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发表于:2008-4-11 13:00:14
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机器周期计算

一个机器周期包括12个时钟周期。下面让我们算一下一个机器周期是多长时间吧。设一个单片机工作于12M晶振,它的时钟周期是1/12(微秒)。它的一个机器周期是12*1/12)也就是1微秒。(请计算一个工作于6M晶振的单片机,它的机器周期是多少)。

MCS-51单片机的所有指令中,有一些完成得比较快,只要一个机器周期就行了,有一些完成得比较慢,得要2个机器周期,还有两条指令要4个机器周期才行。这也不难再解,不是吗?我让你扫地的执行要完成总得比要你完成擦黑板的指令时间要长。为了恒量指令执行时间的长短,又引入一个新的概念:指令周期。所谓指令周期就是指执行一条指令的时间。INTEL对每一条指令都给出了它的指令周期数,这些数据,大部份不需要我们去记忆,但是有一些指令是需要记住的,如DJNZ指令是双周期指令。

下面让我们来计算刚才的延时。首先必须要知道晶振的频率,我们设所用晶振为12M,则一个机器周期就是1微秒。而DJNZ指令是双周期指令,所以执行一次要2个微秒。一共执行62500次,正好125000微秒,也就是125毫秒。

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发表于:2007-12-19 11:05:31
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orcad的元件库列表

orcad的元件库列表

1' AMPLIFIER.OLB共182个零件,存放模拟放大器IC,如CA3280,TL027C,EL4093等。
2' ARITHMETIC.OLB共182个零件,存放逻辑运算IC,如TC4032B,74LS85等。
3' ATOD.OLB共618个零件,存放A/D转换IC,如ADC0804,TC7109等。
4' BUS DRIVERTRANSCEIVER.OLB共632个零件,存放汇流排驱动IC,如74LS244,74LS373等数字IC。
5' CAPSYM.OLB共35个零件,存放电源,地,输入输出口,标题栏等。
6' CONNECTOR.OLB共816个零件,存放连接器,如4 HEADER,CON AT62,RCA JACK等。
7' COUNTER.OLB共182个零件,存放计数器IC,如74LS90,CD4040B。
8' DISCRETE.OLB共872个零件,存放分立式元件,如电阻,电容,电感,开关,变压器等常用零件。
9' DRAM.OLB共623个零件,存放动态存储器,如TMS44C256,MN41100-10等。
10' ELECTRO MECHANICAL.OLB共6个零件,存放马达,断路器等电机类元件。
11' FIFO.OLB共177个零件,存放先进先出资料暂存器,如40105,SN74LS232。
12' FILTRE.OLB共80个零件,存放滤波器类元件,如MAX270,LTC1065等。
13' FPGA.OLB存放可编程逻辑器件,如XC6216/LCC。
14' GATE.OLB共691个零件,存放逻辑门(含CMOS和TLL)。
15' LATCH.OLB共305个零件,存放锁存器,如4013,74LS73,74LS76等。
16' LINE DRIVER RECEIVER.OLB共380个零件,存放线控驱动与接收器。如SN75125,DS275等。
17' MECHANICAL.OLB共110个零件,存放机构图件,如M HOLE 2,PGASOC-15-F等。
18' MICROCONTROLLER.OLB共523个零件,存放单晶片微处理器,如68HC11,AT89C51等。
19' MICRO PROCESSOR.OLB共288个零件,存放微处理器,如80386,Z80180等。
20' MISC.OLB共1567个零件,存放杂项图件,如电表(METER MA),微处理器周边(Z80-DMA)等未分类的零件。
21' MISC2.OLB共772个零件,存放杂项图件,如TP3071,ZSD100等未分类零件。
22' MISCLINEAR.OLB共365个零件,存放线性杂项图件(未分类),如14573,4127,VFC32等。
23' MISCMEMORY.OLB共278个零件,存放记忆体杂项图件(未分类),如28F020,X76F041等。
24' MISCPOWER.OLB共222个零件,存放高功率杂项图件(未分类),如REF-01,PWR505,TPS67341等。
25' MUXDECODER.OLB共449个零件,存放解码器,如4511,4555,74AC157等。
26' OPAMP.OLB共610个零件,存放运放,如101,1458,UA741等。
27' PASSIVEFILTER.OLB共14个零件,存放被动式滤波器,如DIGNSFILTER,RS1517T,LINE FILTER等。
28' PLD.OLB共355个零件,存放可编程逻辑器件,如22V10,10H8等。
29' PROM.OLB共811个零件,存放只读记忆体运算放大器,如18SA46,XL93C46等。
30' REGULATOR.OLB共549个零件,存放稳压IC,如78xxx,79xxx等。
31' SHIFTREGISTER.OLB共610个零件,存放移位寄存器,如4006,SNLS91等

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系统分类: 模拟技术   |    用户分类:    |    来源: 整理

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发表于:2007-12-6 13:28:43
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电容分类

电容的基础知识 (1)
根据介质的不同,同时结合实际应用中的具体情况,我们把电容器简单分为三类
第一类:电解类
电解电容器是指在铝、钽、铌、钛等阀金属的表面采用阳极氧化法生成一薄层氧化物作为电介质,以电解质作为阴极而构成的电容器。目前最常用的电解电容有铝电解和钽电解。
广义上讲,电解质包括电解液、二氧化锰、有机半导体TCNQ、导体聚合物(PPy、PEDT)、凝胶电解质PEO等。后面的几种是目前比较尖端的电容器。
注意:电解质和电介质的不同。
第二类:薄膜类
以往的纸介电容器、塑料薄膜电容器多用板状或条状的铝箔作为电极,现在,大多采用真空蒸镀的方式在电容器纸、有机薄膜等的表面涂覆金属薄层作为电极。由于金属化形式的出现,该类电容器在小型化和片式化方面有了长足的发展,对电解电容器构成一定的挑战和威胁。
第三类:瓷介类
陶瓷电容器采用钛酸钡、钛酸锶等高介电常数的陶瓷材料作为电介质,在电介质的表面印刷电极浆料,经低温烧结制成。陶瓷电容器的外形以片式居多,也有管形、圆片形等形状。
5、 国产电容器的命名
电容器的名字一般有四部分
第一部分:名称,用字母表示,电容器用C。
第二部分:材料,用字母表示。
第三部分:分类,一般用数字表示,个别用字母表示。
第四部分:序号,用数字表示。
用字母表示产品的材料:A-钽电解、B-聚苯乙烯等非极性薄膜、C-高频陶瓷、D-铝电解、E-其它材料电解、G-合金电解、H-复合介质、I-玻璃釉、J-金属化纸、L-涤纶等极性有机薄膜、N-铌电解、Q-漆膜、T-低频陶瓷、V-云母纸、Y-云母、Z-纸介、BB- 聚丙烯薄膜
CCG10A-2 C C 1 CT 4
电容器 小圆片 独石
高频瓷 高频瓷 低频瓷
高功率 电容 电容
高频高功率电容器

数字含义:
电解方面各厂家有不同的使用方法,不一而足。
薄膜电容:材料后面的第一个数字1表示箔式有感2表示金属化6表示交流8表示高压
瓷介电容: 材料后面的第一个数字1表示圆片型4表示独石型8表示高压
6、 关于电解的一些情况
2 电容器是使用最广,用量最大,且不可取代的电子元件,其产量约占电子元件的40%,而铝电解电容器又占三大类电容器(电解电容器、陶瓷电容器、有机薄膜电容器)产量的36.8%。电解电容器是10年来我国发展速度最快的元件之一,目前,国内电解电容器的年生产总量接近250亿只,年平均增长率高达28%,占全球电解电容器产量的1/3。在发展过程中,铝电解电容器也有来自集成电路、整机电路的改进和在高压、高频、长寿命、小容量应用领域中其它电容器(如多层独石陶瓷电容器、金属化薄膜电容器、钽电解电容器等)的相互渗透。铝电解电容器自身也在不断改进、完善和创新。尤其是随着科学技术的发展,社会需求的提高,环境的改善,新型整机的诞生,使小型化、片式化和中高压大容量铝电解电容器的应用领域不断拓宽,需求量越来越大。因此,铝电解电容器不仅不会萎缩,而且还具有更强的生命力和更广阔的发展空间,会有更快的增长速度。
2 电解电容的特点
电解电容器特点一:单位体积的电容量非常大,比其它种类的电容大几十到数百倍。
电解电容器特点二:额定的容量可以做到非常大,可以轻易做到几万μf甚至几f(但不能和双电层电容相比)。
电解电容器特点三:价格比其它种类具有压倒性优势,因为电解电容的组成材料都是普通的工业材料,比如铝等等。制造电解电容的设备也都是普通的工业设备,可以大规模生产,成本相对比较低。
2 电解电容的缺点
内部损耗大:此主要是由于电解液所形成的电阻 加上相对于容量下铝箔及接点本身的电阻所形成 此内电阻 在等价电路上为串联电阻亦即影响逸散因子的因素。在大电流充放电时,可能会引致发热等现象。
静电容量误差大:因为电解电容器的大部分电容量是依靠铝箔表面凹凸不平的曲面及电解形成的氧化膜介质所形成,而此二者不管在进行处理或使用时,性质均不安定,使得许多电解质电容器的容量误差为标示值的-20%到+80%。为此项缺陷在电源电路中并无所影响。
漏电流大:主要是因为介质特性的关系,此在使用于交连等需要隔绝直流之处宜特别注意。
长期储存后,漏电流有增大及容量降低之倾向:此乃由于氧化铝膜长期浸渍在电解液中,使铝膜的介质特性劣化所致,但可于施加电压若干时间后恢复之。
2 电解电容的构造和生产过程(以普通得引线铝电解和引线钽电解为例)
a、铝电解的构造和生产过程
铝电解基本由正极箔+氧化膜(不能独立于正极箔存在)+电解纸(浸有电解液)+负极箔+外壳+胶塞+引线+套管 (可参看实物)
第一步:铝箔的腐蚀:增加面积几十到几百倍,凹凸不平
第二步:氧化膜形成工艺:形成具有单向导电性的氧化膜
第三步:铝箔的切割
第四步:引线的铆接
第五步:电解纸的卷绕
第六步:电解液的浸渍
第七步:装配:加铝壳跟胶塞
第八步:卷边:加套管
第九步:老化:额定电压跟额定温度下
b、钽电容的构造和生产过程
固体钽电解基本由钽粉(正极)+氧化膜(不能独立于钽粉存在)+二氧化锰+银粉+石墨+环氧树脂+引线
第一步:将钽粉和有机溶剂掺杂在一起,按照一定的形状加压成形,同时埋入钽引线。
第二步:在2000度以上的真空高温环境下,将掺杂有机溶剂的钽粉在真空中进行烧结变成类似于海绵的状态,同时和引线真正地融合在一起。
第三步:将海绵状的钽,泡在磷酸溶液里面电解,氧化后表面即生成五氧化二钽。五氧化二钽的介电常数非常高,在27左右,性能高于铝电解电容的三氧化二铝介质(介电常数7左右)。
第四步:将液态的硝酸锰加入钽块,然后将其在水蒸汽(催化剂)环境中进行热分解,分别成二氧化锰与二氧化氮。硝酸锰吸附性好,生成的二氧化锰可以完全吸附在海面状钽块内部的无数个小孔当中。假如这里直接使用固体的二氧化锰,就无法达到这种效果,这就是为什么二氧化锰只能在制造过程中得到的原因。假如使用PPY/PEDT等固体聚合物,因其溶点很低,就可以直接将其熔解然后放进去。
第五步: 最后要将银粉和石墨涂在二氧化锰的表面上,减少它的ESR,增强它的导电性。
第六步: 加入外引线,然后用环氧树脂进行封装


电容的基础知识(2)

电子制作中需要用到各种各样的电容器,它们在电路中分别起着不同的作用。与电阻器相似,通常简称其为电容,用字母C表示。顾名思义,电容器就是“储存电荷的容器”。尽管电容器品种繁多,但它们的基本结构和原理是相同的。两片相距很近的金属中间被某物质(固体、气体或液体)所隔开,就构成了电容器。两片金属称为的极板,中间的物质叫做介质。电容器也分为容量固定的与容量可变的。但常见的是固定容量的电容,最多见的是电解电容和瓷片电容。

不同的电容器储存电荷的能力也不相同。规定把电容器外加1伏特直流电压时所储存的电荷量称为该电容器的电容量。电容的基本单位为法拉(F)。但实际上,法拉是一个很不常用的单位,因为电容器的容量往往比1法拉小得多,常用微法(μF)、纳法(nF)、皮法(pF)(皮法又称微微法)等,它们的关系是:1法拉(F)= 1000000微法(μF) 1微法(μF)= 1000纳法(nF)= 1000000皮法(pF)

在电子线路中,电容用来通过交流而阻隔直流,也用来存储和释放电荷以充当滤波器,平滑输出脉动信号。小容量的电容,通常在高频电路中使用,如收音机、发射机和振荡器中。大容量的电容往往是作滤波和存储电荷用。而且还有一个特点,一般1μF以上的电容均为电解电容,而1μF以下的电容多为瓷片电容,当然也有其他的,比如独石电容、涤纶电容、小容量的云母电容等。电解电容有个铝壳,里面充满了电解质,并引出两个电极,作为正(+)、负(-)极,与其它电容器不同,它们在电路中的极性不能接错,而其他电容则没有极性。

把电容器的两个电极分别接在电源的正、负极上,过一会儿即使把电源断开,两个引脚间仍然会有残留电压(学了以后的教程,可以用万用表观察),我们说电容器储存了电荷。电容器极板间建立起电压,积蓄起电能,这个过程称为电容器的充电。充好电的电容器两端有一定的电压。电容器储存的电荷向电路释放的过程,称为电容器的放电。

举一个现实生活中的例子,我们看到市售的整流电源在拔下插头后,上面的发光二极管还会继续亮一会儿,然后逐渐熄灭,就是因为里面的电容事先存储了电能,然后释放。当然这个电容原本是用作滤波的。至于电容滤波,不知你有没有用整流电源听随身听的经历,一般低质的电源由于厂家出于节约成本考虑使用了较小容量的滤波电容,造成耳机中有嗡嗡声。这时可以在电源两端并接上一个较大容量的电解电容(1000μF,注意正极接正极),一般可以改善效果。发烧友制作 HiFi音响,都要用至少1万微法以上的电容器来滤波,滤波电容越大,输出的电压波形越接近直流,而且大电容的储能作用,使得突发的大信号到来时,电路有足够的能量转换为强劲有力的音频输出。这时,大电容的作用有点像水库,使得原来汹涌的水流平滑地输出,并可以保证下游大量用水时的供应。

电容器的选用涉及到很多问题。首先是耐压的问题。加在一个电容器的两端的电压超过了它的额定电压,电容器就会被击穿损坏。一般电解电容的耐压分档为6.3V,10V,16V,25V,50V等。

电容的基础知识(3)
一、电容的分类和作用

电容(Electric capacity),由两个金属极,中间夹有绝缘材料(介质)构成。由于绝缘材料的不同,所构成的电容器的种类也有所不同:
按结构可分为:固定电容,可变电容,微调电容。
按介质材料可分为:气体介质电容,液体介质电容,无机固体介质电容,有机固体介质电容电解电容。
按极性分为:有极性电容和无极性电容。 我们最常见到的就是电解电容。
电容在电路中具有隔断直流电,通过交流电的作用,因此常用于级间耦合、滤波、去耦、旁路及信号调谐

二、电容的符号

电容的符号同样分为国内标表示法和国际电子符号表示法,但电容符号在国内和国际表示都差不多,唯一的区别就是在有极性电容上,国内的是一个空筐下面一根横线,而国际的就是普通电容加一个“+”符号代表正极。

三、电容的单位

电阻的基本单位是:F (法),此外还有μF(微法)、pF(皮法),另外还有一个用的比较少的单位,那就是:nF(),由于电容 F 的容量非常大,所以我们看到的一般都是μF、nF、pF的单位,而不是F的单位。
他们之间的具体换算如下:
1F=1000000μF
1μF=1000nF=1000000pF

四、电容的耐压 单位:V(伏特)

每一个电容都有它的耐压值,这是电容的重要参数之一。普通无极性电容的标称耐压值有:63V、100V、160V、250V、400V、600V、 1000V等,有极性电容的耐压值相对要比无极性电容的耐压要低,一般的标称耐压值有:4V、6.3V、10V、16V、25V、35V、50V、 63V、80V、100V、220V、400V等。

五、电容的种类

电容的种类有很多,可以从原理上分为:无极性可变电容、无极性固定电容、有极性电容等,从材料上可以分为:CBB电容(聚乙烯),涤纶电容、瓷片电容、云母电容、独石电容、电解电容、钽电容等。下面是各电容的优缺点:

各种电容的优缺点

极性 名称 制作 优点 缺点
无 无感CBB电容 2层聚丙乙烯塑料和2层金属箔交替夹杂然后捆绑而成。 无感,高频特性好,体积较小 不适合做大容量,价格比较高,耐热性能较差。
无 CBB电容 2层聚乙烯塑料和2层金属箔交替夹杂然后捆绑而成。 有感,其他同上。
无 瓷片电容 薄瓷片两面渡金属膜银而成。 体积小,耐压高,价格低,频率高(有一种是高频电容) 易碎!容量低
无 云母电容 云母片上镀两层金属薄膜 容易生产,技术含量低。 体积大,容量小,(几乎没有用了)
无 独石电容 体积比CBB更小,其他同CBB,有感
有 电解电容 两片铝带和两层绝缘膜相互层叠,转捆后浸泡在电解液(含酸性的合成溶液)中。 容量大。 高频特性不好。
有 钽电容 用金属钽作为正极,在电解质外喷上金属作为负极。 稳定性好,容量大,高频特性好。 造价高。(一般用于关键地方)

表1

六、电容的标称及识别方法

由于电容体积要比电阻大,所以一般都使用直接标称法。如果数字是0.001,那它代表的是0.001uF=1nF,如果是10n,那么就是10nF,同样100p就是100pF。
不标单位的直接表示法:用1~4位数字表示,容量单位为pF,如350为350pF,3为3pF,0.5为0.5pF
色码表示法:沿电容引线方向,用不同的颜色表示不同的数字,第一,二种环表示电容量,第三种颜色表示有效数字后零母鍪 ǖノ晃猵F)
颜色意义:黑=0、棕=1、红=2、橙=3、黄=4、绿=5、蓝=6、紫=7、灰=8、白=9。
电容的识别:看它上面的标称,一般有标出容量和正负极,也有用引脚长短来区别正负极长脚为正,短脚为负。
电容容量误差表
符 号 F G J K L M
允许误差 ±1% ±2% ±5% ±10% ±15% ±20%
如:一瓷片电容为104J表示容量为0. 1 uF、误差为±5%。
 
电容分类介绍

名称:聚酯(涤纶)电容(CL)
符号:
电容量:40p--4u
额定电压:63--630V
主要特点:小体积,大容量,耐热耐湿,稳定性差
应用:对稳定性和损耗要求不高的低频电路

名称:聚苯乙烯电容(CB)
符号:
电容量:10p--1u
额定电压:100V--30KV
主要特点:稳定,低损耗,体积较大
应用:对稳定性和损耗要求较高的电路

名称:聚丙烯电容(CBB)
符号:
电容量:1000p--10u
额定电压:63--2000V
主要特点:性能与聚苯相似但体积小,稳定性略差
应用:代替大部分聚苯或云母电容,用于要求较高的电路

名称:云母电容(CY)
符号:
电容量:10p--0。1u
额定电压:100V--7kV
主要特点:高稳定性,高可靠性,温度系数小
应用:高频振荡,脉冲等要求较高的电路

名称:高频瓷介电容(CC)
符号:
电容量:1--6800p
额定电压:63--500V
主要特点:高频损耗小,稳定性好
应用:高频电路

名称:低频瓷介电容(CT)
符号:
电容量:10p--4。7u
额定电压:50V--100V
主要特点:体积小,价廉,损耗大,稳定性差
应用:要求不高的低频电路

名称:玻璃釉电容(CI)
符号:
电容量:10p--0。1u
额定电压:63--400V
主要特点:稳定性较好,损耗小,耐高温(200度)
应用:脉冲、耦合、旁路等电路

名称:铝电解电容
符号:
电容量:0。47--10000u
额定电压:6。3--450V
主要特点:体积小,容量大,损耗大,漏电大
应用:电源滤波,低频耦合,去耦,旁路等

名称:钽电解电容(CA)铌电解电容(CN)
符号:
电容量:0。1--1000u
额定电压:6。3--125V
主要特点:损耗、漏电小于铝电解电容
应用:在要求高的电路中代替铝电解电容

名称:空气介质可变电容器
符号:
可变电容量:100--1500p
主要特点:损耗小,效率高;可根据要求制成直线式、直线波长式、直线频率式及对数式等
应用:电子仪器,广播电视设备等

名称:薄膜介质可变电容器
符号:
可变电容量:15--550p
主要特点:体积小,重量轻;损耗比空气介质的大
应用:通讯,广播接收机等

名称:薄膜介质微调电容器
符号:
可变电容量:1--29p
主要特点:损耗较大,体积小
应用:收录机,电子仪器等电路作电路补偿

名称:陶瓷介质微调电容器
符号:
可变电容量:0。3--22p
主要特点:损耗较小,体积较小
应用:精密调谐的高频振荡回路

名称:独石电容
最大的缺点是温度系数很高,做振荡器的稳漂让人受不了,我们做的一个555振荡器,电容刚好在7805旁边,开机后,用示波器看频率,眼看着就慢慢变化,后来换成涤纶电容就好多了.
独石电容的特点:
电容量大、体积小、可靠性高、电容量稳定,耐高温耐湿性好等。
应用范围:
广泛应用于电子精密仪器。各种小型电子设备作谐振、耦合、滤波、旁路。
容量范围:
0.5PF--1UF
耐压:二倍额定电压。
里面说独石又叫多层瓷介电容,分两种类型,1型性能挺好,但容量小,一般小于0。2U,另一种叫II型,容量大,但性能一般。

就温漂而言:
独石为正温糸数+130左右,CBB为负温系数-230,用适当比例并联使用,可使温漂降到很小.
就价格而言:
钽,铌电容最贵,独石,CBB较便宜,瓷片最低,但有种高频零温漂黑点瓷片稍贵.云母电容Q值较高,也稍贵.

大家一起来摩机――电容的搭配

大家一起来摩机――电容的搭配
在本节中,我们要给大家讲一讲电解电容和薄膜电容的搭配问题。本文中使用的方法和得出的结果均为自己试验的结果,听友们在别的地方是看不见这样的资料的,也正因为是自己试验的结果,所以可能会有一些疏漏甚至是错误的地方,欢迎大家指正。
在一个电器中,尤其是在CD中,电容发挥着巨大的作用,因为在音响器材中,电容的用量是相当大的,尤其是在cd中间,很多集成块是必须的而且选择的余地几乎没有,不像功放中的放大管,可以有很多选择,因此在cd中,一旦把集成块固定了之后,你能选择的也只有电容和电阻了,由于电阻对声音的音响比电容的影响小的多,所以电容就是我们关注的重中之重。当然电阻的作用较小也是相对的,比如说输入和输出电阻对器材的影响就较大,但是其他电阻的影响较小。
既然器材中需要大量的电容,于是一些列的问题就出现了,这么多的品牌到底应该用哪一种?解码滤波芯片为cs4390,cs8412,cs8414, pcm1732,pmd-100,pmd-200,运放不低于opa2604,那么你的机器经过重新的电容搭配后,声音都会有巨大的改变,可以轻易击败原来的机器。下面我就以CD为例来说明电容的选择和搭配。
要对机器中的电容进行精妙的搭配,除了你手头有足够多的精品电容外,还必须有一个重要的先决条件,那就是你要有一个足够灵敏的耳朵,因为在这个过程中,仪器能提供的帮助非常有限,尤其是在薄膜电容方面,常用的仪器几乎不能发挥作用,这时候全凭你的评价标准和耳朵来验声。搭配电容时先固定下来容量大的电容,然后再分别上容量小的电容,这时候每个位置可能都有几个品牌的电容供你选择,除了耐心的对比外你没有更好的选择。当你把每个电容固定下来后,还必须做一个反向的工作,那就是把你加上去的小电容再以从小到大的顺序分别取下来,看看声音有没有变化,因为我们对电容的重新组合是从多个地方动手,这样对声音的修饰可能会有重叠,因此最后这一步是必不可少的。如果你取下一个电容后,声音并没有改变,那就是说你的修饰出现了重叠,你在其他地方的修饰已经可以发挥你取下的这个电容发挥的作用,这样这个电容就可以去掉,如果取下这个电容后声音变差了,那就说明这个电容的是必须的,这个电容就要保留。另外需要提醒大家的是,电容安装上后,使用一段时间声音会有微妙的变化,一般来说,起初听上去声音粗的电容后来会变细,声音细的电容使用一段时间后声音会变粗,所以不要安装好后简单听听就下结论,还是要耐心煲透。
无论是设计一个器材或是摩机都要明白,我们所作的一切都是为了还原信号,我们的修饰只是在信号确实无法完整还原时所采取的不得已的手段。因此在摩机时候,就必须遵循这样一个原则,离信号最终输出端越远的地方,你越要考虑还原问题,而在离输出端较近的地方,这时候信号已经出现了不可避免的失真和变形,这时候可以多考虑修饰问题。
在cd中需要动手组合电容的地方有三大块,一块是转盘供电部分的滤波电容,二是数模转换以及随后的运放滤波部分,三是输出耦合部分。其中离最终信号输出最远的是第一部分,最近的是第三部分。因此在转盘的供电部分,尽量注意还原而不是修饰。在目前能找到的高级电容中,对声音修饰最少的应该是ROE这款电解电容,因此在这一环节可以考虑用这款电容,而不是rifa和思碧。我们都知道电容有分频作用,不同的容量电容可以让不同频率的信号更好的通过,一般大容量电容适合低频通过,二小容量电容适合高频通过。通常的器材在这一块往往使用两枚3700u的电容,也有用4700u的,所有的信号都通过这两个电容,这就导致低频信号比较畅通,但是高频信号会出现衰减,所以我们要并联两个小的优质薄膜电容,为高频信号提供直通的途径。
为了使各个频段的信号都有专用的通道,滤波电容也应该进行不同电容量的电容的搭配。比如说选择同一厂家同一型号同一电压的大小不同的电容并联。具体的选择为2200u,1000u,680u,470u,220u,100u,低于100的可以考虑薄膜电容。但是目前市场上很难找到这么齐全的ROE电容,因此只能做2200,1000,和470的搭配,注意,1000u的要用两个,让每个声道的容量达到5000u左右,如果容量太小,机器读盘不好,会挑盘。为了照顾高频信号。必须用一些优质薄膜电容,建议使用ero的薄膜电容,用10u,1u和0.1u,如果感觉声音过亮,也可以加一个思碧的电容,容量在1- 2u,思碧容量不要偏离这个容量太大。不管是否加思碧电容,容量最小的那个电容一定要是ero的,这对音场的影响极大。在这一步也可以不用这么多的电容进行复杂的搭配,只要出好声,电容数量越少越好。
下面就到了数模转换部分了。无论你采用了何种手段,转到这一部分的信号都有很大的失真了,因此在这一阶段,修饰是必须的。当然我们的修饰的同时也不能不考虑还原,因此此时我们能选择的滤波电容只能是rifa了。由于RIFA电容相对比较好找,因此我们可以用从大到小的方式选择同一系列的产品,同时需要你搭配一些薄膜电容,在滤波时使用薄膜电容可以有效的提高线性。但是薄膜电容对音色也会产生影响,比如说rifa电容的胆味是非常丰富的,但是你使用了薄膜电容后,会使的胆味降低,而且薄膜电容用的容量越大,胆味就越淡,与此同时声音层次却越来越丰富。根据我的试验情况来看,薄膜电容用得多了后,高音会受一定影响,不如原来得RIFA电解灿烂,但是低音的质感和亮感都非常好,至于你怎么做,需要按你的口味来决定,我建议大家在47u还可以用电解,比这再小的还是用薄膜电容比较好,可以使用22U,10U,4.7Urifa薄膜电容就可以,这些电容市场上量很大,下面的2u的电容非常重要,最好使用我上面那篇文章中提高的那款rifa铝壳电容,对音质有极大的影响,尤其时你使用了薄膜电容使得高音变坏时,用这款RIFA电容更显的必需。2U之下的电容可以用 ERO和思碧搭配,容量大的用思碧,容量较小的用ero,也可以思碧+ero+思碧+ero的方式搭配下去,容量渐次减小,但是最后一个容量最小的电容用 ero的,条件允许的话最好用铜箔给这个最后的电容做个外衣。在这一级,电容的总容量控制在4000以下,容量太大,声音会过于厚重,缺乏灵性。
除了滤波电容外,在这一块还用了很多的电解电容,16v以下47u以下的可以考虑用三洋固体电容,效果很不错,美中不足的是这种电容的耐压不高,容量也很小,25v100u的都很难找到,其他的电解尽量用rifa,rifa消除数码声的效果非常明显,在这一部分尽量多用。
下面就到了耦合电容了。一般的机器上对耦合电容都是比较在意的,在这里用的电解电容往往要比其他的电解电容明显高级一些,但是我感觉到即使高级的电解此刻效果仍不如薄膜电容的效果好。最主要的差别是电解电容的声音杂质相对还是比较大的。建议大家全部用薄膜电容来搭配耦合电容。一般多比特机的耦合电容的容量是4.7u以下,单比特机在100u左右,现在市面上的cd大多数是100u左右的,可以用如下的方式来搭配,先选用4个22rifa薄膜电容,当你用了这几个电容后,你立即就会感觉到低频的力度大大增强了,尤其是低频的质感很不错,比如说我们经常讲的鼓锤和鼓皮的轻微的粘滞,都可以听出来了。而且整个声音的声底相当干净,美中不足的是高频的延展性变差了。不过不用担心,下面我们开始对付高音。我们下面要用的是一个ero的4.7u的薄膜电容,用这个电容对这个中高频做还原和修饰,然后用我们反复提到的rifa的2u的铝壳电容,这个电容对整个高音十分重要,不但可以补足由于使用22u薄膜电容后损失的高音,而且还可以使高音非常灿烂和活跃。这个电容最好不要用其他品种的,我用了相当多的电容做试验,发现都不能代替这个电容。再往下用上一个1u的思碧电容,这样可以让声音变得疏松和自然,人为的修饰的痕迹也可以大大减弱,同时能让机器的声音显得可爱。一般而言,这个电容也是不可以用其他厂家得电容替代的。在思碧的后面紧跟一个ero的0.47u的电容,对思碧进行适当的收缩处理,使高频的音场定位更加准确。在你每放一步的时候,随后必须跟一个收的动作,这在摩机时相当重要的。一般来说。到了这个电容就可以完成搭配了,如果你觉得高音还不是很满意的话,可以在后面再并上一0.22u的ero电容,注意最后一个电容仍然是ero,而且仍然用铜箔为它做个外衣。
耦合电容的总容量不要超过原有电容的容量,容量大了声音呆滞,一般略低一点比较好,但是也不能太低,有文献说如果用薄膜电容代替电解电容做耦合电容,容量只需要电解电容量的三分之二,甚至更低,我估计是这位听友滤波电容放的太大了,以至于不得不减少耦合电容的量。如果你的耦合电容量大了,可以减少滤波电容,如果你的滤波电容量大了可以减少耦合电容的量,两者之间在一定程度上可以互补。如果你是用rifa做滤波的话,滤波电容容量大了中音的谐音更丰富,胆味更浓,如果耦合电容大了,低音很有力也更有质感。但是寻找两者中间的最佳平衡点是非常非常困难的事情。根据我试验的情况看,耦合电容还是接近原有的容量比较好,先按照我上面所说的方式把耦合电容固定下来,再去调整滤波部分,因为耦合电容一旦用了薄膜电容后,声音会很干净这样你可以更方便的调整滤波电容。
上文中所说的电容的连接方式均为并联。
用了这种方式摩机后,声音会非常漂亮,你的机器会增添许多贵气!但是新的问题也出来了,那就是空间问题。一般cd上用的4700u的电容不过大拇指那么大,3300的小一些,而100u的耦合电容只比玉米粒大一些,按照我说的方式摩机后,你必须增加三块电路板,原来两个玉米粒也变成了巴掌大的一块电路板,这就对空间提出了要求,建议尽量就近用搭两层楼的方式进行安装,新加的电路板用铜箔包裹。如果你想利用机器的闲置空间安装,那你新加的板子可能会离原来安装电容的地方远一些,此时强烈建议你把每个板子上的最小容量的那个电容取下来,就近安在原来安装电容的地方,否则会对高频有所影响。
搭配电容是非常耗费时间和金钱的事情

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发表于:2007-11-19 10:01:07
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电子镇流器电感计算和谐振电容计算!

下面是我的计算方法,大家看看有没有问题?

供电电压DC:400V
功率:40W
频率:40KHz
管压:115V
计算:限流电感,和谐振电容?
有效电压值=400V -115V=285V
电感压降=285-115=120V
电感感抗Zl=120V/(40W/115V)=482.425欧
电感量L=Zl/(2*pi*f)=482.425/(2*3.14*40000)=0.00192H =1.92mH
谐振公式 f = 1/(2*pi*根号(LC))
C = 1/(平方(2*Pi*f) *L)
C = 1/(2*3.14*40000)*(2*3.14*40000)*0.00192
   = 0.0000000082539F
   = 8.3nF

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发表于:2007-11-13 8:31:01
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电子产品从有铅转向无铅,应注意哪些技术性的问题

传统的锡铅焊料在电子装联中已经应用了近一个世纪。Sn63/Pb37共晶焊料的导电性、稳定性、抗蚀性、抗拉和抗疲劳、机械强度、工艺性都是非常优秀的,而且资源丰富,价格便宜。是一种极为理想的电子焊接材料。
  但由于铅污染人类的生活环境。据统计,某些地区地下水的含铅量已超标30倍(允许标准<PPM),已经对人类健康造成了危害,限制使用铅的国际呼声强烈,关系到子孙万代的生活环境。欧盟对无铅已经立法:自2006年7月1日起,投放市场的电子产品不能含有PB、HG、CD、六价CR、PBB(多溴联苯)、PBDE(多溴联苯醚)等有害物质。为了市场竞争,日本首先研制并应用无铅焊料,2003年已经实现了在民用电子产品中禁止使用有铅焊料,日本在无铅焊接领域又走在了世界最前列。美国的欧洲目前约有三分之一无铅化。我国加入WTO会加速跟上世界步伐,与国际接轨,信息产业部对无铅化生产限期:2006年7月1日。我国一些独资、合资企业的出口产品也有了应用,大致也有三分之一无铅化。国内企业大多还没有应用。总之,无论从环保、立法、市场竞争等方面来看,无铅化势在必行。

一、 无铅焊接技术的现状
  无铅焊料合金成分的标准化目前还没有明确的规定。IPC等大多数商业协会的意见:铅含量<0.1-0.2WT%(倾向<0.1%,并且不含任何其它有毒元素的合金称为无铅焊料合金。
1、 无铅焊料合金
  无铅化的核心和首要任务是无铅焊料。据统计全球范围内共研制出焊膏、焊丝、波峰焊棒材100多种无铅焊料,但真正公认能用的只有几种。
(1) 目前最有可能替代Sn/Pb焊料的合金材料
  最有可能替代Sn/Pb焊料的无毒合金是Sn基合金。以Sn为主,添加Ag、Cu、Zn、Bi、In、Sb等金属元素,构成二元、三元或多元合金,通过添加金属元素来改善合金性能,提高可焊性、可靠性。主要有:Sn-Bi系焊料合金,Sn-Ag共晶合金,Sn-Ag-Cu三元合金,Sn-Cu系焊料合金,Sn-Zn系焊料合金(仅日本开发应用),Sn-Bi系焊料合金,Sn-In和Sn-Pb 系合金。
(2) 目前应用最多的无铅焊料合金三元共晶形式的Sn95.8\Ag3.5\Cu0.7(美国)和三元近共晶形式的Sn96.5\Ag3.0\Cu0.5(日本)是目前应用最多的用于再流焊的无铅焊料。其熔点为216-220℃左右。
  由于Sn95.8\Ag3.5\Cu0.7无铅焊料美国已经有了专利权,另外由于Ag含量为3.0WT%的焊料没有专利权,价格较便宜,焊点质量较好,因此IPC推荐采用Ag含量为3.0WT%(重量百分比)的Sn-Ag-Cu焊料。
Sn-0.7Cu-Ni焊料合金用于波峰焊。其熔点为227℃。
  虽然Sn基无铅合金已经被较广泛应用,与Sn63\Pb37共晶焊料相比无铅合金焊料较仍然有以下问题:
(A)熔点高34℃左右。
(B)表面张力大、润湿性差。
(C)价格高
2、PCB焊盘表面镀层材料
  无铅焊接要求PCB焊盘表面镀层材料也要无铅化,PCB焊盘表面镀层的无铅化相对于元器件焊端表面的无铅化容易一些。目前主要有用非铅金属或无铅焊料合金取代Pb-Sn热风整平(HASL)、化学镀Ni和浸镀金(ENIC)、Cu表面涂覆OSP、浸银(I-Ag)和浸锡(I-Sn)。
目前无铅标准还没有完善,因此无铅元器件焊端表面镀层的种类很多。美国和台湾省镀纯Sn和Sn/Ag/Cu的比较多,而日本的元件焊端镀层种类比较多,各家公司有所不同,除了镀纯Sn和/Sn/Ag/Cu外,还有镀Sn/Cu、Sn/Bi等合金层的。由于镀Sn的成本比较低,因此采用镀Sn工艺比较多,但由于Sn表面容易氧化形成很薄的氧化层、加电后产生压力、有不均匀处会把Sn推出来,形成Sn须。Sn须在窄间距的QFP等元件处容易造成短路,影响可靠性。对于低端产品以及寿命要求小于5年的元器件可以镀纯Sn,对于高可靠产品以及寿命要求大于5年的元器件采用先镀一层厚度约为1μm以上的Ni,然后再镀2-3μm厚的Sn。
3、 目前无铅焊接工艺技术处于过渡和起步阶段
  虽然国际国内都在不同程度的应用无铅技术,但目前还处于过渡和起步阶段,从理论到应用都还不成熟。没有统一的标准,对无铅焊接的焊点可靠性还没有统一的认识,因此无论国际国内无铅应用技术非常混乱,大多企业虽然焊接材料无铅化了,但元器件焊端仍然有铅。究竟哪一种无铅焊料更好?哪一种PCB焊盘镀层对无铅焊更有利?哪一种元器件焊端材料对无铅焊接焊点可靠性更有利?什么样的温度曲线最合理?无铅焊对印刷、焊接、检测等设备究竟有什么要求。。。。都没有明确的说法。总之,对无铅焊接技术众说纷纭,各有一套说法、各有一套做法。这种状态对无铅焊接产品的可靠性非常不利。因此目前迫切需要加快对无铅焊接技术从理论到应用的研究。二、 无铅焊接的特点和对策
1、 无铅焊接和焊点的主要特点
(1) 无铅焊接的主要特点
(A)高温、熔点比传统有铅共晶焊料高34℃左右。
(B)表面张力大、润湿性差。
(C)工艺窗口小,质量控制难度大。
(2) 无铅焊点的特点
(A)浸润性差,扩展性差。
(B)无铅焊点外观粗糙。传统的检验标准与AOI需要升级。
(C)无铅焊点中气孔较多,尤其有铅焊端与无铅焊料混用时,焊端(球)上的有铅焊料先熔,覆盖焊盘,助焊剂排不出去,造成气孔。但气孔不影响机械强度。
(D)缺陷多-由于浸润性差,使自定位效应减弱。
  无铅焊点外观粗糙、气孔多、润湿角大、没有半月形,由于无铅焊点外观与有铅焊点有较明显的不同,如果有原来有铅的检验标准衡量,甚至可以认为是不合格的,但对于一般要求的民用电子产品这些不影响使用质量。因此要说服客户理解,这是因为无铅焊接润湿性差造成的。随着无铅技术的深入和发展,由于助焊剂的改进以及工艺的进步,无铅焊点的粗糙外观已经有了一些改观,相信以后会有更好的进步。
2、 无铅波峰焊特点及对策
  无铅波峰焊接的主要特点也是高温、润湿性差、工艺窗口小。质量控制难度比再流焊更大。
(1) 用对波峰焊的焊料通常采用Sn-0.7Cu或Sn-0.7Cu-0.05Ni,熔点227℃,焊接温度250-260℃。Sn-Cu焊料中加入少量的Ni可增加流动性和延伸率。波峰焊也可以使用Sn/Ag/Cu,一般不推荐用Sn/Ag/Cu焊料,除了因为Sn/Ag/Cu焊料的成本比较高,另外Ag也会腐蚀Sn锅,而且腐蚀作用比Sn更严重。
(2) 无铅波峰焊接Sn锅中焊料温度高达250-260℃,Sn在高温下有溶蚀Sn锅的现象,温度越高熔蚀性越严重,而且无铅焊料中Sn成分占99%,比有铅焊料多40%,如果采用传统的不锈钢锅胆进行无铅焊,大约三个月就会发生漏锅现象。因此要求波峰焊设备的Sn锅,喷嘴耐高温、耐腐蚀,目前一般采用钛合金钢锅胆, 由于无铅焊料的浸润性差,工艺窗口小,焊接时为了减小PCB表面的温度差,要求Sn锅温度均匀。
(3) 由于高熔点,PCB预热温度也要相应提高,一般为100-130℃。为了PCB内外温度均匀,预热区要加长。使缓慢升温。焊接时间3-4s。两个波之间的距离要短一些。
(4) 对于大尺寸的PCB,为了预防PCB变形,传输导轨增加中间支撑。
(5) 由于高温,为了防止焊点冷却疑固时间过长造成焊点结晶颗粒长大,波峰焊设备应增加冷却装置,使焊点快速降温。但是冷却速度过快又可能对陶瓷体结构的CHIP元件伤害,有可能会使无件产生开裂,因此还要控制不要过快冷却。另外对Sn锅吹风会影响焊接温度,因此还要考虑采用适当的冷却手段。
(6) 由于高温和浸润性差,要提高助焊剂的活化温度和活性,工艺上可增加一些助剂涂覆盖。
(7) 要密切关注Sn-Cu焊料中Cu的比例,Cu的成分达0.2%,液相温度改变多达6℃。这样的改变可能导致动力学的改变以及焊接质量的改变。Cu比例超过1%,必须换新焊料。由于Cu随工作时间不断增多,因此一般选择低Cu合金。
(8) 波峰焊时通孔元件插装孔内上锡高度可能达不到75%(传统Sn\Pb要求75%),因此要求从PCB孔径比的设计、助焊剂活性与涂覆量、波峰温度、波峰高度、导轨的倾斜角度等方面综合考虑。
(9) 由于高温,Sn会加速氧化,因此无铅波峰焊工艺还有一个很大的缺点是产生大量的残渣,充氮气(N2)可以减少焊Sn渣的形成。当然也可以不充N2,或者加入无铅锡渣还原粉,将产生大量的残渣还原后重复利用,但一定要比有铅焊接更注意每天的清理和日常维护。
(10) 波峰焊后分层LIFT-OFF(剥离、裂纹)现象较严重。

三、 从有铅向无铅焊接过渡的特殊阶段存在的问题
1、 无铅工艺对元器件的挑战
(1) 耐高温
  要考虑高温对元器件封装的影响。由于传统表面贴装元器件的封装材料只要能够耐240℃高温就能满足有铅焊料的焊接温度了,而无铅焊接时对于复杂的产品焊接温度高达260℃,因此元器件封装能否耐高温是必须考虑的问题了。
  另外还要考虑高温对器件内部连接的影响。IC的内部连接方法有金丝球焊、超声压焊,还有倒装焊等方法,特别是BGA、CSP和组合式复合元器件、模块等新型的元器件,它们的内部连接用的材料也是与表面组装用的相同的焊料,也是用的再流焊工艺。因此无铅元器件的内连接材料也要符合无铅焊接的要求。
(2) 焊端无铅化
  有铅元器件的焊端绝大多数是Sn/Pb镀层,而无铅元器件焊端表面镀层的种类很多。究竟哪一种镀层最好,目前还没有结论,因此还有待无铅元器件标准的完善。
2、 无铅工艺对PCB的挑战
  无铅工艺要求PCB耐热性好,较高的玻璃化转变温度Tg,低热膨胀系数,低成本。
(1) 无铅工艺要求较高的玻璃化转变温度Tg
Tg是聚合物特有的性能,是决定材料性能的临界温度。在SMT焊接过程中,焊接温度远远高于PCB基板的Tg,无铅焊接温度比有铅高34℃,更容易PCB的热变形,冷却时损坏元器件。应适当选择Tg较高的基PCB材料。
(2) 要求低热膨胀系数(CTE)
当焊接温度增加时,多层结构PCB的Z轴与XY方向的层压材料、玻璃纤维、以及Cu之间的CTE不匹配,将在Cu上产生很大的应力,严重时会造成金属化孔镀层断裂而失效。这是一个相当复杂的问题,因为它取决于很多变量,如PCB层数、厚度、层压材料、焊接曲线、以及Cu的分布、过孔的几何形状(如纵横比)等。
克服多层板金属化孔断裂的措施:
凹蚀工艺一-电镀前在孔内侧除掉树脂/玻璃纤维。
以强金属化孔壁与多层板的结合力。
凹蚀深度为13-20μm。
(3) 高耐热性
  FR-4基材PCB的极限温度为240℃,对于简单产品,峰值温度235-240℃可以满足要求,但是对于复杂产品,可能需要260℃才能焊好。因此厚板和复杂产品需要采用耐高温的FR-5。
(4) 低成本
  由于FR-5的成本比较高,对于一般消费类产品可以采用复合基CEMn来替代FR-4基材,CEMn是表面和芯部由不同材料构成的刚性复合基覆铜箔层压板,简称CEMn代表不同型号。

四、 无铅工艺对助焊剂的挑战
(1) 无铅工艺对助焊剂的要求
(A)由于焊剂与合金表面之间有化学反应,因此不同合金成分要选择不同的助焊剂。
(B)由于无铅合金的浸润性差,要求助焊剂活性高。
(C)提高助焊剂的活化温度,要适应无铅高温焊接温度。
(D)焊后残留物少,并且无腐蚀性,满足ICT探针能力和电迁移。
(2) 焊膏印刷性、可焊性的关键在于助焊剂。
  确定了无铅合金后,关键在于助焊剂。例如有8家焊膏公司给某公司提供相同合金成份的无铅焊膏进行试验,试验结果差别很大。润湿性好的焊膏后不立碑,润湿性差的湿膏焊上后电阻、电容移位比较多。因此,选择焊膏要做工艺试验,看看印刷性能否满足要求,焊后质量如何。例如印刷时焊膏的滚动性、填充性、脱膜性是否好,间隔1个小时观察印刷质量有无变化、测1-8小时的黏度变化等等。总之要选择适合自己产品和工艺的焊膏。
(3) 无铅焊剂必须专门配制焊膏中的助焊剂是净化焊接表面,提高润湿性,防止焊料氧化和确保焊膏质量以及优良工艺性的关键材料。高温下助焊剂对PCB的焊盘,元器件端头和引脚表面的氧化层起到清洗作用,同时对金属表面产生活化作用。
  免清洗Sn-Pb焊膏已经使用了多年,而且已是成熟的技术。早期无铅焊膏的做法是简单地将Sn-Pb焊料免清洗焊剂和无铅合金混合,结果很糟糕。焊膏中助焊剂和焊料合金间的化学反应影响了焊膏的流变特性,流变性对印刷性能至关重要。
由于无铅合金的浸润性差,要求助焊提高活性,提高活化温度的道理,下面再进一步分析:无论有铅焊接还是无铅焊接,助焊剂浸润区是控制焊接接的关键区域,助焊酸在常温下不能和Cu20起反应,就是分解反应,在分解反应时会发出热量,释放激活能。有铅焊接时,助焊剂的活性反应恰好在焊料的熔点183℃之前,对金属表面进行清洗,焊料熔化时使金属表面获得激活能,从而能够起到降低熔融焊料的黏度和表面张力,提高浸润性的作用,有利于扩散、溶解形成金属间合金层。但是无铅焊接时,熔点为217℃,比有铅高34℃,而无铅助焊剂的主要成份也是松香脂,如果使用传统的助焊剂,在183℃焊料熔化前焊膏中的助焊剂已经结束化反应,再从183℃上升到217℃,由于助焊剂长时间处在高温下,不仅起不到清洗耳恭听和活化作用,还可能造成助焊剂碳化,严重时会使PCB焊盘,元件引脚和焊膏中的焊料合金在高温下重新氧化而造成焊接不良。
  因此无铅焊剂必须专门配制,随着无铅进程的深入,由于焊料厂商的努力,他们在活化剂等添加剂上采取措施来提高助焊剂的活性和活化温度,使无铅焊膏质量得到了改善。目前的无铅焊点从外观上看已经比前几年有了改善。
(4) 波峰焊中无VOC免清洗耳恭听焊剂也需要特殊配制。无铅焊膏和波峰焊的水溶性焊剂对某些产品也是需要的。
4、关于过度时期无铅焊接可靠性的讨论
  关于无铅焊接可靠性问题是制造商和用户都十分关心的问题。尤其是当前正处在从有铅向无铅焊接过渡的特殊阶段,无铅材料、印刷板、元器件、检测等方面都没有标准,甚至可靠性的测试方法也没有标准的情况下,可靠性是非常让人们担忧的。现阶段的无铅工艺,特别是在国内处于比较混乱的阶段,由于有铅和无铅混用时,特别是当无铅焊端的元器件采用有铅焊料和有铅工艺时发生严重的可靠性问题,这些问题不仅是当前过渡阶段无铅焊接要注意,而且对于过渡阶段的有铅焊接也是要注意的问题。
(1)焊点机械是比较软的,容易变形,因此无铅焊点的硬度比Sn-Pb高,无铅焊点的强度也比Sn-Pb高,无铅焊点的变形比Sn-Pb焊点小,但是这些并不等于无铅的可靠性好。由于无铅焊料的润湿性差,因此空洞、移位、立碑等焊接缺陷比较多,另外由于熔点高,如果助焊剂的活化温度不能配合高熔点,正如前面分析的那样,由于助焊剂浸润区的温度、时间长,会使焊接面在高温下重新氧化而不能发生浸润和扩散,不能形成良好的界面合金层,其结果导致焊面结合强度(抗拉强度)差而降低可靠性。
  据美国伟创立,AGILENT等公司的可靠性试验,例如推力试验,弯曲试验,振动试验,跌落试验,经过潮热,高低温度循环等可靠性试验结果,大体上都有一个比较相近的结论:大多数民用、通信等领域,由于使用环境没有太大的应力,无铅焊点的机械强度甚至比有铅的要求还高;便在使用应力高的地方,例如军事,高低温,低气压等恶劣环境下,由于无铅蠕变大,因此无铅比有铅的可靠性差很多。
关于无铅焊点的可靠性(包括测试方法)还在初期的研究阶段。
(2)锡须问题
SN在压缩状态会生长晶须(WHISKER),严重时会造成短路,要特别关注窄间距QFP封装元件。晶须是直径为1-10μm,长度为数μm-数+μm的针状形单晶体,易发生在Sn、Zn、Cd、Qg等低熔点金属表面。
Sn须增长的根本原因是在Sn镀层上产生应力,室温下1.5个月晶须长度达1.5μm。
在Sn中加一些杂质可避免生长Sn须。
(3)分层LIFT-OFF(剥离、裂纹)现象
  无铅和有铅混用时,如果焊接中混入的铅超过标准>5%时,焊接后在焊占与焊端交界处会加剧公层LIFT-OFF(剥离、裂纹)现象。LIFT-OFF现象在有铅元件采用无铅波峰焊的工艺中比较多,严重时甚至会把PCB焊盘一起剥离开。因此过渡阶段波峰焊的焊盘设计可采用SMD(阻焊定义焊盘)方式,用阻焊膜压住焊盘四周,这样可以减轻或避免PCB焊盘剥离现象。
  关于分层LIFT-OFF(剥离、裂纹)现象的机理还要继续研究。当焊料、元件、PCB全部无铅化后是否不会产生LIFT-OFF会现象了,也要继续研究。
元件的Sn-Pb镀层发生的LIFT-OFF
(4) 铅和有铅混用时可靠性讨论
① 无铅焊料中的铅对长期可靠性的影响是一个课题,需要更进一步研究。初步的研究显示;焊点中铅含量的不同对可靠性的影响是不同的,当含量在某一个中间范围时,影响最大,这是因为在最后凝固形成结晶时,在Sn权界面处,有偏析金相形成,这些偏析金相在循环负载下开始形成裂纹并不断扩大。例如:2%-5%的铅可以决定无铅焊料的疲劳寿命,但与Sn-Pb焊料相比,可靠性相差不大。无铅焊料与有铅焊端混有时要控制焊点中铅含量<0.05%。
  目前正处在无铅和有铅焊接的过度转变时期,大部分无铅工艺是无铅焊料与有铅引脚的元件混用。在“无铅”焊点中,铅的含量可能来源于元件的焊端、引脚或BGA的焊球。
  无铅焊料与有铅焊端混用时气孔多,这是因为有铅焊端与无铅焊料混用时,焊端(球)上的有铅焊料先熔,覆盖焊盘,当无铅焊料合金熔化时,焊膏中的助焊剂排不出去造成气孔。对于波峰焊,由于元件引脚脖子Sn-Pb电镀层不断融解,焊点中铅的含量需要进行监测。
② 有铅焊接与无铅焊端混用的质量最差
  有铅焊料与无铅焊端混用时如果采用有铅焊料的温度曲线,有铅焊料先熔,而无铅焊端(球)不能完全熔化,使元件一侧的界面不能生成金属间合金层,BGA、CSP-侧原来的结构被破坏而造成失效,因此有铅焊料与无铅焊端混用时质量最差。BGA、CSP无铅焊球是不能用到有铅工艺中的。
(5) 高温对元件的不利影响
  陶瓷电阻和特殊的电容对温度曲线的斜率(温度的变化速率)非常敏感,由于陶瓷体与PCB的热膨胀系数CTE相差大(陶瓷:3-5,PCB:17左右),在焊点冷却时容易造成元件体和焊点裂纹,元件开裂现象与CTE的差异、温度、元件的尺寸大小成正比。0201、0402、0603小元件一般很少开裂,而以上的大元件发生开裂失效的机会较多。
铝电解电容对清晰度极其敏感。
连接器和其他塑料封装元件(如QFP、PBGA)在高温时失效明显增加。主要是分层、爆米花、变形等、粗略统计,温度每提高10℃,潮湿敏感元件(MSL)的可靠性降1级。解决措施是尽量降低峰值温度;对潮湿敏感元件进行去潮烘烤处理。
(6) 高温对PCB的不利影响
  高温对PCB的不利影响在第三节中已经做了分析,高温容易PCB的热变形、因树脂老化变质而降低强度和绝缘电阻值,由于PCB的Z轴与XY方向的CTE不匹配造成金属化孔镀层断裂而失效等可靠性问题。
解决措施是尽量降低峰值温度,一般简单的消费类产品可以采用FR-4基材,厚板和复杂产品需要采用耐高温的FR-5或CEMn来替代FR-4基材。
(7) 电气可靠性
  回流焊、波峰焊、返修形成的助焊剂残留物,在潮湿环境和一定电压下,导电体之间可能会发生电化学反应,导致表面绝缘电阻(SIR)的下降。如果有电迁移和枝状结晶(锡须)生长的出现,将发生导线间的短路,造成电迁移(俗称“漏电”)的风险。为了保证电气可靠性,需要对不同免清洗助焊剂的性能进行评估。
(8) 关于无铅返修
① 无铅焊料的返修相当困难,主要原因:
(A)无铅焊料合金润湿性差。
(B)温度高(简单PCB235℃,复杂PCB260℃)。
(C)工艺窗口小。
② 无铅返修注意事项:
(A)选择适当的返修设备和工具。
(B)正确作用返修设备和工具。
(C)正确选择焊膏、焊剂、焊锡丝等材料。
(D)正确设置焊接参数。
  除了要适应无铅焊料的高熔点和低润湿性。同时返修过程中一定要小心,将任何潜在的对元件和PCB的可靠性产生不利影响的因素降至最低。
(9) 关于过度时期无铅和有铅混用情况总结。
(A)无铅焊料和无铅焊端――效果最好。
(B)无铅焊料和有铅焊端――目前普通使用,可以应用,但必须控制Pb,Cu等的含量,要配制相应的助焊剂,还要严格控制温度曲线等工艺参数,否则会造成可靠性问题。
(C)有铅焊料和无铅焊端――效果最差,BGA、CSP无铅焊球是不能用到有铅工艺中的,不建议采用。

五、 过渡阶段有铅、无铅混用应注意的问题
1、 问题举例
(1) 有铅工艺也遇到了无铅元器件有的SMT加工厂,虽然还没有启动无铅工艺,但是也遇到了无铅元器件,特别是BGA/CSP和LLP。有的元件厂已经不生产有铅的器件了,因此采购不到有铅器件了,这种知道采购的器件是无铅的情况还不可怕,因为可以通过提高焊接温度,一般提高到230-235℃就可以。还有一种措施可以采用无铅焊料和无铅工艺,因为目前过度阶段普遍情况是无铅焊料和有铅焊端混用,其可靠性还是可以被接受的。但是最糟糕的是无意中遇到了无铅元器件,生产前没有发现,生产中还是采用有铅焊料和有铅工艺,结果非常糟糕,因为有铅焊料和无铅焊端混用效果最差。
(2) 有铅工艺也遇到纯Sn热风整平的PCB。
  这种情况也是在无意中发生过,结果由于焊接温度不够造成质量问题。
(3) 波峰焊问题
  波峰焊问题比较多,例如目前有铅工艺遇到无铅元器件;无铅工艺的插装孔,导通孔不上锡;分层LIFT-OFF现象较严重;桥接、漏焊等缺陷多;锡锅表面氧化物多。。。。。
2、 解决措施
(1) 备料
  备料要注意元器件的焊端材料是否无铅,如果是无铅元器件,一定要弄清楚是什么镀层材料,特别是BGA/CSP和新型封装的器件,例如LLP等(有铅工艺也要注意)。
  目前无铅标准还没有完善,因此无铅无器件焊端表面镀层的种类很多,例如日本的元件焊端镀Sn/Bi层,如果焊料中含有铅,当铅含量<4WT%,Bi会与Pb形成93℃的低熔点,影响产品可靠性,因此镀Sn/Bi的元件只能在无铅焊料中使用。
(2) 物料管理
  对于有铅、无铅两种工艺并存的企业,务必注意制造严格的物料管理制度,千万不能把有铅、无铅的焊膏和元器件混淆。
(3) 无铅印刷要提高印刷精度
  加大模板开口尺寸:宽厚比>1.6,面积比>0.71
(4) 提高贴片精度
(5) 严格控制温度曲线,尽量降低峰值温度;
对潮湿敏感元件进行去潮烘烤。
(6) 复杂和高可靠产品采用耐高温的PCB材料(FR5或其它)
(7) 在N2中焊接比在空气中焊接的质量好,尤其波峰焊采用N2可以减少高温焊料氧化,减少残渣,节省焊料。或者加入无铅锡渣还原粉,将产生大量的残渣还原后重复利用,但一定要比有铅焊接更注意每天的清理和日常维护。

六、有铅向无铅制程转换过程中成本控制
  在有铅向无制程转换过程中成本控制主要从机器成本和制程材料消耗成本两方面考虑。
  目前相当多的企业已购置有铅焊接工艺所使用的机器(波峰焊)在各种性能及操作性方面已经接近无铅焊接的工艺要求,将现在所使用的机器关键部分的部件材质及尺寸作出对应的改造即可继续使用在要求不是十分高的电子产品加工工艺当中。
普通波峰焊机改无铅波峰焊机可行性分析
普通锡和无铅锡的焊接温度区别:
a普通锡的焊接温度245℃
b无铅锡的焊接温度270℃
普通锡和无铅锡的焊接用助焊剂预热温度区别
a普通锡的焊接用助焊剂预热温度90℃
b无铅锡的焊接用助焊剂预热温度110℃
普通锡和无铅锡的金属成分区别
a普通锡的金属成分Sn/Pb
b无铅锡的金属成分主要是Sn/Ag/Cu或者Sn/Cu
普通锡和无铅锡的焊接设备要求区别 :
普通锡的焊接设备要求
无特别要求:
无铅锡的焊接设备要求
a要求机器当中与锡接触部分本身不能含有铅的成分.
b要求无铅锡的熔炉能够耐腐蚀的性能较好.
c要求机器的冷却速度较快
综合以上要求其对应措施如下
1.机器的材料采用钛合金材料
2.机器的预热区长度和机器使用的速度成一定比例
3.和无铅助焊剂有接触的部分采用不含铅成分材料制成
4.将机器的冷却部分改为冷气机或将冷却风扇的数量加多

锡炉改造后效果
a完全满足无铅工艺制程各方面的要求
b生产速度和改造之前基本相同

结论
  将原来的普通波峰焊机改造成无铅波峰焊机是完全可行而且是节约成本的两全之策 .
材料消耗方面
  目前无铅工艺当中采用的钎焊料相对比原来的焊料成分方面锡的含量增大很多,其合金成分相对有很大的提升。在生产加工过程中,其锡渣的产生量比原来普通焊料的产生量也有很大幅度的提高。如果能将锡渣的产生量降低则对于材料消耗方面的成本控制是有益的。
  锡渣主要是锡在高温环境下和氧气发生反应产生的氧化物,通过物理高温搅拌可以将大部分的锡氧分离(即锡渣还原),将分离的锡重新使用,也可利用化学置换还原反应将锡渣中的氧分子置换后还原成纯锡而重复使用。
  每个工厂可根据自身的机器及工艺安排等方面综合考虑得到较好的无铅化的道路。

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发表于:2007-11-11 8:03:06
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2

节能灯调试方法

本资料仅供参考,模仿发生炸灯等现象,本人不负法律和经济责任,有不足之处,请各位指正和交流。
  
      一、初入门者从事节能灯的调试工作需要具备一些什么样的要素呢?

  首先要熟悉电路,尤其是各元件的性能,在什么位置,起什么作用,要有最基本的了解;其次,最好能够具备有一定的实践经验,至少会用电烙铁,会看仪表读数;再次,需要具备有较强的动脑和动手能力。这样哪怕你是一个门外汉,只要你肯学,逐渐积累,也没有调试不好的灯。

  二、节能灯的调试过程中需要用到一些什么样的仪器呢?

  一是标准电源,能将电压从0V调至300V,能在50HZ和60HZ之间切换频率,有短路漏电保护,防止人触电。二是万用表、电子镇流器综合测试仪或输入输出测试仪,以便测定电压,电流和镇流器相关的其他参数数据。三是数字或指针温度显示仪一个,用来测量三极管及其他各元件的温度情况。四是示波器一台,用来测试三极管各极的工作波形。

  三、节能灯调试的实际操作过程中,需要做好什么样的调试准备工作呢?

  一、在220V电压下,记下灯的输入及输出的参数,便于随时比对。二、测试灯的启动情况,测试方法为,先将灯的电压调到0V,然后开通灯的电源,从0V开始上调电压,灯完全点亮时的电压即为最低启动电压。三、测试灯在170V,220V,260V工作5分钟后的损耗及三极管温升情况。俗话说,好记性不如烂笔头,这里值得提醒的是请记录好各个测试段的参数于笔记本上,也可在电脑上设计相关的表格记录,便于下次调灯时翻阅,少走弯路。

  四、电路调试中的有关注意事项?

  进行电路调试时,为了更好的把握各元件特性及相匹配性,应遵循由浅入深的规则。(1)先做大体调整,大方向的初步调试,先把常压损耗,常压三极管温升降下来。(2)再进行细致全面的综合调试,主要调试高、低、常压的电路损耗及三极管温升。(3)最后做一次微调,产品功率不符合要求的需要进行调整,产品某些参数不符合标准要求的需要进行调整(这里的标准指国家标准),某些元件参数适当减小(如三极管芯片面积,电感铜线线径),以达到降低成本的目的。

  1.亮灯。确认没有用错元件,确认灯是亮的,这是调试的第一步,如果灯都不亮,后面调试也就无从谈起。

  2.在灯亮的前提下,用调压器逐渐从0V加压到220V(注意不是直接接通220V电压,因为电路正在初调阶段,如果直接加入220V电压,可能会使电路参数不匹配,导致烧坏),观察灯的启动情况,记录灯的启动电压。

  3.在进行上边第2项实验时,要密切注视三极管的温度变化情况,这就是测温。初调过程,温度要求是在220V电压的情况下,三极管温升不超过20℃为准。

  五、经过初调,就是综合调试了具体阐述一下?

  经过初调,在220V的标准电压下,启辉、三极管温升等主要参数达到基本要求;但这并不代表是理想参数。因此要结合高、低压启辉情况,高、低压工作时三极管温升情况和高、低压冷热冲击情况来进行综合调试。具体调试时应注意以下一些内在联系。

  一、触发型电路及普通完整电路调试时应有的概念。(1)减小基极、发射极电阻、谐振电容值,加大泄放电容值、加次级线圈,减少初级线圈时,启辉性能会变好,但三极管温度可能比较高(指180V到260V之间的三极管温度)。(2)增大基极、发射极电阻、谐振电容值,减小泄放电容值、减少次级线圈,增加初级线圈时,启辉性能会变差(或无法正常启动),但三极管的温度比较低(指180V到260V之间的三极管温度)。

  二、特殊电路,如双电解延时启动电路的不完整电路,加次级、减初级线圈时,启辉与上边刚好相反(主要是可能停振),其它则都相同。在上边的调试基础上,想要高温高压时不损坏三极管,关键要调节磁环初、次级线圈的比数,基极,发射极电阻,调节过程中,电压要从170V-220V-260V,逐步加压,三极管温升最终控制在35℃内为合适。

  在以上问题都保证的基础上,才能进行模拟实验,即:260V电压、80℃环境的烘箱内,点灯4个小时以上,以初步判断元件参数选用是否合理,点灯过程中需要进行不少于8次的开关实验,每次实验关灯时间不得少于30秒,以达到电解电容内存储的电荷全部放完的效果。

  六、经过初调和综合调试,还有什么需要注意的呢?

  还需要进行微调。(1)用上面确定的参数来点亮第二只相同的节能灯,在两只节能灯的对比之中,观察两灯的差别,找出其温度、启辉有不完善的地方,然后视其某一方面,将三极管b、e或b、e间的电阻做小范围地更改,一般而言基极选用6.8Ω-33Ω、发射极选用0.5Ω-3.3Ω,b、e间与二极管相串的电阻选用5.1Ω-47Ω为好。(2)在最后确定了参数以后,若功率偏小,可以用减小电感量的方法来提高1-2W的功率,这对于新参数不会产生什么大的影响。若功率偏大,也可以用加大电感量的方法来降低1-2W的功率,这对于新参数也不会产生什么大的影响。

  其次,需要注意参数变动规则。由于在电子镇流器中,磁环与磁芯的磁特性以及三极管的参数都对镇流器影响较大,因此,选择材料时要尽量一致。在调试完毕后,进入生产时,生产所用的磁性材料,三极管厂家,型号,应与所做灯的原材料为同一规格。若有所变动,为了保证电子镇流器的质量,原则上应重调电路、重订参数。一个电子镇流器中元件不多,但元件与元件之间相互影响、相互制约、尤其是目前存在较多无保护的简易电子镇流器。为了保证电子镇流器的生产质量,当某一元件改变时,或灯管选用不同管电流、冷阻的产品时,应对电路参数进行一次考核检验

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发表于:2007-11-5 10:49:05
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什么是谐振电路的品质因数(Q值)


1是一串联谐振电路,它由电容C、电感L和由电容的漏电阻与电感的线电阻R所组成。此电路的复数阻抗Z为三个 元件的复数阻抗之和。

Z=R+jωL+(-j/ωC)=R+j(ωL-1/ωC) ⑴

上式电阻R是复数的实部,感抗与容抗之差是复数的虚部,虚部我们称之为电抗用X表示, ω是外加信号的角频率。

当X=0时,电路处于谐振状态,此时感抗和容抗相互抵消了,即式⑴中的虚部为零,于是电路中的阻抗最小。因此电流最大,电路此时是一个纯电阻性负载电路,电路中的电压与电流同相。电路在谐振时容抗等于感抗,所以电容和电感上两端的电压有效值必然相等,

电容上的电压有效值UC=I*1/ωC=U/ωCR=QU 品质因素Q=1/ωCR,这里I是电路的总电流。

电感上的电压有效值UL=ωLI=ωL*U/R=QU 品质因素Q=ωL/R

因为:UC=UL 所以Q=1/ωCR=ωL/R

电容上的电压与外加信号电压U之比UC/U= (I*1/ωC)/RI=1/ωCR=Q

感上的电压与外加信号电压U之比UL/U= ωLI/RI=ωL/R=Q

从上面分析可见,电路的品质因素越高,电感或电容上的电压比外加电压越高。

电路的选择性:图1电路的总电流I=U/Z=U/[R2+(ωL-1/ωC)2]1/2=U/[R2+(ωLω0/ω0-ω0/ωCω0)2]1/2 ω0是电路谐振时的角频率。当电路谐振时有:ω0L=1/ω0C

所以I=U/{R2+[ω0L(ω/ω0-ω0/ω)]2}1/2= U/{R2+[R2(ω0L/R)2](ω/ω0-ω0/ω)2}1/2= U/R[1+Q2(ω/ω0-ω0/ω)2]1/2

因为电路谐振时电路的总电流I0=U/R,

所以I=I0/[1+Q2(ω/ω0-ω0/ω)2]1/2有:I/I0=1/[1+Q2(ω/ω0-ω0/ω)2]1/2作此式的函数曲线。设(ω/ω0-ω0/ω)2=Y

曲线如图2所示。这里有三条曲线,对应三个不同的Q值,其中有Q1>Q2>Q3。从图中可看出当外加信号频率ω偏离电路的谐振频率ω0 时, I/I0均小于1。Q值越高在一定的频偏下电流下降得越快,其谐振曲线越尖锐。也就是说电路的选择性是由电路的品质因素Q所决定的,Q值越高选择性越好。

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发表于:2007-10-26 21:00:42
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3

正弦波发生电路的组成

 

  •  
    为了产生正弦波,必须在放大电路里加入正反馈,因此放大电路和正反馈网络是振荡电路的最主要部分。但是,这样两部分构成的振荡器一般得不到正弦波,这是由于很难控制正反馈的量。  
      
    如果正反馈量大,则增幅,输出幅度越来越大,最后由三极管的非线性限幅,这必然产生非线性失真。     
  •   
    反之,如果正反馈量不足,则减幅,可能停振,为此振荡电路要有一个稳幅电路。

  •   

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