常用器件-电阻电容电感二极管整理PPT课件

1 前言 2 电阻 R 3 电容 C 4 二极管 D 6 结束语 5 电感 L 2 1 前言 现代电子电路 无论数字或模拟 均可以分解为四大组成元素 电阻器 R 电容器 C 电感器 L PN结 D 二极管和三极管 或许你会感到惊讶和质疑 密布各种元器件的板卡以及高集成度的CPU竟然能够被分为这么简单的四件东西 事实无容置疑 CPU主要由晶体三极管 晶体管 构成 而晶体三极管的主要元素为PN结 而板卡上的各种芯片和元件也无一例外由这四大元素构成 甚至连导线我们也可以将其看作是一个阻值极低的电阻器 所以说 当今芯片和板卡的设计根本其实就是对这四大元素的调配和应用 只要了解了这四大元素就了解了现代电子电路 3 2 电阻 电阻通常用字母R表示 电阻的单位是欧姆 ohm 简称欧 符号是 1 1V A 比较大的单位有千欧 k 兆欧 M 1G 1000M 1M 1000K 1K 1000 2 1 电阻的分类 1 按阻值特性 固定电阻 可调电阻 电位器 特种电阻 敏感电阻 压敏电阻 光敏电阻 热敏电阻电位器压敏电阻光敏电阻热敏电阻 4 2 电阻 2 按电阻功能 负载电阻 采样电阻 分流电阻 保护电阻 3 按安装方式 插件电阻 贴片电阻 4 按制造材料 碳膜电阻 金属膜电阻 绕线电阻 无感电阻碳膜电阻金属膜电阻绕线电阻无感电阻 5 2 电阻 2 2 电阻的主要参数 1 电阻精度表示 电阻的精度可称为允许误差 常见的精度字母代码如下 B 0 1 C 0 25 D 0 5 F 1 G 2 J 5 K 10 M 20 Z 20 80 2 贴片电阻读数 电阻器中 F J在电阻器中最常用 J K M Z在电容器中最常用 它的第一位和第二位为有效数字 第三位表示在有效数字后面所加 0 的个数 这一位不会出现字母 例如 472 表示 4700 151 表示 150 6 2 电阻 3 贴片电阻的封装 注意尺寸是英制还是公制 1mil 0 0254mm 如果是小数 则用 R 表示 小数点 并占用一位有效数字 其余两位是有效数字 例如 2R4 表示 2 4 R15 表示 0 15 7 2 电阻 2 3 电阻的作用 1 分流当在电路的干路上需同时接入几个额定电流不同的用电器时 可以在额定电流较小的用电器两端并联接入一个电阻 这个电阻的作用是 分流 例如 有甲 乙两个灯泡 额定电流分别是0 2A和0 4A 显然两灯泡不能直接串联接入同一电路 但若我们在甲灯两端并联一个合适的分流电阻 如图1所示 则当开关S闭合时 甲 乙两灯便都能正常工作了 图1 8 2 电阻 2 限流为使通过用电器的电流不超过额定值或实际工作需要的规定值 以保证用电器的正常工作 通常可在电路中串联一个可变电阻 当改变这个电阻的大小时 电流的大小也随之改变 我们把这种可以限制电流大小的电阻叫做限流电阻 如图2所示 在给蓄电池充电的电路中 为了使充电电流不超过规定值 可在电路中接入限流电阻 在充电过程中 适当调节接入电阻的大小 可使电流的大小保持稳定 再如在可调光台灯的电路中 为了控制灯泡的亮度 也可在电路中接入一个限流电阻 通过调节接入电阻的大小 来控制电路中电流的大小 从而控制灯泡的亮度 图2 9 2 电阻 3 分压一般用电器上都标有额定电压值 若电源比用电器的额定电压高 则不可把用电器直接接在电源上 在这种情况下 可给用电器串接一个合适阻值的电阻 让它分担一部分电压 用电器便能在额定电压下工作 我们称这样的电阻为分压电阻 如图4所示的电路 当接入合适的分压电阻后 额定电压为3V的电灯便可接入电压为12V的电源上 又如我们常用的测电笔里有一个阻值很大的高电阻 它也是一个分压电阻 图3 10 2 电阻 4 偏置以常用的共射极放大电路说吧 主流是从发射极到集电极的Ic 偏流就是从发射极到基极的Ib 相对与主电路而言 为基极提供电流的电路就是所谓的偏置电路 偏置电路往往有若干元件 其中有一重要电阻 往往要调整阻值 以使集电极电流在设计规范内 这要调整的电阻就是偏置电阻 根据直流通路可知 共射极放大电路 直流通路 11 2 电阻 5 0 电阻 在电路中没有任何功能 只是在PCB上为了调试方便或兼容设计等 在匹配电路参数不确定的时候 以0欧姆代替 实际调试的时候 确定参数 再以具体数值的元件代替 想测某部分电路的耗电流的时候 可以去掉0 电阻 接上电流表 这样方便测耗电流 在布线时 如果实在布不过去了 也可以加一个0 的电阻 作为跳线使用 这样既美观也安装方便 单点接地 指保护接地 工作接地 直流接地在设备上相互分开 各自成为独立系统 0 电阻相当于很窄的电流通路 能够有效地限制环路电流 使噪声得到抑制 12 2 电阻 5 上下拉电阻 当TTL电路驱动COMS电路时 如果TTL电路输出的高电平低于COMS电路的最低高电平 一般为3 5V 这时就需要在TTL的输出端接上拉电阻 以提高输出高电平的值 OC门电路必须加上拉电阻 以提高输出的高电平值 为加大输出引脚的驱动能力 有的单片机管脚上也常使用上拉电阻 在COMS芯片上 为了防止静电造成损坏 不用的管脚不能悬空 一般接上拉电阻产生降低输入阻抗 提供泄荷通路 芯片的管脚加上拉电阻来提高输出电平 从而提高芯片输入信号的噪声容限增强抗干扰能力 在数字电路中不用的输入脚都要接固定电平 通过1k电阻接高电平或接地提高总线的抗电磁干扰能力 管脚悬空就比较容易接受外界的电磁干扰 长线传输中电阻不匹配容易引起反射波干扰 加上下拉电阻是电阻匹配 有效的抑制反射波干扰 13 2 电阻 电阻在设计中的几种应用 上拉电阻 两芯片管脚之间抑制干扰的作用 跳线作用 调试应用 STM8S105K4T6C STK672 632A E 14 3 电容 电容的工作原理 电容 可以看作是由两个靠得特别近的金属板组成的 金属板的面积越大靠得越近电容的容量也就越大 它之所以能够储存电荷 是因为当我们把它与电源正负极相接后 由于电源的正极和负极聚积的电荷的同性相互排斥作用 开始向电容的二个极板扩散 由此形成了给电容充电的电流 到达电容二个极板的电荷由于极性不同 正负电荷是相互吸引的 在极板二边被相互吸引住 并且堆积起来 由于二个极板间是相互绝缘的正负电荷不能容合 因此越聚越多 电容二个极板的电压也越来越高 直到电容电压等于电源的电压为止 充电才能结束 此时即使你把外加的电源去掉电容上的电荷也不会取消 当外加的电压小于电容上的电压时或者是给电容二极板间接通一个电路时 电容就会通过通路放电 15 3 电容 为了衡量电容器储存电荷的能力 确定了电容量这个物理量 用符号C表示 单位为法拉 用符号F表示 在实际应用中 电容器的电容量往往比1法拉小得多 常用较小的单位 如毫法 mF 微法 F 纳法 nF 皮法 pF 等 它们的关系是 1法拉 F 1000毫法 mF 1毫法 mF 1000微法 F 1微法 F 1000纳法 nF 1纳法 nF 1000皮法 pF 即 1F 1000000 F1 F 1000000pF 16 3 电容 3 1 电容的分类 1 按照结构固定电容器 可变电容器和微调电容器固定电容可变电容微调电容 2 按电解质有机介质电容器 无机介质电容器 电解电容器 电热电容器和空气介质电容器 17 3 电容 3 按功能旁路电容 滤波电容 调谐电容 耦合电容 4 按制造材料瓷介电容 涤纶电容 电解电容 钽电容瓷介电容涤纶电容电解电容钽电容 5 按安装方式贴片电容 直插电容 18 3 电容 3 2 电容的主要参数 1 容量标示 直标法用数字和单位符号直接标出 如 1uF表示1微法 有些电容用 R 表示小数点 如 R56表示0 56微法 文字符号法用数字和文字符号有规律的组合来表示容量 如 p10表示0 1pF 1p0表示1pF 6P8表示6 8pF 2u2表示2 2uF 色标法用色环或色点表示电容器的主要参数 电容器的色标法与电阻相同 19 3 电容 数学计数法 数学计数法一般是三位数字 第一位和第二位数字为有效数字 第三位数字为倍数 如 标值473 即为47X10 3 47000pf 后面的3 表示10的多少次方 2 一般贴片电容封装 20 3 电容 电容器在电路中的作用 1 电源滤波 电解电容与贴片电容并联 解释 电解电容容量大 阻值大贴片电容容量小 阻值小两电容并联之后的效果是 容量大 阻值小可以起到很好的滤波效果 21 3 电容 2 耦合与去耦 耦合 指的是在两个电路之间串联一个电容器 从而在保证信号传输的同时 遏制因两电路电压不同导致的异常直流电传导 例如上图中 电路A的输出电压是0V 而电路B的输入电压为5V 我们需要将信号从电路A传输到电路B 此时如果不使用电容器进行耦合 电路B的输入电流将会向电路A流去 在两电路之间串联电容器之后 直流电流会老老实实的待在一边 而交流信号仍旧保持正常传输 因此耦合我们也可以称之为交流耦合 22 3 电容 3 信号滤波 用于保护信号由于在主电路旁边也被称为旁路电容 实质是为交流成分设立额外通道 将其导入地线 从而得到比较稳定的直流电压 23 4 二极管 4 1 二极管的工作原理 二极管又称晶体二极管 晶体二极管为一个由p型半导体和n型半导体形成的p n结在其界面处两侧形成空间电荷层 并建有自建电场 当不存在外加电压时 由于p n结两边载流子浓度差引起的扩散电流和自建电场引起的漂移电流相等而处于电平衡状态 当外界有正向电压偏置时 外界电场和自建电场的互相抑消作用使载流子的扩散电流增加引起了正向电流 左图 长端为正右图 灰色线条一端为负 24 4 二极管 4 2 二极管的特性 二极管导电性 具有按照外加电压的方向 使电流流动或不流动的性质即为单向导电特性 二极管的管压降 硅二极管 不发光类型 正向管压降0 7V 锗管正向管压降为0 3V 发光二极管正向管压降为随不同发光颜色而不同 二极管的电压与电流不是线性关系 所以在将不同的二极管并联的时候要接相适应的电阻 25 4 二极管 二极管的应用 1 作为整流二极管用 利用二极管的单向导电性 常用来将交流电转变为直流电 桥式整流电路 26 4 二极管 2 发光二极管用作指示灯 发光二极管 27 4 二极管 3 作为稳压二极管用 利用二极管的反向击穿特性 在电路中两端的电压保持基本不变 起到稳定电压的作用 稳压二极管 稳压二极管 过电压 过电压保护电路 发光二极管与旁边的光敏三极管一起作用 有光时三极管导通无光时三极管不通 光敏三极管 28 4 二极管 4 作为限幅元件用二极管正向导通后 它的正向压降基本保持不变 硅管为0 7V 锗管为0 3V 利用这一特性 在电路中作为限幅元件 可以把信号幅度限制在一定范围内 5 续流二极管 肖特基二极管 在开关电源的电感中和继电器等感性负载中起续流作用 6 检波二极管在收音机中起检波作用 7 变容二极管使用于电视机的高频头中 8 开关二极管利用正向电压电阻小 反向电压电阻大的开关特性 组成各种逻辑电路 29 5 电感 电感器 Inductor 是能够把电能转化为磁能而存储起来的元件 电感器的结构类似于变压器 但只有一个绕组 电感器具有一定的电感 它只阻碍电流的变化 如果电感器在没有电流通过的状态下 电路接通时它将试图阻碍电流流过它 如果电感器在有电流通过的状态下 电路断开时它将试图维持电流不变 电感器又称扼流器 电抗器 动态电抗器 30 5 电感 自感与互感 自感当线圈中有电流通过时 线圈的周围就会产生磁场 当线圈中电流发生变化时 其周围的磁场也产生相应的变化 此变化的磁场可使线圈自身产生感应电动势 电动势用以表示有源元件理想电源的端电压 这就是自感 互感两个电感线圈相互靠近时 一个电感线圈的磁场变化将影响另一个电感线圈 这种影响就是互感 互感的大小取决于电感线圈的自感与两个电感线圈耦合的程度 31 5 电感 电感器的种类 按安装方式分 贴片式电感器 插件式电感器 按结构分 固定式电感器 可调式电感器 按功能分 阻流电感器 电感的特性 电感器的特性与电容器的特性正好相反 它具有阻止交流电通过而让直流电顺利通过的特性 直流信号通过线圈时的电阻就是导线本身的电阻压降很小 当交流信号通过线圈时 线圈两端将会产生自感电动势 自感电动势的方向与外加电压的方向相反 阻碍交流的通过 所以电感器的特性是通直流 阻交流 频率越高 线圈阻抗越大 32 5 电感 电感器的作用 对交流信号进行隔离 桥式整流电感滤波电路如图所示 当输出电流