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1、第1章 从工艺的角度认识电子元器件1.5电子产品中常用的元器件 教学目标1掌握机电元件、电声元件、光电器件的主要技术参数； 2根据用途进行接插件、开关、继电器及元器件选用，建立产品的成本、质量意识；1.5.1 机电元件1 ）接插件： 接插件的分类：按频率，按外形，按功率，按使用方法 主要指标2 ）开关件 主要指标3 ）机电元件的选用 机电元件是利用机械力或电信号实现电路接通、断开或转接的元件。电子产品中常用的开关、继电器和接插件就属于机电元件。 它的主要功能有：（1） 传输信号和输送电能； （2）通过金属接触点的闭合或开启，使其所联系的电路接通 或断开。 它的选用： （1） 工作频率 （2）
2、结构（3）工作电压 （4）工作电流 1. 接插件的分类和几种常用接插件 按照工 作频率 分类低 频通常是指适合在频率100MHz以 下工作的连接器 高 频适合在频率100MHz以上工作的 高频接插件，如同轴连接器 按照外 形结构 特征分 类 圆形接插件 矩形接插件 印制板接插件 带状电缆接插件 圆形接插件 有插接和螺接两类连接方式 。插接螺接拔插次数较 多、连接点 数少、电流 1A连点数多、电 流1几百A、 工作电压 300500V 矩形接插件 IDE接口“Integrated Drive Electronics”，即“电子集成驱动器” 把硬盘，光 驱和磁带驱 动器连接到 PC的硬件接 口 印
3、制板接插件 显卡、声卡 等与主板连 接 同轴接插件 工作频率数千兆赫 以上如示波器的探 头 带状电缆接插件 用于低电压、小电流 场合、主板与硬盘、 软盘驱动器等的连接 插针式接插件 民用：如电 视机电源 D形接插件 条形接插件 印制板与导 线的连接 音视频接插件 直流电源接插件 2.开关 分类 方法 按机械动作方式或结构分类 动作 方式 或 结构 旋转式 按 动 式 扳 钮 式 双列 直插 式 滑动式 键盘式 开关 种类 旋 转 片 式凸 轮 开 关刷 形 开 关拨 盘 编 码 开 关组 合 开 关单 按 钮 开 关组 合 按 钮 开 关钮 子 开 关波 形 开 关拨 动 开 关滑 动 开 关
4、钮 柄 开 关拨 动 开 关推 拉 开 关杠 杆 开 关琴 键 开 关触 摸 开 关薄 膜 开 关表1开关的主要技术参数 额定电压：正常工作状态下所能承受的最大直流电压或交流电压有效值。 额定电流：正常工作状态下所允许通过的 最大直流电流或交流电流有效值。 接触电阻：一对接触点连通时的电阻，一 般要求20m。 绝缘电阻：不连通的各导电部分之间的电阻，一般要求100M。 抗电强度（耐压）：不连通的各导电部分之 间所能承受的电压，一般开关要求100V，电 源开关要求500V。 工作寿命：在正常工作状态下使用的次数， 一般开关为500010000次，高可靠开关可达到 51045105次。 旋转式开关
5、 波段开关旋转波段开关的中轴带动它各层的接触点联 动，同时接通或切断电路。 刷形开关 靠多层簧片实现接点的摩擦接触，额定工作 电流可达1A以上。 按动式开关 按钮开关 键盘开关 直键开关 波形开关 拨动开关 钮子开关 拨动开关 3. 其它连接元件 接线柱 接线端子 4 . 继电器 继电器是根据输入电信号变化而接通或断开控制电路、实现自动控制和保护的自动 电器。 从广义的角度说，继电器是一种由电、 磁、声、光等输入物理参量控制的开关。 继电器的型号命名与分类 主称产品分类 形状特征 序号 防护特性 按功率的大小可分为微功率、小功率、中 功率、大功率继电器。按用途的不同可分为 控制、保护、时间继电
6、器等。P67第一部分 第二部分第三部分第四 部分第五部分主称产产品分类类形状特征序号防护护特性符 号意义义 符 号意 义义符 号意 义义符 号意义义符 号意义义J继继 电电器R小功 率S时时 间间X小型 数字F封闭闭 式 Z中功 率A舌 簧C超小 型M密封 式 Q大功 率M脉 冲Y微型 C电电 磁J特 种V温度 电磁式继电器的主要参数如下： 额定工作电压：继电器正常工作时加在线圈上的直流电压或交流电压有效值。它随型号的 不同而不同。 吸合电压或吸合电流：继电器能够产生吸合动作的最小电压或最小电流。实际工作电流 略大于吸合电流，实际工作电压不能超过额 定电压的1.5倍。 直流电阻：指线圈绕组的电
7、阻值。 释放电压或电流：继电器由吸合状态转换为释 放状态，所需的最大电压或电流值，一般为吸 合值的1/10至1/2。 触点负荷：继电器触点允许的电压、电流值。 功率级级 别别微功率小功率中功 率大功率触点负负荷 0.2A（接通电电 压压28V）0.51A25A1020A一般继电器的触点负荷 正确选用机电元件能否正确地选用开关及接插件，对于电子产品可靠性的影响极大，下面是必须考虑的有关问题。 应该严格按照使用和维护所需要的电气、机械、环境要求来选择机电元件。例如，在大电流工作的场合，选用接插件的额定电流必须比实际工作电流大很多；在高电压下，要特别注意绝缘材料和触点间隙的耐压程度；插拔次数多的接插
8、件或开关频度高的开关，应注意其触点镀层的耐磨情况和弹性元件的屈服限度。 为了保证连通，一般应该把多余的接触点并联使用，并联的接触点数目越多，可靠性就越高。 要特别注意接触面的清洁。 在焊接开关和接插件的连线时，应避免加热时间过长、焊锡和焊剂使用过多。 接插件和开关的接线端要防止虚焊或连接不良，为避免接线端上的导线从根部折断，在焊接后应加装塑料热缩套管。 要注意开关及接插件在高频环境中的工作情况。当工作频率超过100kHz时，应该特别注意避免高、低电平信号的相互串扰。高频同轴电缆与接插件连接时，电缆的屏蔽层要均匀梳平，内外导体焊接后都要修光，焊点不宜过大，不允许残留可能引起放电的毛刺。 当信号电
9、流小于几个微安时，应该选用密封型或压力较大的滑动接触式开关。 多数接插件一般都设有定位装置以免插错方向，插接时应该特别注意；对于没有定位装置的接插件，更应该在安装时做好永久性的接插标志，避免使用者误操作。 插拔力大的连接器，安装一定要牢固。 电路通过电缆和接插件连通以后，不要为追求美观而绷紧电缆，应该保留一定的长度裕量，防止电缆在震动时受力拉断；选用没有锁定装置的多线连接器（例如微型计算机系统中的总线插座），应在确定整机的机械结构时采取锁定措施，避免在运输、搬动过程中由于震动冲击引起接触面磨损或脱落。1.5.2 电声元件 扬声器、耳机 蜂鸣器 传声器 电声元件用于电信号和声音信号之间的相互转换
10、，常用的有扬声器、耳机、传声器 （送话器、受话器）等。 一、扬声器 扬声器结构和原理三部分组成： 振动系统：包括锥形振动系统：包括锥形纸盆、音圈和定心支纸盆、音圈和定心支片等；片等； 磁路系统：包括永义磁路系统：包括永义磁铁、导磁板和场心磁铁、导磁板和场心柱等；柱等； 辅助系统：包括盆架辅助系统：包括盆架、接线板、压边和防、接线板、压边和防尘盖等。尘盖等。 当处于磁场中的音圈有音频电流通过时，就产生随音频电流变化的磁场，这一磁场和永久磁铁的磁场发生相互作用，使音圈沿着轴向振动 扬声器的主要性能指标 扬声器的主要性能指标有： 灵敏度 频率响应 额定功率 额定阻抗 指向性 失真度等参数 1、额定功
11、率 扬声器的标称功率称额定功率、不失真功率。它是指扬声器在额定不失真范围内容许的最大输入功率，在扬声器的商标、技术说明书上标注的功率即为该功率值。扬声器的输入功率一般为额定功率的1223倍。 2、额定阻抗 扬声器的阻抗一般和频率有关。额定阻抗是指音频为400Hz时，从扬声器输入端测得的阻抗。它一般是音圈直流电阻的 1.21.5倍。一般动圈式扬声器常见的阻抗有4、8、16、32等。 3、频率响应 给一只扬声器加上相同电压而不同频率的音频信号时，其产生的声压将会产生变化。一般中 音频时产生的声压较大，而低音频和高音频时产 生的声压较小。当声压下降为中音频的某一数值 时的高、低音频率范围，叫该扬声器
12、的频率响应 特性。理想的扬声器频率特性应为2020KHz，这样就能把全部音频均匀地重放出来，然而这是做不 到的。每一只扬声器只能较好地重放音频的某一 部分。 扬声器的测量P19扬声器的选用1、额定功率要合适2、阻抗要匹配 动圈式传声器 结构二、传声器 常见的话筒种类有动圈式、晶体式、铝带式 、电容式等，以动圈式和驻极体电容式应用最 广泛。 1、原理 2、主要参数 3、性能检测传声器的原理 传声器又叫话筒、拾音器或MIC，是接收声 波并将其转变成对应电信号的声电转换器 件。传声器首先把声能变换成机械能，然 后再把机械能变换成电能，这种能量变换 特性，可以用传声器的灵敏度、频率响应 、指向性、信噪
13、比及失真度等指标来衡量 其性能的优劣。2.传声器的结构与工作原理 (1)动圈式传声器 目前通用的电动式传声器绝大多数是动圈式传声 器。动圈式传声器采用了最基本的电磁换能原理 。动圈式传声器是历史最悠久的传声器，直到今 天仍有很强的生命力。这种传声器由于结构简单 ，稳定可靠，使用方便，固有噪声低，因此广泛 应用于语言广播和扩声中。动圈式传声器的不足 之处是灵敏度较低，容易产生磁感应噪声，频响 较窄等。动圈式传声器如图5-1。 结构实物（2）电容式传声器 电容式传声器是音响系统中常用的传声器 ，优点频率响应好，固有噪声电平低，失 真小，是一种性能优良的传声器。它被广 泛应用在广播电台、电视台、电影
14、制片厂 及厅堂扩声等各种场合。 电容式传声器结构及实物外型如图5-2 所示 。电容式传声器主要由振膜、后极板、极 化电源、前置放大器组成。电容传声器的 极头，实际上是一只平板电容器，只不过 两个电极中一个是固定电极板，一个是可 动电极板，可动电极就是极薄的振膜（约 2530m）,一般为金属化的塑料膜或金属 膜。 电容式传声器结构及实物外型实物结构（3）驻极体式传声器驻极体式传声器又叫自极化电容传声 器或预极化电容传声器。这类传声器的构 造与一般的电容式传声器很相似。有所不 同的是它所使用的振动膜片和固定极板的 材料中存在着永久性电荷。这样可省去一 般的电容传声器所必需的极化电压，使传 声器的体
15、积和重量明显减少。驻极体传声 器的结构和实物外观如图5-6所示。驻极体式传声器实物结 构3. 选用电声元件的注意事项 电声元件应该远离热源:因为电动式电声元件内大多有磁性材料，如果长期受热，磁铁就会退磁，动圈与音膜的连 接就会损坏；压电陶瓷式、驻极体式电声元件 会因为受热而改变性能。 扬声器应该安装在木箱或机壳内:电声元件的振动膜是发声、传声的核心部件，但共振腔是它产生音频谐振的条件之一。假 如共振腔对振动膜起阻尼作用，就会极大降低 振动膜的电-声转换灵敏度。扬声器安装在木箱或机壳内才能扩展音量、改善音质；外壳还可以保护电声元件的结构部件。 避免潮湿的环境：纸盆式扬声器的纸盆会受潮变形，电容式
16、传声器会因为潮湿降低电容的品质。 避免撞击和振动：防止磁体失去磁性、结构变形而损坏。 扬声器的长期输入功率不得超过其额定功率。1.5.3光电器件 发光二极管：原理、构造、主要参数 数码管：构造原理、主要参数、 光电二、三极管：原理、主要参数 光电耦合器 1 .光电二极管（Photodiode） 光电二极管的结构 和工作原理 电路符号 反向电 流与入 射光线 的照度 之间的 关系曲 线 不同照度下 反向电压与 反向电流之 间的关系曲 线 特征参数和极限参数 光电灵敏度E：它表示照度增加时，反向电流增大了多少（单位：nA/lx）。 其他重要的特征参数 ：最大光电灵敏度波长ES 截止频率fg 耗尽层电容CS 2. 光电晶体管 结构和工作原理 特征参数和极限参数 集电级亮
