实用电子电路设计

电子设计基础知识 常见电子元器件的识别 焊接 电路设计工艺 常见电子元器件的识别 一 常见电子元件的分类 1 构成电子线路的基本元件 1 电阻 电子学符号 R按电阻的封装形式 贴片电阻 手插电阻按电阻的功能特性 限流电阻 压敏电阻 温敏电阻按电阻的材料形式 炭膜电阻 金属膜电阻 金氧膜电阻 绕线电阻 2 电容 电子学符号 C按电容的封装形式 贴片电容 手插电容按电容的材料特性 瓷片电容 电解电容 钽电容 聚脂电容 膜电容 云母电容 玻璃电容 独石电容等 3 电感 电子学符号 L按电感的封装形式 贴片电感 手插电感按电感的加工方式 绕线电感 叠层电感按电感的外观及功能 色环电感 空心线圈 铁心线圈 瓷芯电感 滤波电感 滤波器 浪涌吸收器等 以上三类元件是构成电子线路的基本元件 也是电子学中最重要的元件 凡是电子线路中这些元件是必不可少 用电阻 电容和电感的组合可以完成几乎所有其他元件的全部功能 1 构成电子线路的基本元件 一 常见电子元件的分类 2 常见的其它电子元件 1 二极管 电子学符号 D按封装的形式 贴片二极管 手插二极管按封装的材料 玻璃二极管 塑封二极管按半导体材料 硅二极管 锗二极管按功能的特性 整流二极管 开关二极管 发光二极管 稳压二极管二极管的变形体 整流块电路 数码发光管 双色发光管 二极管分类间的对应关系 玻璃二极管塑封二极管锗二极管硅二极管开关二极管 稳压二极管整流二极管 发光二极管 2 常见的其它电子元件 2 三极管 电子学符号 QorTR按封装形式 贴片三极管 手插三极管按加工方式 普通三极管 MOS三极管按半导体结 PNP管 NPN管 N ChannelMOS管 P ChannelMOS管 3 集成电路 IC 电子学符号 U按封装形式 DIP 双排直插 SOT 双排贴片 QFP 四方贴片 BGA 底部引脚贴片 按封装材料 塑封IC 陶瓷IC 2 常见的其它电子元件 4 开关 电子学符号 SW按功能特性 拨档开关 按键开关 热敏开关 5 插座 电子学符号 J插座形式多样一般可分为插针式和插孔式 大多插座都为插孔式 6 晶振 电子学符号 X是一类比较特殊的元件 性质上不类似其它的元件 在电子学特性上无法界定它的属于阻 容 感性 所以其电子学符号采用数学符号中自变量符号X 7 光电耦合器 是一种使用电信号控制的通断型元件 8 变压器 是一种通过耦合线圈对电压信号进行变换的元件 按耦合方式 互耦式变压器 自耦式变压器 2 常见的其它电子元件 9 保险管 电子学符号 Fuse是一类可快速熔断或阻值变化很大的电阻 在正常工作时电阻很小可近似为导线 在电路发生异常时快速熔断或电阻变得很大近似为断路 以上内容是电子元件的分类 各种分类分类方法不尽相同 但在分类的方法上无外乎依据元件的特性来分 例如 我们可将二极管 三极管 IC归为一类元件 依据材料特性它们都属于半导体类元件 在以上分类中严格意义来讲变压器就属于电感类元件 保险管就属于电阻类元件 光电耦合器属于IC类元件 二 常用电子元件的单位及换算关系 1 电阻单位 基本单位 欧姆 ohm 常用单位 千欧 K 兆欧 M 换算关系 1M 1000K 1000 000 2 F 电容单位 基本单位 法拉 F 常用单位 皮法pF纳法nF微法 F毫法mF换算关系 1F 1000mF 1000 000 F 1000 000 000nF 1000 000 000 000pF 二 常用电子元件的单位及换算关系 3 H 电感单位 基本单位 亨利 H 常用单位 纳亨nH微亨 H毫亨mH换算关系 1H 1000mH 1000 000 H 1000 000 000nH 注意 电阻单位是基本单位是小单位 而电容和电感基本单位是大单位 常用单位在相临单位之间是千进制 三 常见电子元件误差及温度系数表示方法 1 元件误差的字母识别法 误差代码在表中列出的仅仅为最常用的几个代码 其它还有B F G分别代表 B表示 0 1pF F表示 1 G表示 2 其中B C D仅用来表示电容元件的误差 2 色环元件的误差表示方法 三 常见电子元件误差及温度系数表示方法 3 常见电子元件温度系数 温度系数是指元件在温度变化时元件值随温度变化的特性 上表中温度系数代码只是温度代码中的常用部分 在温度系数中有H J K系列代码 因为其他代码特性的元件使用比较少 因此在这里不做相关介绍 附页1 常见贴片元件尺寸规范介绍 注 1 此处的0201表示0 02X0 01inch 其他相同 2 在材料中还有其它尺寸规格例如 0202 0303 0504 1808 1812 2211 2220等等 但是在实际使用中使用范围并不广泛所以不做介绍 3 对于实际应用中各种对尺寸的称呼有所不同 一般情况下使用英制单位称呼为多 例如一般我们在工作中会说用的是0603的电容 也有时使用公制单位例如说用1608的电容此时使用的就是公制单位 在贴片元件的尺寸上为了让所有厂家生产的元件之间有更多的通用性 国际上各大厂家进行了尺寸要求的规范工作 形成了相应的尺寸系列 其中在不同国家采用不同的单位基准主要有公制和英制 对应关系如下表 四 色环元件的识别 色环元件主要指 色环电阻和色环电感 1 色环的意义 2 色环电阻的识别 1 色环排列的辨认 a 色环排列顺序 一般情况下最后一环为金色或银色 如果不是金色和银色 则最后一环的宽度是其它环的两倍 b 电阻值的读取 第一 二环表示元件值有效数字 第三环表示有效数字后应乘的位数 第四环表示误差 四色环电阻 第一 二 三环表示元件值有效数字 第四环表示有效数字后应乘的位数 第五环表示误差 五色环电阻 四 色环元件的识别 C 色环电阻实例 四色环电阻 最后一环为金色 五色环电阻 最后一环的宽度为其它环宽度的两倍 金色环 第五环 宽度比前面环宽一倍 d 色环电阻的基本单位为 欧姆 ohm 四 色环元件的识别 3 色环电感的识别 1 色环排列的辨认 a 色环排列顺序 一般情况下最后一环为金色或银色 b 电感值的读取 第一 二环表示元件值有效数字 第三环表示有效数字后应乘的位数 第四环表示误差 如第四环为底色即无第四环表示误差为 20 金色环 c 色环电感的基本单位为 微亨 H 4 色环电阻与色环电感的区分 四 色环元件的识别 色环电阻和色环电感的形状和外观上比较相近 因此在使用中比较容易混淆 对其外观上有一些特点被用来作为区分的办法 2 在尺寸上电感的小型化元件比较少一般最小的电感尺寸 2 4mm 而电阻则可更小 小于 2 4mm的色环元件一般不会为电感 1 色环电阻的色环排布不均匀 第三环和第四环之间的距离较其它相邻环之间距离宽很多 而色环电感的色环排布比较均匀 电阻 不均匀 电感 均匀 五 电阻元件的识别 1 贴片电阻 贴片电阻是一种外观上非常单一的元件 方形 黑色 表面有丝印标识元件值 体积小 尺寸有各种大小 主要尺寸见附页1贴片元件尺寸介绍 阻值识别规则 第一 二位表示元件值有效数字 第三位表示有效数字后应乘的位数 它的允许误差应在材料的厂家编码中用误差代码来识别 元件值读取的例子 图片中电阻的丝印为331 读取其元件值 第一 二位33X第三位1 33X10 330欧 五 电阻元件的识别 2 可调电阻 可调电阻是一种可以手工调节电阻值的元件 它的优点在于可以在一定范围内获取所需的电阻 从而被广泛使用于需要调节参数的电子仪器 设备和家用电器上 电解电容 陶瓷电容 塑料电容 六 电容元件的识别 1 贴片电容 贴片电容主要有 瓷片电容 贴片钽电容 贴片电解电容 贴片纸多层电容 a 贴片电容 普通型 材质瓷片 外型单一 外观单一 表面没有丝印 没有极性 有多种颜色主要有褐色 灰色 淡紫色等 尺寸有各种大小 主要尺寸见附页1贴片元件尺寸介绍 普通贴片电容的基本单位 pF 六 电容元件的识别 b 贴片纸多层电容 普通型 材质纸质 表面部分厂家的元件有丝印 外形主要有椭圆和方形两种 外观上椭圆形一般呈银白有金属光泽 方形呈褐色 从侧面能看到纸介质分层情况 这种电容没有极性 尺寸有各种大小 但体积一般较大 主要尺寸见附页1贴片元件尺寸介绍 普通贴片电容的基本单位 pF 但此电容量一般较大在 F级 六 电容元件的识别 c 贴片钽电容 材质钽介质 表面有丝印 有极性 有多种颜色主要有黑色 黄色等 钽电容表面有一条白色丝印用来表示钽电容的正极 并且在丝印上标明有电容值和工作电压 大部分生产厂家还在丝印上加注一些跟踪标记 尺寸有各种大小 主要尺寸见附页1贴片元件尺寸介绍 贴片钽电容的基本单位 F 正极标示 电容值 工作电压 六 电容元件的识别 c 贴片电解电容 材质电解质 表面有丝印 有极性 外观上可见铝制外壳 电解电容表面有一条黑色丝印用来表示电解电容的负极 并且在丝印上标明有电容值和工作电压 大部分生产厂家还在丝印上加注一些跟踪标记 尺寸有各种大小 主要尺寸见附页1贴片元件尺寸介绍 贴片电解电容的基本单位 F 负极标示 电容值 工作电压 七 电感元件的识别 1 贴片电感 贴片电感主要有 贴片绕线电感 贴片叠层电感 a 贴片绕线电感 是将导线绕制在磁芯或瓷芯上并用引脚引出焊盘的元件 表面印有丝印 元件本身无极性 其表面丝印有两种形式 数字丝印 色点丝印 尺寸有各种大小 主要尺寸见附页1贴片元件尺寸介绍 贴片绕线电感的基本单位 1 当电感元件值丝印为数字标记时基本单位为 H 2 当电感元件值丝印为色点标记时基本单位为nH 电感值值识别规则 数字丝印 第一 二位表示元件值有效数字 第三位表示有效数字后应乘的位数 色点丝印 将色点密集的一边朝向自己的左边 靠近自己的两个色点从左至右代表元件值的第一 二位有效数字 远离自己的一点为有效数字后应乘的位数 七 电感元件的识别 贴片电感实例 元件值读取的例子 图一中电感的丝印为100 读取其元件值 第一 二位10X第三位0 10X1 10 H 图二中电感的丝印为红红红 读取元件值 第一 二位22X第三位2 22X100 2200nH 2 2 H 图一 图二 七 电感元件的识别 贴片叠层电感 贴片叠层电感 外观上与贴片电容的区别很小 区分的方法是贴片电容有多种颜色其中有褐色 灰色 紫色等 而贴片电感只有黑色一种 基本单位 nH 八 二极管 三极管 整流桥的识别 A 从封装材料分可以分为玻璃二极管 塑封二极管 从半导体材料分可以分为锗材质二极管 硅材质二极管 从功能分有开关二极管 整流二极管 发光二极管 B 不同的半导体材料特性不同 一般开关二极管采用锗二极管 整流二极管 发光二极管多采用硅二极管 一般锗二极管采用玻璃封装 硅二极管采用塑封 C 二极管有极性区分 一般二极管的负极用白色 红色或黑色色环标识 发光二极管一般用引脚长度不同来区分极性 较短的引脚为负极 D 二极管的变形体 整流块电路 数码发光管 双色发光管 1 二极管 八 二极管 三极管 整流桥的识别 E 二极管实例 负极极性标示色环 负极极性标示丝印 1 贴片二极管 1 组成 由单一的PN结组成 2 类型 常用的二极管有整流 稳压 发光二极管等 3 电路符号及字母表示 整流二极管 D 整流二极管 发光二极管 稳压二极管 稳压二极管 ZD 发光二极管 LED 三极管 1 三极管的种类 PNP型和NPN型图形為 NPN型 PNP型 e b c b c e 2 三极管的极性 基极 b 发射极 e 集电极 c 3 三极管的作用 放大及开关 4 符号 Q 三极管的封装形式和管脚识别 常用三极管的封装形式有金属封装和塑料封装两大类 引脚的排列方式具有一定的规律 如图对于小功率金属封装三极管 按图示底视图位置放置 使三个引脚构成等腰三角形的顶点上 从左向右依次为ebc 对于中小功率塑料三极管按图使其平面朝向自己 三个引脚朝下放置 则从左到右依次为ebc 三极管在PCB上的丝印符号 九 IC 集成电路 的识别 二 IC按封装形式 DIP 双排直插 SOT 双排贴片 QFP 四方形贴片 BGA 底部引脚贴片 1 DIPIC 双排直列 IC的丝印面具有型号丝印 方向指示缺口 第一脚指示标记 国际上采用IC脚位的统一标准 将IC的方向指示缺口朝左边 靠近自己一边的引脚从左至右为第一脚至第N脚 远离自己的一边从右至左为第N 1脚至最后一脚 注 有部分厂家生产的IC不是用方向指示缺口来标识 而是用一条丝印来表示方向辨认脚位的方法和上述方法一样 九 IC 集成电路 的识别 2 SOTIC 双排直列 IC的丝印面具有型号丝印 方向指示缺口 有部分厂家的产品没有指示缺口 第一脚指示标记 国际上采用IC脚位的统一标准 将IC的第一脚指示标记朝左边并靠近自己 靠近自己一边的引脚从左至右为第一脚至第N脚 远离自己的一边从右至左为第N 1脚至最后一脚 九 IC 集成电路 的识别 3 QFPIC 四方形贴片 在集成电路的集成量和功能的增加的同时 IC的引脚不断的增多 而IC的体积确不能增大太多 因此 IC为解决这个矛盾设计出四边都有引脚的四方形IC封装形式 正四方IC引脚脚位辨认方法 将方向指示标记朝左并靠近自己 正对自己的一排引脚左边第一脚为IC的第一脚 按逆时针方向依次为第二脚至第N脚 九 IC 集成电路 的识别 4 BGA 底部锡球贴片 随着技术的更新集成电路的集成度不断提高 功能强大的IC不断被设计出来 引脚不断增多QFP方式已不能解决需求 因此BGA封装方式被设计出来 它充分利用IC与PCB接触面积 大幅的利用IC的底面和垂直焊接方式 从而解决了引脚的问题 正面 底面 十 晶振的识别 晶振是一种通过一定电压激励产生固定频率的一种电子元器件 被广泛的用于家电 仪器和电脑 类型分为 无源晶振 有源晶振 无源晶振一般只有两只引脚 有源晶振一般为四只引脚 并且在插机时对相应脚位有严格的要求 如果插反方向会将晶振损坏 晶振主要封装 贴片晶振 手插晶振 a 贴片晶振 一般为无源晶振 表面有元件型号的丝印 十 晶振的识别 b 手插无源晶振 c 有源晶振 表面有脚位标记 标识晶振第一脚 十一 光耦器的识别 主要有 贴片光耦器 手插光耦器 其与IC的区别主要在于IC一般有8只或8只以上的引脚 而光耦器一般为4到6只脚 贴片光耦器 十二 开关的识别 开关主要有 拨档开关 按键开关 双段拨档开关 图中的拨档开关为仪器 家电产品中最常用的电源转换开关 主要用在110V和220V电源的切换 十三 插座的识别 IC插座 十四 其它器件的识别 1 液晶显示器 在电子设备上起到显示字幕的作用 广泛见于手机 电表 传呼机 刷卡机等产品上 十四 其它器件的识别 2 TV调谐器 俗称高频头 用作视频信号的调制和调 单通道TV调谐器 广泛用于电视 电脑用视频卡上 双通道TV调谐器 广泛用于卫星信号接收机等视频信号接收放大器设备上 焊接 一 焊接的分类 电阻焊 超声波焊接 激光焊接 热风焊接 波峰焊接 通过专用设备波峰炉使得焊料在设备中熔化 被焊接物通过熔化的焊料后 冷却变成焊点 使用到的设备由手锓炉和波峰炉 手焊接 使用烙铁加热焊料 使焊料在被焊接物上熔化后 冷却后形成焊点 使用到工具主要为烙铁 二 烙铁1 烙铁的种类 一 按功率分为 低温烙铁 高温烙铁 恒温烙铁 A 低温烙铁通常为30W 40W 60W等主要用于普通焊接 B 高温烙铁通常指60W或60W以上烙铁 主要用于大面积焊接 例如 电源线的焊接等 C 恒温烙铁又可分为恒温烙铁和温控烙铁 温控烙铁可以调节温度 温控烙铁主要用于IC或多脚密集组件的焊接 恒温烙铁则主要用于CHIP 芯片 组件的焊接 二 按烙铁头分为 尖嘴烙铁 斜口烙铁 刀口烙铁 A 尖嘴烙铁 用于普通焊接 B 斜口烙铁 主要用于CHIP组件焊接 C 刀口烙铁 用于IC或者多脚密集组件的焊接 2 烙铁的使用与保养 a 电烙铁使用前应检查使用电压是否与电烙铁标称电压相符 b 电烙铁应该接地 c 电烙铁通电后不能任意敲击 拆卸及安装其电热部份零件 d 电烙铁应保持干燥 不宜在过份潮湿或淋雨环境使用 e 拆烙铁头时 要关掉电源 f 关电源后 利用余热在烙铁头上上一层锡 以保护烙铁头 g 当烙铁头上有黑色氧化层时候 可用砂布擦去 然后通电 并立即上锡 三 手动焊接的方法与技巧 1 烙铁的握法 A 低温烙铁 手执钢笔写字状 B 高温烙铁 手指向下抓握 2 烙铁头与PCB的理想解度为45 3 在焊接时 先将烙铁头呈45 角放在被焊物体上 再将锡丝放在烙上 直到锡完全自然覆盖焊接组件脚上 时间3 5s 4 焊接完成后 先抽出锡丝 再拿出烙铁 否则 待锡凝固后则无法抽出锡丝 标准烙铁持法 四 海棉 1 海棉含水的标准 将海棉泡入水中取出后对折 握住海棉稍施加力 使水不到流出为准 2 海棉含水量不当的后果 a 会使烙铁头在擦拭时温度变化大 b 会导致烙铁头的使用寿命缩短 c 会导致温度降低后升温慢 直接影响焊接质量与时间的浪费 五 焊点好坏断的标准 饱满光滑与PCB充会接触 与组件脚完全焊接且成圆锥状 影响焊点好坏的因素 1 焊锡材料 2 烙铁的温度 3 工具的清洁4 焊点程度 六 焊接不良的种类和后果 1 冷焊 冷焊特点 焊点呈不平滑状态 严重时会在引脚的周围呈现皱纹或者开裂现象 不良影响 焊点寿命较短 容易在使用一段时间后 开始产生焊接不良等现象 导致功能失效 2 剪脚过长或过短 剪脚的要求 零件的引脚吃锡后 其焊点的外引线长度要求在0 5 2 5mm之间 剪脚长的影响 1 容易造成锡裂 2 引脚的吃锡量不足 3 安规距离会不足 剪脚过短 容易造成虚焊 假焊 3 焊多 锡多的特点 焊锡量过多 使焊锡点呈外突曲线 锡多的影响 过大的焊点不会给电流的导通