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1、培训讲义 三英卓越电子协会 电阻、电容基础知识 电阻、电容是电子电路中最为常见的器件 之一，也是常常被初学者忽略的器件。正 确地使用电阻和电容，不但可以节省成本 ，还可提升系统性能。所以，作为电子设 计的基础，了解电阻、电容的基本知识是 十分必要的。 电阻的分类 (1)按阻值可否调节分:有固定电阻器、可变电阻器两大类。 阻值固定的电阻称为固定电阻; 阻值连续可变的电阻称为可变电阻(包括微调电阻和电位器) (2)按制造材料分:有碳膜电阻器、金属膜电阻器、线绕电阻器 等。 (3)按引出线的不同分:有轴向引线电阻器和无引线电阻器。 (4)按用途不同分:有通用电阻器、精密电阻器、高频电阻器、 热敏电阻
2、器、光敏电阻器、压敏电阻器等。 电阻的主要参数 标称阻值 允许误差，标称阻值与实际阻值的差值跟标称阻值之比的百分数称阻 值偏差，它表示电阻器的精度。允许误差与精度等级对应关系如下： 0.5%-0.05、1%-0.1(或00)、2%-0.2(或0)、5%-级、10%- 级、20%-级 额定功率，在正常的大气压力90-106.6KPa及环境温度为55 70的条件下，电阻器长期工作所允许耗散的最大功率。 线绕电阻器额定功率系列为（W）：1/20、1/8、1/4、1/2、1、2、4 、8、10、16、25、40、50、75、100、150、250、500 非线绕电阻器额定功率系列为（W）：1/20、1
3、/8、1/4、1/2、1、2、 5、10、25、50、100 额定电压：由阻值和额定功率换算出的电压。 温度系数：温度每变化1所引起的电阻值的相对变化。温度系 数越小，电阻的稳定性越好。阻值随温度升高而增大的为正温 度系数，反之为负温度系数。 老化系数：电阻器在额定功率长期负荷下，阻值相对变化的百 分数，它是表示电阻器寿命长短的参数。 电压系数：在规定的电压范围内，电压每变化1伏，电阻器的相 对变化量。 噪声：产生于电阻器中的一种不规则的电压起伏，包括热噪声 和电流噪声两部分，热噪声是由于导体内部不规则的电子自由 运动，使导体任意两点的电压不规则变化。 电阻的应用 分压（基准电压，供电电压）
4、限流（充电限流，功耗限流等） 上拉电阻，下拉电阻 上拉电阻就是将不确定的信号通过一个电 阻钳位在高电平，电阻同时起限流作用， 下拉同理。上拉电阻的功能主要是为集电 极开路输出型电路输出电流通道。 阻抗匹配，阻抗匹配是指负载阻抗与激励源内部阻 抗互相适配，得到最大功率输出的一种工作状态。 阻抗，在具有电阻、电感和电容的电路里，对交流 电所起的阻碍作用叫做阻抗。阻抗常用Z表示,是一 个复数,实部称为电阻,虚部称为电抗,其中电容在电 路中对交流电所起的阻碍作用称为容抗 ,电感在电 路中对交流电所起的阻碍作用称为感抗,电容和电感 在电路中对交流电引起的阻碍作用总称为电抗。 阻 抗的单位是欧。 电容的分
5、类 按结构分：固定电容器，可变电容器和微 调电容器。 按电介质分类：有机介质电容器，无机介 质电容器，电解电容器和空气介质电容器 。 按制造材料分类：瓷介电容，涤纶电容， 电解电容，胆电容，聚丙烯电容等。 电容的主要参数 容量与误差（精度）： 实际电容量和标称电容量允许的最大偏差范围。一般使用的容 量误差有：J级5%，K级10%，M级20%。 额定工作电压： 电容器在电路中能够长期稳定、可靠工作，所承受的最大直流 电压，又称耐压。对于结构、介质、容量相同的器件，耐压越 高，体积越大。 温度系数： 在一定温度范围内，温度每变化1，电容量的相对变化值。温 度系数越小越好。 绝缘电阻： 用来表明漏电
6、大小的。一般小容量的电容，绝缘电阻很大，在 几百兆欧姆或几千兆欧姆。电解电容的绝缘电阻一般较小。相 对而言，绝缘电阻越大越好，漏电也小。 损耗：在电场的作用下，电容器在单位时间内发热而消 耗的能量。这些损耗主要来自介质损耗和金属损耗。通 常用损耗角正切值来表示。 频率特性：电容器的电参数随电场频率而变化的性质。 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，电容量也相应减小。损耗也随频率的升高而 增加。另外，在高频工作时，电容器的分布参数，如极 片电阻、引线和极片间的电阻、极片的自身电感、引线 电感等，都会影响电容器的性能。所有这些，使得电容 器的使用频率受到限制。 贴片叠层电容
7、 贴片电容的尺寸（0201、0402、0603、 0805、1206、1210、1808、1812、2220 、2225） 贴片电容的材质（NPO、X7R、X5R、Y5V 、Z5U） 要求达到的精度（0.1PF、0.25PF、 0.5PF、5、10、20） 容量、材质、封装与耐压及成本关系 电容的应用 储能： 多用于整流。 交流耦合： 滤波： 多用于去除驱动源噪声。 安规电容： 安规电容 X，Y电容都是安规电容，火线零线间 的是X电容，火线与地间的是Y电容。 它们用在电源滤波器里，起到电源滤 波作用，分别对共模、差模工扰起滤 波作用。安规电容是指用于这样的场 合，即电容器失效后，不会导致电击
8、，不危及人身安全。 二极管的分类 极管类有几种类型，信号二极管，大 电流二极管、稳压管 发光二极管等 1. 信号二极管 ：即正向电流较小、恢复速度较快 、个头较小的二极管。用于信号线上。 2. 大电流二极管： 一般用作防反，选择时要注意 额定正向电流、反向电压以及正向压降。 这种二极 管选型时，因为其正向电流较大，为了减少功率消 耗，一般正向压降越小越好。而反向电压也越大越 好。 3. 稳压管 ：又称齐纳管，这里指的是信号线 上保护用的小个头稳压管。除非信号波动幅 度很大，否则没有必要特别注意功率 4发光二极管简称为LED ，由镓（Ga）与砷 （AS）、磷（P）的化合物制成的二极管， 当电子与
9、空穴复合时能辐射出可见光，因而 可以用来制成发光二极管。 二极管工作原理 二极管工作原理 （正向导通，反向截 止）晶体二极管为一个由p型半导体和 n型半导体形成的p-n结，在其界面处 两侧形成空间电荷层，并建有自建电 场，由于p-n 结两边载流子浓度差引 起的扩散电流和自建电场引起的漂移 电流相等而处于电平衡状态。 二极管的伏安特性曲线 三极管的分类 三极管按材料可分为硅三极管、锗三 极管 三极管按导电类型可分为pnp型和npn 型。锗三极管多为pnp型，硅三极管多 为npn型。 三极管的结构 晶体三极管，是半导体基本元器件之 一，具有电流放大作用，是电子电路 的核心元件。三极管是在一块半导体
10、 基片上制作两个相距很近的PN结，两 个PN结把正块半导体分成三部分，中 间部分是基区，两侧部分是发射区和 集电区，从三个区引出相应的电极， 分别为基极b发射极e和集电极c。 晶体三极管的电流放大作用 晶体三极管具有电流放大作用，其实质是三 极管能以基极电流微小的变化量来控制集电 极电流较大的变化量。这是三极管最基本的 和最重要的特性。我们将Ic/Ib的比值称 为晶体三极管的电流放大倍数，用符号“” 表示。电流放大倍数对于某一只三极管来说 是一个定值，但随着三极管工作时基极电流 的变化也会有一定的改变。 晶体三极管的三种工作状态 截止状态：当加在三极管发射结的电 压小于PN结的导通电压，基极电
11、流为 零，集电极电流和发射极电流都为零 ，三极管这时失去了电流放大作用， 集电极和发射极之间相当于开关的断 开状态，我们称三极管处于截止状态 。 放大状态：当加在三极管发射结的电压大于 PN结的导通电压，并处于某一恰当的值时 ，三极管的发射结正向偏置，集电结反向偏 置，这时基极电流对集电极电流起着控制作 用，使三极管具有电流放大作用，其电流放 大倍数Ic/Ib，这时三极管处放大状态 。 饱和导通状态：当加在三极管发射结的电压 大于PN结的导通电压，并当基极电流增大 到一定程度时，集电极电流不再随着基极电 流的增大而增大，而是处于某一定值附近不 怎么变化，这时三极管失去电流放大作用， 集电极与发
12、射极之间的电压很小，集电极和 发射极之间相当于开关的导通状态。三极管 的这种状态我们称之为饱和导通状态 数码管 数码管种类有两种 ：共阳数码管和共 阴数码管 运放 运放是集成运算放大器的简称，它是 一种内部为直接耦合的高放大倍数的 集成电路 根据集成电路封装所包含的运放单元 数量，可分为单运放， 双运放，四运 放 开关电源 开关电源是利用现代电力电子技术， 控制开关管开通和关断的时间比率， 维持稳定输出电压的一种电源，开关 电源和线性电源相比，二者的成本都 随着输出功率的增加而增长，但二者 增长速率各异。 开关电源分为两种：直流电源和交流 电源。 在直流和交流的前提下电源还分为 1升压电 源
13、2降压电 源 升压电 源 降压电 源 LM2596 LM2596开关压调节 器是降压型电压 管理单片集成电路 ，固有输出版本有 3.3v，5v ，12v。可调版本可以输出 小于37v的各种电压 。 LM2596典型电路 线性电源 所谓的线性电源就是输出随着输入的 变化而变化。 第四届电子设计 大赛用的就是这种电 源（典型7805线性电路）最大的缺点 就是效率太低。 51单片机 单片机是指一个集成在一块芯片上的 完整计算机系统。尽管他的大部分功 能集成在一块小芯片上，但是它具有 一个完整计算机所需要的大部分部件 ：CPU、内存、内部和外部总线 系统 ，目前大部分还会具有外存。同时集 成诸如通讯接口、定时器，实时时 钟等外围设备 。 51最小系统 51最下系统由 单片机 晶振电路 复位电 路组成
