二极管调制电压一般加到负极上,使变容二极管的内部结电容容量随调制电压的变化而变化。

变容二极管发生故障,主要表现为漏电或性能变差:

(1)发生漏电现象时,高频调制电路将不工作或调制性能变差。

(2)变容性能变差时,高频调制电路的工作不稳定,使调制后的高频信号发送到对方被对方接收后产生失真。

出现上述情况之一时,就应该更换同型号的变容二极管。

三、电感

电感在电路中常用“L”加数字表示,如:L6表示编号为6的电感。电感线圈是将绝缘的导线在绝缘的骨架上绕一

定的圈数制成。直流可通过线圈,直流电阻就是导线本身的电阻,压降很小;当交流信号通过线圈时,线圈两端将会产

生自感电动势,自感电动势的方向与外加电压的方向相反,阻碍交流的通过,所以电感的特性是通直流阻交流,频率越

高,线圈阻抗越大。电感在电路中可与电容组成振荡电路。

电感一般有直标法和色标法,色标法与电阻类似。如:棕、黑、金、金表示1uH(误差5%)的电感。电感的基本单

位为:亨(H)换算单位有:1H=103mH=106uH。

四、三极管

晶体三极管在电路中常用“Q”加数字表示,如:Q17表示编号为17的三极管。1、特点:晶体三极管(简称三极管)是内部含有2个PN结,并且具有放大能力的特殊器件。它分NPN型和PNP

型两种类型,这两种类型的三极管从工作特性上可互相弥补,所谓OTL电路中的对管就是由PNP型和NPN型配对使用。

电话机中常用的PNP型三极管有:A92、9015等型号;NPN型三极管有:A42、9014、9018、9013、9012等型号。

2、晶体三极管主要用于放大电路中起放大作用,在常见电路中有三种接法。为了便于比较,将晶体管三种接法电路

所具有的特点列于下表,供大家参考。

名称共发射极电路共集电极电路(射极输出器)共基极电路

输入阻抗中(几百欧~几千欧)大(几十千欧以上)小(几欧~几十欧)输出阻抗中(几千欧~几十千欧)小(几欧~几十欧)大(几十千欧~几百千欧)

电压放大倍数大小(小于1并接近于1)大

电流放大倍数大(几十)大(几十)小(小于1并接近于1)

功率放大倍数大(约30~40分贝)小(约10分贝)中(约15~20分贝)频率特性高频差好好

应用多级放大器中间级,低频放大输入级、输出级或作阻抗匹配用高频或宽频带电路及恒流源电路

3、在线工作测量

在实际维修中,三极管都已经安装在线路板上,要每只拆下来测量实在是一件麻烦事,并且很容易损坏电路板,根

据实际维修,本人总结出一种在电路上带电测量三极管工作状态来判断故障所在的方法,供大家参考:

类别

故障发生部位测试要点

e-b极开路Ved>1vVed=V+

e-b极短路Veb=0vVcd=0vVbd升高Re开路Ved=0v

Rb2开路Vbd=Ved=V+

Rb2短路Ved约为0.7V

Rb1增值很多,开路Vec

b-c极间短路Vbc=0vVcd很低

Rc开路Vbc=0vVcd升高Vbd不变

Rb2阻值增大很多Ved约为V+Vcd约为0VVed电压不稳三极管和周围元件有虚焊

类别

故障发生部位测试要点

Rb1开路Vbe=0Vcd=V+Ved=0

Rb1短路Vbe约为1vVed=V-Vbe

Rb2短路Vbd=0vVbe=0vVcd=V+

Re开路Vbd升高Vce=0vVbe=0v

Re短路Vbd=0.7vVbe=0.7v

Rc开路Vce=0vVbe=0.7vVed约为0v

c-e极短路Vce=0vVbe=0.7vVed升高

b-e极开路Vbe>1vVed=0vVcd=V+

b-e极短路Vce约为V+Vbe=0vVcd约为0v

c-b极开路Vce=V+Vbe=0.7vVed=0v

c-b极短路Vcb=0vVbe=0.7vVcd=0v

集成电路的检测方法

现在的电子产品往往由于一块集成电路损坏,导致一部分或几个部分不能正常工作,影响设备的正常使用。那么

如何检测集成电路的好坏呢?通常一台设备里面有许多个集成电路,当拿到一部有故障的集成电路的设备时,首先要根

据故障现象,判断出故障的大体部位,然后通过测量,把故障的可能部位逐步缩小,最后找到故障所在。要找到故障

所在必须通过检测,通常修理人员都采用测引脚电压方法来判断,但这只能判断出故障的大致部位,而且有的引脚反应

不灵敏,甚至有的没有什么反应。就是在电压偏离的情况下,也包含外围元件损坏的因素,还必须将集成块内部故障与

外围故障严格区别开来,因此单靠某一种方法对集成电路是很难检测的,必须依赖综合的检测手段。

现以万用表检测为例,介绍其具体方法。我们知道,集成块使用时,总有一个引脚与印制电路板上的“地”线是

焊通的,在电路中称之为接地脚。由于集成电路内部都采用直接耦合,因此,集成块的其它引脚与接地脚之间都存在着

确定的直流电阻,这种确定的直流电阻称为该脚内部等效直流电阻,简称R内。当我们拿到一块新的集成块时,可通过

用万用表测量各引脚的内部等效直流电阻来判断其好坏,若各引脚的内部等效电阻R内与标准值相符,说明这块集成块

是好的,反之若与标准值相差过大,说明集成块内部损坏。

测量时有一点必须注意,由于集成块内部有大量的三极管,二极管等非线性元件,在测量中单测得一个阻值还不

能判断其好坏,必须互换表笔再测一次,获得正反向两个阻值。只有当R内正反向阻值都符合标准,才能断定该集成块

完好。在实际修理中,通常采用在路测量。先测量其引脚电压,如果电压异常,

可断开引脚连线测接线端电压,以判

断电压变化是外围元件引起,还是集成块内部引起。也可以采用测外部电路到地之间的直流等效电阻(称R外)来判断,

通常在电路中测得的集成块某引脚与接地脚之间的直流电阻(在路电阻),实际是R内与R外并联的总直流等效电阻。在

修理中常将在路电压与在路电阻的测量方法结合使用。有时在路电压和在路电阻偏离标准值,并不一定是集成块损坏,

而是有关外围元件损坏,使R外不正常,从而造成在路电压和在路电阻的异常。这时便只能测量集成块内部直流等效电

阻,才能判定集成块是否损坏。

根据实际检修经验,在路检测集成电路内部直流等效电阻时可不必把集成块从电路上焊下来,只需将电压或在路电

阻异常的脚与电路断开,同时将接地脚也与电路板断开,其它脚维持原状,测量出测试脚与接地脚之间的R内正反向电

阻值便可判断其好坏。例如,电视机内集成块TA7609P瑢脚在路电压或电阻异常,可切断瑢脚和⑤脚(接地脚)然后用

万用表内电阻挡测瑢脚与⑤脚之间电阻,测得一个数值后,互换表笔再测一次。若集成块正常应测得红表笔接地时为8.2k

Ω,黑表笔接地时为272kΩ的R内直流等效电阻,否则集成块已损坏。在测量中多数引脚,万用表用R×1k挡,当个别引脚R内很大时,换用R×10k挡,这是因为R×1k挡其表内电池

电压只有1.5V,当集成块内部晶体管串联较多时,电表内电压太低,不能供集成块内晶体管进入正常工作状态,数值无

法显现或不准确。总之,在检测时要认真分析,灵活运用各种方法,摸索规律,做到快速、准确找出故障。

集成电路的检测经验介绍

(一)常用的检测方法

集成电路常用的检测方法有在线测量法、非在线测量法和代换法。

1.非在线测量非在线测量潮在集成电路未焊入电路时,通过测量其各引脚之间的直流电阻值与已知正常同型号

集成电路各引脚之间的直流电阻值进行对比,以确定其是否正常。

2.在线测量在线测量法是利用电压测量法、电阻测量法及电流测量法等,通过在电路上测量集成电路的各引脚电

压值、电阻值和电流值是否正常,来判断该集成电路是否损坏。

3.代换法代换法是用已知完好的同型号、同规格集成电路来代换被测集成电路,可以判断出该集成电路是否损坏。

(二)常用集成电路的检测

1.微处理器集成电路的检测微处理器集成电路的关键测试引脚是VDD电源端、RESET复位端、XIN晶振信号

输入端、XOUT晶振信号输出端及其他各线输入、输出端。在路测量这些关键脚对地的电阻值和电压值,看是否与正常

值(可从产品电路图或有关维修资料中查出)相同。不同型号微处理器的RESET复位电压也不相同,有的是低电平复

位,即在开机瞬间为低电平,复位后维持高电平;有的是高电平复位,即在开关瞬间为高电平,复位后维持低电平。

2.开关电源集成电路的检测开关电源集成电路的关键脚电压是电源端(VCC)、激励脉冲输出端、电压检测输入

端、电流检测输入端。测量各引脚对地的电压值和电阻值,若与正常值相差较大,在其外围元器件正常的情况下,可以

确定是该集成电路已损坏。内置大功率开关管的厚膜集成电路,还可通过测量开关管C、B、E极之间的正、反向电阻

值,来判断开关管是否正常。

3.音频功放集成电路的检测检查音频功放集成电路时,应先检测其电源端(正电源端和负电源端)、音频输入端、

音频输出端及反馈端对地的电压值和电阻值。若测得各引脚的数据值与正常值相差较大,其外围元件与正常,则是该集

成电路内部损坏。对引起无声故障的音频功放集成电路,测量其电源电压正常时,可用信号干扰法来检查。测量时,万

用表应置于R×1档,将红表笔接地,用黑表笔点触音频输入端,正常时扬声器中应有较强的“喀喀”声。

4.运算放大器集成电路的检测用万用表直流电压档,测量运算放大器输出端与负电源端之间的电压值(在静态时

电压值较高)。用手持金属镊子依次点触运算放大器的两个输入端(加入干扰信号),若万用表表针有较大幅度的摆动,

则说明该运算放大器完好;若万用表表针不动,则说明运算放大器已损坏。

5.时基集成电路的检测时基集成电路内含数字电路和模拟电路,用万用表很难直接测出其好坏。可以用如图9-13

所示的测试电路来检测时基集成电路的好坏。测试电路由阻容元件、发光二极管LED、6V直流电源、电源开关S和8

脚IC插座组成。将时基集成电路(例如NE555)插信IC插座后,按下电源开关

S,若被测时基集成电路正常,则发光

二极管LED将闪烁发光;若LED不亮或一直亮,则说明被测时基集成电路性能不良。

集成电路代换技巧

一、直接代换

直接代换是指用其他IC不经任何改动而直接取代原来的IC,代换后不影响机器的主要性能与指标。

其代换原则是:代换IC的功能、性能指标、封装形式、引脚用途、引脚序号和间隔等几方面均相同。其中IC的功

能相同不仅指功能相同;还应注意逻辑极性相同,即输出输入电平极性、电压、电流幅度必须相同。例如:图像中放IC,

TA7607与TA7611,前者为反向高放AGC,后者为正向高放AGC,故不能直接代换。除此之外还有输出不同极性AFT

电压,输出不同极性的同步脉冲等IC都不能直接代换,即使是同一270_f8公

司或厂家的产品,都应注意区分。性能指标是指

IC的主要电参数(或主要特性曲线)、最大耗散功率、最高工作电压、频率范围及各信号输入、输出阻抗等参数要与原

IC相近。功率小的代用件要加大散热片。

1.同一型号IC的代换

同一型号IC的代换一般是可靠的,安装集成电路时,要注意方向不要搞错,否则,通电时集成电路很可能被烧毁。

有的单列直插式功放IC,虽型号、功能、特性相同,但引脚排列顺序的方向是有所不同的。例如,双声道功放ICLA4507,

其引脚有“正”、“反”之分,其起始脚标注(色点或凹坑)方向不同;没有后缀与后缀为"R"的IC等,例如M5115P与

M5115RP.

2.不同型号IC的代换

⑴型号前缀字母相同、数字不同IC的代换。这种代换只要相互间的引脚功能完全相同,其内部电路和电参数稍有差

异,也可相互直接代换。如:伴音中放ICLA1363和LA1365,后者比前者在IC第⑤脚内部增加了一个稳压二极管,其

它完全一样。

⑵型号前缀字母不同、数字相同IC的代换。一般情况下,前缀字母是表示生产厂家及电路的类别,前缀字母后面的

数字相同,大多数可以直接代换。但也有少数,虽数字相同,但功能却完全不同。例如,HA1364是伴音IC,而uPC1364

4558,8脚的是运算放大器NJM4558,14脚的是CD4558数字电路;是色解码IC;

故二者完全不能代换。

⑶型号前缀字母和数字都不同IC的代换。有的厂家引进未封装的IC芯片,然后加工成按本厂命名的产品。还有如为

了提高某些参数指标而改进产品。这些产品常用不同型号进行命名或用型号后缀加以区别。例如,AN380与uPC1380

可以直接代换;AN5620、TEA5620、DG5620等可以直接代换。

二、非直接代换

非直接代换是指不能进行直接代换的IC稍加修改外围电路,改变原引脚的排列或增减个别元件等,使之成为可代

换的IC的方法。

代换原则:代换所用的IC可与原来的IC引脚功能不同、外形不同,但功能要相同,特性要相近;代换后不应影响

原机性能。

1.不同封装IC的代换

相同类型的IC芯片,但封装外形不同,代换时只要将新器件的引脚按原器件引脚的形状和排列进行整形。例如,

AFT电路CA3064和CA3064E,前者为圆形封装,辐射状引脚;后者为双列直插塑料封装,两者内部特性完全一样,按

引脚功能进行连接即可。双列ICAN7114、AN7115与LA4100、LA4102封装形式基本相同,引脚和散热片正好都相差180

°。前面提到的AN5620带散热片双列直插16脚封装、TEA5620双列直插18脚封装,9、10脚位于集成电路的右边,

相当于AN5620的散热片,二者其它脚排列一样,将9、10脚连起来接地即可使用。

2.电路功能相同但个别引脚功能不同IC的代换

代换时可根据各个型号IC的具体参数及说明进行。如电视机中的AGC、视频信号输出有正、负极性的区别,只要在

输出端加接倒相器后即可代换。

3.类型相同但引脚功能不同IC的代换

这种代换需要改变外围电路及引脚排列,因而需要一定的理论知识、完整的资料和丰富的实践经验与技巧。

4。有些空脚不应擅自接地

内部等效电路和应用电路中有的引出脚没有标明,遇到空的引出脚时,不应擅自接地,这些引出脚为更替或备用脚,

有时也作为内部连接。

5.用分立元件代换IC

有时可用分立元件代换IC中被损坏的部分,使其恢复功能。代换前应了解该IC的内部功能原理、每个引出脚的正

常电压、波形图及与外围元件组成电路的工作原理。同时还应考虑:⑴信号能否从IC中取出接至外围电路的输入端:

⑵经外围电路处理后的信号,能否连接到集成电路内部的下一级去进行再处理(连接时的信号匹配应不影响其主要参

数和性能)。如中放IC损坏,从典型应用电路和内部电路看,由伴音中放、鉴频以及音频放大级成,可用信号注入法找

出损坏部分,若是音频放大部分损坏,则可用分立元件代替。

6.组合代换

组合代换就是把同一型号的多块IC内部未受损的电路部分,重新组合成一块完整的IC,用以代替功能不良的IC的

方法。对买不到原配IC的情况下是十分适用的。但要求所利用IC内部完好的电路一定要有接口引出脚。

非直接代换关键是要查清楚互相代换的两种IC的基本电参数、内部等效电路、各引脚的功能、IC与外部元件之间

连接关系的资料。实际操作时予以注意:

⑴集成电路引脚的编号顺序,切勿接错;

⑵为适应代换后的IC的特点,与其相连的外围电路的元件要作相应的改变;⑶电源电压要与代换后的IC相符,如果原电路中电源电压高,应设法降压;电压低,要看代换IC能否工作。

⑷代换以后要测量IC的静态工作电流,如电流远大于正常值,则说明电路可能产生自激,这时须进行去耦、调整。

若增益与原来有所差别,可调整反馈电阻阻值;

⑸代换后IC的输入、输出阻抗要与原电路相匹配;检查其驱动能力。

⑹在改动时要充分利用原电路板上的脚孔和引线,外接引线要求整齐,避免前后交叉,以便检查和防止电路自激,特

别是防止高频自激;

(7)在通电前电源Vcc回路里最好再串接一直流电流表,降压电阻阻值由大到小观察集成电路总电流的变化是否正常

如何识别常用元器件?

一、电阻

电阻在电路中用“R”加数字表示,如:R1表示编号为1的电阻。电阻在电路中的主要作用为:分流、限流、分压、

偏置等。

1、参数识别:电阻的单位为欧姆(Ω),倍率单位有:千欧(KΩ),兆欧(MΩ)等。换算

方法是:1兆欧=1000千欧=1000000欧

电阻的参数标注方法有3种,即直标法、色标法和数标法。

a、数标法主要用于贴片等小体积的电路,如:472表示47×100Ω(即4.7K);104则表示100K

b、色环标注法使用最多,现举例如下:四色环电阻五色环电阻(精密电阻)2、电阻的色标位置和倍率关系如下表所示:

颜色有效数字倍率允许偏差(%)银色/x0.01±10金色/x0.1±5黑色0+0/棕色1x10±1红

色2x100±2橙色3x1000/黄色4x10000/绿色5x100000±0.5蓝色6x1000000±0.2紫色7

x10000000±0.1灰色8x100000000/白色9x1000000000/

二、电容

1、电容在电路中一般用“C”加数字表示(如C13表示编号为13的电容)。电容是由两片金属膜紧靠,中间用绝缘

材料隔开而组成的元件。电容的特性主要是隔直流通交流。

电容容量的大小就是表示能贮存电能的大小,电容对交流信号的阻碍作用称为容抗,它与交流信号的频率和电容量

有关。

容抗XC=1/2πfc(f表示交流信号的频率,C表示电容容量)电话机中常用电容的种类有电解电容、瓷片电容、贴

片电容、独石电容、钽电容和涤纶电容等。

2、识别方法:电容的识别方法与电阻的识别方法基本相同,分直标法、色标法和数标法3种。电容的基本单位用

法拉(F)表示,其它单位还有:毫法(mF)、微法(uF)、纳法(nF)、皮法(pF)。其中:1法拉=103毫法=106微法

=109纳法=1012皮法

容量大的电容其容量值在电容上直接标明,如10uF/16V

容量小的电容其容量值在电容上用字母表示或数字表示

字母表示法:1m=1000uF1P2=1.2PF1n=1000PF

数字表示法:一般用三位数字表示容量大小,前两位表示有效数字,第三位数字是倍率。

如:102表示10×102PF=1000PF224表示22×104PF=0.22uF

3、电容容量误差表

符号FGJKLM

允许误差±1%±2%±5%±10%±15%±20%如:一瓷片电容为104J表示容量为0.1uF、误差为±5%。

三、晶体二极管

晶体二极管在电路中常用“D”加数字表示,如:D5表示编号为5的二极管。1、作用:二极管的主要特性是单向导电性,也就是在正向电压的作用下,导通电阻很小;而在反向电压作用下导通

电阻极大或无穷大。正因为二极管具有上述特性,无绳电话机中常把它用在整流、隔离、稳压、极性保护、编码控制、

调频调制和静噪等电路中。电话机里使用的晶体二极管按作用可分为:整流二极管(如1N4004)、隔离二极管(如1N4148)、

肖特基二极管(如BAT85)、发光二极管、稳压二极管等。

2、识别方法:二极管的识别很简单,小功率二极管的N极(负极),在二极管外表大多采用一种色圈标出来,有些二

极管也用二极管专用符号来表示P极(正极)或N极(负极),也有采用符号标志为“P”、“N”来确定二极管极性的。

发光二极管的正负极可从引脚长短来识别,长脚为正,短脚为负。

3、测试注意事项:用数字式万用表去测二极管时,红表笔接二极管的正极,黑表笔接二极管的负极,此时测得的阻

值才是二极管的正向导通阻值,这与指针式万用表的表笔接法刚好相反。

4、常用的1N4000系列二极管耐压比较如下:

型号1N40011N40021N40031N40041N40051N40061N4007

耐压(V)[***********]000

电流(A)均为1

四、稳压二极管

稳压二极管在电路中常用“ZD”加数字表示,如:ZD5表示编号为5的稳压管。

1、稳压二极管的稳压原理: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。

2、故障特点:稳压二极管的故障主要表现在开路、短路和稳压值不稳定。在这3种故障中,前一种故障表现出电

源电压升高;后2种故障表现为电源电压变低到零伏或输出不稳定。

常用稳压二极管的型号及稳压值如下表:

型号1N47281N47291N47301N47321N47331N47341N47351N47441N47501N4751

1N4761

稳压值3.3V3.6V3.9V4.7V5.1V5.6V6.2V15V27V30V75V

五、电感

电感在电路中常用“L”加数字表示,如:L6表示编号为6的电感。电感线圈是将绝缘的导线在绝缘的骨架上绕一

定的圈数制成。直流可通过线圈,直流电阻就是导线本身的电阻,压降很小;当交流信号通过线圈时,线圈两端将会产

生自感电动势,自感电动势的方向与外加电压的方向相反,阻碍交流的通过,所以电感的特性是通直流阻交流,频率越

高,线圈阻抗越大。电感在电路中可与电容组成振荡电路。电感一般有直标法和色标法,色标法与电阻类似。如:棕、

黑、金、金表示1uH(误差5%)的电感。电感的基本单位为:亨(H)换算单位有:1H=103mH=106uH。

六、变容二极管

变容二极管是根据普通二极管内部“PN结”的结电容能随外加反向电压的变化而变化这一原理专门设计出来的

一种特殊二极管。变容二极管在无绳电话机中主要用在手机或座机的高频调制电路上,实现低频信号调制到高频信号上,

并发射出去。在工作状态,变容二极管调制电压一般加到负极上,使变容二极管的内部结电容容量随调制电压的变化而

变化。

变容二极管发生故障,主要表现为漏电或性能变差:

(1)发生漏电现象时,高频调制电路将不工作或调制性能变差。

(2)变容性能变差时,高频调制电路的工作不稳定,使调制后的高频信号发送到对方被对方接收后产生失真。

出现上述情况之一时,就应该更换同型号的变容二极管。

七、晶体三极管

晶体三极管在电路中常用“Q”加数字表示,如:Q17表示编号为17的三极管。

1、特点:晶体三极管(简称三极管)是内部含有2个PN结,并且具有放大能力的特殊器件。它分NPN型和PNP

型两种类型,这两种类型的三极管从工作特性上可互相弥补,所谓OTL电路中的对管就是由PNP型和NPN型配对使用。

电话机中常用的PNP型三极管有:A92、9015等型号;NPN型三极管有:A42、9014、9018、9013、9012等型号。

2、晶体三极管主要用于放大电路中起放大作用,在常见电路中有三种接法。为了便于比较,将晶体管三种接法电路

所具有的特点列于下表,供大家参考。

名称共发射极电路共集电极电路(射极输出器)共基极电路

输入阻抗中(几百欧~几千欧)大(几十千欧以上)小(几欧~几十欧)输出阻抗中(几千欧~几十千欧)小(几欧~几十欧)大(几十千欧~几百千欧)

电压放大倍数大小(小于1并接近于1)大

电流放大倍数大(几十)大(几十)小(小于1并接近于1)

功率放大倍数大(约30~40分贝)小(约10分贝)中(约15~20分贝)频率特性高频差好好

八、场效应晶体管放大器

1、场效应晶体管具有较高输入阻抗和低噪声等优点,因而也被广泛应用于各种电子设备中。尤其用场效管做整个电

子设备的输入级,可以获得一般晶体管很难达到的性能。

2、场效应管分成结型和绝缘栅型两大类,其控制原理都是一样的。

3、场效应管与晶体管的比较

(1)场效应管是电压控制元件,而晶体管是电流控制元件。在只允许从信号源取较少电流的情况下,应选用场效应

管;而在信号电压较低,又允许从信号源取较多电流的条件下,应选用晶体管。(2)场效应管是利用多数载流子导电,所以称之为单极型器件,而晶体管是即有多数载流子,也利用少数载流子导

电。被称之为双极型器件。

(3)有些场效应管的源极和漏极可以互换使用,栅压也可正可负,灵活性比晶体管好。

(4)场效应管能在很小电流和很低电压的条件下工作,而且它的制造工艺可以很方便地把很多场效应管集成在一块

硅片上,因此场效应管在大规模集成电路中得到了广泛的应用。

芯片封装技术知多少

自从美国Intel公司1971年设计制造出4位微处a理器芯片以来,在20多年时间内,CPU从Intel4004、80286、80386、

80486发展到Pentium和PentiumⅡ,数位从4位、8位、16位、32位发展到64位;主频从几兆到今天的400MHz以上,

接近GHz;CPU芯片里集成的晶体管数由2000个跃升到500万个以上;半导体制造技术的规模由SSI、MSI、LSI、VLSI

达到ULSI。封装的输入/输出(I/O)引脚从几十根,逐渐增加到几百根,下世纪初可能达2千根。这一切真是一个翻天

覆地的变化。

对于CPU,读者已经很熟悉了,286、386、486、Pentium、PentiumⅡ、Celeron、K6、K6-2……相信您可以如数家

珍似地列出一长串。但谈到CPU和其他大规模集成电路的封装,知道的人未必很多。所谓封装是指安装半导体集成电

路芯片用的外壳,它不仅起着安放、固定、密封、保护芯片和增强电热性能的作用,而且还是沟通芯片内部世界与外部

电路的桥梁——芯片上的接点用导线连接到封装外壳的引脚上,这些引脚又通过印制板上的导线与其他器件建立连接。

因此,封装对CPU和其他LSI集成电路都起着重要的作用。新一代CPU的出现常常伴随着新的封装形式的使用。

芯片的封装技术已经历了好几代的变迁,从DIP、QFP、PGA、BGA到CSP再到MCM,技术指标一代比一代先进,包

括芯片面积与封装面积之比越来越接近于1,适用频率越来越高,耐温性能越来越好,引脚数增多,引脚间距减小,重

量减小,可靠性提高,使用更加方便等等。

下面将对具体的封装形式作详细说明。

一、DIP封装

70年代流行的是双列直插封装,简称DIP(DualIn-linePackage)。DIP封装结构具有以下特点:

1.适合的穿孔安装;

2.比TO型封装易于对PCB布线;

3.操作方便。

DIP封装结构形式有:多层陶瓷双列直插式DIP,单层陶瓷双列直插式DIP,引线框架式DIP(含玻璃陶瓷封接式,塑料

包封结构式,陶瓷低熔玻璃封装式).

衡量一个芯片封装技术先进与否的重要指标是芯片面积与封装面积之比,这个比

值越接近1越好。以采用40根I/O引

脚塑料包封双列直插式封装(PDIP)的CPU为例,其芯片面积/封装面积=3×3/15.24×50=1:86,离1相差很远。不难看出,

这种封装尺寸远比芯片大,说明封装效率很低,占去了很多有效安装面积。Intel公司这期间的CPU如8086、80286都采用PDIP封装。

二、芯片载体封装

80年代出现了芯片载体封装,其中有陶瓷无引线芯片载体LCCC(LeadlessCeramicChipCarrier)、塑料有引线芯片载体

PLCC(PlasticLeadedChipCarrier)、小尺寸封装SOP(SmallOutlinePackage)、塑料四边引出扁平封装PQFP(PlasticQuadFlat

Package)

以0.5mm焊区中心距,208根I/O引脚的QFP封装的CPU为例,外形尺寸28×28mm,芯片尺寸10×10mm,则芯片

面积/封装面积=10×10/28×28=1:7.8,由此可见QFP比DIP的封装尺寸大大减小。QFP的特点是:

1.适合用SMT表面安装技术在PCB上安装布线;

2.封装外形尺寸小,寄生参数减小,适合高频应用;

3.操作方便;

4.可靠性高。

Intel公司的CPU,在这期间,如Intel80386就采用塑料四边引出扁平封装PQFP。

三、BGA封装

90年代随着集成技术的进步、设备的改进和深亚微米技术的使用,LSI、VLSI、ULSI相继出现,硅单芯片集成度不

断提高,对集成电路封装要求更加严格,I/O引脚数急剧增加,功耗也随之增大。为满足发展的需要,在原有封装品种

基础上,又增添了新的品种——球栅阵列封装,简称BGA(BallGridArray

Package)。

BGA一出现便成为CPU、南北桥等VLSI芯片的高密度、高性能、多功能及高I/O引脚封装的最佳选择。其特点有:

1.I/O引脚数虽然增多,但引脚间距远大于QFP,从而提高了组装成品率;

2.虽然它的功耗增加,但BGA能用可控塌陷芯片法焊接,简称C4焊接,从而可以改善它的电热性能:

3.厚度比QFP减少1/2以上,重量减轻3/4以上;

4.寄生参数减小,信号传输延迟小,使用频率大大提高;

5.组装可用共面焊接,可靠性高;

6.BGA封装仍与QFP、PGA一样,占用基板面积过大;

Intel公司对这种集成度很高(单芯片里达300万只以上晶体管),功耗很大的CPU芯片,如Pentium、PentiumPro、Pentium

Ⅱ采用陶瓷针栅阵列封装CPGA和陶瓷球栅阵列封装CBGA,并在外壳上安装

微型排风扇散热,从而达到电路的稳定可

靠工作。

四、面向未来的新的封装技术

BGA封装比QFP先进,更比PGA好,但它的芯片面积/封装面积的比值仍很低。Tessera公司在BGA基础上做了改进,研制出另一种称为μBGA的封装技术,按0.5mm

焊区中心距,芯片面积/封装面

积的比为1:4,比BGA前进了一大步。

1994年9月日本三菱电气研究出一种芯片面积/封装面积=1:1.1的封装结构,其封装外形尺寸只比裸芯片大一点点。也

就是说,单个IC芯片有多大,封装尺寸就有多大,从而诞生了一种新的封装形式,命名为芯片尺寸封装,简称CSP(Chip

SizePackage或ChipScalePackage)。CSP封装具有以下特点:

1.满足了LSI芯片引出脚不断增加的需要;

2.解决了IC裸芯片不能进行交流参数测试和老化筛选的问题;

3.封装面积缩小到BGA的1/4至1/10,延迟时间缩小到极短。

曾有人想,当单芯片一时还达不到多种芯片的集成度时,能否将高集成度、高性能、高可靠的CSP芯片(用LSI或IC)

和专用集成电路芯片(ASIC)在高密度多层互联基板上用表面安装技术(SMT)组装成为多种多样电子组件、子系统或系统。

由这种想法产生出多芯片组件MCM(MultiChipModel)。它将对现代化的计算机、自动化、通讯业等领域产生重大影响。

MCM的特点有:

1.封装延迟时间缩小,易于实现组件高速化;

2.缩小整机/组件封装尺寸和重量,一般体积减小1/4,重量减轻1/3;

3.可靠性大大提高。

随着LSI设计技术和工艺的进步及深亚微米技术和微细化缩小芯片尺寸等技术的使用,人们产生了将多个LSI芯片组

装在一个精密多层布线的外壳内形成MCM产品的想法。进一步又产生另一种想法:把多种芯片的电路集成在一个大圆片

上,从而又导致了封装由单个小芯片级转向硅圆片级(waferlevel)封装的变革,由此引出系统级芯片SOC(SystemOnChip)

和电脑级芯片PCOC(PCOnChip)。

随着CPU和其他ULSI电路的进步,集成电路的封装形式也将有相应的发展,而封装形式的进步又将反过来促成芯片技

术向前发展。

PCB设计基本概念

1、“层(Layer)”的概念

与字处理或其它许多软件中为实现图、文、色彩等的嵌套与合成而引入的“层”

的概念有所同,Protel的“层”不是

虚拟的,而是印刷板材料本身实实在在的各铜箔层。现今,由于454繽_____电子线路的元件密集安装。防干扰和布线等特殊要求,

一些较新的电子产品中所用的印刷板不仅有上下两面供走线,在板的中间还设有能被特殊加工的夹层铜箔,例如,现在

的计算机主板所用的印板材料多在4层以上。这些层因加工相对较难而大多用于设置走线较为简单的电源布线层(如软

件中的GroundDever和PowerDever),并常用大面积填充的办法来布线(如软件中的ExternaIP1a11e和Fill)。上下位

置的表面层与中间各层需要连通的地方用软件中提到的所谓“过孔(Via)”来沟通。有了以上解释,就不难理解“多层

焊盘”和“布线层设置”的有关概念了。

举个简单的例子,不少人布线完成,到打印出来时方才发现很多连线的终端都没有焊盘,其实这是自己添加器件

库时忽略了“层”的概念,没把自己绘制封装的焊盘特性定义为”多层(Mulii一Layer)的缘故。要提醒的是,一旦选定

了所用印板的层数,务必关闭那些未被使用的层,免得惹事生非走弯路。2、过孔(Via)

为连通各层之间的线路,在各层需要连通的导线的文汇处钻上一个公共孔,这就是过孔。工艺上在过孔的孔壁圆柱

面上用化学沉积的方法镀上一层金属,用以连通中间各层需要连通的铜箔,而过孔的上下两面做成普通的焊盘形状,可

直接与上下两面的线路相通,也可不连。一般而言,设计线路时对过孔的处理有以下原则:(1)尽量少用过孔,一旦选

用了过孔,务必处理好它与周边各实体的间隙,特别是容易被忽视的中间各层与过孔不相连的线与过孔的间隙,如果是

自动布线,可在“过孔数量最小化”(ViaMinimiz8tion)子菜单里选择“on”项来自动解决。(2)需要的载流量越大,

所需的过孔尺寸越大,如电源层和地层与其它层联接所用的过孔就要大一些。3、丝印层(Overlay)

为方便电路的安装和维修等,在印刷板的上下两表面印刷上所需要的标志图案和文字代号等,例如元件标号和标称值、

元件外廓形状和厂家标志、生产日期等等。不少初学者设计丝印层的有关内容时,只注意文字符号放置得整齐美观,忽

略了实际制出的PCB效果。他们设计的印板上,字符不是被元件挡住就是侵入了助焊区域被抹赊,还有的把元件标号打

在相邻元件上,如此种种的设计都将会给装配和维修带来很大不便。正确的丝印层字符布置原则是:”不出歧义,见缝

插针,美观大方”。

4、SMD的特殊性

Protel封装库内有大量SMD封装,即表面焊装器件。这类器件除体积小巧之外的最大特点是单面分布元引脚孔。因

此,选用这类器件要定义好器件所在面,以免“丢失引脚(MissingPlns)”。另外,这类元件的有关文字标注只能随元件

所在面放置。

5、网格状填充区(ExternalPlane)和填充区(Fill)

正如两者的名字那样,网络状填充区是把大面积的铜箔处理成网状的,填充区仅是完整保留铜箔。初学者设计过程

中在上往往看不到二者的区别,实质上,只要你把图面放大后就一目了然了。正是由于平常不容易看出二者的区

别,所以使用时更不注意对二者的区分,要强调的是,前者在电路特性上有较强的抑制高频干扰的作用,适用于需做大

面积填充的地方,特别是把某些区域当做屏蔽区、分割区或大电流的电源线时尤为合适。后者多用于一般的线端部或转

折区等需要小面积填充的地方。

6、焊盘(Pad)

焊盘是PCB设计中最常接触也是最重要的概念,但初学者却容易忽视它的选择和修正,在设计中千篇一律地使用圆

形焊盘。选择元件的焊盘类型要综合考虑该元件的形状、大小、布置形式、振动和受热情况、受力方向等因素。Protel

在封装库中给出了一系列不同大小和形状的焊盘,如圆、方、八角、圆方和定位用焊盘等,但有时这还不够用,需要自

己编辑。例如,对发热且受力较大、电流较大的焊盘,可自行设计成“泪滴状”,在大家熟悉的彩电PCB的行输出变压

器引脚焊盘的设计中,不少厂家正是采用的这种形式。一般而言,自行编辑焊盘时除了以上所讲的以外,还要考虑以下

原则:

(1)形状上长短不一致时要考虑连线宽度与焊盘特定边长的大小差异不能过大;

(2)需要在元件引角之间走线时选用长短不对称的焊盘往往事半功倍;


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