4.2 电路设计制作常用工具介绍

本节将介绍电路设计制作时使用到的工具，包括调试工具和焊接工具。调试工具主要包括直流稳压电源、信号发生器、示波器和万用表。焊接工具主要包括电烙铁、焊锡丝、热风枪和洗板水等。

4.2.1 调试工具介绍

（1）直流稳压电源

直流稳压电源是指能为负载提供稳定直流电源的电子装置。它的供电电源是交流电源，当交流供电电源的电压或负载电阻变化时，直流稳压电源的输出电压保持稳定。如图4.2所示是常见的双通道直流稳压电源。

直流稳压电源在使用时，注意以下几点：

①根据所需要的电压，先调整“粗调”旋钮，再逐渐调整“细调”旋钮，要做到正确配合。例如，需要输出 12V电压时，需将“粗调”旋钮置在 15V挡，再调整“细调”旋钮调至 12V挡，而“粗调”旋钮不应置在 10V挡。否则，最大输出电压达不到 12V。

②调整到所需要的电压后，再接入负载。

③在使用过程中，如果需要变换“粗调”挡，应先断开负载，待输出电压调到所需要的值后，再接入负载。

④在使用过程中，因负载短路或过载引起保护时，应首先断开负载，然后按动“复原”按钮，也可重新开启电源，电压即可恢复正常工作，待排除故障后再接入负载。

⑤将额定电流不等的各路电源串联使用时，输出电流为其中额定值最小一路的额定值。

⑥每路电源有一个表头，在A/V不同状态时，分别指示本路的输出电流或者输出电压。通常放在电压指示状态。

⑦每路都有红、黑两个输出端子，红端子表示“+”，黑端子表示“-”，面板中间带有“大地”符号的黑端子，表示该端子接机壳，与每一路输出没有电气联系，仅作为安全线使用。经常有人错误地认为“大地”符号表示接地，“+”“-”表示正负两路电源输出去给双电源运放供电。

⑧两路电压可以串联使用，一般不允许并联使用。电源是一种供给量仪器，因此不允许输出端长期短路。

（2）信号发生器

信号发生器是一种能提供各种频率、波形和输出电平电信号的设备。在测量各种电信系统或电信设备的振幅特性、频率特性、传输特性及其他电参数时，以及测量元器件的特性与参数时，用作测试的信号源或激励源。

信号发生器又称信号源或振荡器，在生产实践和科技领域中有着广泛的应用。各种波形曲线以用三角函数方程式来表示。能够产生多种波形，如三角波、锯齿波、矩形波（含方波）和正弦波的电路被称为函数信号发生器。如图4.3所示是常见的信号发生器。

（3）万用表

万用表又称为复用表、多用表、三用表、繁用表等，是电力电子等部门不可缺少的测量仪表，一般以测量电压、电流和电阻为主要目的。万用表按显示方式分为指针万用表和数字万用表。是一种多功能、多量程的测量仪表，一般万用表可测量直流电流、直流电压、交流电流、交流电压、电阻和音频电平等，有的还可以测交流电流、电容量、电感量及半导体的一些参数（如β）等。如图4.4所示是常见的万用表。

（4）示波器

示波器是电子线路检测中必不可少的测试设备，它能将非常抽象的、看不见的周期信号或信号状态的变化过程，在荧光屏上描绘出具体的图像波形，用它可以测量各种电路参数，如电压、电流、频率、相位等电气量。它具有输入阻抗高、频率响应好、灵敏度高等特点。如图4.5所示是常见的示波器。

4.2.2 焊接工具介绍

在印制电路板焊接时，合适的焊接工具会使得焊接变得更加高效，焊接的电路板也会更加稳定。由于智能汽车电路板大多采用贴片封装。本小节将介绍适用于贴片元器件焊接的工具。

（1）电烙铁

电烙铁是电子制作和电器维修的必备工具，主要用途是焊接元件及导线，按机械结构可分为内热式电烙铁和外热式电烙铁，按功能可分为无吸锡电烙铁和吸锡式电烙铁，根据用途不同又分为大功率电烙铁和小功率电烙铁。

外热式电烙铁如图4.6(a)所示，由烙铁头、烙铁芯、外壳、木柄、电源引线、插头等部分组成，由于烙铁头安装在烙铁芯里面，故称为外热式电烙铁。内热式电烙铁如图4.6(b)所示，由手柄、连接杆、弹簧夹、烙铁芯、烙铁头组成。由于烙铁芯安装在烙铁头里面，因而发热快，热利用率高，因此，称为内热式电烙铁。

恒温电烙铁如图4.6(c)和图4.6(d)所示，其中，图4.6(d)是带热风枪的恒温电烙铁。由于恒温电烙铁头内，装有带磁铁的温度控制器，通过控制通电时间来控制温度。当给电烙铁通电时，烙铁的温度上升，达到预定的温度时，因强磁体传感器达到了居里点而磁性消失，使磁芯触点断开，停止向电烙铁供电；当温度低于强磁体传感器的居里点时，强磁体便恢复磁性，并吸动磁芯开关中的永久磁铁，使控制开关的触点接通，继续向电烙铁供电。如此循环往复，便能达到控制温度的目的。

（2）烙铁头

常见烙铁头如图4.7所示，一般的烙铁头都是紫铜造，老式的烙铁头直接裸露铜表面，容易发生氧化发黑无法上锡，时常要用砂纸打磨抛光重新上锡。新式的烙铁头表面都有银色的抗氧化合金涂层，抗氧化性能好，但是切记不能刀刮砂磨，也不能用力磕碰，以免破坏很薄的镀层。劣质的烙铁头有用铁条冒充铜条的，要注意分辨。烙铁头的基本形状有尖形、马蹄形、扁嘴形、刀口形。每种烙铁头（烙铁嘴、焊嘴）的头部基本相同，区别在于烙铁头身体部分，以便和合适的电烙铁、电焊台配套。焊接普通封装元器件一般选用尖头或者刀头。

（3）焊锡丝

在PCB元器件焊接中，焊锡丝是必不可少的材料之一，焊锡丝种类很多，根据经验挑选，推荐实验室一直使用的如图4.8所示“老A”牌焊锡丝，含锡量 63%，焊丝直径有 0.5、0.8、1.0、1.2、2.0、1.5 mm等规格，焊PCB一般选用 0.8mm直径，如焊洞洞板可以选用粗一点的，比如1.2mm或2.0mm直径。在焊接过程中，焊锡丝出现焊点发黑、不丰满等表象都是由于焊锡丝的质量不合格引起的。

（4）助焊剂

常用助焊剂有焊锡膏和松香两种，如图4.9所示，图4.9(a)是无酸焊锡膏，口碑较好的品牌有老A、宝工或者固特，金鸡牌的焊锡膏很便宜但是含酸性氯化物，用后必须用酒精清洗干净。传统的松香见图4.9(b)，松香长时间加热会留下黑色炭化渣滓，不建议使用。

（5）烙铁头清洗工具

有合金涂层的电烙铁不能硬磨，只能用专用的清洁工具去清洁氧化层。常用的清洁工具有高温海绵[图4.10(a)]和合金棉[图4.10(b)]，高温海绵/矿渣棉需要用水湿润以后擦拭烙铁头，切记一定要加水，不然会烧坏。合金棉是特制的低硬度合金制成的钢丝球，用来去除表面的氧化层，同时可以避免伤到合金涂层。好处是清洁以后烙铁头的温度不下降，受到的热冲击也少。

（6）拆焊工具

电路板在焊接和维修过程中，常常需要拆焊元器件，为了保证元器件拆焊时不损坏焊盘和元器件，拆焊工具和拆焊方法都很重要，常用的拆焊工具有吸锡器[图4.11(a)、图4.11(b)]、热风枪[图4.11(c)]等。

吸锡器是一种维修电路板常用的工具，收集拆卸电子元件时焊盘熔化的焊锡。有手动、电动两种。拆卸电路板需要使用吸锡器，尤其是大规模集成电路，拆不好容易破坏印制电路板，造成不必要的损失。常见的吸锡器主要有吸锡球、手动吸锡器、电热吸锡器、防静电吸锡器、电动吸锡枪以及双用吸锡电烙铁等。

热风枪主要是指利用发热电阻丝的枪芯吹出的热风来对元件进行焊接与拆除的工具。根据热风枪的工作原理，热风枪控制电路的主体部分应包括温度信号放大电路、比较电路、可控硅控制电路、传感器、风控电路等。另外，为了提高电路的整体性能，还应设置一些辅助电路，如温度显示电路、关机延时电路和过零检测电路。

（7）电路板清洗工具

在PCB焊接过程中会产生污染物，包括焊剂和胶粘剂的残留等焊接过程中产生的粉尘和碎片等污染物。如果PCB不能有效保证清洁表面，则电阻和漏电会导致PCB线路板失效，从而影响产品的使用寿命。所以刚焊接好的电路板和电路板使用过程中都需要做好电路板清洁工作，常用的电路板清洗工具有洗板水和超声波清洗机，如图4.12所示。洗板水是指用于清洗PCB电路板焊接后表面残留的助焊剂及松香等的化学工业清洗剂药水；超声波清洗机利用超高频在液体介质中转化为动能的作用，产生空化效应，形成无数微小气泡，然后撞击物体表面，使表面污垢脱落，从而达到清洗的效果。