电子爱好者基础知识

电电子子爱爱好者基好者基础础知知识识 电容电容 电容器俗称电容 它是在两个金属电机之间夹了一层电介质构成 所以它具有了存储电荷的能力 所以在理论上 它对直流电流具有隔断的作用 而交流电流则可以通过 随着交流频率越高 它通过电流的能力也越强 一些常用电容器外观见图 1 图 1 电容在电子线路中也是广泛应用的器件之一 我们多采用它来滤波 隔直 交流耦合 交流旁路等 也用它和电感元件一起组成振荡电路 电容的分类 电容的分类 按照电介质的不同 电容有很多种 我们常见 常用的电容主要有 名称名称优点优点缺点缺点主要应用主要应用 瓷片 电容 体积特别小 高 频损耗少 耐高 温 价格低廉 容量小普遍应用 涤纶 电容 体积小 容量大 电解 电容 容量特别大 铝电解电容漏电大 容量不准确 钽电解 电容性能好但价格高 耦合 滤波 云母 电容 性能稳定 耐高 温 高压 高频 性能好 价格高 发光二极管 纸介 电容 体积较小 容量 较大 价格低 高频性能较差 我们在大多数的电子制作中 经常应用的是瓷片电容和电解电容 按照结构的不同 我们将容量固定的电容称为固定电容 而可以调节的称为可调或半可调电容 普通收音机选台的就是使用可变电容 我们在线路图中常用 C 来代表电容 用图 2 的符号来表示固定电容 用图 3 的符号来表示半可变电容 图 4 表示可变电容 图 5 表示双联 可变电容 电解电容一般容量比较大 从 1UF 到 10000UF 都比较常见 它是有正负极之份的电容元件 在使用中正极节高电位端 负极接低电位端 不能 够反接 电解电容又分为铝电解 钽电解 铌电解 市面常见的是前两种 其中钽电解常被一些音响发烧友用于音响系统 电解电容我们常用图 6 的符号表示 图 6 电解电容的标示符号 电容的主要性能参数 电容的主要性能参数 1 电容标称容量 描述电容容量大小的参数 单位为 法 F 在实际应用中 以 法 出现的电容很少见到 我们常用的 常见的是其他 拓展单位 微法 F 和 皮法 pf 其单位换算公式 1F 1 000 000 F 106 F 1 000 000 000 000pF 1012pF 2 耐压 也叫额定工作电压 是指电容规定的温度范围内 它能够长期可靠工作承受的加在它两极的最高电压 又区分为直流工作电压和交流 工作电压 这个指标当然是越高越好 在其他性能一样的情况下 高耐压的可以直接替代低耐压的 反之则不能 3 漏电电阻 电容中的电介质不是绝对绝缘的 当通上直流电的时候 或多或少地会有电流的通过 我们称之为漏电 当漏电情况教大时 电 容发热甚至会导致电容损坏 电容的规格标注方法 电容的规格标注方法 我们在实际应用过程中 常常需要对电容的容量和其它参数进行选择 电容的容量标注方法同电阻一样 也是采用直标法 数字直接表示 和色 标法两种 但直标法需要注意的是有一些这样的差异 1 我们在瓷片电容上经常看到如图 7 这样 103 224 等这样的标注 这种并不表示该电容容量为 103PF 或 224PF 它的容量应为 前两位读数后 加上第 3 位数字表示的 0 数 例如 103 10 1000 10000pF 224 22 10 000 220 000pF 0 22 F 2 在电解电容上有正负极的区分 一般都有如图 8 所示的标示 还有一种普遍的识别方法 对未剪腿的电解电容 腿长的一边为正极 电解电 容一般采用直标法 它的容量不需要换算 注意的是在容量下方一般还标注了耐压值和工作温度 见图 9 图 8图 9 电容的测量 电容的测量 一般的万用表并没有专门测量电容容量的档位 多数情况下我们用以下方式测量电容的某些特性 1 测量其漏电电阻 漏电电阻小也就是漏电大的电容是不宜用于线路中 因为它不仅对线路的性能不利 而且由于发热等原因 甚至会发生爆 裂 有可能会影响到线路中其它元件的寿命 所以 我们可以用万用表的高阻档测量 1K 或 10K 进行测量 测量方法与测量电阻方式一样 1 将万用表放置在目光正前方 2 选择最高的测量档位 并调零 3 将表笔分别搭在电容两端的金属管脚上 若是测量电解电容 则应该红表笔接电容的正极 黑表笔接接在负极 测量过程中注意不要有身体裸 露部分同时接到电容的两极上 4 观测表针运动情况 对大容量电容 表针将大幅度向零刻度方向摆动后再往反方向运动 待表针稳定后再读取漏电电阻数据 对于瓷片电容 它的漏电电阻应接近无穷大 而对铝电解电容 可参考以下数据 电容耐压漏电电阻范围 K 6V6V 15V30 40 25V30 60 50V60 100 150V150 200 300V250 350 450V300 400 当小于范围值时表示该电容漏电较大 超过则属于比较好 2 估计电解电容的极性 分别正反方向测量电解电容的漏电电阻 漏电电阻大的时候红表笔连接的是正极 也可管脚测量对铝外壳的电阻 为 零的那一端时负极 3 估计电容的容量 对超过 1 f 以上的电容 可以用测量漏电电阻的方式估计电容容量的大小 观看的数据是表针向零刻度方向摆动的幅度 摆动幅度越大 说明电容容量也越大 先要排除内部短路的可能 也可对比已知容量的电容来获得比较准确的数值 注意 当对电容容量作第 2 次检测时 要先放电 对于 1000 f 以下的电阻 可直接短路放电 超过的可将两管脚插再潮湿的海绵上 过数分钟后再短路放电 电容容量越 大 放电时间也要求越长 电容的串联与并联 电容的串联与并联 电容的串联 图 10 与并联 图 11 使用 也会改变线路上电容容量 与电阻相反 C1 C2 C1 电容串联 C2 电容并联 电容并联使用时 线路上的实际容量等于各电容之和 即 C1 C1 C2 电容串联使用时 线路上的实际容量计算公式为 C 1 1 C1 1 C2 电电 阻阻 一 电阻与欧姆定律 一 电阻与欧姆定律 电阻器我们习惯称之为电阻 它是电子设备中最常应用的电子元件 电阻对直流电及交流电都呈现相同的阻力 这种阻力通过的运动形态通过欧姆定律的数学公式描述 I 电流 V 电压 R 电阻 这个公式表明 线路上通过电阻的电流与电阻的阻值成反比 而与加在两端的电压成正比 在电子线路中 我们常用英文字母 R 或如图 1 的符号来表示电阻 R 二 电阻的串联与并联 二 电阻的串联与并联 1 电阻的串联 图 2 R1 R2 根据摩尔定律 在同一条线路上的电流是固定的 而 A B 两端上的电压等于 R1 R2 两端电压之和 根据欧姆定律 A B 两端的总电阻 R R I R1 I R2 I 所以 R R1 R2 结论 1 线路上串联的电阻总阻值等于各串联电阻阻值之和 结论 2 线路上串联电阻的总阻值肯定比线路中任何电阻的阻值大 2 电阻的并联 图 3 根据摩尔定律 在本线路中 A B 两端的电压与 R1 R2 两端的电压一样 而总电流为分别通过 R1 R2 电阻的电流之和 所以根据欧姆 定律 R I R1 I1 R2 I2 并且 I I1 I2 可推出 1 R 1 R1 1 R2 结论 1 A B 两端总电阻 R R R1 R2 R1 R2 结论 2 并联线路上的电阻总值比线路中任何分路的阻值均小 根据以上特性 我们经常在电子电路中使用电阻来进行分压 分流 滤波 阻抗匹配等工作 三 电阻的种类 三 电阻的种类 在电子设备的实际应用中 我们按照电阻制作的材料进行不同的分类 常见的种类与性能特点如下表 1 种类优点缺点外观 碳膜电阻 较好的稳定性和适应性 并且 价格便宜 漆皮为绿 蓝灰 米 黄色 金属膜电阻 各方面性能比属膜电阻更好 常用于精密设备 价格高漆皮为深红色 线绕电阻阻值精确 承受功率大但不适合高频工作漆皮为黑色 外观参见图外观参见图 4 4 图 4 也可按照电阻的阻值特性分类 不能调节的 我们称之为固定电阻 而可以调节的 我们称之为可调电阻 而常见的例如收音机音量 调节的 主要应用于电压分配的 我们称之为电位器 图 5 将另文介绍 图 5 除了以上介绍的外 我们也还会用到一些特殊的电阻元件 这些电阻元件的特点是它的阻值会根据一些外界因素的变化而变化 例如 受 光影响的我们称为光敏电阻 受外界压力影响的是压敏电阻 还有热敏 气敏 电敏等等 下面是一些相关电阻的图片 图 6 图 6 四 电阻的参数 四 电阻的参数 tga 直流电阻越小 2 伏安特性曲线上各点的交流电阻不相等 伏安特性曲线上某点的交流电阻 就是该点附近电压的变化量 u 与相对应的电流变化量 I 的比值 交流电阻的几何意义就是该点切 线的斜率的倒数 例如在图 8 中 A 点的交流电阻 rA u I 1 I u 1 tg 由于伏安特性曲线上各点切线的斜率不相等 所 以各点的交流电阻也不相等 由图 8 可见 加在二极管两面端的电压越大 或流过二极管的电流越大 二极管所呈现的交流电阻越小 例如 B 点的交流电阻就比 A 点的交流电阻小 因为 B 点的切线斜率大一些 3 伏安特性曲线上同一点的直流电阻和交流电阻不相等 例如 在图 8 中 A 点的直流电阻 RA 80 而交流电阻 rA u I 0 6 0 2 V 10mA 40 由于非线性元件所呈现的电阻不是一个 常数 所以非线性元件的端电压和流过它的电流之间不符合欧姆定律 由于非线性元件的直流电阻和交流电阻不相等 所以用万用表测 得的直流电阻不能挪用到交流电路中 三 二极管的分类和主要参数 按照 PN 结的结构分类 二极管可分成点接触型和面接触型两类 点接触型二极管 PN 结的面积小 允许通过的电流较小 一般在十几或 几十毫安以下 因为结面积小 所以结电容小 适用于高频电路 面接触型二极管 PN 结的面积大 可以通过较大的电流 但是由于结电 容大 只能用于低频电路中 二极管按材料分有锗二极管和硅二极管两种