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文档简介
1、电子元器件第2章电子元器件电子元器件是电子产品的基本构件。本章讲述常见电子元器件如电阻器、 电容器、电感器、变压器、电声器件、半导体器件、开关、继电器、插接件 等。通过本章学习,应了解常用电子元器件的基本概念、分类、型号命名、主 要技术参数、标志方法等相关知识。电阻器与电位器电阻与电阻器的基本概念电荷在导体内做定向运动时会遇到阻力,这种阻力称为电阻。阻力的大小 称为电阻值。电阻是导体的一种基本性质,与导体的尺寸、材料、温度有关。电阻器是一种具有一定电阻值的电子元器件,习惯上也简称为电阻。电阻的基本单位是欧姆(Q),常用单位还有千欧(kQ)和兆欧(M Q)。电阻是一种在电子产品中用得最多的电子元
2、器件之一。它在电路中的主要 作用是控制电压、电流的大小,还可以与其它元件配合,组成耦合、滤波、反 馈、补偿等各种不同功能的电路。电阻器的分类普通电阻器常用电阻器(见图2.1)按材料可分为碳膜电阻、水泥电阻、金属膜电阻和 线绕电阻等;按功率可分为 1/16W、1/8W、1/4W、1/2W、1W、2W等额定功率的电阻;按电阻值的精确度可分为精确度为 5%、0%、20%等的普通电阻和精确度为 .1%、0.2%、).5%、%和2%等的精密电阻。 LJ(e)金属氧化膜电阻器(f)合成膜电阻器 (g)金属玻璃釉电阻器 (h)贴片电阻器图2.1常用电阻器敏感电阻器有一些电阻器对某些物理量具有敏感特性,如压敏
3、电阻、湿敏电阻、光敏(b)湿敏电阻器(e)气敏电阻器(c)光敏电阻器(f)力敏电阻器电阻、热敏电阻、气敏电阻和力敏电阻等,见图2.2(a)压敏电阻器 A卩(d)热敏电阻器图2.2敏感电阻器2.1.3.电阻器的型号与命名根据国家标准电子设备用固定电阻器、固定电容器型号命名方法(GB/T2470-1995),电阻器的型号由以下几个部分组成:第一部分,用字母表示产品主称,如 R电阻器,W电位器,M 敏感电阻器。第二部分,用数字或字母表示产品材料,如表2.1所示表2.1电阻器、电位器、敏感电阻的材料电阻器(R)电位器(W)敏感电阻(M)字母材料字母材料字母材料字母材料T碳膜Y氧化膜Z正温度系数热 敏材
4、料S湿敏材料H合成膜C沉积膜Q气敏材料S有机实芯I玻璃轴膜F负温度系数热 敏材料G光敏材料N无机实芯X线绕C磁敏材料J金属膜Y压敏材料表2.2电阻器、电位器、敏感电阻器的特性、用途、类别电阻器(R)电位器(w)敏感电阻(M)数 字意义数 字意义数 字热敏电阻 用途光敏电阻 用途力敏电阻 用途字 母压敏电阻 用途字 母湿敏电阻 用途1普通G高功率1普通用紫外光硅应变片W稳压用C测湿用2普通T可调2稳压用紫外光硅应变梁:G高压保护K控湿用3超高频X小型3微波测量紫外光硅柱P高频用字母气敏电阻 用途4L测量用4旁热式可见光N高能用5高温W微调5测量用可见光K高可靠Y烟敏7精密D多圈6控温用可见光L防
5、雷用K可燃性8电阻: 高压7消磁用红外光H灭弧用字母磁敏电阻 用途8线性用红外光Z消噪用电位器: 特殊9恒温用红外光B补偿用Z电阻器0特殊用特殊用C消磁用W电位器9特殊第三部分,用数字或字母表示特性、用途、类别,如表2.2所示第四部分,用数字表示生产序号。第五部分,用字母表示同一序号但性能又有一定差异的产品区别代号常用电阻器的图形符号如图2.3所示II(a)电阻器的一般表示符号(b)可变(可调)电阻器(c)滑动触点电位器/(d)预调电位器图2.3常用电阻器的图形符号例2.1.RJ71精密型金属膜电阻器的命名2.14 电阻器主要技术指标1.额定功率额定功率是电阻器在长期连续工作情况下所允许消耗的
6、最大功率。常用电阻功率标称值1/8W、1/4W、I I1/8W2W1/4Wmr3W1W10W图2.4电阻器的功率标示1/2W、1W、2W、5W、10W、20W等。电阻器的功率符号标志如图 2.4所示2.标称阻值电阻器的标称阻值按误差等级分类有E24、E12、E6等系列,其误差分别为I 级(5%)、U 级(10%)、川级(20%)(见表 2.3)表2.3常用标称电阻值系列标称值系列精度电阻器、电位器标称值(表中数值可再乘以10n,n为整数)E24i5%1.01.11.21.31.51.61.82.02.22.42.73.03.33.63.94.34.75.15.66.26.87.58.29.1E
7、1210%1.01.21.51.82.22.73.33.94.75.66.87.5E620%1.01.52.23.34.76.83.精度电阻的精度通常用允许误差表示。实际阻值相对于标称阻值的最大允许偏差范围称为允许误差。普通电阻的精度可分为5%、10%等,精密电阻的精度可分为 2%、%、).5%、0.1%、0.05%等,见表 2.4。表2.4电阻器精度等级级别BCD(005)F(01)G(02)J(I )K( n)M(山)允许误差).1%0.25%).5%1%i2%10%i20%4.其它性能参数(1)温度系数。电阻的阻值随温度的变化而变化,通常用温度系数r来衡量电阻的温度稳定性。R| (t2
8、tl )式中r为电阻温度系数,单位为1/C。Rl和R2分别为温度ti和t2时的阻值。金属膜、合成膜等电阻具有较小的温度系数,适当控制材料及加工工艺,可以制造成温度稳定性较高的电阻。(2)非线性。流过电阻的电流与加在两端的电压不成正比变化时,称为非线性。电阻的非线性用电压系数表示,即在规定电压范围内,电压每改变1伏,电阻值平均相对变化量。一般金属型电阻的非线性度很小,非金属型电阻有较 大的非线性。(3)噪声。电阻阻值不规则的微小变化引起两端电压起伏的现象叫做电阻 的噪声。电阻噪声包括热噪声和电流噪声。任何电阻都有热噪声,降低电阻的工作温度可以减小热噪声;电流噪声与 电阻内部的微观结构有关,合金型
9、电阻无电流噪声,薄膜型电阻的电流噪声较 小,合成型电阻的电流噪声最大。在高精密电子电路中,噪声的影响尤为明 显。因此,在设计高精密电子电路时要注意解决电阻的噪声问题。(4)极限电压。电阻能够承受而不会造成损坏的最高电压称为电阻的极限 电压。电阻两端电压增加到一定值时,会发生电击穿现象,使电阻损坏。电阻 的材料、尺寸及结构是决定极限电压的主要因素。2.1.5.电阻器的标志方法RXT0-220K Q).1%RX224W 2K根据国家标准电阻器和电容器的标 志代码(GB/T 2691 1994),电阻的标志方法有文字符号直标法、色标法和数字标图2.5电阻的文字直接标注法志法等多种。文字直接标注直接标
10、志法是直接用阿拉伯数字和单位在产品上标志出其主要参数的标志 方法,如图2.5所示。一般只标明标称阻值、允许偏差、材料、额定功率等几 项参数。当遇到小数点时,常用 R、k、M、G、T取代小数点。女口 0.1 Q标为R1、1.0 0标为 1R0、3.62 0标为 3R62、3.3 k 际为 3k3、1.5M Q 标为 1M5、3.32G 标为3G32等。通常2W以下的电阻功率不标出,可通过外形尺寸来判定。2W以上的电阻其功率均在电阻体上用数字标出。2W以下的小功率电阻,其电阻材料通常不标出,可通过外表颜色判定, 如碳膜电阻涂绿色或棕色,金属膜电阻涂红色等。2W以上的电阻,大部分在电阻体上用符号标出
11、,其符号意义见表 2.1。色环标注色标法是用颜色表示电阻的各种参数值,直接标志在电阻体上。它主要适 用于小功率电阻,特别是0.5W以下的碳膜电阻和金属膜电阻。色标电阻的色带通常采用四色带、五色带表示。色带不同,所表示的电阻 参数也不相同。四色带表示电阻的标称阻值 (两位有效数字)和允许偏差,如图 2.6(a)和表2.5所示。五色带表示电阻的标称阻值(3位有效数字)和允许偏差,如图2.6(b)和表2.6所示蓝色(允许偏差)橙色(倍乘)紫色(第二位数) 红色(第一位数)(a)四色环标注法图2.6电阻的色环标注法表2.5四色环色标特征色第1条色环=第2条色环=第3条色环=第4条色环=第1位有效数字第
12、2位有效数字倍乘因数允许偏差(%)X 10-210金X 10-1 5黑00X 100棕11X 101 1红22X 102 2橙33X 103黄44X 104绿55X 105 0.5蓝66X 106 0.25紫77X 107 0.1灰88X 108白99X 109无色20表2.6五色环色标特征色第1条色环= 第1位有效数 字第2条色环= 第2位有效数 字第3条色环= 第3位有效数 字第4条色环= 倍乘因数第5条色环= 允许偏差(%)银X 10-2 10金X 10-1 5黑000X 100棕111X 101 1红222X 102 2橙333X 103黄444X 104绿555X 105 0.5蓝6
13、66X 106 0.25紫777X 107 0.1灰888X 108白999X 109无色 20例2.2.四色环电阻。(1) 黄紫红金4 7 X102 i5% = 4700 Q,允许偏差为芳蓝灰蓝无色6 8 X106 2% =68M Q,允许偏差为 20%棕绿橙银1 5 X103 )% =15kQ,允许偏差为 10%例2.3.五色环电阻。(2) 棕灰紫橙红187X1032% =187kQ,允许偏差为吃橙蓝绿金棕365X10-11% =36.5Q,允许偏差为%白紫蓝银绿976 X10-25%=9.76Q,允许偏差为).5%3数字标志法数字标志法多用于片状电阻。图2.7常见电位器外形 由于片状电阻
14、器体积较小,通常只在电阻表面用3位阿拉伯数字表示电阻的标称阻值,其它参数省略。前两位数字表示有效数字,第3位数字表示有效数字后面0的个数(即10的幕数),当第3位为9时表示倍率为0.1例2.4.片状电阻数字标志法。电阻的标志符号为120,表示有效数字为12,倍率为100 1,即为12Q同理,251表示250Q,152表示1.5 k約363表示36 k Q, 759表示7.5 此外,还有少数片状电阻用四位数字标志电阻值。四位数电阻值标志比三位数标志多了一位有效数字,第 4位表示有效数字后0的个数,其余与三位数标志法相同。如电阻的标志符号为 6801,表示6.80 k Q2.1.6.电位器电位器的
15、概念、分类电位器就是可调电阻器,电路符号如图 2.3所示。电位器种类很多,规 格、型号命名及代号并不统一。常见电位器的外形如图 2.7所示,分类见表 2.7。一般电位器都要注明如材料、阻值、功率、阻值变化特征等。使用最多的 是碳膜电位器,其标志方法和电阻器相同。表2.7常见电位器分类分类形式举例材料合金型线绕线绕电位器(WX)金属箔金属箔电位器薄膜型金属膜电位器(WJ)、金属氧化膜电位器(WY) 复合膜电位器(WH)、碳膜电位器(WT)合成型有机有机实芯电位器(WS)无机无机实芯电位器(WS)、金属玻璃釉电位器(WI)导电塑料直滑式电位器(LP)、旋转式电位器(CP)用途普通、精密、微调、功率
16、、高频、高压、耐热阻值变化规 律线性线性电位器(X)非线性对数式电位器(D)、指数式电位器(Z)、正余弦式电位器结构特点单圈/多圈、单联/多联、有值档/无值挡、带推拉开关、带旋转开关、锁紧 式调节方式旋转式、直滑式电位器的参数电位器主要参数的定义,如额定功率、允许误差等与固定电阻器基本相 同。但由于电位器上存在活动触点,阻值可调,因此还具有如下几项参数。(1)阻值的最大值和最小值。每个电位器的外壳上都标有它的标称阻值, 这是指电位器的最大阻值。最小电阻又称为零位电阻。由于活动触点存在接触 电阻,因此最小阻值不可能为零,但要求此值越小越好。(2)阻值变化特性。为了满足各种不同的用途,电位器阻值变
17、化规律也有 所不同。常见的电位器阻值变化规律有三种类型,直线式( X型)、指数式(Z 型)和对数式(D型)。除了上述参数外,电位器还有符合度、线性度、分辨力、平滑性、动态噪 声等专项参数,但一般选用电位器时不必考虑这些参数。2.1.7.特殊电阻除上述电阻外,还有一些特殊用途的电阻。水泥电阻是一种陶瓷绝缘的功率型线绕电阻,广泛应用于计算机、电视机、仪器、仪表中。熔断电阻是一种具有熔丝及电阻器作用的双功能元件。在正常情况下,具有普通电 阻器的电气功能。一旦电路出现故障时,该电阻会因过负荷在一定时间内熔断 开路,从而起到保护其它元器件的作用。熔断电阻主要用于彩电、录像机、电 子仪器等高档电器的电源电
18、路中,熔断时间一般为 10s。熔丝熔丝的作用是在电路过载时自动熔断,保护相关的元器件以防其损坏。常用的熔丝包括普通玻璃管熔丝、快速熔丝、延迟型熔丝和温度熔丝等。热敏电阻是一种电阻值对温度非常敏感的电阻器。热敏电阻在电子电路中作温度补 偿作用,在温度测量电路中做温度传感器用。在家用电子产品中使用的大多是 负温度系数的热敏电阻器,即阻值随温度上升而下降。压敏电阻是一种在一定电流电压范围内电阻值随电压发生变化的电阻器,随着电压 发生几倍的变化,电阻值可以从数兆欧变到0.1Q,电阻值和流过的电流对电压很敏感。压敏电阻是一种非线性电阻器,当其两端电压低于压敏电压时,呈现 高阻状态。目前流行的压敏电阻器是
19、以氧化锌为主体的半导体陶瓷器件,在电 子线路中可用于开关电路、过压保护、消噪电路、灭弧电路和吸收回路中。电容器2.2.1.电容器的基本概念图2.8电容器的电路符号电容器是一种可以存储电何的常用电子元 件,其基本结构是在两个相互靠近的导体之间 敷一层不导电的绝缘材料(介质)。电容器储存 电荷的能力用电容量来表示,基本单位是法 拉,用F表示。由于法的单位太大,电容量通常采用的单位是微法 (yF)纳 法(nF)和皮法(pF)。2.9。图2.9常用电容器外形电容器的电路符号如图2.8所示,常见电容器的外形见图电容器 在电路中具有隔断直流电、通过交流电的特点,因此,多用于电路级间耦合、 滤波、去耦、旁路
20、和信号调谐等方面。2.2.2.电容器的类别与型号电容器的分类根据容量是否可调,电容器可分为固定电容器、半可调(微调)电容器和 可调电容器。根据所用介质,可分为有机介质电容器、无机介质电容器、电解 电容器、真空介质电容器、半导体电容器。固定电容器。固定电容器是指电容器一经制成后,其容量不再改变的 电容器。固定电容器分为无极性电容器和有极性电容器两种。无极性电容器是指电容器的两个金属电极没有正负极之分,使用时两极可 以交换连接。有极性电容器是指电容器的两极有正负极之分,使用时一定要将 正极性端连接到电路的高电位,负极性端连接到电路的低电位,否则会引起电 容器的损坏。纸介电容器:用两片金属箔做电极,
21、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。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。薄膜电容器:结构同于纸介电容器,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。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。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
22、,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。玻璃釉电容器:介质是玻璃釉粉加压制成的薄片。因釉粉有不同的配制工 艺方法,因而可获得不同性能的介质,也就可以制成不同性能的玻璃釉电容 器。玻璃釉电容器具有介电系数大、体积小、损耗较小等特点,耐温性和抗湿 性也较好。独石电容器:独石电容器是以钛酸钡为主的陶瓷材料烧结而成的一种瓷介 质电容器,其特点是体积小、耐高温、绝缘性能好、成本低,多用于小型和超 小型电子设备中。电解电容器:为有极性电容,以铝、钽、铌、钛等金属氧化膜做介质。其 中应用最广的是铝电解电容器。其优点是容量大、体积小,耐压一般在
23、500V 以下(耐压越高,体积也就越大)。常用于交流旁路和滤波。其缺点是容量误 差大,且随频率而变动,绝缘电阻低。(2)微调电容器。通常以空气、云母或陶瓷作为介质,电容器容量可在小 范围内变化,其可调容量为10100pF。(3)可调电容器。通常有 单联”双联”之分。由若干片形状相同的金属 片分别连接成一组定片和一组动片,定片与动片间一般以空气作介质,也有用 有机薄膜做介质的。动片可以通过转轴转动,以改变动片插入定片的面积,从 而使电容器容量在一定范围内连续变化。电容器的型号与命名表2.8电容器的型号命名第一部分(主称)第二部分(介质材料)第三部分(结构类型)第四部分(序号)符号含义符号含义CC
24、高频陶瓷G高功率数字T低频陶瓷W微调I玻璃釉1O玻璃膜2Y云母3Z纸介质4J金属化纸介质5B聚苯乙烯等非极性有机薄膜6L涤纶等有极性有机薄膜7Q漆膜8H纸膜复合介质9D铝(电解电容器)A钽(电解电容器)N铌(电解电容器)G金属(电解电容器)E其它材料(电解电容器)表2.9电容器第三部分用数字表示的意义类别名称123456789瓷介电容器圆片管形叠片独石穿心支柱管高压云母电容器非密封非密封密封密封高压有机电容器非密封非密封密封密封穿心高压特殊电解电容器箔式箔式烧结粉非固体烧结粉固体无极性特殊根据国家标准电子设备用固定电阻器、固定电容器型号命名方法(GB/T24701995)所规定,电容器的型号命
25、名由以下 4部分组成。第1部分:主称,般用字母C表示。第2部分:材料,一般用字母表示,见表2.8。第3部分:特征,一般用一个数字或一个字母表示,见表2.8和表2.9。第4部分:序号,用数字表示。2.2.3.电容器的标注方法大电容器的标注较大电容器用字母和数字把型号、规格直接在电容器外壳上标出。小型电容器的标注直标法。通常用表示数量级的字母,如小n、p等加上数字组合而成。例如,4n7表示 4.7Xl0-9F=4700pF; 47n 表示 47Xl0-9F=47000pF; p10表示0.1pF, 6p8表示6.8pF。另外,有时在数字前冠以 R,女口 R33表示0.33折。有时用大于1的数字表示
26、,单位为pF,如330,表示330pF;有时用小于一的数字表示,单位为 折,如0.22,表示0.22尸。电解电容器的电容量以尸为单位 直接标印在电容器上,例如100 pF /16V,表示其标称容量为100尸,耐压为16V。(2) 三位数码表示法。用三位数码表示电容器容量大小,单位为pF。前两位是电容量的有效数字,第三位表示倍率。但第三位数字是9时则对有效数字乘以 0.1。例如 103表示 10 io3 loooopF, 224表示 22 io4 220000pF,479表示电 容器容量为4.7pF。这种表示法也经常用于电位器的阻值表示上。(3)色标法。电容器的色码表示法与电阻器的色环表示法类似
27、,颜色涂在电容器的一端或从顶端向另一侧排列。常采用三色环/色点标注,前两条色环/色点为有效数字,第三条色环/色点为倍乘因数,单位为 PF。也有采用五色环/色 点标注的,另外两条色环/色点的含义为:第四条色环/色点表示允许误差,第五 条色环/色点表示标称电压。电容器的电容量色环或色点表示法如表2.10所示。表2.10电容器电容量的色环/色点表示法特征色第1条色环=第2条色环=第3条色环=第4条色环=第5条色环=第1位有效数字第2位有效数字倍乘因数允许偏差(%)标称电压(V)无色205000银10-2102000金10-151000黑 棕0100111011100红221022200橙331033
28、00黄44104400绿551050.5500蓝66106600紫77107700灰88108800白991099002.2.4.电容器的主要特性参数电容器的性能参数很多,较常用的主要参数有电容器的标称容量、容差、额定工作电压(耐压)、电容温度系数、绝缘电阻、能量损耗、频率特性和固 有电感等。标称容量标注在电容器外壳上的电容量大小称为标称容量。电容器的标称容量主要采用E6、E12和E24系列,如表2.11所示。表2.11各类电容器标称容量标准系列名称允许误差(%)允许范围标称容量纸质、复合介质电容器低频(有51020100pF1 gF1.0 1.5 2.2 3.3 4.7 6.8极性)、有机薄
29、膜介质电容器110 pF1 2 4 6 8 10 15 2030 50 60 80 100有机薄膜介质电容器、瓷介电容器510E24 (参见表2.3)E12 (参见表2.3)铝、钽、铌电解电容器10 2011000 尸1.0 1.5 2.2 3.3 4.7 6.8 表中数值可再乘以10 n,n为整数。容差(允许偏差)电容器实际容量和标称容量存在一定的偏差,这一偏差称为电容量偏差, 电容器实际容量相对于标称容量的允许最大偏差范围称为容差,即允许偏差。 其等级见表2.12。有些情况下,还有 01级为1%,005级为 0.5%。额定电压电容的额定电压是指在规定温度下,能保证长期连续工作而不被击穿的直
30、 流电压(又称耐压)。所有的电容都有额定电压参数,额定电压表示了电容两 端所允许施加的最大电压。它与电容器结构、介质材料和介质的厚度有关。一 般来说,对于结构、介质相同,容量相等的电容器,其耐压值越高,体积也越 大。固定电容器的直流额定工作电压等级有6.3V、10V、16V、25V、32V、50V、63V、100V、160V、250V、400V 等。表2.12电容器容差等级容差2%5%10%20%+20%-30%+50%-20%+100%-10%级别02InmIVV电容温度系数电容器的容量会随着温度的变化而变化,这种变化的大小用电容温度系数来表示。电容温度系数是指在一定温度范围内,温度每变化1
31、C,电容量的相 对变化值。电容的温度系数主要决定于介质材料的温度特性及电容器的结构。电容温度系数越大,则电容随温度的变化就越明显。绝缘电阻电容器的绝缘电阻主要取决于所用介质的质量和厚度。绝缘电阻下降会使 漏电流增加,引起温度升高,最后导致热击穿。因此希望电容器的绝缘电阻越 大越好。一般小容量电容器的绝缘电阻很大,可达几百兆欧或几千兆欧。电解 电容器的绝缘电阻一般较小。6能量损耗(正切损耗)能量损耗是指电容器两端加交流电压时单位时间内电容器因发热而消耗的 能量。电容器能量消耗主要由介质损耗和金属部分的损耗组成,通常用损耗角 的正切值来表示,故又称正切损耗。损耗角正切值与温度、湿度和频率有关。 电
32、容器在高频应用时,必须考虑能量损耗的影响。7固有电感电容器的固有电感包括极片电感和引线电感。尽管数值很小,但在高频运用时必须考虑其影响。8.频率特性电容器的频率特性通常是指电容器的电参数(如电容量、损耗角正切值等)随电场频率变化而变化的性质。在高频条件下工作的电容器,由于介电常 数在高频时比低频时小,因此电容量将相应地减小。同时它的损耗将随频率的 升高而增加。此外,在高频工作时,电容器的分布参数,如极片的电阻、引线 和极片的接触电阻、极片自身电感、弓I线电感等都将影响电容器的性能,由于 这些因素的影响,电容器的使用频率受到了限制。不同品种的电容器,最高使用频率范围不同。如小型云母电容器在250
33、MHz以内,圆片型瓷介电容器最高工作频率为 300MHz,圆管型瓷介电容器 最高工作频率为200MHz,圆盘型瓷介电容器最高工作频率为 3000MHz,小型 纸介电容器最高工作频率为80MHz,中型纸介电容器只有8MHz。225.电容器的简易测试对电容器的检测可以利用多种方法进行,这里介绍采用指针式万用表对电 容器进行简易测试的方法。固定电容器判断电容器的好坏。万用表置 RX100或RXlk档,先将电容器短路放 电,然后用红、黑表笔同时接在电容器两端。对于1 uF以上的电容器,若表针迅速摆动,然后逐渐退回原处,对调表笔 再次测量,表针摆动幅度更大然后复原,说明电容器是好的。若表针起动后不 再回
34、转,说明该电容器已经击穿。如果测量电解电容时表针不动,说明该电解 电容器已经开路。若电容器的耐压值比较大,也可以用 Rxi0k档来检测。对于不能用电阻档进行估测的小容量电容器,可用数字万用表或用专门仪 器测量。判断电容器容量大小。根据表针的摆动幅度还可根据经验判断电容器 容量的大小。判断电容器漏电流的大小。根据表针复原时停的位置可以判断电容器 漏电流的大小。阻值越大,漏电流越小。对于电解电容器在判断其漏电流的大 小时允许少量漏电。可变电容器对于可变电容器,用万用表的电阻档只能检查电容器动片和定片是否短 路。方法是将万用表置R 100或R 1k档,表笔分别接触动片和静片的引出端,缓缓转动转轴,表
35、针必须始终指在无穷大处,否则该可变电容器就有可能 碰片或漏电。更换可变电容器需采用相同的规格、型号及容量变化区间也相同 的电容器。2.26电容器的选用和更换1选择适当的电容器型号用于低频耦合、旁路去耦等电路中的电容器,在电气性能要求不严格时, 可选用纸介电容器、电解电容器等。取合适的电容器精度在旁路、退耦、低频耦合电路中,一般没有很严格的要求,选取时可根据 设计值选用相近容量或容量略大些的电容器。而在振荡电路、延时电路、音调 控制等电路中,对电容的精度要求较高,选取电容器的容量应尽可能和计算值 一致。在各种滤波器和各种网络中,对电容量的精度有更高的要求,应选用高 精度的电容器来满足电路的要求。
36、定时、延时电路中可选用性能稳定可靠的钽(铌)电解电容器。确定电容器的额定工作电压对一般电路,应使电路工作电压低于电容器的额定工作电压的10%20%。在某些特殊电路中,电压波动幅度较大,要留有更大的余量。而在半导体收音 机中,由于它的电源电压一般不高,常用 1.56V的电池供电,因此电容器的额 定工作电压只要大于6.3V或10V即可。而用于旁路、耦合等的电容器,其额定 工作电压还可适当降低。电容器的绝缘电阻要尽可能大电容器的绝缘电阻越大越好。绝缘电阻小,电容器的漏电流就越大,漏电 流不但损耗了电路中的电能,而且会导致电路工作失常或降低电路的性能甚至损坏电容器。因此在选择电容器时,应选择绝缘电阻值
37、足够高的电容器,在高 温和高压条件下使用的电容器更是如此。5适当考虑电容器的频率特性由于电容器在高频下使用时,流过电容器的电流与频率成正比增加,因集 肤效应,导体与电极的有效截面积与频率的平方根成反比例地减小。频率过 高,等效电感将增加,进而使电容器失去效能,并导致电容器过热。因此电容 器不能在超过标准规定的频率和电压下使用。高频电路中一般选用高频瓷介、 云母或穿心瓷介电容器。6适当考虑电容温度系数电容温度系数的大小反映电容器容量对温度变化的敏感程度。在一些电路 如振荡电路中的振荡回路元件、移相网络元件、滤波器等,电容温度系数大, 会使电路产生漂移,造成电路工作不稳定,特别是在温度较高的工作环
38、境下, 应选用温度系数小的电容器。7注意电容器的使用环境电容器工作环境条件的好坏,直接影响其性能和寿命。在工作温度较高的 环境下,电容器易产生漏电流并加速老化,应选用温度系数小的电容器。在寒 冷条件下,普通电解电容器会因电解液结冰而失效,使电路工作失常,因此必 须选用耐寒的电解电容器。在多风沙或湿度较大的环境下工作时,则应选用密 封型电容器,以提高设备的防尘抗潮性能。8更换电容器时需注意的问题所更换的电容器耐压不能低于原电容器的耐压值。无极性电容、单极性和双极性的电容不能混用。特别是一些双极性的电解 电容,能耐受高反压、大电流,因此不能用单极性的电解电容进行代换。另 外,一些有极性的钽电容,外
39、观很像瓷片电容,要注意区分。在修理中,若发现某一电容变值或损坏,手头上又没有同规格电容更换, 可采用串、并联电容的方法进行应急处理。电容并联时,每个电容器所承受的 工作电压相等,等于总电压。因此,如果工作电压不同的几只电容器并联,必 须把其中最低的工作电压作为并联后的工作电压。串联后电容的工作电压在电 容量相等的前提下,等于每个电容的工作电压之和,故串联后的电容工作电压 升高。23电感器及变压器2.3.1.电感器的基本概念电感器是用导线在绝缘骨架上单层或多层绕制而成的一种电子元件(也有少数不用骨架的线圈),其主要作用是对交流信号进行隔离、滤波或组成谐振旳乡0 口今(a)常见电感器(b)电感器的
40、电路符号图2.10常见电感器的外形及电路符号电路,是电子产品中应用最为广泛的电子元器 件之一。常见电感器的外形及电路符号如图 2.10所 示。电感的单位为亨利(H),毫亨(mH )和 微亨(田)。2.3.2.电感器的分类及型号命名1.电感器的分类电感器按使用特征可分为固定和可调两 种,按磁芯材料可分为空芯、磁芯和铁芯等。按结构可分为小型固定电感、平面电感以及中周小型固定电感有卧式、立式两种。结构特点是将漆包线或丝包线直接绕在棒形、工字型、王字形等磁芯上,外表裹覆环氧树脂或封装在塑料壳中。具有 体积小、重量轻、结构坚固、防潮性能好、安装方便等优点。一般常用在滤 波、延迟等电路中。平面电感是在陶瓷
41、或微晶玻璃基片沉淀金属导线而成。有较好的稳定性、 精度及可靠性,常与应用在几十兆赫到几百兆赫的电路中。中周线圈由磁芯、磁罩、塑料骨架和金属屏蔽壳组成,线圈绕制在塑料骨 架或直接绕制在磁芯上,骨架插脚可以焊接在印制电路板上。中周线圈是超外 差式无线电设备中的主要元件,广泛应用在调幅、调频接收机、电视接收机、 通信接收机等电子设备的调谐回路中。2.电感器的型号命名电感器的型号命名没有统一的国家标准,各生产厂家有所不同,但大多数 由以下4部分组成:第1部分:主称,用字母表示,其中 L代表线圈,ZL代表阻流圈。第2部分:特征,用字母表示,其中 G代表高频。第3部分:型号,用字母表示,其中 X代表小型。
42、第4部分:区别代号,用字母表示。例2.5. LGX ”表示小型高频电感线圈。2.3.3.电感器的主要参数1.电感量电感量的大小与线圈匝数、绕制方式及磁芯的材料等有关。线圈匝数越 多,线圈的绕制越集中,电感量越大;线圈内有磁芯的比无磁芯的电感量大; 磁芯导磁率大的电感量大;线圈的面积越大,电感量也越大。电感器所用电感 量的大小根据线圈在电路中的用途来确定。用于高频电路的电感器,电感量相对较小,如应用于短波波段的谐振回路,电感器电感量为几田。而用于低频整流滤波电路中的电感器,其电感量比较大,可达130H。2.允许偏差实际电感量和标称值之间往往存在一定误差。误差越小,精度越高,生产工艺技术难度也就越
43、大,成本也相应增加。应根据电路对电感器的要求,选择相应的精度。如振荡电路对电感器的要求较高,偏差范围一般为0.2%0.5%;而起耦合、阻流作用的电感器要求相对较低,允许偏差为10%20%。3品质因数品质因数是表示电感器质量的重要参数,用字母Q表示。它是指电感器在 某一频率的交流电压下工作时,电感器储存的能量与损耗的能量之比。对于电 感或电容元件来说,就是在测试频率上呈现的电抗和本身直流电阻的比值,用公式可表示为XlrL 2 fL r rXc1 Cr 2 fCr(2.2)(2.3)式中,L表示电感量,C表示电容量,r表示电感或电容的直流等效电阻,f表示电流频率,表示角频率品质因数Q的大小表明了电
44、感器损耗的大小。Q值越高,表明电感器功率损耗越小,效率越高,即品质越好。在实际应用中,谐振电路要求电感器的Q值要高,这样电感器损耗小,能提高工作性能;用于耦合的电感器,其Q值可 低一些;若电感器用于阻流,则基本不作要求。4标称电流值电感器在正常工作时,允许通过的最大电流值就是电感器的标称电流值,也叫额定电流。实际通过电感器的电流值不宜超过其标称电流值。5分布电容电感器线圈的匝和匝之间具有分布电容,线圈与地之间、线圈与屏蔽盒之 间也有分布电容存在,这些分布电容是电感所固有的。这些分布电容的存在, 降低了电感器的稳定性,同时也降低了其品质因数。为了减小电感器的分布电 容,通常采用减小线圈骨架、导线
45、直径以及改变绕法(如蜂房绕法和间绕法) 等措施加以解决。2.34 电感器的标志方法电感器有直标法和色环标志法两种。小型固定电感器电感量的数值、单位 通常直接标注在外壳上。1.直标法直标法是指将电感器的主要参数如电感量、偏差值、最大直流工作电流等 用文字直接标注在电感器的外壳上。电感器上的数字是标称电感量,其中,最 大工作电流常用字母标注,字母和电流的对应关系如表 2.13所示。表2.13小型固定电感器的最大工作电流字母ABCDE最大工作电流/mA5015030070010002.色标法色标法是指在电感器的外壳涂上各种不同颜色的色环,用来标注其主要参数,电感器色标含义如表2.14所示。表2.14
46、电感器色标含义颜色棕红橙黄绿蓝紫灰白黑八、金银无有效数字第一位1234567890有效数字第二位1234567890倍乘因数101102103104105106107:10810910010-110-2允许偏差(%)120.50.250.1205051020例2.6.对于色环“棕、红、红、银”的电感器,其电感量为12 102卩H,允许偏差为 10%2.3.5.变压器1变压器的基本概念变压器在电路中可以起到电压变换和阻抗变换的作用,为常用电子器件 绕在同一骨架或铁心上的两个线圈就构成了 一个变压器。在电子电路中,变压器是利用互耦 线圈实现升压或降压功能的。如果对变压器一侧 线圈(一次侧)施加变化
47、的电压(如交流电 压),在另一侧线圈(二次侧)中会感应得到一 个电压,这个电压的大小决定于一次侧线圈与二 次侧线圈匝数的比值。如果对一次侧线圈施加较 高的电压,而在二次侧线圈得到较低的电压,这种变压器称为降压变压器。如 果对一次侧线圈施加较低的电压,在二次侧得到较高的电压,贝吐匕类变压器称 为升压变压器。常见变压器的外形及其电路符号如图 2.11所示。2.变压器的分类变压器种类繁多,可按不同方式进行分类。按导磁材料分类可分为硅钢片变压器、低频磁芯变压器、高频磁芯变压器等。按用途分类可分为电源变压器和隔离变压器、调压器、输入 /输出变压器、脉冲变压器 等。按工作频率分类可分为低频变压器、中频变压
48、器和高频变压器 3大类。低频变压器可分为电源变压器、输入变压器、输出变压器、线间变压器、用户变压器和耦合变压器等。中频变压器可分为收音机中频变压器、电视机中频变压器等。高频变压器可分为天线线圈、天线阻抗变换器和脉冲变压器等。3变压器的主要参数(1)变压比变压器的变压比k定义为:u2hN2/小八k2-2( 2.4)uii2Ni式中u-、U2分别为变压器一次侧和二次侧电压,ii、i2分别为变压器一次侧和二次侧电流,N-、N2分别为一、二次侧线圈的匝数。实际应用的变压器由于存在着各种损耗,所以一、二次侧绕组间的电压、电流关系不完全满足上式,但差别不大(变压器的损耗越小,差别越小),故上式仍可作一般估
49、算用。(2)额定功率额定功率是变压器在指定频率和电压下能长期连续工作,而不超过规定温升的输出功率,用伏安表示,习惯称瓦或千瓦。电子产品中变压器功率一般都在数百瓦以下。(3)效率效率是输出功率与输入功率之比。一般变压器的效率与设计参数、材料、制造工艺及功率有关。通常 20W以下的变压器效率约为70%80%,而100W以上的变压器可达95%以上。(4)空载电流变压器在工作电压下二次侧空载时一次侧线圈流过的电流称为空载电流。一般不超过额定电流的10%,设计、制作良好的变压器空载电流可小于额定电 流的5%。空载电流大的变压器损耗大,效率低。绝缘电阻和抗电强度变压器线圈之间、线圈与铁芯之间绝缘与抗电强度
50、,指的是在规定时间内(如1分钟)变压器可承受的电压,它是变压器特别是电源变压器安全工作的 重要参数。不同工作电压、不同使用条件和要求的变压器对绝缘电阻和抗电强 度要求不同。常用的小型电源变压器绝缘电阻不小于500 MQ,抗电强度大于2000V。4变压器的检测、选用与更换变压器的检测在维修中,一般用万用表的电阻档检测变压器的线圈是否短路或短路、该绝缘的线圈与线圈之间、线圈与铁心或外壳之间是否绝缘良好。变压器的选用和更换根据不同的应用场合选择不同用途的变压器,选用时应注意变压器的性能 参数和结构形式。更换变压器时,由于所用变压器的参数不尽相同,所以应选 用同规格的变压器,且有时需对电路作适当调整。
51、更换振荡线圈时还需注意: 与等容双联可变电容器相配的振荡线圈不能与容差双联可变电容器相配的振荡 线圈互换;用于本振基极注入电路的振荡线圈不能用于本振发射极注入电路; 中、短波本振线圈不能互换。电声器件电声器件是指能把声能转换成音频电信号,或者把音频电信号转化为声能 的器件,常见的有传声器(话筒)、扬声器和耳机等。电声元件在收音机、收 录机、扩音机、电视机、计算机、电话机、测量仪器等各种电子电器设备中的 应用非常广泛。电声元件种类很多,本书介绍几种最为常用的电声器件。241.扬声器扬声器俗称喇叭,是一种能将电能转变为声能的电声器件。扬声器的种类很多(见图2.12),可按不同的方式进行分类。按照磁
52、场供 给的方式,可以分为永磁式、励磁式;按照频率特性,可以分为高音扬声器和 低音扬声器;根据能量转换的方式,可分为电动式、电磁式、压电式;按照声 辐射方式,则可分为直射式(又称纸盆式)和反射式(又称号筒式)等。图2.12常见扬声器图2.13电动式扬声器的构成电动式扬声器的结构和工作原理电动式扬声器是应用最广泛的扬声器。它由纸盆、音圈、音圈支架、磁铁、盆架等组成,如图2.13所示。当音频电流通过音圈时,音圈产生随音频电 流而变化的磁场,这一变化磁场与永久磁铁的磁场发生相吸或相斥作用,使音 圈产生机械振动,并带动纸盆振动,从而发出声音,因此电动式扬声器又常被 称为动圈式扬声器。按所采用的磁性材料来
53、分,电动式扬声器有永磁式(铝镍 钻合金)和恒磁式(钡铁氧体)两种。永磁式扬声器因磁铁可以做得很小,所以常安装在内部,又称为内磁式,漏磁少、体积小,但价格稍贵。恒磁式扬声 器磁体体积较大,所以安装在外部,又称外磁式,漏磁大、体积大,但价格便 宜。其它类型扬声器简介(1)纸盆扬声器。纸盆扬声器由振动系统、磁路系统和辅助系统三部分组 成。振动系统包括锥形纸盆、音圈和定心支片等;磁路系统包括永磁磁体、导 磁板等;辅助系统包括盆架、接线板、压边和防尘盖等。现在生产的双纸盆扬 声器将高、低音扬声器做在一起,大、小纸盆形成一个整体一起发声,因此频 响宽,效果较好。图2.14号筒式扬声器(2)号筒式扬声器。号
54、筒式扬声器由振动系统号筒式扬声器外(高音头)和号筒两部分构成。振动系统与纸盆扬声 器相似,不同的是它的振膜为一球顶形膜片,而非纸 盆。振膜的振动通过号筒与空气耦合而辐射声波。这 类扬声器效率高、音量大,因而俗称高音喇叭。它适 合于室外及广场使用。但频率范围较窄,单个使用音 形如图2.14所示。还有一些类型的扬声器如橡皮边扬声器、舌簧扬声器、球顶型扬声器、静 电扬声器、离子扬声器、组合扬声器等。这里不再一一赘述。3 扬声器的主要技术参数扬声器的主要技术参数有标称阻抗、额定功率、频率响应、灵敏度、谐振 频率等。(1)标称阻抗。标称阻抗又称额定阻抗,是制造厂家所规定的扬声器(交 流)阻抗值。在这个阻
55、抗上,扬声器可以获得最大输出功率。额定阻抗一般印在磁钢上,是扬声器的重要指标。通常,口径小于90mm的扬声器的标称阻抗是用1000Hz的测试信号测出的,口径大于 90mm的扬声器的标称阻抗则是用 400Hz的测试信号测出的。选用扬声器时,其标称阻抗一般应与音频功放器的 输出阻抗相符。(2)额定功率。额定功率即标称功率,是指扬声器能长时间正常工作的允 许输入功率。扬声器在额定功率下工作是安全的,失真度也不会超出规定值。常用扬声器的功率有 0.1W、0.25W、1W、3W、5W、10W、60W、120W 等。(3)频率响应。频率响应又称有效频率范围。扬声器的频率响应范围显然 越宽越好,但受结构及工
56、艺等因素的限制,一般总不可能很宽,国产普通纸盆 130mm( 5英寸)扬声器的频率响应大多为120Hz10kHz,相同尺寸的优质发 烧级同轴橡皮边或泡沫边扬声器则可达 55Hz21kHz。(4)特性灵敏度。特性灵敏度简称灵敏度,是指在规定的频率范围内,在 自由场条件下,馈给扬声器1W粉红噪声信号,在其参考轴上距参考点 1m处能 产生的声压(Pa)。扬声器灵敏度越高,其声电转换效率就越高。(5)谐振频率。谐振频率是指扬声器有效频率范围的下限值。通常谐振频 率越低,扬声器的低音重放效果性能就越好。优秀重低音扬声器的谐振频率多 为 2030Hz。扬声器主要性能参数如表2.15所示。表2.15扬声器主
57、要性能参数、扬声器纸盆布边尼龙边橡皮边泡沫边聚丙烯钛混合灵敏度高中中低低适中适中功率承受力小中中大大中大中大工作频带全频带低频全频全频带低频低频全频低频咼频电一声转换效率高中中低低中低时效不易老化不易老化不易老化易老化适中不易老化不易老化主要用途收录机 电视机收录机 电视机 音响收录机 电视机 音响音响 电视机收录机 电视机 音响音响 家庭影院音响 家庭影院4扬声器的使用常识(1)纸盆扬声器应安装在木箱或机内,这有利于扩展音量、改善音质。(2)扬声器应远离热源,否则磁铁长期受热容易退磁,晶体受热会改变性 能。(3)扬声器应防潮,潮湿的空气对各种扬声器都有损害,尤其是纸盆式扬 声器受潮干燥后纸盆
58、会产生变形,而导致线圈位移,无法使用。(4)扬声器在使用中严禁撞击,以防失磁、变形和损坏。(5)扬声器接入电路时,一定要注意输入的电功率不应超过它的额定功 率。242.耳机与耳塞耳机和耳塞主要应用于袖珍式收音机、收放机、VCD及MP3中,代替扬声器放声。结构现在流行的耳机多为耳塞式。耳机的形状和结构尽管不同,但其工作原理 和工作过程与动圈式扬声器相似,借助磁场将音频电流转变为机械振动,从而 产生声音。主要技术参数与动圈式扬声器类似,耳机的主要技术参数有频率响应、阻抗、灵敏度、 谐波失真等。一般耳机的阻抗多为13k ,平膜动圈式耳机多为2 20和 2 32 (立体声双耳机)。耳塞式耳机有高阻(8
59、00、1.5k)和低阻(8、100、16)之分。性能检测利用万用表可方便的检测耳机音圈的通断情况。在音圈良好的情况下,利用万用表R 100档,断续触碰耳机的两引线,耳机应发出喀喇”声。喀喇”声越大、越清脆其灵敏度越高,性能越好;反之,喀喇”声越小而且沉默有杂音,说明其灵敏度低,性能不好。243.传声器传声器俗称话筒或麦克风。按结构不同,可分为驻极体式、动圈式、晶体式、铝带式、电容式等多种;按产生电压作用原理不同,可分为恒速式和横幅 式两类;按对传声器膜片作用力性质不同,可分为压力式和压差式两类。传声 器的技术参数有灵敏度、频率响应、固有噪声等。1.驻极体式传声器从结构上看,驻极体式传声器由声电
60、转换和阻抗变换两部分组成。声电转换的关键元件是驻极体振动膜。它是一片极薄的塑料膜片,在其中一面蒸发上 了一层纯金薄膜,再经过高压电场驻极后,两面分别驻有异性电荷,形成一个 电容。当驻极体膜片受到声波振动时,引起电容两端的电场发生变化,从而产 生了随声波变化的交变电压。图2.15驻极体式传声器驻极体膜片与金属极板之间的电容量比较小,一 般为几十皮法。因而它的输出阻抗值很高,约几十兆 欧以上。这样高的阻抗是不能直接与音频放大器相匹 配的,因此在话筒内接入一只结型场效应管来进行阻 抗变换。驻极体式传声器与场效应管电路的接法有两种:源极输出与漏极输驻极体式传声器具有体积小、结构简单、电声性能好、价格低
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