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1、工业系统的测量,陈永森工程训练中心 2004年12月,工程训练之一,讲义 V 1.1,工程训练常用元器件认知,2-2,第二讲 常用元器件认知 训练目的,初步认识电阻器、电容器、二极管、稳压二极管的基本特性 建立系统和地（GND）的概念。区别电路测量“系统”和普通电路原理图,工程训练常用元器件认知,2-3,第二讲 常用元器件认知 本讲内容（4课时）,电阻器 电容器 半导体二极管 稳压二极管,工程训练常用元器件认知,2-4,2.1 电阻,作用：分压、分流、泄放电能 特征：阻值 , k , M 功率 1/16W ,1/8W,1/4W,1/2W,1W,2W,阻值是否可变：固定电阻、电位器、特种电阻（热
2、敏、光敏）,电阻：用 R 表示，图形符号,分类,按材料分：水泥电阻、碳膜电阻、金属膜电阻、金属氧化膜电阻,工程训练常用元器件认知,2-5,2.1 电阻 电阻的标识,直标法,常用电 阻的技 术特性,工程训练常用元器件认知,2-6,2.1 电阻 电阻的标识色环标识法,工程训练常用元器件认知,2-7,2.1 电阻 电阻的标识色环标识法,绿棕黑 红 棕,有效 数字,乘 数,偏 差,标称值：,棕黑 红 金,有效 数字,乘 数,偏 差,标称值：,四环,五环,工程训练常用元器件认知,2-8,2.2 电容,作用：储存电场能 特征：电容值 F，pF额定工作电压,电容：用 C 表示，图形符号,分类,按材料分：纸质
3、、瓷片、独石、涤纶、云母、聚脂膜、电解电容,有无极性：无极性电容、极性电容（电解电容）,极性判断：,引脚：长正短负 外观：负极色道,电解电容,工程训练常用元器件认知,2-9,2.2 电容 电容标识,标称电容量：直标法,单位标注法（F）： xpy xny xuy xmy x.ypF x.ynF x.yuF x.ymF例如:,科学计数法（pF）： xyzz=9，表示例如:,工程训练常用元器件认知,2-10,2.3 信号与系统,任何工业系统都是两个或两个以上部分按一定结构组成的整体，这个整体在一定的环境下具有一定的功能。系统的功能是系统中单个部分所不具备的。对于下面的各种电路，我们都将看作由基本元件
4、或器件组成的系统。 将一个电路作为一个系统研究，通常要明确系统的输入端和输出端。信号从输入端进入系统，通过系统后，送到输出端。整个过程与信号的性质有关，也与系统的结构和元件参数有关。,工程训练常用元器件认知,2-11,2.4 接地,作用：构成回路；提供电位参考点； 通常用接地线为电源或信号源提供回路，接地线与系统内的地连通 系统的地是系统内各部分间通过导线直接连通的公共部分。系统中任何一点的电位都以地电位作为参考点。如果不同的系统之间用地线连接，所连接的几个系统之间就有了共同的电位参考点。 工程中，常用黑色导线作为地线，在电路板上，常用“GND”（ground）标识地线。,工程训练常用元器件认
5、知,2-12,2.2 电容 电容的物理性质,当电容C上加电压uc时，有电流,若电容中的电流为稳定的正弦交流电流,则电容两端电压,电容中的电流超前电容电压相位,隔直通交：电容允许交流电流、变化的直流通过，阻止稳定的直流电流通过,工程训练常用元器件认知,2-13,2.5 RC电路,如果电容初始电荷为零，一个直流电压E从t0时刻起通过一个电阻R向电容C充电，电容两端电压u(t)随时间上升的规律是：,如果一个已充电的电容C的初始电压是U0，从t0时刻起通过一个电阻R放电，电容两端电压u随时间下降的规律是：,R与C的乘积称为RC电路的时间常数,工程训练常用元器件认知,2-14,2.5 RC电路 相位差,
6、超前,工程训练常用元器件认知,2-15,训练内容1：RC积分电路,1观察方波通过RC积分电路 （1）按图23连接电路，选择R=10k，C=0.01F。调节信号发生器，输出直流电平为0V，峰-峰值5V，频率分别为100Hz、1kHz、10kHz的方波信号，用示波器的双踪显示功能同时观测输入和输出信号，在表22中作记录。 （2）按图23连接电路，调节信号发生器，输出直流电平为0V，峰-峰值5V，频率为500Hz的方波信号，电路参数依次选用选择： R=500，C=1F R=10k，C=0.01F R=1k，C=4.7F 用示波器的双踪显示功能同时观测输入和输出信号在表23中作记录。,工程训练常用元器
7、件认知,2-16,训练内容1：RC积分电路 连线示意图,接信号发生器,接示波器,工程训练常用元器件认知,2-17,训练内容1：RC积分电路 连线示意图,CH2,信号 发生器,工程训练常用元器件认知,2-18,训练内容2：RC微分电路,2观察方波通过RC微分电路 （1）按图24连接电路，选择R=10k，C=0.01F。调节信号发生器，输出直流电平为0V，峰-峰值5V，频率分别为100Hz、1kHz、10kHz的方波信号，用示波器的双踪显示功能同时观测输入和输出信号，在表24中作记录。 （2）按图24连接电路，调节信号发生器，输出直流电平为0V，峰-峰值5V，频率为500Hz的方波信号，电路参数依
8、次选用选择： R=500，C=1F R=10k，C=0.01F R=1k，C=4.7F 用示波器的双踪显示功能同时观测输入和输出信号在表25中作记录。,工程训练常用元器件认知,2-19,训练内容3：RC滞后电路,3观察正弦波通过RC滞后电路 （1）按图23连接电路，选择R=10k，C=0.01F。调节信号发生器，输出直流电平为0V，峰-峰值5V，频率分别为100Hz、1kHz、10kHz的正弦波信号，用示波器的双踪显示功能同时观测输入和输出信号，在表26中作记录。记录时注意记录输入输出波形之间的时间差，并计算相位差。,工程训练常用元器件认知,2-20,训练内容4：RC超前电路,4观察正弦波通过
9、RC超前电路 （1）按图23连接电路，选择R=10k，C=0.01F。调节信号发生器，输出直流电平为0V，峰-峰值5V，频率分别为100Hz、1kHz、10kHz的正弦波信号，用示波器的双踪显示功能同时观测输入和输出信号，在表27中作记录。记录时注意记录输入输出波形之间的时间差，并计算相位差。,工程训练常用元器件认知,2-21,2.6 半导体二极管,PN结：通过“扩散”工艺，在一块本征半导体的一半掺如微 量五价元素成为N型半导体，另一半掺入微量三价元素成为P型半导体，在P型和N型半导体区的交界面处就形成一个具有特殊导电性能的薄层，即PN结,半导体：导电能力介于导体和绝缘体之间 常见半导体：硅、
10、锗、金属氧化物 本征半导体：不含任何杂质的半导体,N型半导体：在本征半导体中掺入微量的磷、锑、 砷等五价元素，形成以电子导电的半导体，,P型半导体：在本征半导体中掺入微量的硼、铝、 镓等三价元素，形成以空穴导电的半导体，,工程训练常用元器件认知,2-22,2.6 半导体二极管 单向导电性,PN结加正向电压，称为正向偏置(正偏)。外电场削弱内电场，多子扩散增加，PN结呈现低电阻，PN结导通正向导通,外电场,PN结加正向电压，称为反向偏置(反偏)。外电场增强内电场，多子扩散减少，少子漂移虽增加，当少子饱和，就不再增加，反向饱和电流很小，不导通 反向截止,工程训练常用元器件认知,2-23,2.6 半
11、导体二极管,单向导电性：正向导通，反向截止,按用途分：整流、检波、稳压、发光,二极管：用 D 表示，图形符号,分类,按材料分：锗二极管Ge、硅二极管Si,阳极,阴极,电流方向,正向导通电压：Si 0.7V Ge 0.3V,正向电流过大会烧毁二极管 反向电压过高会击穿二极管,限流电阻,二极管：由一个PN结封装后构成的半导体器件,工程训练常用元器件认知,2-24,2.6 半导体二极管 稳压二极管,作用：在电路中稳定电压 特点：1)反向击穿时的反向电流在允许范围内，反 向电压去除后反向击穿可以恢复2)反向击穿时，反向电流在很大范围内变化时，稳压管两端反向电压变化很小,稳压管图形符号,主要参数： 1.
12、稳压值：在一定温度及工作电流下的稳定电压值。 2.稳定电流：工作于稳压状态时的电流。 3.最大稳定电流：稳压管工作于稳压状态时电流的极限值。,工程训练常用元器件认知,2-25,2.6 半导体二极管 稳压二极管常用形式,单独使用，稳压值Z,串联使用，稳压值2Z,双向稳压，稳压值Z,工程训练常用元器件认知,2-26,面包板简介,面包板：上下对称，左右对称顶部：一行25孔连通中间：一列5孔连通,工程训练常用元器件认知,2-27,训练内容5：稳压管V-A特性测量,工程训练常用元器件认知,2-28,训练内容5：稳压管V-A特性测量,电流表 (万用表),CH1,工程训练常用元器件认知,2-29,训练内容5：稳压管V-A特性测量,12 11.5 11 10.5 10 0.5,0 0.2 0.4 0.6 0.8,I/mA,U/v,数据记录mA，V 逐点法画图,工程训练常用元器件认知,2-30,训练内容5：稳压管V-A特性测量,
