《电子产品设计》PPT课件.ppt

第二章常用电子元器件介绍及选用原则,电子元器件 电子元器件是在电路中具有独立电气功能的基本单元。可分为：有源元器件和无源元器件两大类。有源元器件：在工作时其输出不仅依靠输入，还依靠电源，或者说，它在电路中起到能量转换的作用。例如：晶体管、集成电路等是最常用有源元器件。通常我们称有源元器件为“器件”。,无源元器件：它一般分为耗能元件、储能元件和结构元件三种。例如：电阻器、电容、电感、开关、插座等是最常用无源元器件。通常我们称无源元器件为“元件”。,2.1电子元器件的主要参数,电子元器件的主要参数包括:1.特性参数；2.规格参数；3.质量参数。电子元器件特性参数 特性参数用于描述电子元器件在电路中的电气功能。一般用伏安特性表示。即元器件两端所施加的电压与通过其中的电流的关系来表达该元器件的特性参数。,伏安特性图,图a为线性电阻的伏特特性曲线。符合欧姆定律。图b为非线性电阻的伏特特性曲线。这类电阻的阻值不是常量，随着外加的电压或某些非电物理量的变化而变化，一般不符合欧姆定律。如压敏电阻、热敏电阻、光敏电阻等。图c为半导体二极管伏特特性曲线。从图可明显看出二极管的单向导电性能和它在某一特定电压值下的反向击穿特性。图d半导体三极管伏特特性曲线。这是一族以基极电流Ib为参数的曲线，对应不同的数值，其Uce Ic关系为其中的一条曲线。从曲线中可求出三极管,电流的放大倍数：图d线性电容伏特特性曲线。它是以时间t为参数的曲线，电容伏特特性满足式：,电子元器件规格参数 描述电子元器的特性参数的数量称为它们的规格参数。它包括：标称值、尺寸、额定值和允差值。标称值：为了便于大批量生产，让使用者能够在一定范围内选择合适的电子元器件，规定出一系列的数值作为产品的标准值，称为标称值。分为：1）特性标称值（描述电气功能）。如电阻阻值、功率、精度等。2）尺寸标称值（描述尺寸结构）。如电阻体、引线直径、长度等。,额定值：电子元器能够长期正常工作时最大电压、电流、功率消耗及环境温度。允差值：实际值与标称值的相对偏差允许最大范围称为数值允许偏差。它是一个反映精度的参数。用百分比表示。其它参数：截止频率、特征频率、放大倍数 等针对晶体管器件的参数。,电子元器件质量参数 质量参数用于度量电子元器件的质量水平。通常描述了元器件的特性参数、规格参数随着环境温度因素变化的规律。或者划定它们不能完成功能的边界条件。电子元器件共有的质量参数：温度系数：噪声电动势:高频特性：可靠性：,2.2电子元器件的命名与标注,电子元器件的命名：电子元器件的名称反映它们的种类、材料、特征、型号、生产序号及区别代号，并能够表示出主要的电气参数。一般由字母和数字组成。对于“元件”一般用一字母代表其主称，数字或字母表示其它信息。如R-电阻、C-电容、L-电感、W-电位器。,对于“器件”的名称，也由国家标准规定了具体意义。如数字2-二极管、数字3-三极管。进口的器件表示相对复杂，因此要选用时必须查阅其相关资料。电子元器件的标注：电子元器件常用的标注方法有:直标法、文字符号法和色标法。直标法：把元器件主要参数直接印制在元件的表面标注出来。这种方法主要用在体积较大的元器件。,例如电阻器的表面印有:RXYC-50-T-1K5-10%，其代表的含义:R X Y C-50-T-1K5-10%，,又如电容器的表面印有:CD11-16-22，其代表的含义：,C D 11 16 22,文字符号法：主要用于标注半导体器件。用来表示某种类及有关参数。其标注法和符号应符合国家标准。如型号为3DG6C表示为NPN型高频小功率三极管。3 D G 6 C,又如集成电路上印有CC4040表示为一个4000系列的国产CMOS数字集成电路,其功能查阅其相关资料。其它元器件的符号表示法除了哪些高精度元件之外，一般仅用3位数字标注元件的数值。而允许偏差不表示。其具体规定：用元件的形状及其表面的颜色区别元件种类。如表面安装的元件中，除了形状的区别以外，黑色表示电阻、橙色表示电容、淡蓝色表示电感。电阻的标注单位为，电容为f，电感为H。,对于10个基本标注单位以上的元件，其前面的两位数字表示为有效数字，第三位表示倍率。如：电阻标注为100时,其值为10100=10 电阻标注为223时,其值为22103=22 K 电容标注为103时,其值为10103=10000 Pf 电感标注为820时,其值为82100=82 H 对于10个基本标注单位以下的元件，第一、三位表示有效数字，第二位用字母“R”表示小数点。,如：电阻标注为3 R 9时，其值为3.9；电容标注为1 R 5时，其值为1.5 Pf；电感标注为6 R 8时，其值为6.8 H；色标法：是用不同色环表示不同的数值。其色码定义见p57图4.2-1。色环标注规则：1）用不同的背景颜色区别电阻种类。（浅（绿、蓝、棕）色表示碳膜电阻；红色表示金属膜电阻；深绿色表示绕线电阻）,2）用色码表示数值和允许偏差；3）普通电阻大多用4个色环表示其数值和允许偏差，精密的采用5个色环表示。4个色环标志法含义：第12色环为有效数 字，第3色环为倍率，第4色环为精度。5个色环标志法含义：第13色环为有效数字，第4色环为倍率，第5色环为精度。,2.3常用元器件简介、选用及检测方法,电阻器简介 电阻器是电子线路中常用的电子元器件之一，多用来分压、限流，还可以与电容器组成滤波器、陷波器等。电阻器图形符号和命名：电阻器图形符号：,a：一般电阻,c：可变电阻、电位器,b：热敏电阻,电阻器命名：前面已讲不重复。电阻器单位（、K、M）电阻的材料特性式中：-电阻材料的电阻率，mm2/m；L-电阻材料的长度，m；S-电阻材料的横面积。mm2 电阻的电特性式中：R-电阻（）；U-电压（V）；I-电流（A）,电阻器分类：按制造工艺或材料分：合金型：有绕线电阻、精密合金箔电阻。薄膜电阻：有金属膜、碳膜型电阻等。合成型：有实心电阻、合成膜电阻。按使用范围及用途分：普通型：功率范围：0.052W；阻值：122M；允许偏差：5%20%精密型：有较高的精度和稳定度.功率范围：不大于2W；标称值：0.0122M；允许偏差：2%0.001%,高频型：电阻自身电感量极小,常称为无感电阻,用于高频电路。阻值：小于1；功率范围可达100W。高压型：用于高压装置。功率范围：0.515W；阻值可达1000M（1G）；额定电压可达35KV以上。高阻型：阻值10M以上最高可达1014。集成电阻：排阻。（图片）,电阻器主要参数：标称值、额定功率、允许偏差。电阻器标注：前面已讲不重复。电阻器检测：一般在静态下检测（采用万用表测量）。检测时电阻在标称值的允许偏差范围内为好的电阻。采用万用表测量时应注意：选择适当的欧姆档量程；注意欧姆档调零，检测时手不能接触电阻两条引脚；电阻器在电路中检测一定要断开电源必要时还需断开电路，否则测量不但不准确，且极易损坏电表。,电阻器的选用 选用电阻器时要仔细分析电路的具体要求。一般选用可遵循以下原则：1)那些稳定性、耐热性、可靠性要求高的电路，一般选用金属膜或金属氧化膜电阻；2)要求功率大，耐热性能好，工作频率不高的电路，一般选用绕线电阻；3)对于无特殊要求的电路，可选用碳膜型电阻，以降低成本。,电位器电位器是一种可调电阻器。电位器对外有三个引出端，其中两个是固定端，另一个是滑动端（也称中心抽头）。电位器图形符号：电位器的主要技术指标：标称值、允许偏差；额定功率；滑动噪声；分辨率；阻值变化规律；起动力矩和转矩；电位器的轴长和轴端结构。,常用的几种电位器1）绕线电位器（型号：WX）；2）合成膜电位器（型号：WTH）；3）有机实心电位器（型号：WS）；4）多圈电位器；5）导电塑料电位器；,常用的几种电位器,电位器的选用 选用电位器时，不仅要仔细分析具体电路的使用条件。还要考虑调节、操作和成本的要求。下面是针对不同用途推荐选用电位器的类型：1）普通电子仪器：合成膜电位器或有机实心电位器；2）大功率低频电路、高温情况：一般选用绕线电位器；3）高精度：绕线、导电塑料或精密合成碳膜电位器；4）高分辨率：多圈电位器；,5）高频、高稳定性：选用碳膜电位器；6）调节后不需再动：轴端锁紧电位器；7）几个电路同步调节：多联电位器；8）精密、微量调节：微条调电位器；9）要求电压变化均匀：直线式电位器；10）音量控制：指数式电位器；,电容器简介(p58)电容器在各类电子线路中是一种必不可小的重要元件。电容器是储能元件。其单位用法拉（F）、微法（F）、皮法（PF）。技术参数：标称值和允许偏差；额定电压（耐压值）；漏电阻和漏电流；稳定性。电容分类：固定电容器和可变电容器。电容符号：,+,-,+,+,-,a.无极电容,b.极性电容,c.可变电容,d.微调电容,平板电容器的结构参数式中：-介电常数，PF/mm2；d-板间的距离，mm；S-平板面积mm2。电容器的电参数式中：C-电容（F）；q-电荷（C）；U-电压（V）电容器的阻抗式中：-角频率=2f（rad/S）；f-频率（HZ）;C-电容（F）；-j=1/j表示容抗上的电流超前电压90。,几种常用的电容器有机介质电容：主要有纸介电容（普通纸介CZ和金属介CJ1）和有机薄膜电容（涤纶CL、聚丙烯CBB等）。无机介质电容：云母CY、瓷介CC（瓷片、瓷管、独石）、玻璃（玻璃膜、玻璃釉、独石）。电解电容：铝电解CD、钽电解CA等。以上三种为固定电容器。可变电容器CB：云母、薄膜CBM。微调电容CCW：一般用于高频回路中频率微调。,几种常用的电容器,电容标注：前面已讲不重复。电容检测：漏电流的检测:用指针式万用表测量。以电解电容为例，选择合适的电阻档。如下图接法：表针应向右摆动后慢慢退回，待表针不动时所指示阻值越大，表明电容器的漏电流越小。性能越好。电容的容量:用万用表测量。测得电容的电阻值后对应阻容换算表可得到其容值。,-,+,红,黑,电容器的选用1)电路间耦合：选用有机介质电容;2)电源滤波、低频旁路：铝电解CD电容;3）高频、要求容量稳定的电路：高频瓷介电容、钽电解电容、云母电容等。4）谐振需改变容值等电路：可变电容器。,电感器简介(p68)电流流过导线或线圈产生磁力线，而磁力线穿越（或切割）线圈时，会产生相应的电压。这种现象叫电感（或自感）。电感是由导线按一定的规则绕成空心线圈或是把导线按一定的规则缠绕在铁心或磁心上构成的。电感是一种储能元件。其单位用亨利（H）表示。线圈电感的表达式：式中：-磁通量（Wb）；-导磁率（H/cm）；n-线圈匝数；l-线圈轴向的长度，cm；S-线圈包围的圆的面积cm2；I-流过线圈电流（A）,电感的阻抗式中：-角频率=2f（rad/S）；f-频率（HZ）;L-电感（H=Wb/A）；其应用范围广泛。它在调谐、振荡、耦合、匹配、滤波、陷波、补偿等电路必不可少。电感的符号：基本参数：电感量、品质因素Q（Q=L/R）值、额定电流。,分类及其电路符号：按线圈内部填充材料分：空心线圈、铁心线圈、磁心线圈三种。按用途分：普通电感和专用电感。检测:测量电感器比较复杂,一般通过电感测量仪和电桥等专用仪器进行。仪器有：Q表、万用表电感档、电桥测量。,空心线圈,固定电感元件,带可调磁心和线圈抽头电感,电感的的选用1）高频电路中：选用高频电感线圈，它可以是空心线圈也可以磁心线圈，也称高频扼流圈。2）音频或电源滤波电路多用电感为几亨利的低频组流圈。,常用的几种R、C、L组合电路,1）R、C组合积分/微分/滤波电路；(p59-60)2）L、C组合的谐振/滤波电路；(p74)3）R、C、L组合等效晶振电路/滤波电路。(p77),常用开关和接插件简介 开关和接插件通过机械动作完成电气连接或断开。常用开关：旋转开关、按动开关、波动开关。常用接插件：圆形接插件、矩形接插件、印刷板接插件、同轴接插件、带状电缆接插件、插针式接插件。,开关、连接器,半导体分立元件：分：1.二极管：普通二极管和特殊二极管；2.三极管：锗管和硅管；3.功率整流管：可控硅、硅堆；4.场效应管：结型硅管、MOS管。二极管是一种电流和电压呈非线性的电子器件。它的主要特性为单向导电性。对他的检测主要是判别其单向导电性和正、负极性。主要用于整流、检波、稳压和变容等。,二极管命名和外形图 国产的电子元器件常用的整流二极管为2CP型或2CZ型，稳压二极管多用2CW型，检波二极管多用2AP型，开关二极管多用2CK型，变容二极管常用2CC型。二极管符号：,+,-,+,-,+,-,普通二极管,发光二极管,发光二极管实物符号,二极管实物符号,稳压二极管,常用二极管实物外形图,LED数码管实物外形图,二极管检测：使用指针万用表检测如图。若使用数字万用表表笔极性与指针万用表相反。（注意不宜用数字万用表判别二极管的极性）其它类型二极管检测方法基本相同。,红表笔,黑表笔,红表笔,黑表笔,万用表显示低阻,万用表显示高阻,二极管的选用1）选用检波二极管时：应考虑其正向压降、反向电流、检波效率和检波损耗、作高工作温度等；2）选用开关二极管时：必须考虑其反向恢复时间和零偏压结电容等；3）选用稳压二极管时：必须考虑其稳压电压、电流、最大功耗、最大工作电流、动态电阻、温度系数等；4）选用发光二极管时：必须考虑其工作电流、电压，击穿电压、极限功耗、发光波长和亮度。,三极管：晶体三极管是由两个PN结构成的一种半导体器件。它有NPN和PNP型两种结构。主要作用：电流放大和开关作用。三极管的分类 按材料：硅管和锗管；按PN组合：NPN和PNP；按工作频率：高频管、超高频管和低频管（3MHz以下）；按功率：大、中、小功率分。其工作原理在此不详述。三极管电路符号：,NPN管,PNP管,三极管检测：万用表使用100或1K档（1）三极管质量判别:判别BE、BC两个PN结的好坏，可用测量二极管的方法判断；测量漏电阻：对NPN管用黑表笔接三极管c脚，红表笔接三极管e脚，b极悬空，测得的阻值越大越好。测硅管时指针指向无穷大。检测三极管有否放大能力：黑表笔接三极管c脚，红表笔接三极管e脚，观察在捏住c、b极前后的变化，指针变化大放大倍数就大。指针变化小放大倍数就小。,（2）判别三极管类型:,万用表显示低阻,红表笔,黑表笔,黑表笔,万用表显示低阻,黑表笔,红表笔,红表笔,a.用万用表(指针式)+端（红表笔）接三极管某一管脚,用-端（黑表笔）分别接另两个极测得均为低阻值时该管为PNP管。,b.用万用表(指针式)-端（黑表笔）接三极管某一管脚,用+端（红表笔）分别接另两个极测得均为低阻值时该管为NPN管。,（3）判别三极管脚判断,a.对NPN管用万用表(指针式)-端（黑表笔）接三极管某一管脚,用+端（红表笔）分别接另两个极测得均为低阻值时黑表笔对应管脚为b极。测量Rbe Rbc,b.对PNP管用万用表(指针式)+端（红表笔）接三极管某一管脚,用+端（黑表笔）分别接另两个极测得均为低阻值时红表笔对应管脚为b极。测量Rbe Rbc,三极管实物图,三极管的选用 三极管的选用是一个很复杂的问题，它要根据电路的特点，晶体管在电路中的作用，工作环境与周围元气件的关系等多种因素进行选取。选用的三极管的各项参数要友谊顶的裕量，以保证其工作的安全性。,集成电路(IC芯片)集成电路是利用半导体工艺或厚膜、薄膜工艺将电阻、电容、二极管、三极管、场效应管等元器件按照设计要求连接起来制作在一块硅片上成为具有特定功能的电路。目前使用较多的是半导体集成电路。半导体集成电路分类：按有源器件分类：双极型、MOS型和双极MOS型；按集成度分类：大、中、小规模集成；按功能分类：数字集成电路和模拟集成电路。常见的集成电路系列：54系列、74系列、74LS系列TTL（晶体管-晶体管逻辑）电路；4000系列、74LH系列为CMOS电路。,数字集成电路：.门电路；.触发器；.功能器件（加法器、译码器、计数器等）；.存储器；.微处理器；.可编程器件；.其它。模拟集成电路：.线性集成电路：直流运算放大器、音频放大器、宽频放大器、高频放大器、其它。非线性集成电路：调压器、比较器、数模转换器、乘法器、触发器等。,集成电路(IC芯片),集成电路(IC芯片）的选用,根据产品的技术指标和实现的功能，成本、结构、体积等等选择具体的型号。,集成电路使用注意事项及原则,一.模拟运算放大器的使用注意事项 1.保护措施;(包括电源保护、输入端、输出端保护电路）2.调零二.TTL集成电路（门电路、触发器）的使用原则 1.电源电压;2.不使用的输入端的处理办法;3.输入电阻;4.输出端不允许并联使用 5.输出端不允许直接与电源端或地连接,三.COMS集成电路的使用原则 1.VDD接电源“+”，VSS接电源“-”或“地”；2.器件的输入信号Vi应在VSS ViVDD；3.所有输入端不准悬空；4.不使用的输入端应按逻辑要求接VDD 或VSS 5.输出端不允许直接接VDD 或VSS 6.在改接电路连线或拔插器件时必须断开电源；7.焊接、测试和存储时注意事项.,