电子制作竞赛基本知识讲座.doc

1电子制作竞赛基本知识讲座（一）一、常用电子元器件的标注、识别和测量1 电阻器常用电阻器分为固定电阻器和可变电阻器两大类，见图1。图 1 电阻器符号（1）电阻的单位：(欧姆)，K (千欧姆)，M (兆欧姆)（2）固定电阻器 按制做材料分为碳膜电阻、金属膜电阻和线绕电阻等。 固定电阻器的额定功率，常见的有： W、. W、. W、1 W 等。 固定电阻器阻值的标注，有色环标注和直标法（数值标注）。 色环标注有四色环和五色环两种 四色环标注：如图2 示第一色环和第二色环分别表示阻值的第一和第二位有效数字。第三色环表示有效数值后乘10的方次数（倍率），从而构成最小阻值以 为单位的读数。第四道色环表示实际阻值与标称值间的最大允许误差等级。色别 棕 红 橙 黄 绿 蓝 紫 灰 白 黑 金 银 无色阻值与误差 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 5% 10% 20%例如：上图所示色环是：第一环是棕色，第二、三环是黑色，第四环是金色，查表得出：1，0，100，5。因此该电阻为10110，误差5。 五色环标注：如图3 示五色环电阻的前三环为有效数字，第四环乘10 的方次数（倍率），第五环为误差值。色别 棕 红 橙 黄 绿 蓝 紫 灰 白 黑 金 银数值 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 乘数 101 102 103 104 105 106 107 108 109 100 10-1 10-2误差（） 1 2 0.5 0.2 0.1 5 10例如：上图所示色环是：第一环是灰色，第二环是红色，第三、四环是黑色，第五环是棕色，查表得出：8，2，0，100，1。因此该电阻为8201820，误差1。（3）可变电阻器随外界因素的表现而变化阻值的电阻器，也称为敏感电阻器，如机械力、温度、电压、湿度、气体、光通量、磁通量等 电位器属于用机械力改变阻值的一种可变电阻器。其图形符号如下：功率和阻值直接用数字表示。PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建2温度、电压、湿度、气体、光通量、磁通量等敏感电阻器，都是非电量转换成电量的传感器，其物理参数值由控制要求选定。（4）电阻器的测量电阻器值除从色环或数字标注读出外，还可以用万用表进行测量用万用表测量时要注意的事项： 校表在使用万用表电阻值时，每更换一个测量档位都必须重新校表，即表针指向电阻刻度标线0 位置，对于拨到欧姆档1 时，校表时间不宜过长。 测量测量时不要用手握住电阻二端进行测量，否则测量不准确。2、电容器电容器是电子电路中另外一个十分常用的元件。简单的讲，电容器是储存电荷的容器。电容器能储存电荷，在这一点上与电阻器不同，理论上讲电容器对电能无损耗，而电阻器则是通过自身消耗电能来分配电能。电容器分有极性和无极性，固定和可变。可变电容器一般都是无极性，有极性电容一般是电解质电容器。（1）电路符号（2）电容器容量单位：1 F（法）=106 F（微法）=1012 pF（微微法）（3）有极性的电容器及标注有极性的电容大部分是电解质电容器。容量都比较大，基本上都是以F为单位。其标称值和极性都标注在电容器外壳上。（4）无极性电容器及标注无极性电容的种类较多，有陶瓷、云母、独石、玻璃等。其容量比较小，一般以pF为单位标注方法： 电容器标称容量的标注方法主要有直标法、三位数表示法和四位数表示法。 直标法：电容器的直标法与电阻器的直标法一样，在电容器身上直接标出标称容量和允许偏差，如6800pF+10%。直标法具有识别方便的优点，目前这种标注方法被广泛应用。 三位数表示法：电容器的三位数表示法是用三个整数来表示标称容量，再用一个字母表示允许偏差，如104J。在三位数中，前两位数是表示有效值，第三位数为倍乘，即10 的多少次方。例如： 2232210322000Pf 0.022F104J10104100000Pf 0.1F，误差5% 四位数表示法：电容器的四位数表示法用四位整数或小数来表示标称容量。当用整数表示式单位是pF；用小数表示时单位是uF。例如2200=2200pF , 0.0470.047F 。有时用小PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建3于四位数来表示标称容量，如为pF。（5）可变电容器可变电容器标称容量一般都是直接标出容量值。（6）电容器的测量电容器的测量有专门的测量仪器。下面如何用万用表判断电容器的好坏。在测试前，应根据被测电容器容量的大小，将万用表的量程开关拨至合适的档位。由于此时万用表既是电容器的充电电源(表内电池)，又是电容器充放电的监视器（表头指针）。将黑、红表笔分别接触电容器两只脚，万用表指针先向右边偏转一定角度(表内电池对电容器充电)，然后很快向左边返回到“”处表示对电容器充电完毕。如果不回到“”处，说明电容器的电介质有漏电，指针返回越小，电介质的漏电越大，如果不返回，说明该电容器不能用，内部电介质已击穿。对于小容量电容器而言，由于其容量小，所以充电流也很小，乃至还未观察到万用表指针的摆动便回复到“”处。这时，可将两表笔交换一下，再接触电容器引脚时，指针仍向右摆动一下后复原，但这一次向右摆动的幅度应比前一次大。这是因为电容器上已经充电，交换表笔后便改变了充电电源的极性，电容器要先放电后再进行充电，所以万用表指针偏转角度较前次大。如果测试的是大容量电解电容器，在交换表笔进行再次测量之前，须把电解电容器的两个引脚短接一下，放掉前一次测试中被充上的电荷，以避免因放电电流太大而把万用表指针打弯。3、电感器电感器就是线圈，它在电子电路中的应用也比较多，但远远少于电容器和电阻器的应用量。电感器根据磁感强弱要求，有空芯的和带铁氧体磁芯，带铁氧体磁芯的有固定和可调的两种，调节磁芯可以改变电感器的电感量。注意：一般带可调磁芯的电感器，不要轻易调PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建4动，否则改变电感量影响电路正常工作。（1）电感器的符号：（2）电感器电感量单位：H（亨）103mH（毫亨）=106H（微亨）（3）电感器的标注电感器的标注方法： 电感器的电感量和允许偏差，有直标法和色标法。在采用直标法时，直接将电感量标在电感器外壳上，并同时标注允许偏差。电感器也有采用色标法，与电阻的色环表示法相同，单位是H，主要用在固定电感器。（4）电感器的测量电感器电感值的测量要用专门仪器才能测量，用万用表只能判断线圈的通断。4、二极管二极管也叫晶体二极管，是半导体器件。它的品种很多，有整流二极管、开关二极管、稳压二极管、发光二极管、变容二极管等等。二极管的一个主要特性是单向导通性。（1）二极管的符号（2）二极管参数不同用处的二极管其参数不同，普通二极管就要注意正向电流，反向电压，反向漏电流；发光二极管要注意工作电流和电压；稳压二极管要注意稳压值；变容二极管要注意变容范围，所以的参数必须根据电路设计要求来选定。（3）二极管参数的测量不同用处的二极管其参数的测量，要用专门的仪器才能测量准确，用万用表测量二极管只能对二极管好坏的判断，不能对其性能参数准确测量。 二极管极性标示： 根据二极管单向导通特性判断普通二极管的好坏：测试二极管的正向电阻值时，用万用表的红表笔接二极管的负极，黑表笔接二极管的正极（注：在万用表内部，黑表笔与表内电池正极相连，电池负极通表头与红表笔相连）。正向电阻与反向电阻等于0，二极管被击穿，不能用PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建5正向电阻与反向电阻相等或相差较小，但不等于0，对于普通二极管来讲，反向漏电流很大，反向击穿电压很小，不能用根据红、黑表笔测量二极管正、反向电阻的大小，还可以判断二极管的极_性。5、三极管三极管又称为晶体三极管。三极管有各种各样的型号，但它的基本结构是一块含有两个PN 结的半导体。从结构上看，三极管有两种类型：一种是PNP 型，另一种是NPN 型。图中c 集电极，b 基极，e 发射极（1）三极管主要特性参数三极管的特性曲线就是描绘三极管各电极的电压与电流之间关系的曲线，必须在晶体管特性图示仪上观测。 三极管的主要参数：电流放大系数电流放大系数用来表示三极管的放大能力，它分直流电流放大系数（hFE）和交流电流放大系数（hfe）。一般来讲，同一只晶体管的直流放大系数略小于交流放大系数，性能良好的晶体管两系数值很接近，故通常不加区别，统称为电流放大系数或称放大倍数。极间反向电流反向电流是决定晶体管工作稳定性的重要参数。它分集电极反向饱和电流Icbo和穿透电流Iceo 。集电极反向饱和电流Icbo越小越好。穿透电流Iceo与放大倍数有关，放大倍数大的晶体管，穿透电流也大，所以稳定性也较差。特征频率fT 极限参数击穿电压BUcbo、BUceo、BUebo三个击穿电压之间的关系：BUcboBUceoBUebo晶体管的BUceo值一般选择比电源电压Eo大23 倍。BUebo比较小，硅管约为4V，使用时应当注意。集电极最大允许电流IcM集电极最大允许耗散功率PcM（2）用万用表判断三极管的好坏万用表的量程开关拨至Rlk档(或R100档)。在不知晶体管极型的情况下，将万用表的红笔任意与其一个引脚相碰，黑表笔去碰第2 只脚，如果测得的阻值较小，如图(a)所示，交换表笔之后测得这两个引脚间阻值都很大，如图(b)所示，就说明此晶体三极管中的一个PN 结是好的。反之，若测得阻值很大，交换表笔重新测试后阻值较小，也说明此晶体三极管中的一个PN 结是好_的。但是，如果两次测得阻值均很大，这就有两种情况：一是被测PN 结可能已开始损坏；二是可能测的是两个PN结(e 结或c结)，这是因为正常晶体管的集电结与发射结之间的正、反向电阻值都很大。如遇这种情况，应及时将其中一枝表笔与晶体管的第3 脚相碰，如图(c)、（d）所示，再重复上述过程即可准确判断。测试晶体三极管第2 个PN结的方法如图(e)、(f)所示。在测试好第一个PN结后，任意固定一枝表笔(如红笔)，见图(e)所示，用黑表笔去碰分别碰另外两极，测得阻值较小、，再交换表笔(见图（f）)，测得阻值很大，就说明此晶体三极管的第2 个PN 结也是好的。测得两个PN 结的正反向电阻值相差越大，说明此晶体三极管的性能越好。PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建6测试 NPN 型晶体三极管的方法与测试的PNP 型晶体三极管的方法相同。 三极管e、b、c引脚有确定根据三极管的型号在晶体管手册上查找查e、b、c的排列顺序。用万用表欧姆档判断e、b、c 顺序。三极管的e、b 引脚类似二极管的两个引脚，e、c引脚间的电阻很大。 放大倍数检测数字万用表都配有三极管hFE检测档。要测量三极管的放大倍数时，先将档位拨到hFE位置，然后将事先确定好管脚顺序，根据三极管的类型（PNP、NPN），插入对应孔内（注意管脚接触），数字表显示的数值就是hFE值。PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建7二、分立式电子元件的特性和应用1、电阻性元件电阻性元件是通过自身消耗电能来分配电能。电阻元件在电路中主要是构成分压、限流、和其他元件组成功能电路。对低频而言，电阻元件不影响电路频率参数。2、电容性元件（1）电容器的阻抗电容器能储存电荷，在这一点上与电阻器不同，理论上讲电容器对电能无损耗。但电容器对交流电有阻力，称为容抗，其表达式为：Xc=1/2f C。从电容器对交流电的容抗公式可以看出，电容能通过交流信号，不能通过直流，所以电容在电路中隔离直流的作用。（2）电容器的充、放电特性从电容器充、放曲线可以看出，电容器在充、放电过程中，其端电位是按指数曲线上升或下降，也就是说，电容器在充、放过程中，其端电位是不会突变的。（3）电容器在电路中基本作用根据电容器的特性，可以在电路中构成隔直、滤波以及与其他元件组成功能电路。PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建83、电感性元件实验证明，当线圈中电流有变化时，就会产生自感电动势，其方向与电流变化的方向相反，以阻止电流的变化。电感器产生自感电动势阻止电流的变化，因而对交流电也呈现阻力，称为感抗，其表达式为：XL=2f L 。感抗与电感量的大小L、交流电的频率f 成正比，即电感量越大，感抗越大；频率越高，感抗越大。所以，对直流电而言是畅通无阻的。利用电感器的频率特性，在电路中可分离高频和低频。PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建94、二极管（）普通二极管的伏安特性二极管的品种很多，不同功能的二极管，其特性不一样，右图为普通硅二极管伏安特性曲线。从二极管的伏安特性曲线图可以看出，二极管正向导通时，其电压降0,5V左右，反向击穿电压视不同型号和用处而不同。在电子线路中就是利用二极管的这种伏安特性组成各种功能电路。（）普通二极管的基本应用普通二极管具有单向导电特性，是整流、检波、限幅、钳位等应用中的主要器件。实际应用时，应根据功能要求选择合适的二极管，下图为常见的应用电路，由于功能不同，对二极管的性能参数要求亦不相同。因此，所选二极管的型号也就不同。 整流与极性变换图所示，输入的交流电压Vi 先经只二极管全波整流，再经电容滤除纹波，则负载两端输出的就是直流电压。要求二极管的反向峰值电压（有效值），整流电流IF 大于负载RL的额定电流的最大值Imax。 限幅钳位图 b 所示，两只反向并联的二极管D1、D2起限幅保护作用，用于限制运算放大器反相端输入电压的峰值，使之不超过二极管的正向导通电压VF。（3）稳压二极管的基本应用当稳压二极管PN 结的反向电压大到VRM时，PN 结击穿，反向电流突然增加很多，而反向电压基本不变，从而实现稳压功能，当反向电压小于VRM 时，稳压二极管恢复截止。也就是说，稳压二极管的PN结是可恢复的，而其他二极管的PN结当击穿后就不能恢复。（4）检波和变容二极管的应用调幅信号常用的解调方法有两种，即包络检波法和同步检波法，图e 为包络检波法，包络检波法就是利用二极管的单向导电性进行检波。变容二极管也是由PN结构成的，与普通二极管不同的是，变容二极管的PN结的势垒RM i V 2VPDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建10电容的电容量能够灵敏地随变容二极管两端反向偏置电压的变化而变化。因此，在高频情况下，恰好是利用了PN结的势垒电容作为一个电容器件。图f所示电路为一变容二极管调频电路。在低频调制信号Vi 的作用下，变容二极管Dc的结电容发生变化，LC振荡回路的谐振频率也随之改变。5、三极管三极管的品种很多，不同功能的三极管其特性不同。在应用时，要根据电路功能要求对其了解和检测。三极管的放大和开关特性，是电子电路的主要应用之一。三极管的放大作用，在构成放大器时，三极管工作在放大区，以NPN型管为例，VBE0(正向偏置)，VBCIC./，在截止区时，VBE 0 (反向偏置)，VBC 0 (反向偏置)。从下图可以看出，不同功能的电路对晶体三极管的性能参数有不同的要求。（1）三极管低频电路图a 为一简易声光欧姆表电路，可以用来检测线路是否通断，测试笔A、B分别接被电路中的两点，如果这两点之间接通，则三极管T1、T2 导通，发光二极管D 亮，电容C 构成的电路产生振荡，8扬声器发声，如果这两点不通，则三极管T1、T2 不工作，发光二极管不亮，扬声器无声。（2）晶体三极管开关电路图 b 为锯齿波发生器电路，它可以将方波变成锯齿波，当输入方波ui为低电平时，二极管D 导通，如果参数选择合适，即使三极管的VBE0，VBC 0 则T截止。电容C2 经R4、R1，二极管D、R2 充电，uO很快上升至um。当方波上跳到高电平时，二极管D 截止，三PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建11极管T导通，电容C2 经R3、T放电。由于电容C2跨接在三极管集电极和基极之间，实现电压负反馈，C2的放电电流基本恒定，则输出vO为线性下降的锯齿波，其中输入方波的高电平持续时间t应大于（35）RC（R3C2）。（3）晶体三极管高频电路图 c 为一调频无线话筒电路，发射频率为88MHz108MHz 范围内的任一频率。三极管T 和L、C2、C3 组成高频振荡器，主振频率由L、C2、C3 所决定，M为驻极体话筒，将声音转换成音频信号后加到三极管的基极，由于三极管T 的结电容Cbc 会随声音的强弱而变化，因此，主振频率也随之变化，从而实现调频发射。可用调频收音机接收，接收距离约40m。T管应选择高频三极管，其特征频率fT应比工作频率fO高510倍。9018 的fT600MHz。三、组装技术什么是装配？装配就是将功能器件按技术要求组成一个完整的功能整体，如右图。图中“+”表示功能器件之间的连接。电子元器件之间的连接由PCB（印刷电路板）布线连接；电子元器件与PCB的连接，大多使用锡焊，锡焊是电子产品组装中重要环节，锡焊质量在一定程度上决定组装产品的质量；PCB板和某些电子元器件与外壳的连接，大多使用机械连接。组装要素：组装对象、组装工具、电子元器件、组装工艺、成品调试。1、组装对象要对组装对象有所了解，包括原理、元器件在PCB板的位置、方向及布线、元器件安装要求、机械安装要求等。了解组装对象的原理，是为了成品调试，组装过程中出现问题便于检查；弄清元器件在PCB 上的位置、方向及布线，便于安装和检查，不至于在安装过程中装错元器件，对于有极性元器件如三极管、二极管、集成电路块、电解电容器等，不仅要清楚安装位置，还要清楚安装方向，元器件一旦安装错误，系统就不能正常工作。弄清布线是因为有些信号线需要另外焊接；注意元器件安装要求，是为了提高组装成品的质量。半导体器件对温度很敏感，焊接时时间不能过长，高频区域内的元器件引脚不能过长等，都是在组装过程中要注意的问题；至于机械安装要求，也不能忽视，最终成品的组装，还是通过各部件间的机械安装。2、组装工具手工组装中常用电烙铁和其他安装工具电铬铁是电子产品手工组装的主要工具，其功率一般在。电烙铁的好坏直接影响锡焊质量。电烙铁由发热体（电烙铁芯）和传热体（烙铁头）组成，烙铁头是直接接触元器件的，所以，烙铁头的材料和处理直接影响焊接质量，烙铁头的材料最好的是紫铜材，烙铁头的处理：一是修锉烙铁成什么形状。下图较为合适。二是修锉完成后，首先对A区四围表面上焊锡，然后使用。如果修锉后不上焊锡，容易在表面产生氧化皮，不容易传热。新电烙铁也要进行处理。PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建123、电子元器件组装前必须根据电路要求的参数对元器件进行检测，不能检测的也要进行判别；要根据原理图上元器件的编号，对元器件分类并对应编号，这样就不会在安装过程拿错元器件。另外还要注意元器件引脚表面氧化皮的去除，如果元器件表面的氧化皮不去除，容易产生虚焊，影响成品质量。4、组装工艺在对组装对的了解、电烙铁的处理和电子元器件的检测完成之后，就可以开始对电子元器件的安装和焊接（1）对PCB 板的处理。PCB 板是电子元器件之间连接和支承的，PCB 板有双面和单面之分，对于安装分立元件的PCB板，有元件面和焊接面之分，元件面印刷了元件的符号、编号和标记，其编号与原理图编相对应，标记就是元器件的安装方向。焊接面的焊盘是元器件与PCB板的连接点，有的在生产PCB板时已经炀锡，有的则没有，没有炀锡的最好炀锡，尤其是安装贴片集成元件，由于贴片集成元件管脚小，排列密，直接用烙铁粘锡焊接容易影响相邻引脚，所以更应炀锡。（2）元器件引脚长短处理。元器件安装距PCB板不宜过高，过高容易器件引脚相碰，造成短路，同时也影响整体安装。元器件焊接后，多余的引脚要全部剪去，否则影响整体机械安装。（3）焊锡丝。焊锡的质量也影响焊接质量。电子产品的焊锡一般使用铅锡（SnPn）合金，其含锡量在61.9%的情况下为优质，其液态温度在210左右。焊锡丝的中心含有助焊剂，以帮助焊接。（4）助焊剂。常用助焊剂有松香，助焊剂的作用是增加焊锡的流动性和粘合性。（5）电子元器件一般安装步骤。先安装有极性的小元器件，后安装大元器件和无