电子设计创新训练(基础)第一章 基本电子元器件器件

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1、电子设计创新训练（基础）校电工电子实验教学中心梁 伟课程简介 电子设计创新实践训练（基础部分）是针对电子类相关专 业的一门实践应用类课程，适合大三年级学生选修。本门课程 是电子类相关专业的专业基础课教学的补充，重点是实践应用 环节。 课程主要内容为常用电子器件的介绍、放大器的应用、数字电 路应用及典型组合电路设计的实践应用知识。通过系统的实践 应用培训，比较全面地提高学生在基础电子设计领域（模电、 数电，不包含嵌入式应用）的能力，使学生掌握基本的科学研 究方法。课堂为32学时，课程开设同时，实验室额外提供实践 环节训练机会，初步定为两个实践设计活动。通过典型的电子 产品设计、新型器件的应用以及

2、新型技术的应用，逐步提高学 生的实践能力，培养学生的创新意识与创新能力。 通过系统的实践应用知识培训与实践训练，力争使学生在专业 能力与社会能力方面获得全面提高。首先提高学生的就业与升 学竞争力，同时，培养学生自学能力，团体协调、合作的精神 ，锻炼独立工作能力和自我管理能力，培养优秀学生的领导能 力，为进入社会打下良好基础。每周学时：2，具体教学环节安排如下：教学环节教学时数课程内容讲 课实 验习 题 课讨 论 课上 机课 外 实 践其他常用电子元器件4 运算放大器应用6 数字电路设计应 用4 电源电路设计4 2015全国大学生电子设计竞 赛综 合评测题 目设计4 应用设计实 例(2)10 跨

3、越时段合计32 第一章 基本电子元器件电子设计的具体对象建立在基础的电子元件上， 电子系统就是电子元件的组合。这些元器件包括：电 阻、电容、电感、半导体器件、线路板、接插件等等 。以电阻为例，它在线路原理图上就是一个矩形框 加上两个引脚，但是真实的电阻器件却是五花八门， 种类繁多。半导体器件则更是随着集成电路技术的发展，出 现了多种门类，功能各异的功能器件。1 电阻教学目的 1、掌握电阻器的特性及用途 2、了解各种电阻器的差异和不同作用 3、学会识别和检测电阻器 重点：电阻器的作用 难点：各种电阻器的识别和不同的作用1.1 电阻器定义 1、定义：导体材料对电流通过的阻碍作用称为“电阻 ”。利用

4、这种阻碍作用做成的元件称为电阻器。 2、特性：不同材料的物质对电流的阻力是不同的。 R=L/S 材料的电阻率。与材料的性质有关。 导体的电阻除与长度、截面积有关外，还与温度有关 石墨材料：阻值随温度的升高而减小 金属材料：阻值随温度的升高而增大 合金及金属氧化物材料：可制作零温度系数电阻 3、作用：是稳定和调节电路中的电流和电压，在电子 产品中使用最多的是电阻的分压、降压、分流、限流 、滤波（与电容组合）和阻抗匹配。1.2 电阻器标志方法电阻器的主要参数有标称值、允许误差和额定功率1.2.1 常见标称值1.00、1.10、1.20、1.50、1.60、1.802.00、2.10、2.20、2.

5、40、2.703.00、3.30、3.60、3.90、4.30、4.70、5.10、5.606.20、6.80、7.70、8.20、9.10电阻值可为以上阻值的10n，n可为正整数和负整数标称值是指电阻表面所标识的阻值。其表示方法有直标法 、文字符合法、色标法。 （1）直标法；直接用阿拉伯数字和单位符号标出。一般用于功率较大的电阻器。如：RJ1w 2.7K5% (2) 文字符号法：将文字、符号有规律的组合起来表示出电阻 器的阻值和误差。如：欧姆 兆欧M 吉欧G符号前为整数，符号后面数字第一位小数和第二位小数。如：0.2可标为2 4.7k可标为4k7 （3）色标法：用不同颜色的色带或色点在电阻器

6、表面标出标称 值和允许误差。一般小功率电阻器使用。小窍门： 一般背景颜色区别电阻器的种类：浅色（淡绿、浅 兰、浅棕）表示碳膜电阻器，红色、棕色表示金属膜电阻器 ，深绿、灰色表示线绕电阻器。1.2.2 色环表示在小型轴向出线电阻上，印刷字体比较困难，一般采用色 环来标志阻值，碳膜常用4环，金属膜常用5环。常用颜色：棕 、红、橙、黄、绿、蓝、紫、灰、白、黑、银、金这12中颜色 。色环中1环表示精度，其它表示阻值。1.识别顺序色环电阻是应用于各种电子设备的最多的电阻类型，无论 怎样安装，维修者都能方便的读出其阻值，便于检测和更换。 但在实践中发现，有些色环电阻的排列顺序不甚分明，往往容 易读错，在识

7、别时，可运用如下技巧加以判断： 技巧1：先找标志误差的色环，从而排定色环顺序。最常用 的表示电阻误差的颜色是：金、银、棕，尤其是金环和银环， 一般绝少用做电阻色环的第一环，所以在电阻上只要有金环和 银环，就可以基本认定这是色环电阻的最末一环。技巧2：棕色环是否是误差标志的判别。棕色环既常用做误 差环，又常作为有效数字环，且常常在第一环和最末一环中同 时出现，使人很难识别谁是第一环。在实践中，可以按照色环 之间的间隔加以判别：比如对于一个五道色环的电阻而言，第 五环和第四环之间的间隔比第一环和第二环之间的间隔要宽一 些，据此可判定色环的排列顺序。 技巧3：在仅靠色环间距还无法判定色环顺序的情况下

8、，还 可以利用电阻的生产序列值来加以判别。比如有一个电阻的色 环读序是：棕、黑、黑、黄、棕，其值为：10010000=1M误 差为1，属于正常的电阻系列值，若是反顺序读：棕、黄、黑 、黑、棕，其值为140100=14k，误差为1。显然按照后 一种排序所读出的电阻值，在电阻的生产系列中是没有的，故 后一种色环顺序是不对的。环颜色银金黑 棕 红 橙 黄 绿兰紫灰 白有效数字0123456789 数量级10-210-110010 110210310410510610710 810 9允许偏差（ ）10512 0.5 0.250.1色环含义：四色环电阻： 第一色环是十位数，第二色环是个位数，第三色环是

9、应乘 颜色次幂颜色次，第四色环是误差率。 五色环电阻：最后一环为误差，前三环数值乘以第四环的10颜色次幂颜 色次，第一色环是百位数，第二色环是十位数，第三色环是个 位数，第四色环是应乘颜色次幂颜色次， 第五色环是误差率 。4环电阻为碳膜， 阻值为22欧姆，精 度为5%五环电阻的阻值为 27欧姆，精度为1% 。1.3 电阻器的种类、结构及性能特点 电阻器从结构上可分为： 固定电阻器（R）：一经制成阻值不再改变 。 可变电阻器(RH)：在一定范围可调，使用 时固定在某一值上。 电位器(RP)：在一定范围内连续可调。 固定电阻器根据材料和工艺不同可分为： 1、碳膜电阻器（RT）：是在碳棒上按一定 工

10、艺要求涂一层炭质电阻膜，通过厚度控 制阻值。然后在两端装上盖帽，焊上引线 。并在表面涂保护漆，最后印上参数。 特点：碳膜电阻器电压稳定性好，阻值范 围大。可制成110M的阻值，分布电 容电感较大，误差较大。额定功率为1/8- 10w。成本低，价格便宜。 用途：民用中低档电子产品。如收音机、 电视机电路。多用色环标出。四环碳膜电阻和五环金属膜电阻一般为1%精度， 碳膜电阻一般用于廉价民品，如收音机，金属膜用于 工业品，如汽车电子。2、金属膜电阻器（RJ）:外形与碳膜电阻器相似，只是在碳棒 表面用真空蒸发或烧渗法制成金属膜。 特点：金属膜电阻体积更小，除具碳膜电阻的特征外，比碳膜 电阻精度更高，热

11、稳定性更好，噪音更低，阻值范围更高（几 几百M） ，可用于高频电路。价格贵。 用途：主要用于精密仪表、通讯设备和高档家用电器。外表一般涂红漆或棕漆。3、线绕电阻器（RX）：是用电阻系数较大 的锰铜丝或镍洛镍洛合金丝绕在陶瓷管上制 成的。在外层涂有耐热的釉绝缘层。 特点：精度高，噪音低，功率大，一般可承 受1500W的额定功率，可在150高温下正 常工作，但体积大，阻值不高（最高5M ） ，不适合2MHZ以上的高频电路，只适合在要 求大功率电阻的电路中做分压电阻或滤波电 阻或高温工作的场合。 用途：整流电源中的滤波电阻、降压电阻， 仪表中分压器、分流器。常见的线绕 电阻及电位 器，电阻一 般使用

12、陶瓷 骨架，一般 用于功率场 合，例如电 力设备中的 分压电阻水泥外壳及金属铝外壳线绕电阻，一般用于大功率 场合，如串联稳压电源的限流采样电阻。老式精密线绕电阻，精度0.050.01%，温度系数小于 5ppm。用于精密仪器的模拟电路,如精密温控仪器。EE型超精密电阻，精度0.050.01%，温度系数小于5ppm。 用于精密仪器。各种尺寸精密表贴电阻，用于小型精密仪器。多尺寸普通贴片电阻，缩小设备体积。贴片电阻的包装形式，带装，每盘5000只，尺寸为1206 ，功率为1/4W常见两种NTC负温度系 数热敏电阻，一般用 于引用测温或者电路 的温度补偿。NTCNTC热敏电阻是一种以过渡金属氧化热敏电

13、阻是一种以过渡金属氧化 物为主要原材料经高温烧结而成的半物为主要原材料经高温烧结而成的半 导体陶瓷组件，它具有非常大的负温导体陶瓷组件，它具有非常大的负温 度系数，电阻值随环境温度或因通过度系数，电阻值随环境温度或因通过 电流而产生自热而变化，即在一定的电流而产生自热而变化，即在一定的 测量功率下，电阻值随着温度上升而测量功率下，电阻值随着温度上升而 迅速下降。利用这一特性，可将迅速下降。利用这一特性，可将NTCNTC 热敏电阻通过测量其电阻值来确定相热敏电阻通过测量其电阻值来确定相 应的温度，从而达到检测和控制温度应的温度，从而达到检测和控制温度 的目的。的目的。仪表电路中的温度补偿仪表电路

14、中的温度补偿: :在仪表电路中，有很多像线绕电阻一样用金属丝做 在仪表电路中，有很多像线绕电阻一样用金属丝做 的元件。金属丝一般都具有正温度系数，采用负温度系的元件。金属丝一般都具有正温度系数，采用负温度系 数的数的NTCNTC热敏电阻进行补偿，就能抵消由于温度变化所热敏电阻进行补偿，就能抵消由于温度变化所 产生的误差。图产生的误差。图1 1是一种温度补偿电路。是将是一种温度补偿电路。是将NTCNTC热敏热敏 电阻与电阻温度系数非常小的锰铜丝电阻并联后再与被电阻与电阻温度系数非常小的锰铜丝电阻并联后再与被 补偿的元件串联，达到温度补偿的作用。补偿的元件串联，达到温度补偿的作用。NTCNTC热敏

15、电阻在仪表温度补偿中的应用热敏电阻在仪表温度补偿中的应用用用NTCNTC热敏电阻作温度测量装置热敏电阻作温度测量装置下图为一热敏电阻温度计。图中 下图为一热敏电阻温度计。图中RTRT为热敏电阻，由于为热敏电阻，由于 热敏电阻的阻值随温度变化而变化，因而使接在电桥对角热敏电阻的阻值随温度变化而变化，因而使接在电桥对角 线间的微安表指示也相应地变化。热敏电阻温度计的精确线间的微安表指示也相应地变化。热敏电阻温度计的精确 度可以达到度可以达到0.10.1 感温灵敏度在感温灵敏度在10s10s以下。以下。热敏电阻温度计热敏电阻温度计自恢复保险丝（PTC正温度系数热敏电阻）热敏电阻是一种具有正温热敏电阻

16、是一种具有正温 度系数的热敏电阻，其主度系数的热敏电阻，其主 要构成材料为陶瓷钛酸钡要构成材料为陶瓷钛酸钡 （BaTiO3BaTiO3），主要特点是），主要特点是 在工作温度范围内，其电在工作温度范围内，其电 阻率随温度的增加而增加阻率随温度的增加而增加 ，且呈非线性变化，俗称，且呈非线性变化，俗称 为非线性为非线性PTCPTC效应。利用效应。利用 PTCPTC热敏电阻的这种特性热敏电阻的这种特性 ，可广泛应用于各类家用，可广泛应用于各类家用 电器中用作过流保护，过电器中用作过流保护，过 热保护，延时启动，软启热保护，延时启动，软启 动，自动消磁等。动，自动消磁等。压敏电阻，用于瞬间释放电源尖峰能量，过压保护。普通电阻器遵守欧姆定律，而压敏电普通电阻器遵守欧姆定律，而压敏电 阻器的电压与电流则呈特殊的非线性阻器的电压与电流则呈特殊的