常用电子元器件介绍.ppt

第一章 常用器件介绍,1,1,二极管,3,3,光电耦合器,4,4,继电器,5,可控硅,5,2,2,三极管,1.1 二及管,（一）二极管符号,（二）开关等效电路（理想情况下）,开关闭合,当UaUb时，D导通,开关断开,当UaUb时,D截止,（三）二极管形状,发光二极管,常见的发光二极管,整流管,开关管,高频二极管,阻尼二极管,金属封装整流二极管,（四）二极管种类和符号,（五）二极管极性判别及测试,半导体二极管的极性判别 一般情况下，二极管有色点的一端为正极，如2AP12AP7，2AP112AP17等。如果是透明玻璃壳二极管，可直接看出极性，即内部连触丝的一头是正极，连半导体片的一头是负极。塑封二极管有圆环标志的是负极，如IN4000系列。无标记的二极管，则可用万用表欧姆档来判别正、负极。,根据二极管正向电阻小，反向电阻大的特点，将万用表拨到电阻档（一般用R100或R1K档），用表笔分别与二极管的两极相接，测出两个阻值。在所测得阻值较小的一次，与黑表笔相接得一端为二极管的正极。同理，在所测得较大阻值的一次，与黑表笔相接的一端为二极管的负极。,判断二极管质量的好坏,二次测得的正、反向电阻值很小或接近于0 管子已击穿如正、反向电阻值很大或接近于 管子内部已断路如正、反向电阻值相差不大 性能变坏或已失效反向电阻值比正向电阻值大几百倍以上 性能良好,第一章 常用器件介绍,1,1,二及管,3,3,光电耦合器,4,4,继电器,5,可控硅,5,2,2,三极管,1.2 三极管,（一）三极管结构及电路符号,发射极E,基极B,集电极C,发射极E,基极B,集电极C,发射结,集电结,1.2 三极管,（二）三极管三种工作模式,放大模式：发射结正偏，集电结反偏。,饱和模式：发射结正偏，集电结正偏。,截止模式：发射结反偏，集电结反偏。,1.2 三极管,（三）三极管开关等效电路（理想情况下）,当Ub为高电平UIH时，T饱和,当Ub为低电平UIL时，T截止,开关闭合,开关断开,第一章 常用器件介绍,1,1,二及管,3,3,光电耦合器,4,4,继电器,5,可控硅,5,2,2,三极管,1.3 光电耦合器,（一）光电耦合器件,光电耦合器件是发光器件与光接收器件组合的一种器件，它是以光作为媒介把输入端的电信号耦合到输出端，也称为光耦合器。他的发送端和接收端是电、磁绝缘的，只有光信息相连。,1.3 光电耦合器,（二）光电耦合器件的电路符号,1.3 光电耦合器,（三）光电耦合器件的应用,1.用于电平转换,工业控制系统所用集成电路的电源电压和信号脉冲的幅度常不尽相同，如TTL的电源为5V，HTL为12V，PMOS为22V，CMOS则为520V。如果在系统中必须采用二种集成电路芯片，就必需对电平进行转换，以便逻辑控制的实现。,图6-39所示为利用光电耦合器件实现PMOS电路的电平与TTL电路电平的转换电路。光电耦合器件不但使前后两种不同电平的脉冲信号耦合起来而且使输入与输出电路完全隔离。,1.3 光电耦合器,2.用于逻辑门电路,利用光电耦合器件可以构成各种逻辑电路，图6-40所示为两个光电耦合器组成的与门电路，如果在输入端Ui1和Ui2同时输入高电平1，则两个发光二极管GD1和GD2都发光，两个光敏三极管TD1和TD2都导通，输出端就呈现高电平“1”。若输入端Ui1或Ui2中有一个为低电平“0”，则输出光电三极管中必有一个不导通，使得输出信号为“0”，故为与门逻辑电路，Uo=Ui1 Ui2。,1.3 光电耦合器,图6-41所示典型应用电路中左侧的输入电路电源为13.5V的HTL逻辑电路，中间的中央运算器、处理器等电路为+5V电源，后边的输出部分依然为抗干扰特性高的HTL电路。,输入信号经光电耦合器送至中央运算、处理部分的TTL电路，TTL电路的输出又通过光电耦合器送到抗干扰能力高的HTL电路，光电耦合器成了TTL和HTL两种电路的媒介。,3.隔离方面的应用,1.3 光电耦合器,4.可控硅控制电路中的应用,可控硅整流器，或SCR，是一种很普通的单向低压控制高压的器件，可以将其用于光触发的形式。同样，双向可控硅是由一种很普通的SCR发展改进的器件，它也可用于光触发形式。将一只SCR和一只LED密封在一个封装中，就可以构成一只光耦合的SCR；而将一只双向可控硅和一只LED密封在一个封装中就可以制成一只光耦合的双向可控硅。,1.3 光电耦合器,5.燃气热水器中脉冲点火控制器 由于煤气是易燃、易爆气体，所以对燃气器具中的点火控制器的要求是安全、稳定、可靠。为此电路中有这样一个功能，即打火确认针产生火花，才可打开燃气阀门；否则燃气阀门关闭，这样就保证使用燃气器具的安全性。图 8-25 为燃气热水器中的高压打火确认电路原理图。在高压打火时，火花电压可达一万多伏，这个脉冲高电压对电路工作影响极大，为了使电路正常工作，采用光电耦合器VB进行电平隔离，大大增强了电路抗干扰能力。当高压打火针对打火确认针放电时，光电耦合器中的发光二极管发光，耦合器中的光敏三极管导通，经V1、V2、V3放大，驱动强吸电磁阀，将气路打开，燃气碰到火花即燃烧。若高压打火针与打火确认针之间不放电，则光电耦合器不工作，V1等不导通，燃气阀门关闭。,1.3 光电耦合器,第一章 常用器件介绍,1,1,二及管,3,3,光电耦合器,4,4,继电器,5,可控硅,5,2,2,三极管,1.4 电磁继电器,（一）电磁继电器的原理,弹簧,衔铁,电磁铁,触点,1.4 电磁继电器,（二）电磁继电器形状,1.4 电磁继电器,（三）电磁继电器应用,控制电路,工作电路,当开关S1闭合时，电磁铁通电产生_，将衔铁_,开关S的触点_，工作电路在有_通过，电动机便转动起来。,电流,接通,吸下,磁,1.4 电磁继电器,用控制 低压电路通断电的办法来间接控制高压电路的通断电。自动控制水位自动报警装置 要求：水位未达A时，绿灯亮，水位正常；水位达到A时，红灯亮，水位不正常.,工作原理：水位没有到达金属块A时,电磁铁不通电无磁性,绿灯亮,显示水位正常。当水位到达金属块A时，电磁铁通电有磁性，将衔片吸下来，红灯亮,表示水位不正常。,第一章 常用器件介绍,1,1,二极管,3,3,光电耦合器,4,4,继电器,5,可控硅,5,2,2,三极管,1.5 可控硅,（一）可控硅 晶闸管（Silicon Controlled Rectifier）,晶闸管是在晶体管基础上发展起来的一种大功率半导体器件。它的出现使半导体器件由弱电领域扩展到强电领域。晶闸管也像半导体二极管那样具有单向导电性，但它的导通时间是可控的，主要用于整流、逆变、调压及开关等方面。,优点：体积小、重量轻、效率高、动作迅速、维修简单、操作方便、寿命长、容量大（正向平均电流达千安、正向耐压达数千伏）。,1.5 可控硅,基本结构,G,晶闸管是具有三个PN结的四层结构,其外形、结构及符号如图。,(c)结构,(a)外形,1.5 可控硅,工作原理,A,在极短时间内使两个三极管均饱和导通，此过程称触发导通。,形成正反馈过程,K,G,EA 0、EG 0,EG,1.5 可控硅,晶闸管导通后，去掉EG，依靠正反馈，仍可维持导通状态。,EA 0、EG 0,K,1.5 可控硅,晶闸管导通的条件：,1.晶闸管阳极电路(阳极与阴极之间)施加正向电压。2.晶闸管控制电路(控制极与阴极之间)加正向电压或正向脉冲(正向触发电压)。,晶闸管导通后，控制极便失去作用。依靠正反馈，晶闸管仍可维持导通状态。,晶闸管关断的条件：,1.必须使可控硅阳极电流减小,直到正反馈效应不能维持。2.将阳极电源断开或者在晶闸管的阳极和阴极间加反相电压。,1.5 可控硅,可控整流电路,单相半波可控整流 1.电阻性负载,(1)电路,u 0 时：若ug=0，晶闸管不导通，,u 0 时:晶闸管承受反向电压不导通,uo=0,uT=u，故称可控整流。,控制极加触发信号，晶闸管承受正向电压导 通，,1.5 可控硅,(2)工作原理,t1,u 0 时:可控硅承受反向电压不导通,即：晶闸管反向阻断,u 0时:,1.5 可控硅,O,动画,控制角,t1,O,t2,2,导通角,(3)工作波形,接电阻负载时单相半波可控整流电路电压、电流波形,1.5 可控硅,(4)整流输出电压及电流的平均值,由公式可知：,改变控制角，可改变输出电压Uo。,1.5 可控硅,2.双向晶闸管,特点：,符号：,通过控制电压的控制可实现双向导通。,相当于两个晶闸管反向并联，两者共用一个控制极。,1.5 可控硅,UA1UA2时，控制极相对于A2加正脉冲，晶闸管正向导通，电流从A1流向A2。,UA2UA1时，控制极相对于A2加负脉冲，晶闸管反向导通，电流从A2流向A1。,1.5 可控硅,交流调压电路,双向二极管：只要在其两端加上一定数值的正或负电压即可使其导通。,双向二极管,1.5 可控硅,第二章 数字电路基础知识,1,1,概述,3,3,逻辑代数基础,4,4,基本逻辑门,5,5,2,2,数制和码制,2.1 概述,（一）模拟量,该物理量的变化在时间上或数值上是连续的。把表示模拟量的信号叫做模拟信号 把工作在模拟信号下的电子电路叫做模拟电路。,2.1 概述,（二）数字量,数字量的特点1.该物理量的变化在时间上和数量上都是离散的。2.它们的数值大小和每次的增减变化都是某一个最小数量单位 的整数倍，而小于这个最小数量单位的数值即量化误差。3.以“0”“1”表示，采用二进制。把表示数字量的信号叫做数字信号，并且把工作在数字信号下的电子电路叫做数字电路。,第二章 数字电路基础知识,1,1,概述,3,3,逻辑代数基础,4,4,基本逻辑门,5,5,2,2,数制和码制,2.2 数制和码制,（一）数制和码制的概念,数制：多位数码中每一位的构成方法以及从低位到高位的进 位规则。数码形式表示数量的大小码制：编制代码所要遵循的规则。数码形式表示不同的事物或事物的不同状态,2.2 数制和码制,数制：每一位的构成从低位向高位的进位规则常用到的数制：十进制，二进制，十六进制Hexadecimal：十六进制Decimal：十进制Binary：二进制,2.2 数制和码制,（二）进位计数制及其要素,进位计数制：按进位原则进行计数的方法。例：十进制数有:0、1、2、3、4、5、6、7、8、9十种状态。我们说：十进制数基数10，变化范围0（10-1）,逢十进一。看一个十进制数：4 0 9 4 每一位十种数码的状态(09)千 百 十 个 本位绝对值的大小=数位权 103102101100 如：千位=4103=4000,2.2 数制和码制,十进制数有二个要素：1.基数：10 逢 十 进 一 2.位权：10i 某一位数绝对值大小=数位权.二个要素:适用于二、八、十六进制。二进制数：基数2 0，1。位权2i八进制数：基数8 0，1，7 位权8i十六进制数:基数16 0，1，8，9，A(10)，B(11)，C(12)，D(13)，E(14)，F(15)。位权16i,2.2 数制和码制,（三）进位计数制的表示方法 123456=1 103+2 102+3 101+4 100+5 10-1+6 10-2,推广到任意十进制：N=k n 10n+k n-1 10 n-1+k0 100+k-1 10-1+k-m 10-m=k i 10i(i=-mn)任何某一位数大小=k i 10i对于任意进制:N=k i R i(i=-mn)R 基数，逢R进一.Ri 位权,2.2 数制和码制,例如：二进制数 B=10011101 B=1 27+1 24+1 23+1 22+1 20=（157）10 在计算机里进行运算和处理均是按二进制数处理的。而二进制数写起来麻烦;写时又以八进制或十六进制表示；日常生活中又常用十进制，因此就有：二 十 八 十 二 八 数制之间转换问题 十六 十 二 十六,2.2 数制和码制,（四）不同数制之间的转换,整数 十 二（除2取余法）方法：整数除2取余，直到商为0为止，读数由后向前。,十 二,例：将（217）10 转化为二进制形式。余数：按照相反的方向写下来。/2/2/2/2/2/2/2/2217 108 54 27 13 6 3 1 0-商 1 0 0 1 1 0 1 1-余数(217)10=（11011001）2,2.2 数制和码制,小数十二:乘2取整方法：对十进制数逐次乘2，即乘2取整法，位数取决于要求精度。,例：(0.613)10 2=1.226 k-1=1(0.226)10 2=0.452 k-2=0(0.452)10 2=0.904 k-3=0(0.904)10 2=1.808 k-4=1（0.1001）2=（0.5625）10(0.808)10 2=1.616 k-5=1（0.10011）2=（0.609375）10(0.616)10 2=1.232 k-6=1(0.613)10=(0.100111)2,2.2 数制和码制,3.二十 按权展开，求累加和。例：（0.1001）2=1 2-1+1 2-4=0.5+0.0625=（0.5625）10（1001）2=1 23+0 22+0 21+1 20=（9）10*下页是常用的几种数制写法：（八位二进制数）,2.2 数制和码制,二八,1.二 八：以小数点为界向左向右三位一段，不够补0，三位二进制数用一位八进制数表示。例：（1，101，001.010，011，1）2 不够补0 不够补0（001 101 001.010 011 100）2=（151.234）82.八二：一位八进制数用三位二进制数表示。（151234）8=（001 101 001.010 011 100）2,2.2 数制和码制,二 十六,1.二十六：以小数点为界向左向右四位一段，不够补0,四位二进制数用一位十六进制数表示。例：（110 1001.0100 111）2(69.4E)16 不够补0 不够补0(0 1 1 0,1 0 0 1.0 1 0 0,1 1 1 0)2=(69.4E)16 2.十六二：一位十六进制数用四位二进制数表示。(694E)16=(0 1 1 0,1 0 0 1.0 1 0 0,1 1 1 0)2,2.2 数制和码制,二 BCD,BCD数：常用8421码，每一位十进制数用四位二进制编码表示。1111B9D1001BCD 10D 0001 0000BCDBCD码与二进制数之间转换没有直接关系，必须先转换成十进制,然后转换成二进制。例：1111111B=255D=0010,0101,0101BCD0010,0101,0101BCD255D=1111 1111B,2.2 数制和码制,不同进制数的对照表,第二章 数字电路基础知识,1,1,概述,3,3,逻辑代数基础,4,4,基本逻辑门,5,5,2,2,数制和码制,2.3 逻辑代数基础,（一）逻辑代数基础概述,二值逻辑：只有两种对立逻辑状态的逻辑关系 在二值逻辑中的变量取值：0/1，0和1表示两个 对立的逻辑状态。例如：电位的低高（0表示低电位，1表示高电位）、开关的开合等。逻辑：事物的因果关系,2.3 逻辑代数基础,逻辑运算：当两个二进制数码表示不同的逻辑状态时，它们之间可以按照指定的某种因果关系进行推理运算，称之为逻辑运算。布尔代数：进行逻辑运算的数学方法。逻辑变量：逻辑代数中用字母表示变量，称之为逻辑变量。数字电路要研究的是电路的输入输出之间的逻辑关系，所以数字电路又称逻辑电路，相应的研究工具是逻辑代数。布尔代数。,2.3 逻辑代数基础,（二）逻辑代数中的三种基本运算,与，或，非运算，由下图引出：逻辑抽象 输入 开关：1 通、0 断；输出 灯：1 亮、0 暗,2.3 逻辑代数基础,代入定理:在任何一个包含变量A的逻辑等式中，若以另外一个逻辑式代入式中所有A的位置，则等式仍然成立。,（三）逻辑代数的基本定理,反演定理:对于任意一个逻辑式，若将其中所有的“”换成“+”，“+”换成“”，“0”换成“1”，“1”换成“0”，原变量换成反变量，反变量变成原变量，则得到的结果就是。,2.3 逻辑代数基础,2.3 逻辑代数基础,第二章 数字电路基础知识,1,1,概述,3,3,逻辑代数基础,4,4,基本逻辑门,5,5,2,2,数制和码制,2.4 基本逻辑门,门电路：实现基本运算、复合运算的单元电路。如：与门、或门、非门、或非门,与门,2.4 基本逻辑门,或门,2.4 基本逻辑门,逻辑“非”决定事物结果的条件不具备，结果就会发生Y=A=NOT A以A=1表示开关A合上，A=0表示开关A断开；以Y=1表示灯亮，Y=0表示灯不亮；,2.4 基本逻辑门,国际符号,2.4 基本逻辑门,逻辑电平的定义方法：正逻辑：高电平表示1，低电平表示0负逻辑：高电平表示0，低电平表示1逻辑代数基础,2.4 基本逻辑门,从制造工艺上将数字集成电路分为双极型、单极型和混合型三种；从集成度上可分为：SSI、MSI、LSI、VLSI等类型；双极型TTL电路与CMOS电路。获得高、低电平的基本原理：,2.4 基本逻辑门,学科分类,0809电子科学与技术,电 子 信 息 科 学,0811控制科学与工程,0810信息与通信工程,0811计算机科学与技术,电子材料与元器件的研究、设计、制造和应用电子信息技术进步的源动力,080903 微电子与固体电子学,080902 电路与系统,080904 电磁场与微波技术,080901 物理电子学,信息获取、传输、通信网络的理论、技术与产品的开发、设计与制造,081001 通信与信息系统,081002 信号与信息处理,获取外部信息，综合分析、判断、决策、实施对系统的控制，完成人类赋予的工作,081102 检测技术与自动化装置,081104 模式识别与智能系统,081101 控制理论与控制工程,081103 系统工程,081105 导航、制导与控制,081202 计算机软件与理论,081201 计算机系统结构,081203 计算机应用技术,信息处理与识别、计算机系统结构、软件工程、人工智能、信息存贮、计算机网络及计算机外部设备等理论、技术、设计、制造,Thank You!,