电路设计基本器件

1、 欢 迎 你山东大学工程训练中心1大家感言全 国 大 学 生 电 子 设 计 竞 赛2全国大学生电子设计竞赛 特色 与相关专业的课程体系和课程内容改革密切结合 组织 三名学生组对，面向全日制在校本、专科生时间 逢单数年的9月份举办，赛期为四天三夜 方式 全国统一命题、分赛区组织， “半封闭、相对集中” 3命题 全国专家组制定两套题目报名 _评审 分赛区和全国两级评审； 初评和复评两个阶段 。 复评可能有新的测试内容和方式全国大学生电子设计竞赛 4评奖 “校为基础、一次竞赛、二级评奖” 上报全国评审的比例为参赛队数量的10%电子设计竞赛设立最高奖“瑞萨杯”、一等奖、二等奖等奖励 全国大学生电子设

2、计竞赛 52006 挑战杯6功 课数字电路高低频模拟电路单片机编程实际调试仿真软件团队精神 质变72011新规则8910万 用 表 万 用 表 是一种多功能、多量程的测量仪表 测量交、直流电压和电流；阻、容、放大倍数等 手持万用表分为指针式万用表、数字万用表两种 指针式万用表数字万用表数字万用表数字表电原理 数字万用表测量的基本量是直流电压，核心电路由A/D转换器、显示电路等组成 电压、电流测量电路采用电阻网络，而交流、R、C等参数测量的转换电路，一般采用由有源器件组成的网络 以改善转换的线性度和准确度 数字表的分类 按显示位数划分 按测量速度划分为高速和低速 按体积、重量划分为便携式和台式关

3、 于 位 数 数字万用表的显示位数通常为3 8 位9种判定显示位数原则： 1、能显示从09中所有数字的位是整数位； 2、分数位中的理论值为分母，最大值为分子。 -例某表最大显示值为1999， 满量程计数值为2000， 则该仪表有3个整数位， 而分数位的分子是l，分母是2， 故称之为3又1/2位，读作“三位半”关 于 位 数 有人把3位仪表仍称作3 位半仪表，但必须指明其量限已扩展50 3 位数字表量限比3 位仪表高一倍，使用3 位万用表测量电网电压颇为优越。 -例普通3位DMM的次高ACV挡为200V，测量20V/380V电网电压，必须选择分辨力仅1V最高 ACV 挡。 而3位DMM的次高AC

4、V挡为400V，最适宜测量工频电压，且分解力提高10倍，达到0.1V。 数字表特点 (1)显示直观 (2)较高的准确度和分辨力 (3)测量速率快 (4)测量功能强 (5)输入阻抗高 (6)抗干扰能力强 (7)抗过载能力强输入电压1000V的直流和700V的交流换功能和量程时，表笔应离开测试点测量时若显示器显示“1”，表示过量程20A电流档未设保险，大电流要做估算电流档、电容档、电阻档禁止输入电压注意事项手挡面板自动挡面板 使用手册要点阻值大于1M以上时，读数有10秒稳定期置于二极管档，被测两点间电阻低于约7020时，内置蜂鸣器即鸣叫测试电容容量，必须对电容充分放电采样频率多为每秒钟23次部分档

5、位可能有不回零现象电池欠压时会引起误差增大低压警识 首位出现L字样或如图所示图标！欠压 电 流 档 问 题数字表内阻约有1毫安档设有200mA250mA快熔保险，（标称阻值1.651.18）加上卡式座，要产生2左右电阻指针表多用螺丝固定式0.51A保险（阻值0.210.096），或者无保险低劣数字表合并内阻高达5. 电 流 档 问 题这一缺点仅影响200mA档低压电路越来越多优秀数字表200mA档与COM间阻值应小于1.3解 决 方 法 钳 型 表钳 型 表单次只能测量一相导线的电流被测导线应置于钳形窗口中央钳口在测量时闭合要紧密 测量小电流时，可将被测电路的导线绕几圈后再放进钳口内测量（实际

6、电流应当为钳形表的读数除以导线缠绕的圈数）同理可用于小容量电容！ 元器件识别及选用电阻 电容 电感山 东 大 学 工 程 训 练 中 心31电 阻炭膜金属膜氧化膜族 谱 电路符号: 单位 (欧姆) 耗能元件 种 类 划 分常用种类 碳膜、氧化膜、金属膜、线绕电阻器非常用类 金属玻璃釉、无机实心、有机实心、化学沉积膜、合成碳膜等按结构、用途、引线等形式划分。金属膜电阻器耐热性能好（125C）工作频率范围宽，稳定低噪精度可达0.05%同功率体积较碳膜阻小很多阻值范围更宽多用于自控、仪器仪表及标准计量等电路符号用RJ标注外观天蓝底色结构和工艺骨架：陶瓷基材材料：镍铬合金工艺：真空蒸发；以烧渗控制厚度

7、和刻槽 获得阻值大小0.1620M,1/8W5W小结：性能优于碳膜，体积小、精度高 应用于要求较高的电子产品碳膜电阻器便宜，阻值范围广良好的稳定性和高频特性阻值受电压影响不大工作温度和极限电压较高，使用广泛功率较小，噪声大符号用RT标注外观为米色同质异色比对结构和工艺骨架：陶瓷基材材料：碳氢化合物工艺：高温沉积，控制厚度和刻槽获得阻值大小 1 10M,1/8W10W小结：性能一般，价廉，用于中低档民品金属氧化膜电阻器阻燃及抗氧化能力最强抗过载，耐潮湿性能好阻值范围200 K多用于高温、有过载要求的电路中符号用RY表示外观为灰色电阻常用参数 额定功率定义 电阻器在直/交流电路中，一定条件下 （8

8、7-107 kPa ；-55125）长期连续工作所允许承受的最大功率。 额定功率标称值： 常见0.125W、0.25W、0.5W、1W、2W、3W、5W等通孔元件的功率识别常用尺寸比较法功率取值要留有1.52倍以上余量阻值 ( )精度 ( )工 艺 小 结碳膜电阻器是用结晶碳沉积在瓷棒或瓷管上制成，改变碳膜的厚度和用刻槽的方法变更碳膜的长度可以得到不同的阻值。金属膜电阻器是通过真空蒸发的方法，使合金粉沉积在瓷体上制成，刻槽和改变金属膜的厚度可以精确控制阻值。标称阻值系列阻值系列允许误差（）误差等级电阻标称值E2451.0，1.1,1.2,1.3,1.5，1.6，1.8，2.0 2.2 2.4，

9、2.7，3.0，3.3，3.6 3.9，4.3，4.7，5.1，5.6 6.2，6.8，7.5，8.2E12151.0，1.2，1.5，1.8，2.2，2.7，3.3，3.9，4.7， 5.6，6.8，8.2E6201.0，1.5， 2.2， 3.3，4.7，5.6，6.8，8.2 阻值表示方法直标法 色环法 颜色醒目 标志清晰，不易退色 多角度识读参数 便于安装、调试和检修色 环 代 表 的 意 义颜色 第一有效数字 第二位有效数字 零的个数 精度（%） 棕 1 1 1 1 红 2 2 2 2 橙 3 3 3 黄 4 4 4 绿 5 5 5 0.5 蓝 6 6 6 0.025 紫 7 7 7

10、 0.1 灰 8 8 8 白 9 9 9 黑 0 0 0 金 10-1 5 银 10-2 10色 环 顺 序精度等级放于最后（左右顺序）普通四环电阻 金、银色是误差精密五环电阻 棕环为精度色环（常用精度） 电 阻 测 量 手 法 人体电阻并入被测电阻！电 阻 测 量 手 法电 阻 测 量 推荐方法在路测量电阻在路测量电阻表面贴装电阻器骨架：高纯Al2O3基板材料：二氧化钌/镍铬合金工艺：印刷/喷射，烧结控厚度特点： 体积小，精度高、温 度系数 小、稳定 阻值范围较窄，适于精密 高频领域表面贴装电阻器表面处理：玻璃釉数字 （末位表示零个数）以封装尺寸表功率 (1206 0805 1/8 0603

11、 1/10)UCR系列功率更大厚膜型（RK）应用最广泛排 阻若干参数完全相同的电阻的一个引脚都连到一起作为公共脚，其余引脚独立引出。排阻引脚多为奇数，色点表示公共脚方位方便应用于数字电路（上下拉电阻用）读数同贴装电阻，可简洁电路玻璃釉电阻器玻璃釉电阻器：稳定性好，阻值范围大，噪声小、耐高温、耐潮湿，能承受高压。热稳定性好、精度高、噪声低、耐高温，能承受较大的负载高频特性差 水泥电阻器是线绕电阻的一种线 绕 电 阻其它电阻器热敏电阻 将热、力、光、磁、湿度、气体等非电量信号转换 成电信号的电阻器或对电压等电量敏感的电阻器热敏和光敏电阻亮阻和暗阻正负温度系数保险电阻器熔断电阻器 有普通电阻作用，分

12、可恢复型和不可恢复应用于各种过载、过压、过流保护电路中温控型 电流型电阻器的选用阻值和误差极限电压U=额定功率首选通用型考虑电路特点注意电路板的位置大小使用环境严格选用熔断电阻器电 位 器组成 电阻体转动或滑动系统作用 调节分电路电压、电阻分类 拨盘、旋转、直滑电位器、微调电阻各类电位器1、合成碳膜电位器 工艺简单，应用广，耐磨性差。电流噪声、非线性大，稳定性差，难以制低阻电位器（100）。2、有机实心电位器 耐热性、可靠性、耐磨性较好，功率、温度系数、动噪声大，耐潮性能差、工艺复杂、阻值精度低高要求场合。3、金属玻璃釉电位器 丝网印刷法经高温烧结制成。阻值范围宽，耐热性、抗过载性、高频特性好

13、，耐潮、耐磨特性好，接触电阻和电流噪声大。各类电位器4、绕线电位器 接触电阻小，精度高，温度系数小，功率范围大。分辨力差，高频特性差，可靠性低，标称阻值低(100K)，分布电感电容较大，不宜应用于高频电路。5、金属膜电位器 高分辩力，耐高温。温度系数、动噪声小。范围较窄，平滑性好，价格较贵。6、导电塑料电位器 平滑性好、分辩力优异，耐磨性好、寿命长、动噪声小、可靠性极高、耐腐蚀。常用电位器 合成炭膜电位器：电阻浆料 -(碳黑石墨石英粉有机粘合剂)基材 -(玻璃纤维板、胶纸板) 特点： 阻值范围宽，分辨力高，价廉，非线性，噪声大， 温度系数大。应用：中低档电子产品，如民品、一般电路。3296精密

14、电位器功率0.5W 最高工作电压600V 有效电行程：302圈 其它电位器 对数式电位器（C型 ） 阻值呈对数关系变化，即阻值的变化开始较大，而后逐渐减小。多用于音调控制。用字母表示 指数式电位器（A型 ） 阻值呈指数规律变化，即阻值变化开始较缓慢，随转角增大阻值变化加快。用于音量控制。 用字母表示 直线式电位器（B型 ） 其阻值均匀变化，并与旋转角度成正比。适用于调整分压、偏流。 用字母表示 特殊用途：如正弦，余弦 指数电位器如何用万用表区分类型？步进电位器马达电位器 贴片式电位器敞开式电位器： 无外壳,灰尘和潮气易进入, 价廉，适合于再流焊工艺 防尘式电位器： 有护罩,灰尘和潮气不易进入,

15、 性能较好全密封式电位器： 调节方便、可靠、寿命长. 电位器选用标称阻值、额定功率、分辨率、滑动噪声、阻值变化特性、耐磨性、零位电阻及温度系数等【动噪声】动接触点在电阻体上滑动时，产生的电噪声称为电阻器的动噪声动噪声与转轴速度、接触点和电阻体之间的接触电阻、动接触点的数目以及外加电压的大小等有关 电位器选用 (一)手感挑选电位器 旋轴阻尼适中，接触点和碳膜片摩擦无异响 (二)万用表挑选电位器 标称阻值偏差 徐徐转动旋轴， 万用表针平稳无跌落电 容 器有极性 无极性电 容 器常用：电解电容、瓷介电容、涤纶电容、聚丙烯电容其它：云母电容、纸介电容、无极电解电容等等。 单位 F（法）mF(毫) F(

16、微) nF(纳) pF(皮)新品层出不穷电 解 电 容容量大， 损耗大 ,介电常数较大，经济频率特性差。频率/温度上升,容量下降用于低频电路，作为旁路、耦合、滤波用最大击穿电压为450V铝电解结构阳极箔：高纯铝箔，电解腐蚀(弱酸)阳极氧化而成阴极箔：低纯度的铝箔，电解腐蚀用电解纸将阴阳两极隔离，绕成电容器的芯子，电解液浸透、密封，多用铝壳（环氧树脂）封装。-固 态 电 容 【固态铝质电解电容】液态铝电容介电材料为电解液，固态电容的介电材料则为导电性高分子。液态”或“固态”仅指电解质的形态 （注意区分电解质和电介质）固 态 电 容 优势： 1、寿命更长（条件）2、高性能、高热稳定性（260）3、

17、超物理特性 4、更高电气传导（比普通电解高500次）5、漏液概率极低（固态介电材料）6、低阻抗（约10毫欧）符合发展趋势 已知缺陷： 低频特性较铝电解要差爆 浆 防爆槽防止爆炸并非防爆浆 高 频 电 解 【定义】在高频下有较低的阻抗，允许较高的脉动电流，适应开关电源等发展需要的特种电解电容器。 通常以在100KHz下的ESR值及最大允许脉动电流表征其高频特性品质。 等效串联电阻（ESR）是电容器随 频率改变而测得的电量总损耗，常被 称为RS 。ESR是阻抗的真实部分， 以欧姆来测量。 详 解 开关电源中的铝电解电容,除以倍工频为基频的一系列倍频谐波外整流滤波所产生, 还包含调整管受开关脉冲控制

18、所产生的“开关” 脉动电流，该脉动电流的基频即开关脉冲的频率（可达MHz）。 开关频率愈高的开关电源对电容器的频率特性要求愈高。 通常是以100KHz ESR来规定其高频特性。高 频 电 解 特点与要求（高频低阻）.小型化(采用高比容箔制造更小芯子） .降低Lo(负载电感)以改善高频特性。 .降低阻抗以减低电容器本身的发热 采用高电导电解液 采用低密度纸 .应用中考虑降脉动 电流的措施及散热 无极电解电容 高低通滤波器 正负电源供电工艺决定其容量不大高频特性好多卧式封装无极电解电容无极电解电容无极电解代用无极电容可用两只容量大一倍的有极性电容逆串连后代用无极电解相当于两个有极的电解电容器背靠背

19、连接 不能用两个普通电容器的背靠背连接来代替无极电解 匹配等容电容器很难（不能仅看外壳标值）； 总损耗tg总=tg1tg2，串联等效电阻成倍 增长导致电容器急剧温升； 可能对电路产生干扰，使耦合信号波形发生失真涤 纶 电 容 特点：容量大，工作范围宽，耐热（130C左右）耐湿、成本低。用于低频电路，可作耦合、退耦、隔直、旁路等电路应用电容降压电路电容器降压（限流）与变压器变压相比，具有体积小、经济、可靠、效率高等优点电容降压电路对工频而言（频率较低），电容器上产生的热能损耗很小不如变压器变压安全，负载中存在交流电浪涌电流容值与电流 器件选择耐压值630V 无极电容 ; 500K1M 泄放电阻容

20、抗和阻抗电容器对正弦电流产生的阻碍被称为容抗容抗高，能被旁路的交流成分就少容抗并非恒定的数值ESR会带来发热以及能量损耗，亦会对滤波产生阻碍作用ESL容抗、ESR、ESL三者共同构建了电容器的阻抗薄膜电容器 以塑料薄膜为电介质，也称塑料膜电容器 聚碳酸酯、聚酰胺酯、聚苯乙烯、聚丙烯和聚酯薄膜是常用材料聚丙烯：良好的高频、绝缘特性，损耗小、稳定性和机械性能好。广泛应用于高频电路中李兹线圈、MKP聚丙烯无极电容 云 母 电 容结构：将银浆料印在云 母上，经层叠热压形成特点：高稳定性，高可 靠性，温度系数小。用途：高频振荡，脉冲等容值1pF 0.1F; 额定电压100V2500V很好的绝缘性，耐高压

21、很大的介电常数稳定性好温度系数宽，能耐热（600C）损耗小能耐高压达30kV机械强度低，容量较小（16800pF ） 瓷 介 电 容分类：固体钽电解和液体钽电解特点： 1.钽氧化膜介电常数较大，体积小 2.钽粉由模压而成，外形多变 3.使用温度范围宽达4085 4.漏电流小，损耗低，频率特性好 5.化学性能稳定，耐酸碱 6.价格高，耐压值低钽电解电容钽电解电容 钽粉末+黏合剂+埋入钽引脚 (+极) 二氧化锰表面(-极) 涂敷导电涂料(石墨层）封装(塑料或树脂）极 性 标 识 区 别电解电容器有严格极性要求，使用时务必正确接入！认 识 误 区1.贴片式性能一定更好？2. 颜色说明品质级别？3.外

22、壳和形状决定类型？准确识别之除了靠经验之外，最根本还是参照官方PDF。可调电容器用途： 精密调谐的高频振荡回路常见范围：几几十pFSMD 电 容 常见多为陶瓷电容 体积小，稳定性较好 大多无容量标示 及时标注信息 电容标注方法直标法字母与数字混合标法 数字表示有效值，字母表示数值量级。 m=10-3 u=10-6 n=10-9 p=10-12 字母表示小数点，如3u33.3uF电容标注方法三位数字表示法： 前两位表示有效值，第三位表零的个数 第三位为9时，其零个数为10-1 单位均为pF色环标注法：同电阻标法基本一致。电容器容量参数标称值系列允许误差（%）标称容量值E2451.0,1.1,1.

23、2,1.3,1.5,1.6,1.8,2.0,2.2,2.4,2.7,3.0,3.3,3.6,3.9,4.3,4.7,5.1,5.6,6.2,6.8,7.5,8.2,9.1E12101.0,1.2,1.5,1.8,2.2,2.7,3.3,3.9,4.7,5.6,6.8,8.2E6201.0,1.5,2.2,3.3,4.7,6.8法 拉 电 容 属双电层电解电容、又称超级电容、电容电池，黄金电容等 只有一个固体电极板，电解液本身充当了另一个电极。 利用活性炭多孔电极和电解质组成的双电层结构获得超大的容量法 拉 电 容电容量“同比”电容大几十倍充电速度快（10s充95%) 超长寿命,充放电大于50万

24、次 失效开路，过电压不击穿，安全可靠 无需充电控制，真正免维护 检测方便，剩余电量可直接读出 功率密度高，容量高达几千法拉可提供环保型实验室常用电压类型：2.5v-5.5v法 拉 电 容超低ESR，可大电流放电（4.7F瞬间电流可达18A）温度范围-40+70（锂电-2060）耐压值多小于20V（双电层间距极小）电容器选用常用耐压值：6.3、10、16、25、35、50V 绝缘电介质的绝缘强度和厚度决定最高直流耐压额定电压选取要高于工作电压10%20%型号、类型要符合电路要求电容器绝缘电阻大，其漏电流就小 容量越大的电容器电介质层越薄，漏电流越大注意不同性能和市场流通量尽量选用高温电解（200

25、0Hr寿命）分频、S校正、振荡、滤波等电路中要求容量严格电解容量有温漂，且高温影响其寿命电 容 检 测使用1K或10K档位观察指针充放电摆动，容量大则摆幅越大 (电容放电，保护仪表）反向充电看表针是否回到无穷，以判断漏电电流大小；数字表可参考M档或电导档判定。在路通电检测端电压， 判断电容是否只在工作状态 下存在漏电故障。 【介质损耗角正切tan】 ESR与容抗的比值，电容器能量损耗的大小，可简单理解为电容器的效率,常以120Hz频率为基准来衡量原理与应用 无论是直流环境还是交流环境，理想的电容器内部是不会有任何电荷（电流）通过的，只是两极板电荷量对比发生了变化，从而产生了电场。隔直通交 不走

26、电荷电源滤波、耦合与去藕、信号滤波。耦合与去耦耦合，我们可以称之为交流耦合有交流耦合，也就诞生了直流去藕合 信号滤波输入输出电 感 器 电 感 器用漆包线绕在各类骨架上制成用字母L表示，单位亨利（H） 种类: 小型固定电感器、振荡线圈 、绕线片式电感器、多层片状瓷介电感器电 感 器电路符号 又称电感线圈，电路中起扼流、退耦、 滤波、调谐、延迟、补偿等作用常见的有天线线圈、高频振荡线圈、低频阻流圈、高频阻流圈电阻与电感颜色和外形贴装瓷介电感结构：铁氧体软片导体浆料层层交替重叠后 烧结而成。 烧结后的导电浆料螺旋式导电带即线圈，导电带内的铁氧体为磁芯，导电带外的铁氧体使磁路闭合。特点：尺寸小，耐热

27、性优良，焊接性能好，磁屏蔽性好，可高密度安装,电感量和Q值较低。 参 数 和 应 用电感量与允许误差品质因数，Q值越大，损耗越小标称电流值以字母A.B.C.D.E表示分布电容：采用间绕法、蜂房式绕法减少分布电容。 隔交通直特性 应用：一般谐振回路要求Q值高；耦合线圈要求低一些；高、低频阻流圈无要求。 A=50mA B=150mA C=300mA D=0.7A 参 数 和 应 用 工作频率要符合要求，电感量、额定电流必须满足电路。高频电路中不能改变大小、形状。开关电源铁三角压敏电阻：又称突波吸收器（氧化锌）取值留2倍以上余量，且注意温度系数.有无极性(对称型)和有极性(非对称型)之别浪涌抑制型 高功率型 高能型 安规电容扼流圈（电流）_变 压 器EI环形R形变 压 器构成：一个铁