第5章电路板的焊接、组装和测试
许多人第一次看到电器内部的电路板模块时，可能对电路板上镶嵌的各色元器件充满了好奇，想尝试亲手制作一块电路板模块。电路板是电子部件、电子元器件电气连接的支撑体和载体，主要功能是使各种电子零部件形成预定的电路连接。
PCB的制作涉及电路分析、电路设计、制图等内容，是一项相对复杂的工作，通常需要专门的课时进行深入地学习。作为电路课程学习的入门，本章实验仅涉及一个双通道音频功放电路的焊接练习。希望通过在一块万能板(特制的PCB)上焊接一个双通道音频功放电路模块，初步了解元器件的识别，体验电路板焊接、组装和测试的过程，增加对电路的感性认识。
一、 实验目的
1. 电路元器件识别；
2. 电路板的焊接练习；
3. 直流稳压电源、万用表的使用。
二、 实验设备
1. 电烙铁、剪刀(或斜口钳)、螺丝刀、镊子、焊锡丝、松香；
2. 双通道音频功放电路套件、导线；
3. 数字万用表；
4. 直流稳压电源；
5. 信号发生器；
6. 示波器。
三、 实验原理
本实验所采用的双音频功放电路模块以TDA2822为核心，由扬声器、插头和几个电阻、电容等元器件组成，该功放电路模块在很多场合都有应用。增加电池供电或采用USB供电后，可以用作手机的外部放大器，也可用作计算机多媒体音响系统，或者用作小型床头听音系统。实验的电路原理图如图51所示。
对照图51，从左到右，立体声双音频信号(由手机或计算机耳机插孔输出)通过插头P1输入功放电路模块，双声道信号分两路VL、VR经电位器R1、R2加至集成电路TDA2822的第6脚、第7脚，信号经TDA2822放大后由第3脚、第1脚输出至电解电容C4、C5，经C4、C5后加至两个扬声器。电位器R1和R2用于调节输入信号的幅度，从而改变输出音量的大小。C1、C2、C3是TDA2822要求的外围配置，用于电源或信号滤波。C4、C5起到隔直流通交流的作用； R3和C6、R4和C7用于扬声器输入端的信号滤波，滤除杂散干扰。电阻R5与LED发光二极管D1组成电源指示电路，用于指示电路模块是否加电。











图51功放电路原理图







四、 实验内容
1. 元器件认知
实验采用的套件如图52所示，对照图示，清点、辨认套件中的元器件，检查是否有误或缺漏，如果有，应立即向实验老师报告。


图52电路板套件实物图


各元器件说明如下： 
(1) PCB电路板。一般称作万能板或洞洞板，本实验采用的是大小为70mm×90mm×1.5mm的单面板，孔径1.0mm，孔间距2.54mm，材质为玻璃纤维。
(2) TDA2822。意法半导体(ST)开发的双通道单片功率放大集成电路，通常在袖珍式盒式放音机、收录机和多媒体有源音箱中作音频放大器。具有电路简单、音质好、电压范围宽等特点，可工作于立体声以及桥式放大(BTL)的电路形式下。本实验使用的器件采用DIP8封装，如图53所示，其内部原理示意图和外部引脚排列如图54所示。


图53TDA2822外形图




图54TDA2822内部原理示意图


注意： 从集成电路外形(图53)看，集成电路上有个小缺口或小圆坑，缺口或圆坑下方紧邻的引脚定义为第1脚，逆时针方向引脚序号递增。各引脚定义如表51所示。TDA2822为单电源供电，电源电压为1.8～15V。详细的TDA2822的各项指标请参考其说明文档。


表51TDA2822引脚功能配置



引出端序号符号功能引出端序号符号功能

1
OUT1
输出端1
5
IN2(—)
反相输入端2
2
VCC
电源
6
IN2(+)
同相输入端2
3
OUT2
输出端2
7
IN1(+)
同相输入端1
4
GND
地
8
IN1(—)
反相输入端1

(3) 集成电路插座。实验时集成电路一般不直接焊在PCB板上，而是将集成电路插座焊在电路板上，集成电路插在插座上。此方式有两种作用，一是避免在焊接时温度过高损坏集成电路，二是方便在实验过程中更换集成电路。
(4) 双声道耳机插头。将其插于手机或计算机耳机插孔，通过插头内的导线可将信号从手机或计算机连接至电路板模块。注意插头上标注的L、R、GND分别对应左、右通道和信号接地端。
(5) 电位器。电位器是微型化的滑动变阻器，有3个脚，标注203表示电位器有2个脚之间的电阻为固定值20kΩ，另外的第3脚为滑动脚，用螺丝刀转动电位器上的白色旋钮，可改变第3脚与其他两脚之间的阻值。
(6) 独石电容。独石电容上的104，表示电容的容值为10×104pF=0.1μF，如图55。若独石电容上的标注是103，表示电容的容值为10×103pF=0.01μF。
(7) 电解电容。注意电解电容的两个引脚有正负极之分，管壳灰色“”号下对应引脚为负极，该引脚金属引线较短，连接电路中直流电位相对低的一端。另一端引线较长的为正极，连接电路中直流电位相对高的一端，如图56所示。标注470μF50V，表示电容容值为470μF，耐压为50V。注意电解电容在电路中的符号。


图55独石电容




图56电解电容


(8) 扬声器。注意扬声器外接引线时不要与内部引线共用焊盘，应使用旁边单独的焊盘。
(9) 发光二极管，用作指示灯。可用万用表二极管挡测试其阴极和阳极，一般引脚引线长的一端为阳极，接高电位一端，引脚引线短的一端为阴极，接低电位一端(本实验中接地)。
(10) 电阻。注意电阻阻值的色环标注，首先通过外观读取阻值，然后用万用表测量，并验证读取阻值是否正确。测量时不要用双手同时接触电阻两端，以免影响阻值测量精度。
2. 原理图与实物对应
将套件中的元器件实物与原理图51进行对比，将实际的元器件与原理图中的电路元件一一对应起来。
3. 电路组装与焊接
电子元器件的组装与焊接是制作电子产品必不可少的程序，也是电子工程师的基本技能。焊接之前要先在电路板上进行元器件摆放和布局，应使器件摆放尽量紧凑、美观，使焊接连线尽量短，同时便于检测和调试。具体焊接可按如下步骤进行。
(1) 用砂纸清除PCB板焊盘上的氧化层，用砂纸或小刀清除元器件引脚上的氧化层。
(2) 为待焊的PCB焊盘、元器件引脚镀锡。
(3) 将集成电路底座安装到PCB板的元件面上(图57)，然后在焊接面焊接底座。注意： 焊接时避免长时间用烙铁接触焊盘以防焊盘脱落。先焊接底座两个对角线脚(1、5或4、8)，使底座平整紧贴PCB，然后焊接其余引脚。
(4) 围绕集成电路底座布局、插装并焊接电解电容C1、C2、C3、C4、C5，为方便导线连接，C1(100μF)的正极端应靠近集成电路的第5脚，C2(100μF)的正极端应靠近集成电路的第8脚，C3(470μF)的正极端应靠近集成电路的第2脚，C4(470μF)的正极端应靠近集成电路的第3脚，C5(470μF)的正极端应靠近集成电路的第1脚。
(5) 布局、插装并焊接其他元器件(如图58或自行确定布局)。焊接时注意焊点饱满，不要虚焊，长出的引脚用斜口钳或剪刀剪掉。


图57PCB元件面与DIP8底座




图58元器件布局样例


(6) 按原理图用导线连接布局好的各个元器件引脚(见图59)。注意： 原理图上所有的GND都连接在一起后向外引出至直流稳压电源的负极，原理图上所有的VCC都连接在一起后向外引出至直流稳压电源的+5V。实际连接的导线无须完全与原理图中的导线一样横平竖直，美观简洁即可。


图59元器件连接图以及与手机的连接图


4. 测试
焊接好电路后，对照原理图检查各元器件连接是否正确。若连接无误，则可按如下步骤进行测试。
(1) 设置信号发生器产生频率为100Hz、幅度为1V的正弦波。具体设置方式参见信号发生器使用方法。
(2) 用示波器观察信号发生器的输出信号。
注意： 信号发生器的输出信号用鳄鱼夹信号线，示波器输入信号用示波器探头(钩子线)，两种信号线实物图见图510。示波器使用方法参见示波器介绍。


图510信号线


(3) 按图511连接，加电测试。


图511电源信号源示波器连接图


将信号发生器输出加至VR和GND，或加至VL和GND，同时用示波器观察正弦信号。若连接无误则会在扬声器中听到单频音。若不能听到请仔细检查电路连接。若声音小，可调节相应电位器增大声音。改变频率，可以体验变调的正弦单频音。
用手机代替信号发生器，按图512连接，用手机播放一段音乐，能在扬声器上听到声音。


图512电源手机连接图


注意： 不要让电源VCC和地GND短路，电源正负极不得接错。
五、 实验报告要求
对实验情况进行总结，写出本次焊接实验的心得体会(收获、问题和建议)。
六、 思考题
1. 集成电路焊接有什么技巧？
2. 如何避免虚焊？