构建原型
本帖最后由 能量海 于 2018-2-1 08:59 编辑
第十二章：基础电子学
构建原型
构建原型电路的主要选项有：
1、电路试验板
2、电螺丝连接条
3、条状铜箔面包板
4、印刷电路板
1、典型的电路试验板单元由有线条带卡孔矩阵组成，可以把元件引线推入其中使成电路。依我的观点，尽量避免使用它们，因为用它们实现任何有意义的电路是需要费点劲的，有些组件不够小，采用双列直插式封装与插座不吻合，而你在电路试验板上的确得到一个运行良好的电路时，在你试图将它移到一个永久性的焊接板上时，也不能保证它能很好地工作。
尽管这种类型的塑料板看起来似乎应该是便捷易用的，我从来没有发现它是这样的——自从这种板在尺寸上缩小比例去使集成电路（“芯片”）的引脚间隔紧密。一般很难把组件布局成电路图一样的样式，而如果它们不一样，那么在电路试验板布局上，它流过电路就变得缓慢。
2、当地的五金商店有廉价螺丝连接器，可以非常有效的。它们有几种尺寸，而较小的那些非常便于构建晶体管电路。它们看来像这样：
电路用这些连接器可以很容易地组装，而约翰·贝迪尼的电池脉冲电路可能是一个范例，其布局可能像这样：
我用这种建构风格做过这种电路，并且的确非常成功，建造非常便捷，且经过一段长时间的使用，证明是非常牢靠和实用的。塑料条在每个连接条之间有一个孔洞，让你能把条带用螺栓拧到可以安装其它元件的底座板上，这样，连上脉冲调制线圈和带磁的旋转器。每个连接块可以连两根或三根导线。导线需要去掉绝缘，如果还没去掉，要把导线刮干净并抛光。如果多股线放入连接器的一侧，那么在拧紧紧固螺丝前，通常最好把导线拧在一起。如果你愿意，你可以给绞线上薄薄的一层焊料，但必须做得干净整齐，以免导致接头太大而无法装配插入连接器。一个连接器可用剪刀或美工刀很容易地从条带上切割出来。单个连接器可以非常有效地连接两根导线，而不需要焊接。
虽然上图中所示的导线触发开关是一根细线，但建议用相同直径的导线会更方便，而且如果不清楚它是一根单线的开头和结尾，那么，用欧姆表可识别尾端。建议把电缆伸直到一定长度，然后用电钻绞在一起。我发现这样做不太好，因为靠近钻头的电缆要比线的其余的部分扭曲得厉害得多。另外，向外展开足够长度的导线也需要一个相当长的距离。如果你真的想把导线拧到一起（你为什么会想这样做并非很明显），那么用两个线卷，并把它们拧一起成为一节，通过反转旋转卷轴成一对，然后把绞好的一节绕在第三个轴筒上或临时支架上。这种方法不需要你去固定长长的电缆（这会纠缠结在一起，而现在使事情变得很容易），并且得到均匀的绞线，可以坐在狭小的工作区间做准。850匝线圈绕制如下：
线圈的第一股开始于在线圈基部的点“C”并结束于在线圈的顶部的点“A”。这是驱动马达的线圈，以点“A”连接到驱动电池的正极。第一股开始于在线圈基部的点“D”并结束于连接到晶体管基极电阻的以点“B”。这种配置在线圈顶部产生了一个磁化的北极场，而那推斥转子的面向线圈的永磁北极。我以这样的实施给汽车电池充电，轮子旋转平缓，大概得到每分钟200到300个脉冲给电池。随着电池充电的增加，轮速降低，因此电池的充电状态在轮子显示的是一目了然。建议线圈芯可以由一段1.5毫米直径的镀铜焊条制成，但由于铜是高导电的，我更喜欢每根焊条涂的是瓷漆，以阻止浪费功率的侧向涡流。
3、条状铜箔面包板，通常被称为“Veroboard”（细胞板）——即使它不是由Vero（细胞）制成的，这是一种便捷和符合要求的方法——尽管你必须做出很小的焊接点。请注意，焊接时燃烧树脂的难闻气味绝对最不利于你的健康，应通过确保有足够的通风来避免。
4、印刷电路板对于一次性的原型是可行的，而且做一个将增加你的生产技能，所以如果你手上有蚀刻和钻孔设备，它也是一个合理的选项。如果你什么都没有，购买所有必要的设备，要花费相当的成本，但所获得的技能是有深远意义的，而且成品板看起来非常专业。
还有其它几种构建方法，以及结构板和条板的多个品种。简单条板的使用将在以下说明，尽管这种方法并不适用于结构的许多不同的样式。
第一步是在板上为元件生成一个布局。设计布局规定时应该做钻孔，以使成品板用螺栓和绝缘支柱拧上其壳体，以保持焊点避开所有其它表面。
电路的电路图是构建的起点。你可能会想一个轻柔的网格线代表条板中孔洞矩阵。这有助于铜条走向的具象化，并能制出草图以显示在一件条板上可用孔洞的确切数的已经被使用数。条板看起来是这样的：
所以您可能希望做一个像这样的可重复使用的布局草图：
这里水平条编号和孔洞的垂直线也编号。在这个草图中，线条交叉的地方，表示板中的一个洞。一个可能的物理布局的草图于是可备妥，虽然本图所示的铜条在板的底下，从顶部看时，可能看起来像这样：
在制作这样的草图时，非常重要的是，构成电路的铜条需要打断板的两个部分之间的铜条，用来有意地沿板行进连接元件。当你在条板上绘制一个可能的物理布局时，它有助于标记一个电路图的拷贝。它可能完成如下：
这里，就在二极管下方被圈起来的元件显示它们在布局草图上被标出，而且，如有必要，打断的铜条与元件隔开。顺便值得一提的一个元件，是电路图中用红色标出的电容。这是一个去耦电容，由12伏电池通过一个电阻和一个二极管（二极管通常不用在这部分的电路中）馈给。
去耦是用一个电源去供应555芯片和驱动器，它与大电流消耗电路被合理隔离，在电路图的这一小部分未显示出来。电路的其余部分的脉动大电流消耗能够每秒多次把电池电压略微拉下。这在电池的正电源线上产生一个电压纹波，并用电阻器和二极管抑制这个纹波，输送给一个大存储电容器去平滑波纹。
电路本身并非是无可挑剔的。因为555芯片的脚3已经提供了所需的信号（并且具有更高的驱动能力），晶体管“TR2”及其相关部件是多余的，所以应该从555芯片的脚3直接采用第二输出线。绘制元件布局草图时，这小段电路只在这里显示为制作电路图的一个范例。
当布局草图做成时，电路图应用高亮笔标记区分，以确保电路图的每一部分都已成功复制到草图上。在下面的例子中，没有显示全部的高亮条带，因为这里显示的是板的一小部分：
许多电子元件在焊接就位时由于它们承受的高温而被损坏。我个人更喜欢在板的上侧用一双长尖嘴钳夹紧元件引线，同时在板子的底面进行焊点焊接。热量沿元件引线上升，然后转入移到尖嘴钳的大体积的金属，而元件则受到保护而免受过热。同样原理，焊接电路板时，我总是用双列直插式插座，这样，集成电路插入插座前，热量就已经充分消散。还有的优点是，无损更换集成电路而没有任何困难。
如果你的构建中用了互补金属氧化物半导体（CMOS）集成电路，你要避免静电。通过摩擦物体，你的衣服会积聚非常高的电压。这个电压在数千伏范围里。它能提供的电流如此之少，以至于它不会打扰你，而你可能不会注意到它。CMOS器件的运行在如此低的电流量上，致使它们会很容易被你的静电损坏。计算机硬件专业人士在处理CMOS电路时，会在腕关节绑着接地引线。你不必那么夸张。CMOS器件附有其嵌入导电材料的引线。把它们留在导电材料中，直到你准备好把它们插入电路，然后手持箱体的塑料部分而不触及任何引脚。一旦在电路中就位，电路组件将防止静电荷在芯片上积聚。
焊接是一种容易习得的技能。多芯焊料用于电子电路的焊接。这种焊丝其内包含有焊剂树脂，而当在金属表面熔化时，焊剂除去在金属上的氧化物层，从而造成一个适当的电接头。因此，重要的是，焊料置于接合区上，而当它已经处于适当的位置上时，烙铁置于其上。如果这样做，焊剂可以清洁接合区，而接点良好。如果焊料置于烙铁上，然后烙铁移到接点，在到达接合区之前，焊剂就被烧没了，从而产生的接点就不会是好的。
好的焊点有一个光滑闪亮的表面，而且拉不走进入接头的线，因为接线现在牢固地成为了接头的一部分了。做一个好的焊点约要半秒，肯定不超过一秒。在过量的热跑进接点前，你要把烙铁移离接点。连接一根导线到某种形式的终端（这经常是不可能的）时，建议焊接前做一个好的机械接头。
我用的技术是把焊料竖在工作台上，然后弯曲一端令其向下朝我倾斜。把要焊接的元件的引线置入条板的孔中，然后用长嘴钳在板上方夹住。把板翻转，底朝上，并用左手拇指夹紧板靠着钳子。板和钳子于是在焊料下方移动并定位，使焊料铺在铜条上，接触元件引线。右手现在用来把烙铁短暂地放到焊料上。这在接点上熔化焊料，使焊剂清洁区域，并做出一个好的接点。接点做出后，仍然用钳子夹住板，直到接点冷却下来。
第十二章：基础电子学
构建原型
构建原型电路的主要选项有：
1、电路试验板
2、电螺丝连接条
3、条状铜箔面包板
4、印刷电路板
1、典型的电路试验板单元由有线条带卡孔矩阵组成，可以把元件引线推入其中使成电路。依我的观点，尽量避免使用它们，因为用它们实现任何有意义的电路是需要费点劲的，有些组件不够小，采用双列直插式封装与插座不吻合，而你在电路试验板上的确得到一个运行良好的电路时，在你试图将它移到一个永久性的焊接板上时，也不能保证它能很好地工作。
尽管这种类型的塑料板看起来似乎应该是便捷易用的，我从来没有发现它是这样的——自从这种板在尺寸上缩小比例去使集成电路（“芯片”）的引脚间隔紧密。一般很难把组件布局成电路图一样的样式，而如果它们不一样，那么在电路试验板布局上，它流过电路就变得缓慢。
2、当地的五金商店有廉价螺丝连接器，可以非常有效的。它们有几种尺寸，而较小的那些非常便于构建晶体管电路。它们看来像这样：
我用这种建构风格做过这种电路，并且的确非常成功，建造非常便捷，且经过一段长时间的使用，证明是非常牢靠和实用的。塑料条在每个连接条之间有一个孔洞，让你能把条带用螺栓拧到可以安装其它元件的底座板上，这样，连上脉冲调制线圈和带磁的旋转器。每个连接块可以连两根或三根导线。导线需要去掉绝缘，如果还没去掉，要把导线刮干净并抛光。如果多股线放入连接器的一侧，那么在拧紧紧固螺丝前，通常最好把导线拧在一起。如果你愿意，你可以给绞线上薄薄的一层焊料，但必须做得干净整齐，以免导致接头太大而无法装配插入连接器。一个连接器可用剪刀或美工刀很容易地从条带上切割出来。单个连接器可以非常有效地连接两根导线，而不需要焊接。
虽然上图中所示的导线触发开关是一根细线，但建议用相同直径的导线会更方便，而且如果不清楚它是一根单线的开头和结尾，那么，用欧姆表可识别尾端。建议把电缆伸直到一定长度，然后用电钻绞在一起。我发现这样做不太好，因为靠近钻头的电缆要比线的其余的部分扭曲得厉害得多。另外，向外展开足够长度的导线也需要一个相当长的距离。如果你真的想把导线拧到一起（你为什么会想这样做并非很明显），那么用两个线卷，并把它们拧一起成为一节，通过反转旋转卷轴成一对，然后把绞好的一节绕在第三个轴筒上或临时支架上。这种方法不需要你去固定长长的电缆（这会纠缠结在一起，而现在使事情变得很容易），并且得到均匀的绞线，可以坐在狭小的工作区间做准。850匝线圈绕制如下：
线圈的第一股开始于在线圈基部的点“C”并结束于在线圈的顶部的点“A”。这是驱动马达的线圈，以点“A”连接到驱动电池的正极。第一股开始于在线圈基部的点“D”并结束于连接到晶体管基极电阻的以点“B”。这种配置在线圈顶部产生了一个磁化的北极场，而那推斥转子的面向线圈的永磁北极。我以这样的实施给汽车电池充电，轮子旋转平缓，大概得到每分钟200到300个脉冲给电池。随着电池充电的增加，轮速降低，因此电池的充电状态在轮子显示的是一目了然。建议线圈芯可以由一段1.5毫米直径的镀铜焊条制成，但由于铜是高导电的，我更喜欢每根焊条涂的是瓷漆，以阻止浪费功率的侧向涡流。
3、条状铜箔面包板，通常被称为“Veroboard”（细胞板）——即使它不是由Vero（细胞）制成的，这是一种便捷和符合要求的方法——尽管你必须做出很小的焊接点。请注意，焊接时燃烧树脂的难闻气味绝对最不利于你的健康，应通过确保有足够的通风来避免。
4、印刷电路板对于一次性的原型是可行的，而且做一个将增加你的生产技能，所以如果你手上有蚀刻和钻孔设备，它也是一个合理的选项。如果你什么都没有，购买所有必要的设备，要花费相当的成本，但所获得的技能是有深远意义的，而且成品板看起来非常专业。
还有其它几种构建方法，以及结构板和条板的多个品种。简单条板的使用将在以下说明，尽管这种方法并不适用于结构的许多不同的样式。
第一步是在板上为元件生成一个布局。设计布局规定时应该做钻孔，以使成品板用螺栓和绝缘支柱拧上其壳体，以保持焊点避开所有其它表面。
电路的电路图是构建的起点。你可能会想一个轻柔的网格线代表条板中孔洞矩阵。这有助于铜条走向的具象化，并能制出草图以显示在一件条板上可用孔洞的确切数的已经被使用数。条板看起来是这样的：
所以您可能希望做一个像这样的可重复使用的布局草图：
这里水平条编号和孔洞的垂直线也编号。在这个草图中，线条交叉的地方，表示板中的一个洞。一个可能的物理布局的草图于是可备妥，虽然本图所示的铜条在板的底下，从顶部看时，可能看起来像这样：
在制作这样的草图时，非常重要的是，构成电路的铜条需要打断板的两个部分之间的铜条，用来有意地沿板行进连接元件。当你在条板上绘制一个可能的物理布局时，它有助于标记一个电路图的拷贝。它可能完成如下：
这里，就在二极管下方被圈起来的元件显示它们在布局草图上被标出，而且，如有必要，打断的铜条与元件隔开。顺便值得一提的一个元件，是电路图中用红色标出的电容。这是一个去耦电容，由12伏电池通过一个电阻和一个二极管（二极管通常不用在这部分的电路中）馈给。
去耦是用一个电源去供应555芯片和驱动器，它与大电流消耗电路被合理隔离，在电路图的这一小部分未显示出来。电路的其余部分的脉动大电流消耗能够每秒多次把电池电压略微拉下。这在电池的正电源线上产生一个电压纹波，并用电阻器和二极管抑制这个纹波，输送给一个大存储电容器去平滑波纹。
电路本身并非是无可挑剔的。因为555芯片的脚3已经提供了所需的信号（并且具有更高的驱动能力），晶体管“TR2”及其相关部件是多余的，所以应该从555芯片的脚3直接采用第二输出线。绘制元件布局草图时，这小段电路只在这里显示为制作电路图的一个范例。
当布局草图做成时，电路图应用高亮笔标记区分，以确保电路图的每一部分都已成功复制到草图上。在下面的例子中，没有显示全部的高亮条带，因为这里显示的是板的一小部分：
许多电子元件在焊接就位时由于它们承受的高温而被损坏。我个人更喜欢在板的上侧用一双长尖嘴钳夹紧元件引线，同时在板子的底面进行焊点焊接。热量沿元件引线上升，然后转入移到尖嘴钳的大体积的金属，而元件则受到保护而免受过热。同样原理，焊接电路板时，我总是用双列直插式插座，这样，集成电路插入插座前，热量就已经充分消散。还有的优点是，无损更换集成电路而没有任何困难。
如果你的构建中用了互补金属氧化物半导体（CMOS）集成电路，你要避免静电。通过摩擦物体，你的衣服会积聚非常高的电压。这个电压在数千伏范围里。它能提供的电流如此之少，以至于它不会打扰你，而你可能不会注意到它。CMOS器件的运行在如此低的电流量上，致使它们会很容易被你的静电损坏。计算机硬件专业人士在处理CMOS电路时，会在腕关节绑着接地引线。你不必那么夸张。CMOS器件附有其嵌入导电材料的引线。把它们留在导电材料中，直到你准备好把它们插入电路，然后手持箱体的塑料部分而不触及任何引脚。一旦在电路中就位，电路组件将防止静电荷在芯片上积聚。
焊接是一种容易习得的技能。多芯焊料用于电子电路的焊接。这种焊丝其内包含有焊剂树脂，而当在金属表面熔化时，焊剂除去在金属上的氧化物层，从而造成一个适当的电接头。因此，重要的是，焊料置于接合区上，而当它已经处于适当的位置上时，烙铁置于其上。如果这样做，焊剂可以清洁接合区，而接点良好。如果焊料置于烙铁上，然后烙铁移到接点，在到达接合区之前，焊剂就被烧没了，从而产生的接点就不会是好的。
好的焊点有一个光滑闪亮的表面，而且拉不走进入接头的线，因为接线现在牢固地成为了接头的一部分了。做一个好的焊点约要半秒，肯定不超过一秒。在过量的热跑进接点前，你要把烙铁移离接点。连接一根导线到某种形式的终端（这经常是不可能的）时，建议焊接前做一个好的机械接头。
我用的技术是把焊料竖在工作台上，然后弯曲一端令其向下朝我倾斜。把要焊接的元件的引线置入条板的孔中，然后用长嘴钳在板上方夹住。把板翻转，底朝上，并用左手拇指夹紧板靠着钳子。板和钳子于是在焊料下方移动并定位，使焊料铺在铜条上，接触元件引线。右手现在用来把烙铁短暂地放到焊料上。这在接点上熔化焊料，使焊剂清洁区域，并做出一个好的接点。接点做出后，仍然用钳子夹住板，直到接点冷却下来。
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