电子基本知识培训教材

电子基本知识培训,学习的几个主题,一、电子的基本概念二、常见元器件基本知识三、RoHs基本知识,电子的基本概念,电流的概念电压的概念电阻的概念电容的概念逻辑的概念常见通讯协议,电流的概念,电荷的定向移动叫做电流，电流常用I表示。电流分直流和交流两种。电流的大小和方向不随时间变化的叫做直流电流的大小和方向随时间变化的叫做交流。电流的单位是安（A），也常用毫安（mA）或者微安(uA)做单位。1A=1000mA,1mA=1000uA。（end）,电压的概念,使电荷能够流动的电位差就是电压。电压是形成电流的原因。在电路中，电压常用U表示。电压的单位是伏（V），也常用毫伏（mV）或微伏（uV）做单位。1V=1000mV，1mV=1000uV。 （end）,电阻的概念,电路中对电流通过有阻碍作用并且造成能量消耗的部分叫做电阻。电阻常用R表示。电阻的国际标准单位是欧（），也常用千欧（k）或兆欧（M）做单位。1k=1000,1M=1000000。 （end）,电容的概念,电容是衡量导体储存电荷能力的物理量。在两个相互绝缘的导体上，加上一定的电压，它们就会储存一定的电量。其中一个导体储存着正电荷，另一个导体储存着大小相等的负电荷。加上的电压越大，储存的电量就越多。储存的电量和加上的电压是成正比的，它们的比值叫做电容。电容的单位是法（F），也常用微法（uF）或者微微法（pF）做单位。1F=106uF，1F=1012pF。 （end）,逻辑的概念,数字逻辑运算有或、与、非三种基本的逻辑组成或的概念是有一个输入为高电平输出就为高电平与的概念是只要有一个输入为低电平输出就为低电平非的概念是输入和输出逻辑相反。当然还有与非、或非等概念，它们都是前几种单位的组合。 （end）,常见通讯协议,通讯协议指的是电气设备间“交流”的规则。常见的通讯协议有：4-20mA三线制， 4-20mA两线制，RS485， RS232等。其中4-20mA三线制和4-20mA两线制属于模拟通讯信号，RS485， RS232属于数字通讯信号。 （end）,常见元器件基本知识,电阻 电容 电感 二极管 三极管 集成电路 稳压集成电路 电源 晶振 数码管 保险管和自恢复保险 连接器 继电器,电阻的知识,各种材料对它所通过的电流呈现有一定的阻力，这种阻力称为电阻，具有集总电阻这种物理性质的实体（元件）叫电阻器（简单地说就是有阻值的导体）。它的作用在电路中是非常重要的，在电脑各板卡及外设中的数量也是非常多的。,电阻的知识,它的分类也是多种多样的，如果按用处分类有：限流电阻、降压电阻、分压电阻、保护电阻、偏置电阻、启动电阻、取样电阻、去耦电阻、信号衰减电阻等；如果按外形及制作材料和使用分类有：金属膜电阻、碳膜电阻、水泥电阻、绕线电阻、无感电阻、热敏电阻、压敏电阻、拉线电阻、贴片电阻、排阻等；如果按功率分类有：1/16W、1/8W、1/4W 、 1W 、1/2W等等。,电阻的知识,电阻按制作的材料可分为金属膜电阻和碳膜电阻金属膜电阻的特点是精度较高，其一旦烧坏其电阻值会变为0，即处于短路状态。碳膜电阻的特点是其一旦烧坏其电阻值会变为无穷大，即处于断路状态。所以有些开发人员会用碳膜电阻做简易的限流保险。,电阻的知识,特殊用途的电阻主要有热敏电阻和压敏电阻。热敏电阻主要有PTC热敏电阻、NTC热敏电阻、CTR热敏电阻等。除PTC热敏电阻外大部分种类的热敏电阻都具有较好的负温度特性。他在我们的应用中主要是用于温度补偿。压敏电阻与被保护的电器设备或者元器件并联使用。当电路中出现雷电过电压或瞬态操作电压时，压敏电阻器和被保护的设备及元器件同时承受高压，由于压敏电阻器响应速度很快，它以纳秒级时间迅速呈现优良非线形导电特性，此时压敏电阻器电阻迅速减小两端电压迅速下降，这样被保护的设备上实际承受的电压就远低于过电压，从而使设备及元器件免遭过电压的冲击。,电阻的知识,常见电阻在电路中一般用“R”表示电阻的单位为欧姆；千欧K，兆欧M等换算方法是：1兆欧=103千欧=106欧电阻的参数标注方法有3种，即直标法、色标法和数标法。 数标法主要用于贴片等小体积的电路，如： 472 表示 47102（即4.7K）。采用数标 法的贴片电阻器多为黑色。 色环标注法使用最多，一般在非贴片电阻上应用,电阻的知识,色码规则有两种即四色环电阻和五色环电阻四色环电阻常见的色环通常有四个环，我们把金色或银色环定为最后的那一环，前三个环的颜色都对应着相应的数字即棕红橙黄绿蓝紫灰白黑，它们分别对应着1234567890，至于金色和银色分别表示101和102，这两色在四色环电阻中只是标明误差值而已，下面我同样举两个例子：如标有棕黑黄银色环的电阻器的阻值是100K五色环电阻是精度相对比较高的电阻器。这种电阻在我公司大量应用。,电阻的知识,电位器是一种机电元件，他靠电刷在电阻体上的滑动，取得与电刷位移成一定关系的电阻。它可分为合成碳膜电位器、金属玻璃铀电位器、绕线电位器有机实心电位器等碳膜电位器电阻体是用经过研磨的碳黑，石墨，石英等材料涂敷于基体表面而成，该工艺简单， 是目前应用最广泛的电位器。特点是分辩力高耐磨性好，寿命较长。缺点是电流噪声，非线性大， 耐潮性以及阻值稳定性差。 金属膜玻璃铀电位器用丝网印刷法按照一定图形，将金属玻璃铀电阻浆料涂覆在陶瓷基体上，经高温烧结而成。特点是：阻值范围宽，耐热性好，过载能力强，耐潮，耐磨等都很好， 是很有前途的电位器品种，缺点是接触电阻和电流噪声大。,（end）,电容的知识,电容在电路中一般用“C”加数字表示。电容的特性主要是隔直流通交流。电容容量的大小就是表示能贮存电能的大小，电容对交流信号的阻碍作用称为容抗，它与交流信号的频率和电容量有关。容抗的计算公式是1/（2f c） (f表示交流信号的频率，C表示电容容量)。,电容的知识,电容的两个重要指标是容值和耐压值。带极性的直插电容一般是以引脚长的一边表示正极，带极性的贴片电容一般表示正极一边都有直线丝印。 电容的基本单位用法拉F表示，其它单位还有：毫法mF、微法uF、纳法nF、皮法pF。1法=103毫=106微=109纳=1012皮,电容的知识,电容的识别方法与电阻的识别方法基本相同，分直标法、色标法和数标法3种。体积较大的电容其容量值在电容上直接标明，如10 uF/16V体积小的电容其容量值在电容上用字母表示或数字表示 如：1m=1000 uF 1P2=1.2PF 1n=1000PF 102表示10102PF,电容的知识,电容容量误差表符 号 F G J K L M误差 1% 2% 5% 10% 15% 20%如：一瓷片电容为104J，表示容量为0. 1 uF误差为5%。 常见的电容按制作材料分类可分为：钽电解电容、铝电解电容、OS固体电容、瓷片电容云母电容、聚丙稀电容（CBB电容）、独石（积层）电容、陶瓷电容等。,电容的知识,铝电解电容器：它是由铝圆筒做负极、里面装有液体电解质，插人一片弯曲的铝带做正极制成。还需经直流电压处理，使正极的片上形成一层氧化膜做介质。其特点是容量大、成本低，但是漏电大、稳定性差、有正负极性，适于电源滤波或低频电路的滤波，使用时，正、负极不能接反。耐压值要选比实际电压高15倍以上的电容，而且要注意正负极不能接反，否则就可能发生爆裂事件铝电解电容的质量一般从壳体的颜色可以简单区分一般来说绿色和蓝色的电容质量相对较好，黑色和棕色的电容一般质量较差。,电容的知识,独石电容是用陶瓷压成薄片一层一层叠合后再压铸而成现在的贴片无极性电容多是独石电容，独石电容具有电容量大、体积小、可靠性高、电容量稳定，耐高温和耐湿性好。适用于电子精密仪器,各种电子设备作谐振、耦合、滤波、旁路。,电容的知识,钽铌电解电容器：它用金属钽或者铌做正极用稀硫酸等配液做负极，用钽或铌表面生成的氧化膜做介质制成。其特点是：体积小、容量大、性能稳定、寿命长。绝缘电阻大。温度性能好，但因其价格较高所以一般用在要求较高的设备中做电源或低频滤波。,电容的知识,陶瓷电容器：用陶瓷做介质。在陶瓷基体两面喷涂银层，然后烧成银质薄膜作极板制成。其特点是：体积小、耐热性好、损耗小、绝缘电阻高，但容量小，适用于高频电路。现在家报的压电蜂鸣电路中使用的就是这种电容。,电容的知识,云母电容器：用金属箔或在云母片上喷涂银层做电极板，极板和云母一层一层叠合后，再压铸在胶木粉或封固在环氧树脂中制成。其特点是：介质损耗小、绝缘电阻大。温度系数小，适用于高频电路。 薄膜电容器：结构相同于纸介电容器，介质是涤纶或聚苯乙烯。涤纶薄膜电容，介质常数较高，体积小、容量大、稳定性较好，适宜做旁路电容。聚苯乙烯薄膜电容器，介质损耗小、绝缘电阻高，但温度系数大，可用于高频电路。,电容的知识,纸介电容器：用两片金属箔做电极，夹在极薄的电容纸中，卷成圆柱形或者扁柱形芯子，然后密封在金属壳或者绝缘材料壳中制成。它的特点是体积较小，容量可以做得较大。但是固有电感和损耗比较大，适用于低频电路。 金属化纸介电容器：结构基本相同于纸介电容器，它是在电容器纸上覆上一层金属膜来代金属箔，体积小、容里较大，一般用于低频电路。 油浸纸介电容器：它是把纸介电容浸在经过特别处理的油里，能增强其耐压。其特点是电容量大、耐压高，但体积较大。 （end）,电感的知识,电感在电路中常用L表示，它是将绝缘的导线在绝缘骨架上绕一定的圈数制成，电感按外形可分为色码电感、贴片电感和线圈电感。,电感的知识,电感的特性是直流可通过线圈，直流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，所以电感的特性是通直流阻交流。电感一般串到电路中与电容组成振荡电路。它的作用是扼流滤波和滤除高频杂波。,电感的知识,它的外形有很多种：有的像电阻、有的像二极管、有的一看上去就是线圈。通常只有像电阻的那种电感才能读出电感值，因为只有这种有色环，其它的就没有了。贴片电感的外形和数字标识型贴片电阻是一样的，只是它没有数字取而代之的是一个小圆圈。另外在一定意义上说各种变压器其实都是由电感器组成的。 电感的基本单位是亨H，1H=103mH=106uH （end）,二极管的知识,晶体二极管在电路中常用“D”加数字表示 二极管的主要特性是单向导电性，也就是在正向电压的作用下，电阻很小；而在反向电压作用下电阻极大。正因为二极管具有上述特性，电子产品中中常把它用在整流、隔离、稳压、极性保护编码控制、调频调制和静噪等电路中。,二极管的知识,从二极管的作用上分类可分为：肖特基二极管（如5817、5819）、发光二极管、整流二极管（如1N4007）、降压二极管、稳压二极管、开关二极管、检波二极管、隔离二极管（如1N4148）、变容二极管、瞬变抑制二极管（如P6KE12A）；（以上讲解中插入介绍整流二极管、稳压二极管、瞬变抑制二极管隔离二极管的用法）从制作材料上可分为硅二极管和锗二极管。,二极管的知识,无论是什么二极管，都有一个正向导通电压，低于这个电压时二极管就不能导通，硅管的正向导通电压为0.7V、锗管在0.20.3V，其中0.7V和0.3V是二极管的最大正向导通电压即此时无论电压再怎么升高（不能高于二极管的额定耐压值，否则就会把二极管击穿），加在二极管上的电压也不会升高了。二极管的压降和通过的电流是非线性的，但通过的电流和二极管的压降在一定的范围内也是成正比的。常见的二极管具有负温度系数。,二极管的知识,二极管的识别很简单，小功率二极管的N极（负极），在二极管外表大多采用一种色圈标出来，有些二极管也用二极管专用符号来表示P极或N极，也有采用符号标志为“P”、“N”来确定二极管极性的。发光二极管的正负极可从引脚长短来识别，一般长脚为正，短脚为负。,二极管的知识,型号 4001 4002 4003 4004 4005 4006 4007 4148耐压 50 100 200 400 600 800 1000 90V电流除4148外均为1A二极管和电容一样是有耐压值的，所以只有耐压值高于实际电压的二极管才能放心使用。 低频二极管是不能对高频电压整流的。不过如果是将高频二极管用到低频电路中是没有问题的。,二极管的知识,稳压二极管的稳压原理：稳压二极管的特点就是击穿后，其两端的电压基本保持不变。这样，当把稳压管接入电路以后，若由于电源电压发生波动，或其它原因造成电路中各点电压变动时，负载两端的电压将基本保持不变。故障特点：稳压二极管的故障主要表现在开路、短路和稳压值不稳定。在这3种故障中，前一种故障表现出电源电压升高；后2种故障表现为电源电压变低到零伏或输出不稳定。,（end）,三极管的知识,晶体三极管在电路中常用“Q”表示。晶体三极管简称三极管，是内部含有2个PN结，并且具有放大能力的特殊器件。他的作用主要是放大，有时候当开关使用。,三极管的知识,三极管按频率可分高频三极管和低频三极管按功率可分为大功率管和小功率管（一般的叫法是将之合起来叫，如9013就是低频小功率三极管，551就是高频小功率管）。按PN结结合形式可分为NPN型和PNP型两种类型。这两种类型的三极管从工作特性上可互相弥补，所谓OTL电路中的对管就是PNP型和NPN型配对使用。,三极管的知识,虽说三极管就是二个二极管结合到了一起而已。但是在这里P和N已经不是单纯的正或负极的关系了，而是分为B（基极）、C（集电极）、E（发射极），无论是PNP型还是NPN型，B极都是控制极，只是PNP型三极管的B极要用低于发射极的电压进行导通，而NPN型三极管的B极要用高于发射极的电压进行导通罢了。另外三极管也有最大耐压值和最大功率值的，所以要尽量避免小马拉大车的情怀发生，不然的话后果可能就会很严重了。如KB200M驱动大蜂鸣器的三极管因电流较大，不能够用9013而只能用D882。,三极管的知识,常用的PNP型三极管有：A92、9012 A5551等型号；常见NPN型三极管有：9014 9013等型号。常见的达林顿管有TIP126、 B950、 TIP127、B951等。我们用的草帽管有3DD15等。 晶体三极管主要用于放大电路中起放大作用或开关或调节，在常见电路中有共发射极电路、共集电极电路（射极输出器）、共基极电路三种接法。 （end）,集成电路的知识,集成电路在电路中的符号是“IC” 或“U”表示，集成电路按处理信号的类型可分为数字集成电路和模拟集成电路。,集成电路的知识,数字集成电路是对数字信号进行处理集成电路（包括单片机、FPGA等），它主要是对数字信号进行逻辑处理。模拟集成电路是对模拟信号进行处理集成电路，它主要是对模拟信号进行放大、比较等处理。集成块的内部结构基本上全是半导体，它是将数以万计的晶体管集中制成一个何种很小的元件,集成电路的知识,有很多集成块是可以互相代换的，只要它们的引脚功能相同、工作电压一致、各引脚的电压也一样的话，就可以互换使用，这一特点对于某些在市场上买不到或售价过高的集成块的换新是非常有用的；另外集成块的质量是有产地之别的，进口货质量最好，合资产品次之，国产的集成块就最差了，所以它们的价钱也是相差悬殊的，最悬的时候会有10：1的差距 。,集成电路的知识,区分国产集成块并不是很难，只要看看产品的品牌标志就可以知道，我们常用的集成电路基本都是进口的。常用的牌子有，飞利浦、日立、摩托罗拉、德州、AT、国半、MAX美信、达拉斯等。 我们在使用中要注意不要让静电损伤集成电路，当然也不是所有集成块都怕人体或烙铁上的静电的，只有低电压的小信号处理COMS型集成块是怕这种静电的。 我们产品中需要防静电的主要有ATMEGA8L等,集成电路的知识,常用的模拟集成电路有：LM324（我们主要是用来做放大，有时也做比较器使用），AD8572（我们主要是用来做放大）、555等，模拟集成电路的电源和地没有一般的规律。常用的数字集成电路有：74HC00四路两输入与非门、CD4094（8bit 串入并出转换器）、74HC595（8bit 串入并出转换器）、24C02（I2C总线储存器，讲讲储存器类型和标示识别）、ATMega8（单片机讲讲常见单片机）、74HC164（8bit并入串出转换器）、MAX232（TTL-RS232转换器）、MAX485（TTL-485信号转化器）、DS1302(时钟芯片)、IMP809-4.6V欠压片（欠压判断）（74和4000系列的芯片一般左下脚的引脚都是GND，右上角是电源） （end）,稳压集成电路的知识,稳压块在电路中的符号是“IC或U”，它又分为可调稳压电源（如317、34063）和不可调稳压电源（如7805、7809、7812、1170）。,稳压集成电路的知识,稳压块的作用是将电压进行降压或升压处理并稳定为某一固定的值后输出，如三端稳压块7805可将小于20V大于7.5V的电压降成稳定的5V输出电压，它比只使用一只稳压二极管进行稳压的电路要好得多，成本也不是很高，所以应用还是很广泛的。 （end）,电源的知识,电源的主要作用将其他能量转化成电器设备上所需电气规格的设备，我们说的电源通常是说的将市电转化成电器设备上所需电气规格的设备，我们常用的有变压器和开关电源两种类型。变压器的是用利用电磁转化原理靠绕线做出来的，一般都是绕两个线圈，分初级和次级。它的特点是价格便宜但效率不高，而且稳定性和安全性都不好。开关电源是利用高频开关做出的电源，其特点是效率高、稳定性和安全性都比较好，但是价格较为昂贵且质量不好的开关电源对电网的污染较大。电源上关注的指标主要是：功率、输入电压、输出电压、输入电压频率、效率。 （end）,晶振的知识,晶振是采用石英晶体的振荡器，它的精度很高，而且能产生非常稳定的频率，热稳定性也要好于分立元件式振荡器。在作用上来看，可以说晶振是各板卡的心跳发生器，人的心跳如果乱了就会生病，同样，如果电路板上的“心跳”乱了同样会出现各种怪故障。晶振的单位主要有KHZ和MHZ，我们常见的晶振规格有32.768khz、2 M 、4 M 、8 M 、11.592 M 、12 M 、20 M 、24 M 、40 M,（end）,数码管的知识,用来显示数码的发光器件叫做数码管，现在的数码管一般都是LED制作的。应用最广泛的是7段数码管。习惯上说是7段，实际含小数点是8段,数码管的知识,数码管的段排列如右图,数码管的知识,数码管从内部接线上分共阳和共阴两种 ，上图左为共阴，右为共阳 。 （end）,保险管和自恢复保险的知识,保险管分为直流保险管和交流延时保险管两种而且还有电流保险和电压保险之分，它们也是不能互换使用的，不然就很可能起不到保险作用了，甚至有时会一开机就烧保险，保险管的熔断电流一般在用电器额定电流的152倍之间才能起到较好的保险作用，所以在发现保险管熔断后应尽量采用和原保险管熔断电流相差不多的新保险管代替；另外保险管也是有耐压值，所以大家要格外注意，不然可能会连烧保险管的,保险管和自恢复保险的知识,自恢复保险丝主要是以经过特殊处理的聚合树脂高为基础，掺如导体而构成。PTC具有PTC正温度特性和自恢复性能且失效时为开路 。在正常工作电流情况下,其电阻值很小,当电流异常增加时，随着元件温度的上升,电阻值显著增加,呈高阻态，相当于断开回路。当异常电流消失,元件能自动恢复到低阻状态,线路正常工作，无需人工更换或维修。这种断开自动恢复过程可以重复数千次，目前主要用于小功率电子设备的短路及过载保护。,保险管和自恢复保险的知识,由于自恢复保险丝是串连在电源电路中使用，在流过电流时，需要消耗一定的电能，因此它的内阻是一个重要参数。内阻小功耗小，但内阻小会使过流保护反映速度很慢，并导致保护后维持其发热电流较大，因此实际使用中应视实际情况选择合适的PTC。 （end）,连接器的知识,连接器是用来连接电子设备内或电子设备间的导体。一般是用来传输信号或者电流的。,（end）,继电器的知识,继电器是一种电子控制器件，它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路），通常应用于自动控制电路中，它实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。,继电器的知识,常见的继电器分为：电磁继电器 、热敏干簧继电器 、固态继电器（SSR）我们经常使用的是电磁继电器 继电器的常见指标是：额定工作电压 、直流电阻 、吸合电流 、释放电流 、触点切换电压和电流、保持电流额定工作电压是指继电器正常工作时线圈所需要的电压。根据继电器的型号不同，可以是交流电压，也可以是直流电压。,继电器的知识,直流电阻是指继电器中线圈的直流电阻，可以通过万能表测量。吸合电流是指继电器能够产生吸合动作的最小电流。在正常使用时，给定的电流必须略小于吸合电流，这样继电器才能吸和。保持电流是指继电器吸合后不能断开最小电流，它一般小于吸和电流。在正常使用时，给定的电流必须略大于保持电流继电器才能稳定地工作。而对于线圈所加的工作电压，一般不要超过额定工作电压的1.5倍，否则会产生较大的电流而把线圈烧毁 。,继电器的知识,释放电流是指继电器产生释放动作的最大电流当继电器吸合状态的电流减小到一定程度时，继电器就会恢复到未通电的释放状态。这时的电流远远小于吸合电流，略大于保持电流。触点切换电压