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电子元器件基础知识部分


嵌入式系统设计及开发人员培训教案 ------ 基本电子元器件

第一章 电阻 基本知识及其分类 技术特性极其计算 基本功能分析及典型应用 第二章 电容 基本知识及其分类 技术特性极其计算 基本功能分析及典型应用 第三章 电感 基本知识及其分类 技术特性极其计算 基本功能分析及典型应用 第四章 二极管 基本知识及其分类 技术特性极其计算 基本功能分析及典型应用 第五章 三极管 基本知识及其分类 技术特性极其计算 基本功能分析及典型应用 第六章 场效应管 基本知识及其分类 技术特性极其计算 基本功能分析及典型应用 第七章 稳压器件及其他分立元件



第一章 电阻
§1.1 电阻基本知识及其分类
电阻器的英文名称为 resistance,通常缩写为 R,它是导体的一种基本性质,与导体的尺寸、材料、 温度有关。欧姆定律指出电压电流和电阻三者之间的关系为 I=U/R,亦即 R =U/I。电阻的基本单位是欧姆, 用希腊字母“?”来表示。表示电阻阻值的常用单位还有千欧(k?),兆欧(M?)。 电阻器是电气、电子设备中用得最多的基本元件之一,是电路元件中应用最广泛的一种,在电子设备 中约占元件总数的 30%以上,其质量的好坏对电路工作的稳定性有极大影响。电阻种器在不同的电路中起 作用也是形态各异,它的主要用途是稳定和调节电路中的电流和电压,其次还作为分流器分压器或用作消 耗电能的负载,其功能作用体现为限流、分压、降压、缓冲、衰减等,除此之外在不同的电路单元中,还 有一些其他的特殊作用。 无论电阻被安装在电路结构的那一部分,其都会有电流通过,这是电流基本的一个特点。一旦电路单 元中某个电阻突现开路或短路(因为其他意外问题,如电阻过流而烧坏等)故障,有关电路必然会因电流 突变为零或突现短路而失去原来的正常工作状态,甚至造成电路的瘫痪。在仪器、仪表、智能控制设备、 家电、通信等电子设备故障中,因电阻损 坏造成的故障范例至少在 60%以上,故此,电阻在硬件电路体系重担负的作用是至关重要的。 在电子电路中常用的电阻器有固定式电阻器和电位器,按制作材料和工艺不同,固定式电阻器可分 为:膜式电阻(碳膜 RT、金属膜 RJ、合成膜 RH 和氧化膜 RY)、实芯电阻(有机 RS 和无机 RN)、金属线 绕电阻(RX)、特殊电阻(MG 型光敏电阻、MF 型热敏电阻)四种。在电子产品中,以固定电阻应用最多。 而固定电阻以其制造材料又可分为好多类,但常用、常见的有 RT 型碳膜电阻、RJ 型金属膜电阻、RX 型 线绕电阻,还有近年来开始广泛应用的片状电阻。型号命名很有规律,第一个字母 R 代表电阻;第二个字 母的意义是:T-碳膜,J-金属,X-线绕,这些符号是汉语拼音的第一个字母。在国产老式的电子产品 中,常可以看到外表涂覆绿漆的电阻,那就是 RT 型的。而红颜色的电阻,是 RJ 型的。一般老式电子产品 中,以绿色的电阻居多。为什么呢?这涉及到产品成本的问题,因为金属膜电阻虽然精度高、温度特性好, 但制造成本也高,而碳膜电阻特别价廉,而且能满足民用产品要求。

电位器

插装电阻 贴片电阻

在硬件电路中最常见的是 1/4W 的“色环碳膜电阻和金属膜电阻”, 它是电子产品和电子制作中用的最 多的。再者就是微型片状电阻,它是贴片元件家族的一员,最常用的贴片电阻为 0805、0603、1206、0403 封装结构,前者多见于电源或功耗较大的电子设备中,后者多现于微型控制类产品、智能仪表、收音机、 手机、数码相机、电脑主板、嵌入式工控、监控设备等,当前在电子市场上,电子爱好者很容易买到这些 电阻,来制作小型电子装置。 下表较少了几种常见的插装电阻器: 表 1 几种常用电阻的结构和特点 电阻种类 电 阻 结 构 和 特 点 实物图片 气态碳氢化合物在高温和真空中分解, 碳沉积在瓷棒 或者瓷管上,形成一层结晶碳膜。改变碳膜厚度和用 刻槽的方法变更碳膜的长度,可以得到不同的阻值。 碳膜电阻成本较低,性能一般。

碳膜电阻

在真空中加热合金,合金蒸发,使瓷棒表面形成一层 导电金属膜。刻槽和改变金属膜厚度可以控制阻值。 金属膜电阻 这种电阻和碳膜电阻相比,体积小、噪声低、稳定性 好,但成本较高。 把碳黑、 树脂、 粘土等混合物压制后经过热处理制成。 在电阻上用色环表示它的阻值。这种电阻成本低,阻 值范围宽,但性能差,很小采用。 用康铜或者镍铬合金电阻丝,在陶瓷骨架上绕制成。 这种电阻分固定和可变两种。它的特点是工作稳定, 耐热性能好,误差范围小,适用于大功率的场合,额 定功率一般在 1 瓦以上。

碳质电阻

线绕电阻

它的电阻体是在马蹄形的纸胶板上涂上一层碳膜制 成。它的阻值变化和中间触头位置的关系有直线式、 对数式和指数式三种。碳膜电位器有大型、小型、微 碳膜电位器 型几种,有的和开关一起组成带开关电位器。 还有一种直滑式碳膜电位器, 它是靠滑动杆在碳 膜上滑动来改变阻值的。这种电位器调节方便。

线绕电位器

用电阻丝在环状骨架上绕制成。 它的特点是阻值范围 小,功率较大。

§1.2 电阻的识别、技术特性、计算与检测
1.2.1 常用电阻的标注及识别
主要分为如下几部分:插装电阻的标注和识别、LL 片状电阻的标注和识别等。其他内容参阅相关手 册。 插装电阻的标注和识别 电阻的阻值和允许偏差的标注方法有直标法、色标法和文字符号法。最常用的电阻的标注方法:色环 标注。色标法:将不同颜色的色环涂在电阻器(或电容器)上来表示电阻(电容器)的标称值及允许误差,各种 颜色所对应的数值见下表其具体说明数: 色环颜色所代表的数字或意义 色 别 棕 红 橙 黄 绿 蓝 紫 灰 白 黑 金 银 无色 第一色环 最大一位数字 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 第二色环 第二位数字 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 第三色环 应乘的数 10 100 1000 10000 100000 1000000 10000000 100000000 1000000000 1 0.1 0.01 ±5% ±10% ±20% 第四色环 误 差

标注及识别示例:1)在电阻体的一端标以彩色环,电阻的色标是由左向右排列的,图 1 的电阻为 27000Ω±0.5%。 2)精密度电阻器的色环标志用五个色环表示。第一至第 3 色环表示电阻的有效数字,第 4 色环表示 倍乘数,第 5 色环表示容许偏差,图 2 的电阻为 17.5Ω±1%

表示 27000Ω±5%

表示 17.5Ω±1%

在电路原理图中电阻器和电位器的单位标注规则:阻值在兆欧以上,标注单位 M。比如 1 兆欧,标注 1M;2.7 兆欧,标注 2 M7。阻值在 1 千欧到 100 千欧之间,标注单位 k。比如 5.1 千欧,标注 5K1;68 千 欧,标注 68k。阻值在 100 千欧到 1 兆欧之间,可以标注单位 k,也可以标注单位 M。比如 360 千欧,可以 标注 360k,也可以标注 0M36,一般标注为 360K。阻值在 1 千欧以下,可以标注单位 Ω,也可以不标注。 比如 5.1 欧,可以标注 5R1 或者 5.1;680 欧,可以标注 680R 或者 680。 注意:在原理图上一般将如下集中表稍作调整如下:5.1 欧,标注为 5R1,2.7 兆欧,标注为 2 M7, 5.1 千欧,标注为 5K1。调整原因:当电路图文件进行影印是小数电往往容易被漏掉,解决的办法就是将 小数点位置放上乘数 K、M、R 等。

贴片电阻的标注和识别 贴片电阻元件具有体积小,重量轻,安装密度高,抗震性强,抗干扰能力强,高频特性好等优点,广泛应 用于各类电子产品中,最常见的贴片电阻为矩形,封装结构为 0402、0603、0805、1206 等,贴片元件与一 般元器件的标称方法有所不同.下面主要谈谈片状电阻器的阻值标称法. 片状电阻器的阻值和一般电阻器一样,在电阻体上标明,共有三种阻值标称法,但标称方法与一般电 阻器不完全一样,其中最成用的就是数字索位标称法。 1 数字索位标称法.(一般矩形片状电阻采用这种方法) 数字索位标称法就是在电阻体上,用三位数字来标明其阻值。它的第一位和第二位为有数字,第三位 表示在有效数字后面所加“0”的个数,这一位不会出现字母。 例如:“472”表示“4700Ω” “151”表示“150Ω”。 如果是小数,则用“R”表示小数点,并占用一位有效数字,其余两位是有效数字。 例如:“2R4”表示“2.4Ω” “ R15”表示“0.15Ω”

标示为:8.2 欧

标示为:10K 欧

2 色环标称法(一般圆柱形固定电阻器采用这种方法) 贴片电阻与一般电阻一样,大多采用四环(有时采用三环)标明其阻值,第一环和第二环是有效 数字,第三环是 倍率。色环代码与一般电阻器一样,这里不再多述。 例如:“棕绿黑”表示“15Ω”;“篮灰橙银”表示“68KΩ”,误差“10%”

在原理图中符号表示如下:

电阻

电阻

温敏电阻

保险电阻器

保险电阻器

电位器

电位器

电阻排

桥式电阻器

1.2.3. 命名方法
根据部颁标准(SJ-73)规定,电阻器、电位器的命名由下列四部分组成:第一部分(主称);第二 部分:(材料);第三部分(分类特征);第四部分(序号)。它们的型号及意义见下表。

电阻器的型号命名法 第一部分 用字母表示主称 符号 R RP 意义 电阻器 电位器 第二部分 用字母表示材料 符号 T P U C H I J Y S N X R G M 意义 碳膜 金属膜 合成膜 沉积膜 合成膜 玻璃釉膜 金属膜 氧化膜 有机实芯 无机实芯 线绕 热敏 光敏 压敏 第三部分 用数字或字母表示特征 符号 1, 2 3 4 7 8 9 G T X L W D 意义 普通 超高频 高阻 高温 精密 电阻器-高压 电位器-特殊函数 特殊 高功率 可调 小型 测量用 微调 多圈 包括: 额定功率 阻值 允许误差 精度等级 第四部分 序号

示例:RJ71-0.125-5.1kI 型的命名含义:R 电阻器-J 金属膜-7 精密-1 序号-0.125 额定功率-5.1k 标 称阻值-I 误差 5%。 1.2.3 电阻主要技术性能指标 额定功率:在规定的环境温度和湿度下,假定周围空气不流通,在长期连续负载而不损坏或基本不改 变性能的情况下,电阻器上允许消耗的最大功率。为保证安全使用,一般选其额定功率比它在电路中消耗 的功率高 1-2 倍。常用的有 0.05W、0.125W、0.25 W、0.5 W、1 W、2 W、3 W、5 W、7 W、10 W,在电路 图中非线绕电阻器额定功率的符号表示如下图:

标称阻值:产品上标示的阻值,其单位为欧,千欧、兆欧,标称阻值都应符合下表所列数值乘以 10 欧,其中 N 为整数。常用的标称值系列为:1.0 1.1 1.2 1.3 1.5 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 2.7 3.0 3.3 3.6 3.9 4.3 4.7 5.1 5.6 6.2 6.8 7.5 8.2 9.1。 允许误差:电阻器和电位器实际阻值对于标称阻值的最大允许偏差范围,它表示产品的精度,允许误 差的等级如下表所示。 允许误差等级表 级别 允许误差 005 0.5% 01 1% 02 2% Ⅰ 5% Ⅱ 10% Ⅲ 20%

N

最高工作电压:它是指电阻器长期工作不发生过热或电击穿损坏时的电压。如果电压超过规定值,电 阻器内部产生火花,引起噪声,甚至损坏。下表是碳膜电阻的最高工作电压。碳膜电阻的最高工作电压 标称功率(W) 1/16 1/8 150 1/4 350 1/2 500 1 750 2 1000 最高工作电压(V) 100

稳定性:稳定性是衡量电阻器在外界条件(温度、湿度、电压、时间、负荷性质等)作用下电阻变化 的程度 (1)温度系数 a,表示温度每变化 1 度时,电阻器阻值的相对变化量。 即: 式中:R1、R2 分别为温度 t1 和 t2 时的电阻值。

(2)电压系数 av 表示电压每变化 1 伏时,电阻器阻值的相对变化量, 即: 式中:R1、R2 分别是电压为 U1 和 U2 时的电阻值

噪声电动势:电阻器的噪声电动势在一般电路中可以不考虑,但在弱信号系统中不可忽视。线绕电阻 器的噪声只习作定于热噪声(分子扰动引起)仅与阻值、温度和外界电压的频带有关。薄膜电阻除了热噪 声外,还有电流噪声,这种噪声近似地与外加电压成正比。 高频特性:电阻器使用在高频条件下,要考虑其固定有电感和固有电容的影响。这时,电阻器变为一 个直流电阻(R0)与分布电感串联,然后再与分布电容并联的等效电路,非线绕电阻器的 LR=0.01-0.05 微亨,CR=0.1-5 皮法,线绕电阻器的 LR 达几十微亨,CR 达几十皮法,即使是无感绕法的线绕电阻器,LR 仍有零点几微亨。 1.2.4.选用常识 根据电子设备的技术指标和电路的具体要求选用电阻的型号和误差等级;额定功率应大于实际消耗功 率的 1.5-2 倍;电阻装接前要测量核对,尤其是要求较高时,还要人工老化处理,提高稳定性;根据电路 工作频率选择不同类型的电阻。

§1.3 检测方法与经验
1. 固定电阻器的检测 将两表笔(不分正负)分别与电阻的两端引脚相接即可测出实际电阻值。为了提高测量精度,应根据被测电 阻标称值的大小来选择量程。由于欧姆挡刻度的非线性关系,它的中间一段分度较为精细,因此应使指针 指示值尽可能落到刻度的中段位置,即全刻度起始的 20%~80%弧度范围内,以使测量更准确。根据电阻 误差等级不同。读数与标称阻值之间分别允许有±5%、±10%或±20%的误差。如不相符,超出误差范 围,则说明该电阻值变值了。B  注意:测试时,特别是在测几十 kΩ 以上阻值的电阻时,手不要触及表 笔和电阻的导电部分;被检测的电阻从电路中焊下来,至少要焊开一个头,以免电路中的其他元件对测试 产生影响,造成测量误差;色环电阻的阻值虽然能以色环标志来确定,但在使用时最好还是用万用表测试 一下其实际阻值。 2.水泥电阻的检测 检测水泥电阻的方法及注意事项与检测普通固定电阻完全相同。 3. 熔断电阻器的检测 在电路中,当熔断电阻器熔断开路后,可根据经验作出判断:若发现熔 断电阻器表面发黑或烧焦,可断 定是其负荷过重,通过它的电流超过额定值很多倍所致;如果其表面无任何痕迹而开路,则表明流过的电 流刚好等于或稍大于其额定 熔断值。对于表面无任何痕迹的熔断电阻器好坏的判断,可借助万用表 R×1 挡来测量,为保证测量准确,应将熔断电阻器一端从电路上焊下。若测得的阻值为无穷大,则说明此熔断 电阻器已失效开路,若测得的阻值与标称值相差甚远,表明电阻变值,也不宜再使用。在维修实践中发现, 也有少数熔断电阻器在电路中被击穿短路的现象,检测时也应予以注意。 4.电位器的检测 检查电位器时,首先要转动旋柄,看看旋柄转动是否平滑,开关是否灵活,开关通、断时“喀哒”声 是否清脆,并听一听电位器内部接触点和电阻体摩擦的声音,如有“沙沙”声,说明质量不好。用万用表 测试时,先根据被测电位器阻值的大小,选择好万用表的合适电阻挡位,然后可按下述方法进行检测。 A  用万用表的欧姆挡测“1”、“2”两端,其读数应为电位器的标称阻值,如万用表的指针不动或

阻值相差很多,则表明该电位器已损坏。 B  检测电位器的活动臂与电阻片的接触是否良好。 用万用表的欧姆档测“1”、 “2”(或“2”、 “3”) 两端,将电位器的转轴按逆时针方向旋至接近“关”的位置,这时电阻值越小越好。再顺时针慢慢旋转轴 柄,电阻值应逐渐增大,表头中的指针应平稳移动。当轴柄旋至极端位置“3”时,阻值应接近电位器的 标称值。如万用表的指针在电位器的轴柄转动过程中有跳动现象,说明活动触点有接触不良的故障。 5.正温度系数热敏电阻(PTC)的检测 检测时,用万用表 R×1 挡,具体可分两步操作:A  常温检测(室内温度接近 25℃);将两表笔接触 PTC 热敏电阻的两引脚测出其实际阻值,并与标称阻值相对比,二者相差在±2Ω 内即为正常。实际阻值若与 标称阻值相差过大,则说明其性能不良或已损坏。B  加温检测;在常温测试正常的基础上,即可进行第 二步测试—加温检测,将一热源(例如电烙铁)靠近 PTC 热敏电阻对其加热,同时用万用表监测其电阻值是 否随温度的升高而增大,如是,说明热敏电阻正常,若阻值无变化,说明其性能变劣,不能继续使用。注 意不要使热源与 PTC 热敏电阻靠得过近或直接接触热敏电阻,以防止将其烫坏。 6.负温度系数热敏电阻(NTC)的检测 (1) 测量标称电阻值 Rt 用万用表测量 NTC 热敏电阻的方法与测量普通固定电阻的方法相同,即根据 NTC 热敏电阻的标称阻值 选择合适的电阻挡可直接测出 Rt 的实际值。但因 NTC 热敏电阻对温度很敏感,故测试时应注意以下几点: A   Rt 是生产厂家在环境温度为 25℃时所测得的, 所以用万用表测量 Rt 时, 亦应在环境温度接近 25℃ 时 进行,以保证测试的可信度。B  测量功率不得超过规定值,以免电流热效应引起测量误差。C  注意正 确操作。测试时,不要用手捏住热敏电阻体,以防止人体温度对测试产生影响。 (2) 估测温度系数 αt 先在室温 t1 下测得电阻值 Rt1,再用电烙铁作热源,靠近热敏电阻 Rt,测出电阻值 RT2,同时用温度 计测出此时热敏电阻 RT 表面的平均温度 t2 再进行计算。 7.压敏电阻的检测 用万用表的 R×1k 挡测量压敏电阻两引脚之间的正、反向绝缘电阻,均为无穷大,否则,说明漏电流大。 若所测电阻很小,说明压敏电阻已损坏,不能使用。 8. 光敏电阻的检测 A  用一黑纸片将光敏电阻的透光窗口遮住,此时万用表的指针基本保持不动,阻值接近无穷大。此值越 大说明光敏电阻性能越好。若此值很小或接近为零,说明光敏电阻已烧穿损坏,不能再继续使用。B  将 一光源对准光敏电阻的透光窗口,此时万用表的指针应有较大幅度的摆动,阻值明显减小。此值越小说明 光敏电阻性能越好。若此值很大甚至无穷大,表明光敏电阻内部开路损坏,也不能再继续使用。C  将光 敏电阻透光窗口对准入射光线,用小黑纸片在光敏电阻的遮光窗上部晃动,使其间断受光,此时万用表指 针应随黑纸片的晃动而左右摆动。如果万用表指针始终停在某一位置不随纸片晃动而摆动,说明光敏电阻 的光敏材料已经损坏。

§1.3 电阻技术特性极其计算
1.3.1 电阻基本计算 电阻的物理定义:一个电阻阻值的大小,与其制造电阻的才智的电阻率(ρ)成正比。与电阻导体的 长度(L)成正比,与电阻导体的横截面积(S)成反比。 其计算公式如下: R = Ρ* L /S (Ω) 其中:R 为电阻的大小,单位(Ω) Ρ为导体的单组率,它与环境温度与很大的关系,具体参见相关手册,单位(Ω*mm2/m) L 为导体长度,单位 m S 为导体的横截面积,单位 mm2 1.3.2 电阻的基本定律运算 A、欧姆定律 1 直流电路欧姆定律及其计算表达式 I=U/R 或 R=U/I 或 U=IR 2 交流电路欧姆定律及其计算表达式 I=U/Z 或 Z=U/I 或 U=IZ 其中: R--------电阻,单位(Ω) Z---------阻抗,单位(Ω) I ---------流经 R 或 Z 的电流强度(A) U---------电流 i 在电阻 R 或阻抗 Z 赏形成的电压(V) 简单讲解电路的应用: (着重针对公式) 简单讲解串联电路的计算 简单讲解并联电路计算 简单讲解混连电路计算 介绍三角形到星型网络的变换和计算

功率的计算

§1.4 基本功能及典型应用 根据电阻在电路的为只的不同,其功能也是有所差异。电阻在电路中的作用大体可以归纳为如下几个 方面:限流、分流、降压、分压、补偿、反馈、负载、就和、 ‘调整、耦合、缓冲、测量、敏感、发射、 保险等功能。下面单元对上述功能说明,做简单说明,希望能给大家一点启发,从而提高大家日后对各类 型电路的识别能力。 1.4.1 电阻的衰减、滤波、缓冲典型应用 输入数出网路的衰减网络应用

输入衰减器
VIN R1 R2

R4 C1 4 R3 5 1B + 3 R5 R7 C2 2

输出衰减器
R6 VOUT

图中 R2、R6 常叫做单臂电阻,其他 R1、R3、R5、R7 叫做并臂电阻,他们在电路中起信号衰减作用, 这样是的放大器阻抗特性虚拟稳定,但是总增益却影响不大。该种网络中,对电阻的选择是很重要的,一 般选择碳质电阻或金属膜电阻,若频率较高时,尽量选用贴片电阻。 滤波器典型应用 RC 无缘高通(低阻)滤波器

C VIN

R VOUT

RC 无缘低通(高阻)滤波器

VIN

R C VOUT

RC 无缘带通滤波器

C VIN R R VOUT

C

缓冲器的应用典型电路 电阻 L 型缓冲器电路,实现输入信号源与纤毫输出段的阻抗匹配,该电路结构往往尾部不同的阻抗输

入输出之间,提供或完成信号点评的平滑过渡,虽然存在一点量的信号衰减,但只是对最小信号两量损失 明显。

R2 Z1 输 入 低 阻 抗 R1 Z2 输 出 高 阻 抗

电阻 U 型缓冲器,作用同上

R1 Z1 输 入 低 阻 抗

R2/2 R2/2

Z2 输 出 高 阻 抗

电阻 T 型缓冲器,该结构为以对称性缓冲器,由于其输入与输出阻抗相等故不存在阻抗匹配的作用, 仅对输入信号起一定的衰减作用。

R1 U1 输 入 阻 抗 Z

R1 U2 输 出 阻 抗 Z

R2

其他诸如电阻 H 型缓冲器、电阻 O 型缓冲器、电阻Π型缓冲器、电阻桥式 T、H 型缓冲器参见相关 手册,其作用同上述缓冲器。 1.4.2 电阻的分压、限流、反馈、降压典型应用 分压电路应用,如下图,调整 RP 为合适的参考电压。对于后图,实现的是放大器的参考电压的调零, 保证放大器的参考点电压为零点。
VCC5
AD4 JP10 R52 471 R49 10K RP1 10K

R R U1 1B 4 5 RB + 3 2 UO

E+

R1 10K

RP 5K1

R1 10K

E-

交流放大电路中的个电阻作用:R1 作为放大器输入端的串联电阻,对输入信号的电压起限流、缓冲作 用,通常叫做缓冲电阻。可以避免但外部输入电压 Ui 过高,使得输入信号过大时放大器输出失真。R2、 R3 为分压电阻,是晶体管 N 的基极得到理想的电压值,从而获得放大器合适的静态工作点 Ic。R4 为晶 体管 N 的集电极负载电阻,其作用是将晶体管的 IC 的变化变为电压的变化做为输出信号。R5 为直流电 流串联负反馈电阻。作用,降低放大增益,提高放大器工作稳定性的目的。电位器 RP1 为晶体管放大器 交流电流串联负反馈可变电阻。调节 RP1 的阻值,能够改变交流负反馈量的大小,作用降低放大增益, 提高放大器工作稳定性的目的。R7 为晶体管放大器信号输出段的负载电阻;电位器 RP2,电阻 R8,R9, 构成信号的衰减网络。R10 微晶体管放大器的中断信号输出负载电阻。

+EC R2 Ii C1 R4

Q?

C? RP2

R9 R8

C4 R10 UO

R1 N

UI R3 R5

C3 IO RP1

分流、限流、分压电路
RF +Es +16V~18V C RX +EC PNP R1 N2 12V+ RL

N1

R3

RP N3

R2 DW

RF 起限流作用,保证该电流小于既定短路电流,本处去其值 20 欧。 RX 限流电阻作用:将稳压管 DW 上网工作电流限定在起额定未定电流范围之内; 电阻 R1/RP/R2 构成取样分压电路。 其他诸如电阻的保护电路,电阻在放大电路中实现加、减、乘、除、积分、微分等运算,温敏,气敏, 光敏,压敏等控制电路的应用请查阅相关手册应用。

1.4.3 下拉电阻&上拉电阻 很多嵌入式(单片机、ARM、DSP、FPGA 等)系统开发的入门者,以及一些从事软件开发的人,往往 在设计开发的时候遇到上拉电阻、下拉电阻的概念却又无法通过字面理解其中的含义。 那么,什么叫上拉电阻和下拉电阻呢? 上拉电阻就是把不确定的信号通过一个电阻嵌位在高电平,此电阻还起到限流的作用。同理,下拉电 阻是把不确定的信号嵌位在低电平。上拉电阻是说的是器件的输入电流,而下拉说的则是输出电流。 举例说明:如下图 R5、R6、R7、R8,即为上拉电阻的应用,同样 R1、R2、R3、R4 也是同样作用。 后图简单电路可以用于将输入在两个逻辑门之间的切换。
3V3

3V3
R5 R6 R7 R8 IDC1
2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19
T DI T MS

VCC5

T CK T DO NRST

1 2 3 4 5 6 7 8

PA6 PA7 PA8 PA9 PA21 PA22 PA23 PA24

R1 R2 R3 R4

SIP2

R VOUT SW 按 键

如下图 R43、R33、R32,即为上拉电阻的应用。

RTSET ISOLATE RPTR

28 43 40 39

R43 R33 R32 R34

那么在什么时候使用上、下拉电阻呢? 1、当 TTL 电路驱动 COMS 电路时,如果 TTL 电路输出的高电平低于 COMS 电路的最低高电平(一般 为 3.5V), 这时就需要在 TTL 的输出端接上拉电阻,以提高输出高电平的值。 2、OC(集电极开路门)门电路必须加上拉电阻,以提高输出高电平的电平值值。 3、为加大输出引脚的驱动能力,有的微处理器管脚上也常使用上拉电阻。如但前 AT91SAM 7X256, 该款 ARM 芯片,PB 口单口最大输出电路到 8mA,但用来驱动一个蜂鸣器时候,功率肯定是不够的,怎么 办? 4、在 COMS 芯片上,为了防止静电造成损坏,不用的管脚不能悬空,一般接上拉电阻产生降低输入 阻抗, 提供泄荷通路。 5、芯片的管脚加上拉电阻来提高输出电平,从而提高芯片输入信号的噪声容限增强抗干扰能力。 6、提高总线的抗电磁干扰能力。管脚悬空就比较容易接受外界的电磁干扰。 7、长线传输中电阻不匹配容易引起反射波干扰,加上下拉电阻是电阻匹配,有效的抑制反射波干扰。 另外,上拉电阻阻值的选择原则包括: 1、从节约功耗及芯片的灌电流能力考虑应当足够大;电阻大,电流小。 2、从确保足够的驱动电流考虑应当足够小;电阻小,电流大。 3、对于高速电路,过大的上拉电阻可能边沿变平缓。 综合考虑以上三点,通常在 1k 到 10k 之间选取。对下拉电阻也有类似道理。

附注: 阻抗匹配(Impedance matching)是微波电子学里的一部分,主要用于传输线上,来达至所有高频的 微波信号皆能传至负载点的目的,不会有信号反射回来源点,从而提升能源效益。大体上,阻抗匹配有两 种,一种是透过改变阻抗力(lumped-circuit matching) ,另一种则是调整传输线的波长(transmission line matching) 。要匹配一组线路,首先把负载点的阻抗值,除以传输线的特性阻抗值来归一化,然后把数值划 在史密夫图表上。 改变阻抗力 把电容或电感与负载串联起来,即可增加或减少负载的阻抗值,在图表上的点会沿著代表实数电阻的 圆圈走动。如果把电容或电感接地,首先图表上的点会以图中心旋转 180 度,然后才沿电阻圈走动,再沿 中心旋转 180 度。重覆以上方法直至电阻值变成 1,即可直接把阻抗力变为零完成匹配。 调整传输线 由负载点至来源点加长传输线,在图表上的圆点会沿著图中心以逆时针方向走动,直至走到电阻值为 1 的圆圈上,即可加电容或电感把阻抗力调整为零,完成匹配阻抗匹配则传输功率大,对于一个电源来讲, 单它的内阻等于负载时,输出功率最大,此时阻抗匹配。最大功率传输定理,如果是高频的话,就是无反 射波。对于普通的宽频放大器,输出阻抗 50Ω,功率传输电路中需要考虑阻抗匹配,可是如果信号波长远 远大于电缆长度,即缆长可以忽略的话,就无须考虑阻抗匹配了。阻抗匹配是指在能量传输时,要求负载阻 抗要和传输线的特征阻抗相等,此时的传输不会产生反射,这表明所有能量都被负载吸收了.反之则在传输中 有能量损失。高速 PCB 布线时,为了防止信号的反射,要求是线路的阻抗为 50 欧姆。这是个大约的数字, 一般规定同轴电缆基带 50 欧姆,频带 75 欧姆,对绞线则为 100 欧姆,只是取个整而已,为了匹配方便. 阻抗从字面上看就与电阻不一样,其中只有一个阻字是相同的,而另一个抗字呢?简单地说,阻抗就 是电阻加电抗,所以才叫阻抗;周延一点地说,阻抗就是电阻、电容抗及电感抗在向量上的和。在直流电 的世界中,物体对电流阻碍的作用叫做电阻,世界上所有的物质都有电阻,只是电阻值的大小差异而已。 电阻小的物质称作良导体,电阻很大的物质称作非导体,而最近在高科技领域中称的超导体,则是一种电 阻值几近于零的东西。但是在交流电的领域中则除了电阻会阻碍电流以外,电容及电感也会阻碍电流的流 动,这种作用就称之为电抗,意即抵抗电流的作用。电容及电感的电抗分别称作电容抗及电感抗,简称容 抗及感抗。它们的计量单位与电阻一样是奥姆,而其值的大小则和交流电的频率有关系,频率愈高则容抗 愈小感抗愈大,频率愈低则容抗愈大而感抗愈小。此外电容抗和电感抗还有相位角度的问题,具有向量上 的关系式,因此才会说:阻抗是电阻与电抗在向量上的和。 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。对于不同特 性的电路,匹配条件是不一样的。 在纯电阻电路中,当负载电阻等于激励源内阻时,则输出功率为最大,这种工作状态称为匹配,否则 称为失配。 当激励源内阻抗和负载阻抗含有电抗成份时,为使负载得到最大功率,负载阻抗与内阻必须满足共扼 关系,即电阻成份相等,电抗成份只数值相等而符号相反。这种匹配条件称为共扼匹配。 一、阻抗匹配的研究 在高速的设计中,阻抗的匹配与否关系到信号的质量优劣。阻抗匹配的技术可以说是丰富多样,但是 在具体的系统中怎样才能比较合理的应用,需要衡量多个方面的因素。例如我们在系统中设计中,很多采 用的都是源段的串连匹配。对于什么情况下需要匹配,采用什么方式的匹配,为什么采用这种方式。 例如:差分的匹配多数采用终端的匹配;时钟采用源段匹配; 1、 串联终端匹配 串联终端匹配的理论出发点是在信号源端阻抗低于传输线特征阻抗的条件下,在信号的源端和传输线 之间串接一个电阻 R,使源端的输出阻抗与传输线的特征阻抗相匹配,抑制从负载端反射回来的信号发生 再次反射. 串联终端匹配后的信号传输具有以下特点: A 由于串联匹配电阻的作用,驱动信号传播时以其幅度的 50%向负载端传播; B 信号在负载端的反射系数接近+1,因此反射信号的幅度接近原始信号幅度的 50%。

C 反射信号与源端传播的信号叠加,使负载端接受到的信号与原始信号的幅度近似相同; D 负载端反射信号向源端传播,到达源端后被匹配电阻吸收; E 反射信号到达源端后,源端驱动电流降为 0,直到下一次信号传输。 相对并联匹配来说,串联匹配不要求信号驱动器具有很大的电流驱动能力。 选择串联终端匹配电阻值的原则很简单,就是要求匹配电阻值与驱动器的输出阻抗之和与传输线的特 征阻抗相等。理想的信号驱动器的输出阻抗为零,实际的驱动器总是有比较小的输出阻抗,而且在信号的 电平发生变化时,输出阻抗可能不同。比如电源电压为+4.5V 的 CMOS 驱动器,在低电平时典型的输出 阻抗为 37Ω,在高电平时典型的输出阻抗为 45Ω[4];TTL 驱动器和 CMOS 驱动一样,其输出阻抗会随信 号的电平大小变化而变化。因此,对 TTL 或 CMOS 电路来说,不可能有十分正确的匹配电阻,只能折中 考虑。 链状拓扑结构的信号网路不适合使用串联终端匹配,所有的负载必须接到传输线的末端。否则,接到 传输线中间的负载接受到的波形就会象图 3.2.5 中 C 点的电压波形一样。可以看出,有一段时间负载端信 号幅度为原始信号幅度的一半。显然这时候信号处在不定逻辑状态,信号的噪声容限很低。 串联匹配是最常用的终端匹配方法。它的优点是功耗小,不会给驱动器带来额外的直流负载,也不会 在信号和地之间引入额外的阻抗;而且只需要一个电阻元件。 2、 并联终端匹配 并联终端匹配的理论出发点是在信号源端阻抗很小的情况下,通过增加并联电阻使负载端输入阻抗与 传输线的特征阻抗相匹配,达到消除负载端反射的目的。实现形式分为单电阻和双电阻两种形式。 并联终端匹配后的信号传输具有以下特点: A 驱动信号近似以满幅度沿传输线传播; B 所有的反射都被匹配电阻吸收; C 负载端接受到的信号幅度与源端发送的信号幅度近似相同。 在实际的电路系统中,芯片的输入阻抗很高,因此对单电阻形式来说,负载端的并联电阻值必须与传 输线的特征阻抗相近或相等。假定传输线的特征阻抗为 50Ω,则 R 值为 50Ω。如果信号的高电平为 5V, 则信号的静态电流将达到 100mA。由于典型的 TTL 或 CMOS 电路的驱动能力很小,这种单电阻的并联匹 配方式很少出现在这些电路中。 双电阻形式的并联匹配,也被称作戴维南终端匹配,要求的电流驱动能力比单电阻形式小。这是因为 两电阻的并联值与传输线的特征阻抗相匹配, 每个电阻都比传输线的特征阻抗大。 考虑到芯片的驱动能力, 两个电阻值的选择必须遵循三个原则: ⑴. 两电阻的并联值与传输线的特征阻抗相等; ⑵. 与电源连接的电阻值不能太小,以免信号为低电平时驱动电流过大; ⑶. 与地连接的电阻值不能太小,以免信号为高电平时驱动电流过大。 并联终端匹配优点是简单易行;显而易见的缺点是会带来直流功耗:单电阻方式的直流功耗与信号的 占空比紧密相关?;双电阻方式则无论信号是高电平还是低电平都有直流功耗。因而不适用于电池供电系 统等对功耗要求高的系统。另外,单电阻方式由于驱动能力问题在一般的 TTL、CMOS 系统中没有应用, 而双电阻方式需要两个元件,这就对 PCB 的板面积提出了要求,因此不适合用于高密度印刷电路板。 当然还有:AC 终端匹配; 基于二极管的电压钳位等匹配方式。 二 .将讯号的传输看成软管送水浇花 2.1 数位系统之多层板讯号线 (Signal Line) 中, 当出现方波讯号的传输时, 可将之假想成为软管 (hose) 送水浇花。一端于手握处加压使其射出水柱,另一端接在水龙头。当握管处所施压的力道恰好,而让水柱 的射程正确洒落在目标区时,则施与受两者皆欢而顺利完成使命,岂非一种得心应手的小小成就? 2.2 然而一旦用力过度水注射程太远,不但腾空越过目标浪费水资源,甚至还可能因强力水压无处宣 泄,以致往来源反弹造成软管自龙头上的挣脱!不仅任务失败横生挫折,而且还大捅纰漏满脸豆花呢! 2.3 反之,当握处之挤压不足以致射程太近者,则照样得不到想要的结果。过犹不及皆非所欲,唯有 恰到好处才能正中下怀皆大欢喜。

2.4 上述简单的生活细节,正可用以说明方波(Square Wave)讯号(Signal)在多层板传输线 (Transmission Line,系由讯号线、介质层、及接地层三者所共同组成)中所进行的快速传送。此时可将 传输线(常见者有同轴电缆 Coaxial Cable,与微带线 Microstrip Line 或带线 Strip Line 等)看成软管, 而握管处所施加的压力,就好比板面上“接受端” (Receiver)元件所并联到 Gnd 的电阻器一般,可用以调 节其终点的特性阻抗(Characteristic Impedance) ,使匹配接受端元件内部的需求。 三. 传输线之终端控管技术(Termination) 3.1 由上可知当“讯号”在传输线中飞驰旅行而到达终点,欲进入接受元件(如 CPU 或 Meomery 等 大小不同的 IC)中工作时,则该讯号线本身所具备的“特性阻抗” ,必须要与终端元件内部的电子阻抗相 互匹配才行, 如此才不致任务失败白忙一场。 用术语说就是正确执行指令, 减少杂讯干扰, 避免错误动作” 。 一旦彼此未能匹配时,则必将会有少许能量回头朝向“发送端”反弹,进而形成反射杂讯(Noise)的烦恼。 3.2 当传输线本身的特性阻抗(Z0)被设计者订定为 28ohm 时,则终端控管的接地的电阻器(Zt) 也必须是 28ohm,如此才能协助传输线对 Z0 的保持,使整体得以稳定在 28 ohm 的设计数值。也唯有在此 种 Z0=Zt 的匹配情形下,讯号的传输才会最具效率,其“讯号完整性” (Signal Integrity,为讯号品质之专 用术语)也才最好。 四.特性阻抗(Characteristic Impedance) 4.1 当某讯号方波,在传输线组合体的讯号线中,以高准位(High Level)的正压讯号向前推进时, 则距其最近的参考层(如接地层)中,理论上必有被该电场所感应出来的负压讯号伴随前行(等于正压讯 号反向的回归路径 Return Path) ,如此将可完成整体性的回路(Loop)系统。该“讯号”前行中若将其飞 行时间暂短加以冻结,即可想象其所遭受到来自讯号线、介质层与参考层等所共同呈现的瞬间阻抗值 (Instantanious Impedance) ,此即所谓的“特性阻抗” 。 是故该“特性阻抗”应与讯号线之线宽(w) 、 线厚(t) 、介质厚度(h)与介质常数(Dk)都扯上了关系。 4.2 阻抗匹配不良的后果,由于高频讯号的“特性阻抗” (Z0)原词甚长,故一般均简称之为“阻抗” 。 读者千万要小心,此与低频 AC 交流电(60Hz)其电线(并非传输线)中,所出现的阻抗值(Z)并不完 全相同。数位系统当整条传输线的 Z0 都能管理妥善,而控制在某一范围内(±10﹪或±5﹪)者,此品质 良好的传输线,将可使得杂讯减少,而误动作也可避免。 但当上述微带线中 Z0 的四种变数(w、t、h、 r)有任一项发生异常,例如讯号线出现缺口时,将使得原来的 Z0 突然上升(见上述公式中之 Z0 与 W 成 反比的事实) ,而无法继续维持应有的稳定均匀(Continuous)时,则其讯号的能量必然会发生部分前进, 而部分却反弹反射的缺失。如此将无法避免杂讯及误动作了。例如浇花的软管突然被踩住,造成软管两端 都出现异常,正好可说明上述特性阻抗匹配不良的问题。 4.3 阻抗匹配不良造成杂讯,上述部分讯号能量的反弹,将造成原来良好品质的方波讯号,立即出现 异常的变形(即发生高准位向上的 Overshoot,与低准位向下的 Undershoot,以及二者后续的 Ringing) 。此 等高频杂讯严重时还会引发误动作,而且当时脉速度愈快时杂讯愈多也愈容易出错。

第二章 电容
§2.1 电容基本知识及其分类 电容也是硬件电路中最常用的元器件之一,他的作用仅次于电阻,它不同于电阻对流过的电荷其阻挡 作用,他是用来储存电荷的器件,它在电子设备中充当整流器的平滑滤波、电源和退耦、交流信号的旁路、 交直流电路的交流耦合等。单位法拉,符号为 C,单位符号为 F。 电容器的常见分类: 1、按照结构分三大类:固定电容器、可变电容器和微调电容器。 2、按电 解质 分类有:有机介质电容器、无机介质电容器、电解电容器和空气介、 质电容器等。 3、按用途分有:高频旁路、低频旁路、滤波、调谐、高频耦合、低频耦合、小型 电容器。 4、高频旁路:陶瓷电容器、云母电容器、玻璃膜电容器、涤纶电容器、玻璃釉电容器。 5、低频旁路:纸介电容器、陶瓷电容器、铝电解电容器、涤纶电容器。 6、滤波:铝电解电容器、纸介电容器、复合纸介电容器、液体钽电容器。 7、调谐:陶瓷电容器、云母电容器、玻璃膜电容器、聚苯乙烯电容器。 8、高频耦合:陶瓷电容器、云母电容器、聚苯乙烯电容器。 9、低耦合:纸介电容器、陶瓷电容器、铝电解电容器、涤纶电容器、固体钽电容器。 10、小型电容:金属化纸介电容器、陶瓷电容器、铝电解电容器、聚苯乙烯电 容器、固体钽电容器、 玻璃釉电容器、金属化涤纶电容器、聚丙烯电容器、云母电容器。 具体讲解说明如下: 名称:聚酯(涤纶)电容(CL) :电容量:40p--4μ。额定电压:63--630V。主要特点:小体积,大 容量,耐热耐湿,稳定性差。 应用:对稳定性和损耗要求不高的低频电路

名称:聚苯乙烯电容(CB) :电容量:10p--1μ;额定电压:100V--30KV;主要特点:稳定,低损耗, 体积较大;应用:对稳定性和损耗要求较高的电路 名称:聚丙烯电容(CBB) :电容量:1000p--10μ;额定电压:63--2000V;主要特点:性能与聚苯 相似但体积小,稳定性略差;应用:代替大部分聚苯或云母电容,用于要求较高的电路;

聚苯乙烯电容

聚丙烯电容(CBB)

名称:云母电容(CY) :电 容量:10p—0.1μ;额定电压: 100V--7kV; 主要特点: 高稳定性, 高可靠性,温度系数小;应用: 高频振荡,脉冲等要求较高的电 路。 名称:高频瓷介电容(CC) :电容量:1--6800p;额定电压:63--500V;主要特点:高频损耗小,稳 定性好;应用:高频电路; 名称:低频瓷介电容(CT) :电容量:10p—4.7μ;额定电压:50V--100V;主要特点:体积小,价 廉,损耗大,稳定性差;应用:要求不高的低频电路

低频瓷介电容 高频瓷介电容 名称:玻璃釉电容(CI) :电容量:10p--0。1μ;额定电压:63--400V;主要特点:稳定性较好, 损耗小,耐高温(200 度) ;应用:脉冲、耦合、旁路等电路;

玻璃釉电容

名称:铝电解电容:电容量:0.47--10000μ;额定电压:6.3--450V;主要特点:体积小,容量大,损 耗大,漏电大;应用:电源滤波,低频耦合,去耦,低频旁路等、不适于在高频和低温下应用,不宜使用在 25kHz 以上频率。

铝电解电容的构造

名称:钽电解电容(CA)铌电解电容(CN) :电容量:0.1--1000μ;额定电压:6。3--125V;主要特 点:损耗、漏电小于铝电解电容;应用:在要求高的电路中代替铝电解电容;

名称: 空气介质可变电容器: 可变电容量: 100--1500p; 主要特点: 损耗小,效率高;可根据要求制成直线式、直线波长式、直线频率式及 对数式等;应用:电子仪器,广播电视设备等; 名称:薄膜介质可变电容器:可变电容量:15--550p;主要特点: 体积小,重量轻;损耗比空气介质的大;应用:通讯,广播接收机等;

名称:薄膜介质微调电容器:可变电容量:1--29p;主要特点:损耗较大,体积小;应用:收录机, 电子仪器等电路作电路补偿; 名称:陶瓷介质微调电容器:可变电容量:0。3--22p;主要特点:损耗较小,体积较小;应用:精 密调谐的高频振荡回路 名称:独石电容:容量范围:0.5PF--1ΜF;耐压:二倍额定电压;应用范围:广泛应用于电子精密 仪器。各种小型电子设备作谐振、耦合、滤波、旁路;独石电容的特点:电容量大、体积小、可靠性高、 电容量稳定,耐高温耐湿性好等。最大的缺点是温度系数很高,做振荡器的稳漂让人受不了,我们做的一个 555 振荡器,电容刚好在 7805 旁边,开机后,用示波器看频率,眼看着就慢慢变化,后来换成涤纶电容就好多了. 就温漂而言:独石为正温糸数+130 左右,CBB 为负温系数-230,用适当比例并联使用,可使温漂降到很小.就价 格而言:钽,铌电容最贵,独石,CBB 较便宜,瓷片最低,但有种高频零温漂黑点瓷片稍贵.云母电容 Q 值较高,也 稍贵.里面说独石又叫多层瓷介电容,分两种类型,1 型性能挺好,但容量小,一般小于 0.2U,另一种叫 II 型,容量大,但性能一般。

在上述类聚电容的基础上,还有一种特种电容,他广泛的被应用在电力,、交流运动控制电路、声音产 生、电热等特定环境中。结合上述电容,其中最常用的就是独石电容、CBB 电容、涤纶电容、铝电解电容、 但电解电容、LL 片状电容。当你单开一个电气产品,基本上都能发现这些元件的存在。如在手机或电脑 主板上,LL 电容,钽电解电容,铝电解电容,铝电容等电容元器件,很容易会发现很多这样的元器件。

§2.2 电容的识别、技术特性、计算与检测 2.2.1 电容的命名、标注及识别
电容器的型号命名方法 国产电容器的型号一般由四部分组成(不适用于压敏、可变、真空电容器) 。依次分别代表名称、材 料、分类和序号。 第一部分:名称,用字母表示,电容器用 C。 第二部分:材料,用字母表示。 第三部分:分类,一般用数字表示,个别用字母表示。 第四部分:序号,用数字表示。 用字母表示产品的材料:A-钽电解、B-聚苯乙烯等非极性薄膜、C-高频陶瓷、D-铝电解、E-其它材料 电解、G-合金电解、H-复合介质、I-玻璃釉、J-金属化纸、L-涤纶等极性有机薄膜、N-铌电解、O-玻 璃膜、Q-漆膜、T-低频陶瓷、V-云母纸、Y-云母、Z-纸介 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 字母 A B C G H J K L M N P 橙 -150 红 -80 棕 -30 颜色 金 灰 黑 温度系数 允许偏差 +100 +30 0 ±30 ±60 ±120 ±250 ±500 ±1000 ±2500 序号 字母 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 R S T U V W X Y Z SL YN 颜色 黄 绿 蓝 紫 温度系数 允许偏差 -220 -330 -470 -750 -1000 -1500 -2200 -3300 -4700 +350~-1000 -800~-5800

备注:温度系数的单位 10e -6/℃;允许偏差是 % 。 电容器标注及识别 电容的标注主要下述几种方法:字母数字混合标法 、不标单位的直接表示法、电容器容量的数码表 示法 。 字母数字混合标法 :这种方法是国际电工委员会推荐的表示方法。 具体内容是:用 2~4 位数字和一个字母表示标称容量, 其中数字表示有效数值, 字母表示数值的单位。 字母有时既表示单位也表示小数点。如下表:

不标单位的直接表示法:这种方法是用 1~4 位数字表示,容量单位为 pF。如数字部分大于 1 时,单位 为皮法,当数字部分大于 0 小于 1 时,其单位为微法(mF) 。如 3300 表示 3300 皮法(pF) ,680 表示 680 皮法(pF) ,7 表示 7 皮法(pF) ,0.056 表示 0.056 微法(mF) 。

电容器容量的数码表示法 :一般用三位数表示容量的大小,前面两位数字为电容器标称容量的有效 数字,第三位数字表示有效数字后面零的个数,它们的单位是 pF。如:

电容器容量误差的表示法有两种。 一种是将电容量的绝对误差范围直接标志在电容器上,即直接表示法。如 2.2±0.2pF。 另一种方法是直接将字母或百分比误差标志在电容器上。字母表示的百分比误差是:D 表示± 0.5%;F 表示±0.1%;G 表示±2%;J 表示±5%;K 表示±10%;M 表示±20%;N 表示±30%;P 表示±50%。如电容器上标有 334K 则表示 0.33μF,误差为±10%;如电容器上标有 103P 表示这个 电容器的容量变化范围为 0.01~0.02μF,P 不能误认为是单位 pF。
极性电容的识别 插装极性电容识别: 1、 采用不同的端头形状来表示引 脚的极性,见图(b) , (c)所 示,这种方式往往出现在两根 脚轴向分布的电解电容器中。 2、 标出负极性引脚,见图(d) 所示,在电解电容器的绝缘套 上画出像负号的符号,以表示这一引脚为负极性引脚。 3、采用长短不同的引脚来表示引脚极性,通常长的引脚为正极性引脚,见图(a) 。

贴片极性电容识别 钽电容为黑色,标有极性(白杠+) ,容量及耐压例标 107 6V. 表示标称为:容量 100uF 耐压值为 6V. 如果钽电容为黄色,标有极性(灰色杠+) 。

电容在原理图中的识别符号:

2.2.2、电容器主要技术特性
电容的特性指标主要包括:电容的标称值、电容的精度、电容的耐压、电容的绝缘电阻及漏电流、电 容的损耗、电容的温度系数、电容的频响特性。 1、电容的标称值和和电容的精度 被标准化、规范化的电容元器件的容量值称之为电容的标称值。它是表示电容在一定条件下储存电能 的本领,基本单位是“法拉”,简称“法”,用字母“F”表示。在实际应用中“法拉”的单位太大,一般用法拉 的百万分之一作单位,称“微法”,用字母“μF”或“μ”表示,“微法”的百万分之一是“皮法”,用字母“PF” 或“P”表示。 常用规范化的固定电容的标称值表格如下: 1.0 1.1 电 容 的 标 称 值 序 列 1.2 1.3 1.5 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 2.7 3.0 3.3 3.6 3.9 4.3 4.7 5.1 5.6 6.2 6.8 7.5 8.2 9.1 标注在电容元件上的值即即为标称值 计量单位如下: pF nF μF F 换算关系如下: 1(F)=1000000微法(μF) 1(μF)=1000000皮法(PF) 1(F)=1000那法(nF) 1(nF)=1000皮法(pF)

电容器实际电容量与标称电容量的偏差称误差,在允许的偏差范围称精度。精度等级与允许误差对应 关系:一般电容器常用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级,电解电容器用Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ级,根据用途选取。 常用固定电容允许误差的等级 精度等级 允许误差 0 Ⅰ Ⅱ Ⅲ ±20% Ⅳ Ⅴ Ⅵ

±2% ±5% ±10%

(+20% -30%) (+50% -20%) (+100%-10%)

2、 电容的耐压 指电容长期、可靠、安全工作的最高电压。如超过耐压50%就有可能使绝缘介质破坏,即“击 穿”。在最低环境温度和额定环境温度下可连续加在电容器的最高直流电压有效值,一般直接标注在 电容器外壳上,如果工作电压超过电容器的耐压,电容器击穿,造成不可修复的永久损坏。 可变电 容器、半可变电容器都用于高频电路,所以一般都不标明耐压值。 常用固定电容的耐压值规范表 电压范围 低压 中压 高压 1.6 100 系列耐压值(V) 4 6.3 10 16 25 300 32 40 50 63 630

125 160 250

400 450 500

1K 1K6

2K5 3K 4K 5K 6K3 8K 10K 16K 25K 50K 100K

颜色 耐压

黑 4V

棕 6.3V

红 10V

橙 16V

黄 25V

绿 32V

蓝 40V

紫 50V

灰 63V

3、电容的绝缘电阻及漏电流 直流电压加在电容上,并产生漏电电流,两者之比称为绝缘电阻. 当电容较小时,主要取决于电容的表面状态,容量.>0.1uf 时,主要取决于介质的性能,绝缘电阻越大 越好。电容的时间常数:为恰当的评价大容量电容的绝缘情况而引入了时间常数,他等于电容的绝缘电阻 与容量的乘积。一般电解电容的漏电流比较大,无极性电容的漏电流比较小。并且电容的漏电流不是一个 常熟,其随着环境温度的变化而变化,环境温度越低,漏电流越小,反之越大。一般高温状态漏电流比低 温状态下大 5~10 倍。 4、电容的损耗 电容在电场作用下,在单位时间内因发热所消耗的能量叫做损耗。各类电容都规定了其在某频率范 围内的损耗允许值,电容的损耗主要由介质损耗,电导损耗和电容所有金属部分的电阻所引起的。 在直流电场的作用下,电容器的损耗以漏导损耗的形式存在,一般较小,在交变电场的作用下,电容 的损耗不仅与漏导有关,而且与周期性的极化建立过程有关。 5、电容的温湿度系数 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。 6、电容的频响特性 随着频率的上升,一般电容器的电容量呈现下降的规律。 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。 不同品种的电容器,最高使用频率不同。小型云母电容器在 250MHZ 以内;圆片型瓷介电容器为 300MHZ;圆管型瓷介电容器为 200MHZ;圆盘型瓷介可达 3000MHZ;小型纸介电容器为 80MHZ;中型 纸介电容器只有 8MHZ ① 铝电解电容与钽电解电容 铝电解电容的容体比较大,串联电阻较大,感抗较大,对温度敏感。它适用于温度变化不大、工作频率 不高(不高于 25kHz)的场合,可用于低频滤波。铝电解电容具有极性,安装时必须保证正确的极性,否 则有爆炸的危险。 与铝电解电容相比,钽电解电容在串联电阻、感抗、对温度的稳定性等方面都有明显的优势。但是,它的 工作电压较低。 ② 纸介电容和聚酯薄膜电容 其容体比较小,串联电阻小,感抗值较大。它适用于电容量不大、工作频率不高(如 1MHz 以下)的场 合,可用于低频滤波和旁路。使用管型纸介电容器或聚酯薄膜电容器时,可把其外壳与参考地相连,以使 其外壳能起到屏蔽的作用而减少电场耦合的影响。 ③ 云母和陶瓷电容 其容体比很小,串联电阻小,电感值小,频率/容量特性稳定。它适用于电容量小、工作频率高(频率 可达 500MHz)的场合,用于高频滤波、旁路、去耦。但这类电容承受瞬态高压脉冲能力较弱,因此不能 将它随便跨接在低阻电源线上,除非是特殊设计的。 ④ 聚苯乙烯电容器 其串联电阻小,电感值小,电容量相对时间、温度、电压很稳定。它适用于要求频率稳定性高的场合, 可用于高频滤波、旁路、去耦。

2.2.3 电容器的计算
电容量的基本计算 一个电容器,如果带 1 库的电量时两级间的电势差是 1 伏,这个电容器的电容就是 1 法,即: C=Q/U 但电容的大小不是由 Q 或 U 决定的,即:C=εS/4πkd 。其中,ε 是一个常数,S 为电容极板的正对面 积,d 为电容极板的距离, k 则是静电力常量。 电容的充、放电及时间常数的计算 做简单说明:

E
SW
电 池

UC

R C

I充 A

UC

O

T

电容两端的电压为:UC=E【1-e -t/(RC)】 充放电原理: 、 两块金属板相对平等而不相碰就构成了一个最简单的电容器。如果将金属的两端分别接到电源的正、负极, 那么接正极的金属板上的电子就会被电池的负极吸引过去,而接负极的金属板就会从电池的负极得到大量的电 子,这个过程就是电容的“充电”。充电的时候,电路里瞬时有电流流动。当两块金属板所充的电压与电池电压 相等时,充电停止,电路中就没有电流,这就等于将一个电阻较高的电路,接在电源上,相当于开路,这就是 电容能隔直流的道理。如果把电容从电池两极断开,然后用导线将电容的两个金属板连接起来,在刚接通的一 瞬间,电路便有电流流通,这个电流与原充电时的电流方向相反。随着电流的流动,金属板之间的电压,也逐 渐降低,直到金属板上的电荷完全消失,这就是“放电”。如在电容两金属板上接上交流电时,因为交流的大小 和方向在不断变化,电容两端也必然交换地进行充电和放电,因此,电路中就会不停的有电流流动,这就是电 容能通过交流电的道理。 充放电系数:τ= RC (s) 其它具体应用参见电路分析,或模拟电路相关部分。 电容的串联计算: 电容器的串、关联 在实际应用中,常常会遇到电容器的容量或耐压不符合要求,这时可用串、并联的方法来解决。 1、电容的串联:串联后等于增加了介质厚度,也就是加大了两极之间的距离。这样就使电容提高了耐 压能力,在各电容量相同时,其耐压值等于各电容器耐压值的总和。电解电容器串联时,应将一个电容器 正极与另一个的负极相接,最后接入线路的两条引线,应该有一条为正,一条为负。 容量的计算相当于电阻的并联。 2、电容的并联:并联后相当于电极的面积加大,总容量等于各电容容量这和。电容并联后,其耐压应 选最低的那只为标称电压。电解电容并联使用时,应该使正极与正极相接,负极与负极相接,最后接入线 路时电解电容器的引出线也应该一条为正极,另一条为负极。在实际应用中,可以使电容既串联又并联, 这种使用方法称为混联。容量、耐压可以先计算并联,然后计算串联。 电容容量的计算相当于电阻的串联。 其他量的运算参见相关技术手册。

2.2.4 电容器检测
外观检测 因为电容的损坏几率,排在首位的是击穿,其次便是漏电而引起元件问上增加、最后导致烧坏。若漏 电严重,电容本身的有功功率增加,热损耗增加,元件温升可超过 80℃,外封装会有烧焦的迹象,并有 用手不可触摸之感。另则当电容被击穿后通常都会出现裂缝或不大明显的裂纹等现象

万用表检测 电解电容的极性的判断 用万用表测量电解电容器的漏电电阻,并记下这个阻值的大小,然后将红、黑表棒对调再测电容 器的漏电电阻,将两次所测得的阻值对比,漏电电阻小的一次,黑表棒所接触的是负极。 电容好坏判断 电容测量 将万用表打到蜂鸣二极管档,把表笔放在两引脚上,应当看到数值在为断变大,当达到无穷大时, 将两表笔反接,此时数值应当从负数迅速变为无穷大。这个过程是电容的充放电过程。 漏电电阻的测量方法如下: 1.用万用电表的欧姆档(R×10k 或 R×1k 档,视电容器的容量而定),当两表笔分别接触容器 的两根引线时,表针首先朝顺时针方向(向右)摆动,然后又慢慢地向左回归至∞位置的附近,此过 程为电容器的充电过程。 2.当表针静止时所指的电阻值就是该电容器的漏电电阻(R)。在测量中如表针距无穷大较远, 表明电容器漏电严重,不能使用。有的电容器在测漏电电阻时,表针退回到无穷大位置时,又顺时针 摆动,这表明电容器漏电更严重。一般要求漏电电阻 R≥500k,否则不能使用。 3.对于电容量小于 5000pF 的电容器,万用表不能测它的漏电阻。 电容器的断路(又称开路)、击穿(又称短路)检测 检测容量为 6800pF~1μF 的电容器,用 R×10k 档,红、黑表棒分别接电容器的两根引脚,在表 棒接通的瞬间,应能见到表针有一个很小的摆动过程。 如若未看清表针的摆动,可将红、黑表棒互换一次后再测,此时表针的摆动幅度应略大一些,若 在上述检测过程中表针无摆动,说明电容器已断路。 若表针向右摆动一个很大的角度,且表针停在那里不动(即没有回归现象),说明电容器已被击 穿或严重漏电。 注意:在检测时手指不要同时碰到两支表棒,以避免人体电阻对检测结果的影响,同时,检测大 电容器如电解电容器时,由于其电容量大,充电时间长,所以当测量电解电容器时,要根据电容器容 量的大小,适当选择量程,电容量越小,量程 R 越要放小,否则就会把电容器的充电误认为击穿。 检测容量小于 6800pF 的电容器时,由于容量太小,充电时间很短,充电电流很小,万用表检测 时无法看到表针的偏转,所以此时只能检测电容器是否存在漏电故障,而不能判断它是否开路,即在 检测这类小电容器时,表针应不偏,若偏转了一个较大角度,说明电容器漏电或击穿。关于这类小电 容器是否存在开路故障,用这种方法是无法检测到的。可采用代替检查法,或用具有测量电容功能的 数字万用表来测量。 2、好坏判断 电解电容损坏后外观上表现为鼓包、漏液、变形等。用万表测量没有放电过程或放电过程很短,跳变 动做比较缓慢甚至不能跳变到无穷大,则表明电容漏液或性能不良;如果万用表读数一直为零,则表示电 容短路。对于贴片电容,在主板上测量很难判断好坏,只能摘下来测量,测量时电容两站应为无穷大。 漏电的贴片电容会比周围的电容颜色略深一些;电容坏会引起计算机进入系统蓝屏、死机、运行大程 序死机,漏电会引起计算机重启

§2.3 基本功能分析及典型应用
电容式硬件电路中最重要的元器件之一,其重要程度可以说没有电容的电路使不存在的。根据电容在电路 中的位置的不同,接法的不同,其作用也是形态各异。其在电路中的作用大体可以分为如下:滤波、耦合、隔 直、微分、积分、震荡、吸收、降压、旁路、限波、自举、升压、分压、倍压、移相、反馈、成峰、加速、储 能、精华、记忆、补偿、诸如、键控等。其中最重要的特性就是隔直流、通交流。 部分特性具体说明:

隔直流:作用是阻止直流通过而让交流通过。 旁路:为交流电路中某些并联的元件提供低阻抗通路,并接在电阻两端,为交直流信号中的交流设 置一条能路,避免交流成分在通过电阻时产生压降。 耦合:连接于信号源和信号处理电路或两极放大器之间,作为两个电路之间的连接,用以隔断直流 电,让交流或脉动信号通过并传输到下一级电路,使相邻的放大器直流工作点互不景响。 滤波:并接在电路正负极之间,利用电容通交隔直的特性,将电路中的交流电流滤除,将整流以后 的锯齿波变为平滑的脉动波,接近于直流。有极性的电容通常是负极接地。 定时:在 RC 定时电路中,电容器与电阻器配合使用,确定电路的时间常数。 调谐:对与频率相关的电路进行系统调谐,比如手机、收音机、电视机。 整流:在预定的时间开或者关半闭导体开关元件。 储能:储存电能,用于必须要的时候释放。例如相机闪光灯,加热设备等等。 去耦:并接于电路正负极之间,可防止电路通过电源形成的正反馈通路而引起的寄生振荡。功用体 现在为集成电路的蓄能电容,提供和吸收该集成电路开门关门瞬间的充放电能;旁路掉该器件的 高频噪声 稳频:在振荡电路中用来稳定振荡频率。 软启动:通常接在电源开关管的基极,防止开机时加在开关管基极的浪涌电流或电压太大而损坏的 开关管。 自举升压:利用礤储能来提升电路某点的电位,使其电位值高于为该点供电的电源电压。 温度补偿:针对其它元件对温度的适应性不够带来的影响,而进行补偿,改善电路的稳定性。 具体应用参见相关手册。

附注: 退藕电容的一般配置原则 ● 电源输入端跨接一个 10~100uF 的电解电容器,如果印制电路板的位置允许,采用 100uF 以上的电解 电容器的抗干扰效果会更好。 ● 为每个集成电路芯片配置一个 0.01uF 的陶瓷电容器。 如遇到印制电路板空间小而装不下时, 可每 4~10 个芯片配置一个 1~10uF 钽电解电容器, 这种器件的高频阻抗特别小, 在 500kHz~20MHz 范围内阻抗小于 1?, 而且漏电流很小(0.5uA 以下) 。 ● 对于噪声能力弱、关断时电流变化大的器件和 ROM、RAM 等存储型器件,应在芯片的电源线(Vcc) 和地线(GND)间直接接入去耦电容。 ● 去耦电容的引线不能过长,特别是高频旁路电容不能带引线。 ● 在印制板中有接触器、继电器、按钮等元件时.操作它们时均会产生较大火花放电,必须 RC 电路来吸 收放电电流。一般 R 取 1 ~ 2K,C 取 2.2 ~ 47UF。 ● CMOS 的输入阻抗很高,且易受感应,因此在使用时对不用端要接地或接正电源。 ● 设计时应确定使用高频低频中频三种去耦电容,中频与低频去耦电容可根据器件与 PCB 功耗决定,可分 别选 47-1000uF 和 470-3300uF;高频电容计算为: C=P/V*V*F。 ● 每个集成电路一个去耦电容。每个电解电容边上都要加一个小的高频旁路电容。 ● 用大容量的钽电容或聚酷电容而不用电解电容作电路充放电储能电容。使用管状电时,外壳要接地。 由于大部分能量的交换也是主要集中于器件的电源和地引脚,而这些引脚又是独立的直接和地电平面相连 接的。这样,电压的波动实际上主要是由于电流的不合理分布引起。但电流的分布不合理主要是由于大量的过 孔和隔离带造成的。这种情况下的电压波动将主要传输和影响到器件的电源和地线引脚上。 为减小集成电路芯片电源上的电压瞬时过冲,应该为集成电路芯片添加去耦电容。这可以有效去除电源上 的毛刺的影响并减少在印制板上的电源环路的辐射。 当去耦电容直接连接在集成电路的电源管腿上而不是连接在电源层上时,其平滑毛刺的效果最好。这就是 为什么有一些器件插座上带有去耦电容,而有的器件要求去耦电容距器件的距离要足够的小。
配置电容的经验值 好的高频去耦电容可以去除高到 1GHZ 的高频成份。陶瓷片电容或多层陶瓷电容的高频特性较好。设计印 刷线路板时,每个集成电路的电源,地之间都要加一个去耦电容。 数字电路中典型的去耦电容为 0.1uf 的去耦电容有 5nH 分布电感,它的并行共振频率大约在 7MHz 左右, 也就是说对于 10MHz 以下的噪声有较好的去耦作用,对 40MHz 以上的噪声几乎不起作用。 1uf,10uf 电容,并行共振频率在 20MHz 以上,去除高频率噪声的效果要好一些。在电源进入印刷板的地 方放一个 1uf 或 10uf 的去高频电容往往是有利的,即使是用电池供电的系统也需要这种电容。 每 10 片左右的集成电路要加一片充放电电容,或称为蓄放电容,电容大小可选 10uf。最好不用电解电容, 电解电容是两层溥膜卷起来的,这种卷起来的结构在高频时表现为电感,最好使用胆电容或聚碳酸酝电容。 去 耦电容值的选取并不严格,可按 C=1/f 计算;即 10MHz 取 0.1uf。 由于不论使用怎样的电源分配方案,整个系统会产生足够导致问题发生的噪声,额外的过滤措施是必需的。 这一任务由旁路电容完成。一般来说,一个 1uf-10uf 的电容将被放在系统的电源接入端,板上每个设备的电源 脚与地线脚之间应放置一个 0.01uf-0.1uf 的电容。旁路电容就是过滤器。放在电源接入端的大电容(约 10uf) 用来过滤板子产生的低频(比如 60hz 线路频率) 。板上工作中的设备产生的噪声会产生从 100mhz 到更高频 率间的合共振(harmonics) 。每个芯片间都要放置旁路电容,这些电容比较小,大约 0.1u 左右。

第三章 电感及变压器
电感(电感器的简称)是最基本、常用的电子元器件之一,他也是一种无源器件,在电路中,电感不 仅仅是不可缺少的电子元件,使用量仅次于电阻电容。电感器(电感线圈)和变压器均是用绝缘导线(例 如漆包线、纱包线等)绕制而成的电磁感应元件, 小型电感是由一个或几个铜漆包线绕只构成,在结构 上比电阻电容显贵比较简单一些。

电感器的基础知识
电感器习惯上简称为电感,是常用的基本电子元件之一。电感器种类繁多,形状各异,较常见的有: 单层平绕空芯电感线圈、间绕空芯电感线圈、脱胎空芯线圈、多层空芯电感线圈、蜂房式电感线圈、带磁 芯电感线圈、磁罐电感线圈、高频阻流圈、低频阻流圈、固定电感器等(外形如下图示)。

电感器是用漆包线、纱包线或塑皮线等在绝缘骨架或磁心、铁心上绕制成的一组串联的同轴线匝,它 在电路原理图中用字母"L"表示,常见电感器的图形符号如下左图所示。

固定电感器是一种通用性强的系列化产品,线圈(往往含有磁芯)被密封在外壳内,具有体积小、重 量轻、结构牢固、电感量稳定和使用安装方便的特点。常见的外形如上右图。 电感器的结构与特点 电感器一般由骨架、绕组、屏蔽罩、封装材料、磁心或铁心等组成。 骨架 骨架泛指绕制线圈的支架。一些体积较大的固定式电感器或可调式电感器(如振荡线圈、阻 流圈等),大多数是将漆包线(或纱包线)环绕在骨架上,再将磁心或铜心、铁心等装入骨架的内腔, 以提高其电感量。 骨架通常是采用塑料、胶木、陶瓷制成,根据实际需要可以制成不同的形状。 小型电感器(例如色码电感器)一般不使用骨架,而是直接将漆包线绕在磁心上。 空心电感器(也称脱胎线圈或空心线圈,多用于高频电路中)不用磁心、骨架和屏蔽罩等,而是 先在模具上绕好后再脱去模具,并将线圈各圈之间拉开一定距离。 绕组 绕组是指具有规定功能的一组线圈,它是电感器的基本组成部分。 绕组有单层和多层之分。单层绕组又有密绕(绕制时导线一圈挨一圈)和间绕(绕制时每圈导线 之间均隔一定的距离)两种形式;多层绕组有分层平绕、乱绕、蜂房式绕法等多种,如图 6-5 所示。 磁心与磁棒 磁心与磁棒一般采用镍锌铁氧体(NX 系列)或锰锌铁氧体(MX 系列)等材料,它 有"工"字形、柱形、帽形、"E"形、罐形等多种形状。 铁心 铁心材料主要有硅钢片、坡莫合金等,其外形多为"E"型。 屏蔽罩 为避免有些电感器在工作时产生的磁场影响其它电路及元器件正常工作,就为其增加了金

属屏幕罩(例如半导体收音机的振荡线圈等)。采用屏蔽罩的电感器,会增加线圈的损耗,使 Q 值降 低。 封装材料 有些电感器(如色码电感器、色环电感器等)绕制好后,用封装材料将线圈和磁心等密 封起来。封装材料采用塑料或环氧树脂等。 电感器的主要参数 电感器的主要参数有电感量、允许偏差、品质因数、分布电容及额定电流等。 (一)电感量 电感量也称自感系数,是表示电感器产生自感应能力的一个物理量。电感器电感量的大小,主要 取决于线圈的圈数(匝数)、绕制方式、有无磁心及磁心的材料等等。通常,线圈圈数越多、绕制的 线圈越密集,电感量就越大。有磁心的线圈比无磁心的线圈电感量大;磁心导磁率越大的线圈,电感 量也越大。 电感量的基本单位是亨利,简称亨,用字母“ H ' ’表示。在实际应用中,一般常用毫亨(mH)或 微亨(μH )作单位。它们之间的相互关系是: 1H =1000mH ,1mH=1000μH。 电感量的标示方法有两种。一种是直标法,即将电感量直接用文字印在电感器上,如下左图所示。

另一种是色标法, 即用色环表示电感量, 其单位为 μH 。 第 1 、 2 环表示两位有效数字, 第 3 环 表示倍乘数,第 4 环表示允许偏差(参考上右图)。各色环颜色的含义与色环电阻器相同,可参阅有 关文章。 (二)允许偏差 允许偏差是指电感器上标称的电感量与实际电感的允许误差值。 一般用于振荡或滤波等电路中的电感器要求精度较高,允许偏差为±0.2%~±0.5%;而用于耦合、 高频阻流等线圈的精度要求不高;允许偏差为±10%~15%。 (三)品质因数 品质因数也称 Q 值或优值,是衡量电感器质量的主要参数。它是指电感器在某一频率的交流电压 下工作时,所呈现的感抗与其等效损耗电阻之比。电感器的 Q 值越高,其损耗越小,效率越高。 电感器品质因数的高低与线圈导线的直流电阻、线圈骨架的介质损耗及铁心、屏蔽罩等引起的损耗等 有关。 (四)分布电容 分布电容是指线圈的匝与匝之间、线圈与磁心之间存在的电容。电感器的分布电容越小,其稳定 性越好。 (五)额定电流 额定电流是指电感器有正常工作时反允许通过的最大电流值。使用中,电感器的实际工作电流必 须小于额定电流,若工作电流超过额定电流,则电感器就会因发热而使性能参数发生改变,甚至还会 因过流而烧毁。 电感器工作原理及作用 电感器是利用自感应原理工作的。电感线圈在通过电流时会产生自感电动势,自感电动势的大小与 通过电感线圈的电流的变化率成正比,并且总是反对原电流的变化(参看下左图)。因此,电感器的主

要作用是对交流信号进行隔离、滤波或与电容器、电阻器等组成谐振电路。

电感器对交流电所呈现的阻力称之为感抗,用符号“ 电感器的电感量 L 成正比,即

”表示,单位为 ? 。感抗等于电感器两端 分别与交流电的频率 和

交流电压(有效值)与通过电感器的交流电流(有效值)的比值。感抗

(?)。(参考上右图) 电感器的作用很多。 下左图所示为电感器用于整流电源滤波, L 与 C1, C2 组成 π 型 LC 滤波器。 由于 L 具有通直流阻交流的功能,因此,整流输出的脉动直流电 Ui 中的直流成分可以通过 L ,而 交流成分绝大部分不能通过 L ,被 C1,C2 旁路到地,输出端 Uo 便是纯净的直流电了。

电感器可以用于区分高、低频信号。上右图 所示为来复式收音机中高频阻流圈的应用实例,由于 高频阻流圈 L 对高频电流感抗很大而对音频电流感抗很小,晶体管 vT 集电极输出的高频信号只能 通过 C 进人检波电路。检波后的音频信号再经 vT 放大后则可以通过 L 到达耳机。 电感器可以用于谐振选频回路。下左图所示为收音机高放级电路,可变电感器 L 与 C1 组成调 谐回路,调节 L 即可改变谐振频率,起到选台的作用。

电感器的好坏可以用万用表进行检测。将万用表置于 “R xl ”挡,两表笔(不分正、负)与电感器的两引脚相接, 表针指示应接近为“0?”,电感量较大的电感器应有一定的 阻值。如果表针不动,说明该电感器内部断路;如果表针 指示不稳定,说明内部接触不良。参看上右图。

不同种类的电感器件的简单介绍: 小型固定电感器 小型固定电感器通常是用漆包线在磁心上直接绕制而成,主要用在滤波、振荡、陷波、延迟等电路 中,它有密封式和非密封式两种封装形式,两种形式又都有立式和卧式两种外形结构,如图 6-7 所示。 1.立式密封固定电感器 立式密封固定电感器采用同向型引脚,国产有 LG 和 LG2 等系列电感器, 其电感量范围为 0.1~2200μH(直标在外壳上),额定工作电流为 0.05~1.6A,误差范围为±5%~±10%。 进口有 TDK 系列色码电感器,其电感量用色点标在电感器表面。 2.卧式密封固定电感器 卧式密封固定电感器采用轴向型引脚,国产有 LG1、LGA、LGX 等系列。 LG1 系列电感器的电感量范围为 0.1~22000μH(直标在外壳上),额定工作电流为 0.05~1.6A,误差范 围为±5%~±10%。LGA 系列电感器采用超小型结构,外形与 1/2W 色环电阻器相似,其电感量范围为 0.22~100μH(用色环标在外壳上),额定电流为 0.09~0.4A。LGX 系列色码电感器也为小型封装结构, 其电感量范围为 0.1~10000μH,额客电流分为 50mA、150mA、300mA 和 1.6A 四种规格。 可调电感器 常用的可调电感器有半导体收音机用振荡线圈、电视机用行振荡线圈、行线性线圈、中频陷波线 圈、音响用频率补偿线圈、阻波线圈等。 1.半导体收音机用振荡线圈 此振荡线圈在半导体收音机中与可变电容器等组成本机振荡电路, 用来产生一个输入调谐电路接收的电台信号高出 465kHz 的本振信号。其外部为金属屏蔽罩,内部由尼 龙衬架、工字形磁心、磁帽及引脚座等构成,在工字磁心上有用高强度漆包线绕制的绕组。磁帽装在 屏蔽罩内的尼龙架上,可以上下旋转动,通过改变它与线圈的距离来改变线圈的电感量。电视机中频 陷波线圈的内部结构与振荡线圈相似,只是磁帽可调磁心。 2.电视机用行振荡线圈 行振荡线圈用在早期的黑白电视机中,它与外围的阻容元件及行振荡晶 体管等组成自激振荡电路(三点式振荡器或间歇振荡器、多谐振荡器),用来产生频率为 15625HZ 的 的矩形脉冲电压信号。该线圈的磁心中心有方孔,行同步调节旋钮直接插入方孔内,旋动行同步调节 旋钮,即可改变磁心与线圈之间的相对距离,从而改变线圈的电感量,使行振荡频率保持为 15625HZ, 与自动频率控制电路(AFC)送入的行同步脉冲产生同步振荡。 3.行线性线圈 行线性线圈是一种非线性磁饱和电感线圈(其电感量随羊电流的增大而减小), 它一般串联在行偏转线圈回路中,利用其磁饱和特性来补偿图像的线性畸变。行线性线圈是用漆包线 在"工"字型铁氧体高频磁心或铁氧体磁棒上绕制而成, 线圈的旁边装有可调节的永久磁铁。 通过改变永 久磁铁与线圈的相对位置来改变线圈电感量的大小,从而达到线性补偿的目的。 偏转线圈 偏转线圈是电视机显像管的附属部件, 它包括行偏转线圈和场偏转线圈, 均套在显像管的管颈 (锥 体部位)上,用来控制电子束的扫描运动方向。行偏转线圈控制电子束作水平方向扫描,场偏转线圈 控制电子束作垂直方向扫描。图 6-9 是偏转线圈的外形及结构。 阻流电感器 阻流电感器是指在电路中用以阻塞交流电流通路的电感线圈,它分为高频阻流线圈和低频阻流线 圈。 1.高频阻流线圈 高频阻流线圈也称高频扼流线圈,它用来阻止高频交流电流通过。 高频阻流线圈工作在高频电路中,多用采空心或铁氧体高频磁心,骨架用陶瓷材料或塑料制成,线圈 采用蜂房式分段绕制或多层平绕分段绕制。 2.低频阻流线圈 低频阻流线圈也称低频扼流圈,它应用于电流电路、音频电路或场输出等电路,其 作用是阻止低频交流电流通过。通常,将用在音频电路中的低频阻流线圈称为音频阻流圈,将用在场输出 电路中的低频阻流线圈称为场阻流圈,将用在电流滤波电路中的低频阻流线圈称为滤波阻流圈。低频阻流 圈一般采用"E"形硅钢片铁心(俗称矽钢片铁心)、坡莫合金铁心或铁淦氧磁心。为防止通过较大直流电 流引起磁饱和,安装时在铁心中要留有适当空隙。图 6-11 是低频阻流线圈的外地人形与结构。

变压器的基础知识
变压器也是一种常用元器件,其种类繁多,大小形状千差万别。无线电与电子制作中较常用的有: 电源变压器、音频输人变压器、输出变压器、中频变压器、高频变压器、脉冲变压器等。外形参考下 图。变压器是利用电感器的电磁感应原理制成的部件。在电路中用字母"T"(旧标准为"B")表示,图 形符号如下图右所示。

变压器的结构 变压器一般由导电材料、磁性材料和绝缘材料三部分组成。 1.导电材料 变压器的导电材料主要是各种上强度较高的漆包线,只有在调谐用高频变压器中使 用纱包线。 2.磁性材料 电源变压器和低频变压器中使用的磁性材料以硅钢片为主。中频变压器、脉冲变压

器、振荡变压器等使用的磁性材料以铁氧体磁材为主。 3.绝缘材料 变压器的绝缘材料除骨架外,还有层间绝缘材料及浸渍材料(绝缘漆)等。 变压器的工作原理及作用 变压器是利用互感应原理工作的,具有传交流隔直流、电压变换、阻抗变换和相位变换的作用。变压 器由初级、次级两部分互不相通的线圈组成,它们之间由铁芯或磁芯作为耦合媒介(参看下左图)。改变 初、次级之间的圈数比,即可改变电压比和阻抗比。改变变压器线圈的接法,可以很方便地将信号电压倒 相。 变压器是利用其一次(初级)、二次(次级)绕组之间圈数(匝数)比的不同来改变电压比或电流比, 实现电能或信号的传输与分配。其主要有降低交流电压、提升交流电压、信号耦合、变换阻抗、隔离等作 用。

常用变压器 电源变压器是最常用的一类变压器。电源变压器的主要参数是功率和次级电压、电流。功率与铁芯截 面的平方成正比,如下左图(a )所示,铁芯截面越大,变压器功率越大。电源变压器的用途是电源电压 变换,并可同时提供多种电源电压,以适应电子电路的需要,如下左图(b)所示。制作时应根据需要选 用具有符合要求的次级电压、电流的变压器。 电源变压器的另一用途是电源隔离。 由于变压器的隔离作用, 即使人体接触到电压 ,也不会与交流 220 V 市电构成回路,保证了人身安全。参看下右图。这就是维 修热底板家电时必须要用电源隔离变压器的道理。

音频变压器工作于音频范围,具有信号电压传输、分配和阻抗匹配的作用。下左图为推挽功率放大器 电路,输人变压器将信号电压传输、分配给晶体管 VTI 和 V T2(送给 VT2 的信号还倒了相),使 VTI 和 vT2 交替放大正、 负半周信号, 然后再由输出变压器将信号合成输出。 输出变压器同时还将扬声器的 8? 低阻变换为数百欧姆的高阻,与放大器的输出阻抗相匹配,使得放大器输出的音频功率最大而失真最小。

中频变压器习惯上简称为中周,应用于超外差收音机和电视机的中频放大电路中。中频变压器具 有选频与耦合的作用。下图( a )所示为超外差收音机中放部分电路,中频变压器 Tl 、 T2 的初级线 圈分别与 Cl 、 C2 谐振于 465kHz,作为 VTI 、 V T2 的负载,因此,只有 465kHz 中频信号得到放 大,起到了选频的作用。下图( b )为中频变压器幅频特性曲线, 为谐振频率, 为通频带。

高频变压器通常是指工作于射频范围的变压器。收音机的磁性天线就是一个高频变压器,初级线圈与 可变电容器 C 组成选频回路,选出的电台信号通过初、次级之间的耦合传输到高放或变频级 VT1。如下 左图示。

变压器的主要参数 变压器的主要参数有电压比、频率特性、额定功率和效率等。 (一)电压比 n 变压器的电压比 n 与一次、二次绕组的匝数和电压之间的关系如下:n=V1/V2=N1/N2 式中 N1 为 变压器一次(初级)绕组,N2 为二次(次级)绕组,V1 为一次绕组两端的电压,V2 是二次绕组两端 的电压。 升压变压器的电压比 n 小于 1,降压变压器的电压比 n 大于 1,隔离变压器的电压比等于 1。 (二)额定功率 P 此参数一般用于电源变压器。它是指电源变压器在规定的工作频率和电压下,能长期工作而不超 过限定温度时的输出功率。 变压器的额定功率与铁心截面积、漆包线直径等有关。变压器的铁心截面积大、漆包线直径粗, 其输出功率也大。 (三)频率特性 频率特性是指变压器有一定有工作频率范围,不同工作频率范围的变压器,一般不能互换使用。 因为变压器有其频率范围以外工作时,会出现工作时温度升高或不能正常工作等现象。 (四)效率 效率是指在额定负载时,变压器输出功率与输入功率的比值。该值与变压器的输出功率成正比, 即变压器的输出功率越大,效率也越高;变压器的输出功率越小,效率也越低。变压器的效率值一般 在 60%~100%之间。

变压器的简易测试: 变压器可以用万用表进行检测。一是检测绕组线圈通断,二是检测绕组线圈之间的绝缘电阻,三是检 测绕组线圈与铁芯之间的绝缘电阻。参看上右图。

常用变压器的种类及简单介绍 电源变压器 电源变压器的主要用用是升压(提升交流电压)或降压(降低交流电压),升压变压器的一次(初 级)绕组较二次(次级)绕组的圈数(匝数)少,而降压变压器的一次绕组较二次绕组的圈数多。稳 压电源和各种家电产品中使用的变压器均属于降压电源变压器。 电源变压器有"E"型电源变压器、"C"型电源变压器和环境污染型电源变压器之分。 1."E"型电源变压器 "E"型电源变压器的铁心是用硅钢片交叠而成。其缺点是磁路中的气隙较大, 效率较低,工作时电噪声较大。优点是成体低廉。 2. "C"型电源变压器 "C"型电源变压器的铁心是由两块形状相同的"C"型铁心 (由冷轧硅钢带制成) 对手地而成,与"E"型电源变压器相比,其磁路中气隙较小,性能有所提高。 3.环型电源变压器 环型电源变压器的铁心是由冷轧硅钢带卷绕而成,磁路中无气隙,漏磁极小, 工作时电噪声较小。 低频变压器 低频变压器用来传磅信号电压和信号功率,还可实现电路之间的阻抗匹配,对直流电具有隔离作 用。它分为级间耦合变压器、输入变压器和输出变压器,外形均于电源变压器相似。 1.极间耦合变压器 级间耦合变压器用在两级音频放大电路之间,作为耦合元件,将前级放大电 路的输出信号传送至后一级,并作适当的阻抗变换。 2.输入变压器 在早期的半导体收音机中,音频推动级和功率放大级之间使用的变压器为输入变 压器,起信号耦合、传输作用,也称为推动变压器。输入变压器有单端输入式和推挽输入式。若推动 电路为单端电路,则输入变压器也为单端输入式变压器;若推动电路为推挽电路,则输入变压器也为 推挽输入式变压器。 3.输出变压器 输出变压器接在功率放大器的输出电路与扬声器之间,主要起信号传输和阻抗匹 配的作用。输出变压器也分为单端输出变压器和推挽输出变压器两种。 高频变压器 常用的高频变压器有黑白电视机中的天线阻抗变换器和半导体收音机中的天线线圈等。 1.阻抗变换器 黑白电视机上使用的天线阻抗变换器是用双根塑皮绝缘导线(塑胶线)并绕在具 有高导磁率的双孔磁心上构成的。阻抗变换器两绕组的圈数虽相同,但因其输入端是两个线圈串联, 阻抗增大一倍;而输出端是两个线圈并联,阻抗减小一半。所以,其总的阻抗变换比为 4∶1(将 300? 平衡输入信号变换为 75? 不平衡输出信号)。 2.天线线圈 收音机的天线线圈也称磁性天线,它是由两相邻而又相互独立的一次(初级)、二 次(次级)绕组套在同一磁棒上构成的。磁棒有圆形、长方形两种外形。中波磁棒采用锰锌铁氧体材 料,其晶粒呈黑色;短波磁棒采用镍锌铁氧体材料,其晶粒呈棕色。线圈一般用多股或单股纱包线绕 制在略粗于磁棒的绝缘纸管上,绕好后再套在磁棒上。

中频变压器 1.中频变压器的结构 中频变压器俗称"中周",应用在收音机或黑白电视机中。 中频变压器属于可调磁心变压器,外形与收音机的振荡线圈相似,它也由屏蔽外壳、磁帽(或磁 心)、尼龙支架、"工"字磁心、引脚架等组成。 2.中频变压器的作用 中频变压器是半导体收音机和黑白电视机中的主要选频元件,在电路中起 信号耦合和选频等作用,调节其磁心,改变线圈的电感量,即可改变中频信号的灵敏度选择性及通频 带。收音机中的中频变压器分为调频用中频变压器和调幅用中频变压器,黑白电视机中的中频变压器 分为图像部分中频变压器和伴音部分中频变压器。不同规格、不同型号的中频变压器不能直接互换使 用。 脉冲变压器 脉冲变压器用于各种脉冲电路中,其工作电压、电流等均为非正弦脉冲波。常用的脉冲变压器有 电视机的行输出变压器、行推动变压器、开关变压器、电子点火器的脉冲变压器、臭氧发生器的脉冲 变压器等。 1.行输出变压器 行输出变压器简称 FBT 或行回扫变压器,是电视机中的主要部件,它属于升压 式变压器,用来产生显像管所需的各种上工作电压(例如阳极高压、加速极电压、聚焦极电压等), 有的电视机中行输出变压器还为整机其它电路提供工作电压。 黑白电视机用行输出变压器一般由"U"型磁心、低压线圈、高压线圈、外壳、高压整流硅堆、高压 线、高压帽、灌封材料、引脚等组成,它又分为分立式(非密封式、高压线圈和高压硅堆可以取下) 和一体化式(全密封式)两种结构。 彩色电视机用行输出变压器在一体化黑白电视机行输出变压器的基础上增加了聚焦电位器、加速 极电压调节电位器、聚焦电源线、加速极供电线及分压电路。 2.行推动变压器 行推动变压器也称行激励变压器,它接在行推动电路与行输出电路之间,起信 号耦合、阻抗变换、隔离及缓冲等作用,控制着行输出管的工作状态。行推动变压器由"E"型铁心(或 磁心)骨架及一次(初级)、二次(次级)绕组等构成。 开关变压器 彩色电视机开关稳压电源电路中使用的开关变压器,属于脉冲电路用振荡变压器。其主要作用是 向负载电路提供能量(即为整机各电路提供工作电压),实现输入、输出电路之间的隔离。 开关变压器采用"EI"型或"EE"型、"EC"型等高导磁率磁心,其一次(初级)绕组为储能绕组,用来 向开关管集电极供电。自激式开关电源的开关变压器一次绕组还包含正反馈绕组或取样绕组,用来提 供正反馈电压或取样电压。它激式开关电源的开关变压器一次绕组还包含自馈电绕组,用来开关振荡 集成电路提供工作电压。开关变压器二次(次级)侧有多组电能释放绕组,可产生多路脉冲电压,经 整流、滤波后供给电视机各有关电路。 自耦变压器 自耦变压器的绕组为有抽头的一组线圈,其输入端和输出端之间有电的直接联系,不能隔离为两 个独立部分。当输入端同时有直流电和交流电通过时,输出端无法将直流成分滤除而单独输出交流电 (即不具备隔直流作用)。 隔离变压器 隔离变压器的主要作用是隔离电源、切断干扰源的耦合通路和传输通道,其一次、二次绕组的匝 数比(即变压比)等于 1。它分为电源隔离变压器和干扰隔离变压器。 1.源隔离变压器 电源隔离变压器是具有"安全隔离"作用的 1∶1 电源变压器,一般作为彩色电视 机的维修设备。彩色电视机的底板多数是"带电有",在维修时若将彩色电视机与 220V 交流电源之间接 入一只隔离变压器后,彩色电视机即呈"悬浮"供电状态。当人体偶尔触及隔离变压二次侧(次级)的任 一端时,均不会发生触电事故(人体不能同时触及隔离变压器二次测的两个接线端,否则会形成闭合 回路,发生触电事故)。 2.干扰隔离变压器 干扰隔离变压器是具有噪声干扰抑制作用的变压器,它可以使两个有联系的 电路相互独立,不能形成回路,从而有效地切断干扰信号的通路,使干扰信号无法从一个电路进入另

一个电路。 振荡变压器 有些仪器仪表和电子控制设备上用于正弦波电路中的振荡变压器与脉冲电路中使用的振荡变压 器不同,其主要作用是电压器变换和阻抗变换,两者不能互换使用。 恒压变压器 恒压变压器是根据铁磁谐振原理制成的一种交流稳压变压器,它具有稳压、抗干扰和自动短路保 护等功能。当输入电压(电网电压)在-20%~+10%范围内变化时,其输出电压的变化不超过±1%。即 使恒压变压器输出输端出现短路故障时,在 30min 内也不会出现任何损坏。 恒压变压器在使用时,只要接上整流桥堆和滤波电容,即可构成直流稳压电源,可省去其余的稳 压电路。

附录:共模电感及电磁兼容简介 初识共模电感 共模电感(Common mode Choke),简称 CMC,也叫共模扼流圈,常用于电脑的开关电源中过滤 共模的电磁干扰信号。在板卡设计中,共模电感也是起 EMI 滤波的作用,用于抑制高速信号线产生的 电磁波向外辐射发射。 小知识:EMI(Electro Magnetic Interference,电磁干扰) 计算机内部的主板上混合了各种高频电路、数字电路和模拟电路,它们工作时会产生大量高频电 磁波互相干扰,这就是 EMI。EMI 还会通过主板布线或外接线缆向外发射,造成电磁辐射污染,不但 影响其他的电子设备正常工作,还对人体有害。 PC 板卡上的芯片在工作过程中既是一个电磁干扰对象,也是一个电磁干扰源。总的来说,我们可 以把这些电磁干扰分成两类:串模干扰(差模干扰)与共模干扰(接地干扰)。以主板上的两条 PCB 走线(连接主板各元件的导线)为例,所谓串模干扰,指的是两条走线之间的干扰;而共模干扰则是 两条走线和 PCB 地线之间的电位差引起的干扰。 串模干扰电流作用于两条信号线间,其传导方向与波形和信号电流一致;共模干扰电流作用在信 号线路和地线之间,干扰电流在两条信号线上各流过二分之一且同向,并以地线为公共回路。 串模干扰和共模干扰 如果板卡产生的共模电流不经过衰减过滤(尤其是像 USB 和 IEEE 1394 接口这种高速接口走线上 的共模电流),那么共模干扰电流就很容易通过接口数据线产生电磁辐射-在线缆中因共模电流而产生 的共模辐射。美国 FCC、国际无线电干扰特别委员会的 CISPR22 以及我国的 GB9254 等标准规范等都 对信息技术设备通信端口的共模传导干扰和辐射发射有相关的限制要求。 为了消除信号线上输入的干扰信号及感应的各种干扰,我们必须合理安排滤波电路来过滤共模和 串模的干扰,共模电感就是滤波电路中的一个组成部分。 共模电感实质上是一个双向滤波器:一方面要滤除信号线上共模电磁干扰,另一方面又要抑制本身不 向外发出电磁干扰,避免影响同一电磁环境下其他电子设备的正常工作。 共模电感内部电路示意图 上图是我们常见的共模电感的内部电路示意图,在实际电路设计中,还可以采用多级共模电路来 更好地滤除电磁干扰。此外,在主板上我们也能看到一种贴片式的共模电感,其结构和功能与直立式 共模电感几乎是一样的。 二、从工作原理看共模电感 为什么共模电感能防 EMI?要弄清楚这点,我们需要从共模电感的结构开始分析。 共模电感滤波电路 上图是包含共模电感的滤波电路,La 和 Lb 就是共模电感线圈。这两个线圈绕在同一铁芯上,匝 数和相位都相同(绕制反向)。这样,当电路中的正常电流流经共模电感时,电流在同相位绕制的电 感线圈中产生反向的磁场而相互抵消,此时正常信号电流主要受线圈电阻的影响(和少量因漏感造成 的阻尼);当有共模电流流经线圈时,由于共模电流的同向性,会在线圈内产生同向的磁场而增大线 圈的感抗,使线圈表现为高阻抗,产生较强的阻尼效果,以此衰减共模电流,达到滤波的目的。 事实上,将这个滤波电路一端接干扰源,另一端接被干扰设备,则 La 和 C1,Lb 和 C2 就构成两 组低通滤波器,可以使线路上的共模 EMI 信号被控制在很低的电平上。该电路既可以抑制外部的 EMI 信号传入,又可以衰减线路自身工作时产生的 EMI 信号,能有效地降低 EMI 干扰强度。 小知识:漏感和差模电感 对理想的电感模型而言,当线圈绕完后,所有磁通都集中在线圈的中心内。但通常情况下环形线 圈不会绕满一周,或绕制不紧密,这样会引起磁通的泄漏。共模电感有两个绕组,其间有相当大的间

隙,这样就会产生磁通泄漏,并形成差模电感。因此,共模电感一般也具有一定的差模干扰衰减能力。 在滤波器的设计中,我们也可以利用漏感。如在普通的滤波器中,仅安装一个共模电感,利用共 模电感的漏感产生适量的差模电感,起到对差模电流的抑制作用。有时,还要人为增加共模扼流圈的 漏电感,提高差模电感量,以达到更好的滤波效果。 从看板卡整体设计看共模电感 在一些主板上,我们能看到共模电感,但是在大多数主板上,我们都会发现省略了该元件,甚至 有的连位置也没有预留。这样的主板,合格吗? 不可否认,共模电感对主板高速接口的共模干扰有很好的抑制作用,能有效避免 EMI 通过线缆形 成电磁辐射影响其余外设的正常工作和我们的身体健康。但同时也需要指出,板卡的防 EMI 设计是一 个相当庞大和系统化的工程,采用共模电感的设计只是其中的一个小部分。高速接口处有共模电感设 计的板卡,不见得整体防 EMI 设计就优秀。 所以,从共模滤波电路我们只能看到板卡设计的一个方面,这一点容易被大家忽略,犯下见木不 见林的错误。 只有了解了板卡整体的防 EMI 设计,我们才可以评价板卡的优劣。那么,优秀的板卡设 计在防 EMI 性能上一般都会做哪些工作呢? ●主板 Layout(布线)设计 对优秀的主板布线设计而言, 时钟走线大多会采用屏蔽措施或者靠近地线以降低 EMI。 对多层 PCB 设计,在相邻的 PCB 走线层会采用开环原则,导线从一层到另一层,在设计上就会避免导线形成环状。 如果走线构成闭环,就起到了天线的作用,会增强 EMI 辐射强度。 信号线的不等长同样会造成两条线路阻抗不平衡而形成共模干扰,因此,在板卡设计中都会将信 号线以蛇形线方式处理使其阻抗尽可能的一致,减弱共模干扰。同时,蛇形线在布线时也会最大限度 地减小弯曲的摆幅,以减小环形区域的面积,从而降低辐射强度。 主板的蛇形布线 在高速 PCB 设计中,走线的长度一般都不会是时钟信号波长 1/4 的整数倍,否则会产生谐振,产 生严重的 EMI 辐射。同时走线要保证回流路径最小而且通畅。对去耦电容的设计来说,其设置要靠近 电源管脚,并且电容的电源走线和地线所包围的面积要尽可能地小,这样才能减小电源的波纹和噪声, 降低 EMI 辐射。 当然,上述只是 PCB 防 EMI 设计中的一小部分原则。主板的 Layout 设计是一门非常复杂而精深 的学问,甚至很多 DIYer 都有这样的共识:Layout 设计得优秀与否,对主板的整体性能有着极为重大 的影响。 ●主板布线的划断 如果想将主板电路间的电磁干扰完全隔离,这是绝对不可能的,因为我们没有办法将电磁干扰一 个个地"包"起来,因此要采用其他办法来降低干扰的程度。主板 PCB 中的金属导线是传递干扰电流的 罪魁祸首,它像天线一样传递和发射着电磁干扰信号,因此在合适的地方"截断"这些"天线"是有用的防 EMI 的方法。 "天线"断了,再以一圈绝缘体将其包围,它对外界的干扰自然就会大大减小。如果在断开处使用滤 波电容还可以更进一步降低电磁辐射泄露。这种设计能明显地增加高频工作时的稳定性和防止 EMI 辐 射的产生,许多大的主板厂商在设计上都使用了该方法。

第四章 二极管
二极管的基本知识 晶体二极管又叫半导体二极管,简称二极管,是具有一个 PN 结的半导体器件。几乎在所有的电子电 路中,都要用到半导体二极管,它在许多的电路中起着重要的作用,它是诞生最早的半导体器件之一,其 应用也非常广泛。 二极管品种很多,外形、大小各异。较常见的 有:玻璃壳二极管、塑封二极管、金属壳二极管、 大功率螺栓状金属壳二极管、微型二极管、片状二 极管等。功能上可分为检波二极管、整流二极管、 开关二极管、稳压二极管等。 二极管的应用主要有下述几个方面:1、整流 二极管,利用二极管单向导电性,可以把方向交替 变化的交流电变换成单一方向的脉动直流电。 2、 开 关元件,二极管在正向电压作用下电阻很小,处于 导通状态,相当于一只接通的开关;在反向电压作 用下,电阻很大,处于截止状态,如同一只断开的 开关。利用二极管的开关特性,可以组成各种逻辑 电路。3、限幅元件、二极管正向导通后,它的正向 压降基本保持不变(硅管为 0.7V,锗管为 0.3V)。 利用这一特性,在电路中作为限幅元件,可以把信 号幅度限制在一定范围内。4、继流二极管,在开关电源的电感中和继电器等感性负载中起继流作用。5、 检波二极管,在收音机中起检波作用。6、变容二极管,使用于电视机的高频头中。 二极管的工作原理 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。当不存在外加电压时,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。当外界有正向电压偏置时,外界电场和自建电场的互相抑消作用使载流子的 扩散电流增加引起了正向电流。当外界有反向电压偏置时,外界电场和自建电场进一步加强,形成在一定 反向电压范围内与反向偏置电压值无关的反向饱和电流 I0。当外加的反向电压高到一定程度时,p-n 结空 间电荷层中的电场强度达到临界值产生载流子的倍增过程,产生大量电子空穴对,产生了数值很大的反向 击穿电流,称为二极管的击穿现象。 电路原理图符号及极性 晶体二极管的文字符号为“VD " 、 “D” 、 “VZ”等,各种二极管的图形符号如下图示。

二极管极性 晶体二极管两管脚有正负极之分。电路符号中,三角底边为正极,短杆一端为负极。实物中,有的将 电路符号印在二极管上标示出极性;有的在二极管负极一端印上一道色环作为负极标记;有的二极管两端 形状不同,平头为正,圆头为负极。如右上图示。 二极管的导电特性 二极管最重要的特性就是单方向导电性。在电路中,电流只能从二极管的正极流入,负极流出。下面 通过简单的实验说明二极管的正向特性和反向特性。 1. 正向特性。 在电子电路中,将二极管的正极接在高电位端,负极接在低电位端,二极管就会导通, 这种连接方式,称为正向偏置。必须说明,当加在二极管两端的正向电压很小时,二极管仍然不能导通, 流过二极管的正向电流十分微弱。只有当正向电压达到某一数值(这一数值称为“门槛电压”,锗管约为 0.2V,硅管约为 0.6V)以后,二极管才能直正导通。导通后二极管两端的电压基本上保持不变(锗管约为 0.3V,硅管约为 0.7V),称为二极管的“正向压降”。 晶体二极管具有单向导电特性,只允许电流从正极流向负极,而不允许电流从负极流向正极。 ◆锗二极管和硅二极管在正向导通时具有不同的正向管压降。图示为锗二极管伏安特性曲线,当所加 正向电压大于正向管压降时,锗二极管导通。锗二极管的正向管压降约为 0.3V。 ◆图示为硅二极管伏安特性曲线,当所加正向电压大于 0 . 7V 时,硅二极管导通。另外,在相同的 温度下,硅二极管的反向漏电流比锗二极管小得多。从以上伏安特性曲线可见,二极管的电压与电流为非 线性关系,因此晶体二极管是非线性半导体器件。

2. 反向特性。 在电子电路中,二极管的正极接在低电位端,负极接在高电位端,此时二极管中几乎 没有电流流过,此时二极管处于截止状态,这种连接方式,称为反向偏置。二极管处于反向偏置时,仍然 会有微弱的反向电流流过二极管,称为漏电流。当二极管两端的反向电压增大到某一数值,反向电流会急 剧增大,二极管将失去单方向导电特性,这种状态称为二极管的击穿。 稳压二极管伏安特性曲线如下图,稳压二极管是利用 PN 结反向击穿后,其端电压在一定范围内基本 保持不变的原理工作的。只要使反向电流不超过其最大工作电流 ,稳压二极管是不会损坏的。

三引脚稳压管是一种具有温度补偿的稳压二极管,其管壳内包含了两个背靠背反向串联的稳压二极 管;其外形与晶体三极管一样,具有 3 条管脚① 脚和② 脚分别为两个稳压二极管的负极,由于是对称 的,可随意互换,使用时一个接电源正极,另一个接地;③ 脚为两个稳压二极管的公共正极,悬空不用。 三引脚稳压管主要应用于对温度稳定度要求较高的精密稳压电路中。

主要参数 晶体二极管的主要参数有: ( l )最大整流电流 ,是指允许正向通过 PN 结的最大平均电流(下 图 a )。使用中实际工作电流应小于 ,否则将损坏二极管。( 2 )最大反向电压 。是指反向加 在二极管两端而不致引起 PN 结击穿的最大电压 (下图 b ) 。 使用中应选用 大于实际工作电压 2 倍 以上的二极管。( 3 )检波或高频整流二极管的最高工作频率 ( 4 )稳压二极管的稳定电压 Uz 值应符合电路要求。 ,至少应 2 倍于电路实际工作频率。

典型功能应用 晶体二极管的主要作用之一是检波。图示为超外差收音机检波电路,第二中放输出的调幅波加到二极 管 VD 负极,其负半周通过了二极管,而正半周被截止,再由 RC 滤波器滤除其中的高频成份,输出的就 是调制在载波上的音频信号,这个过程称为检波。

二极管的另一用途是整流。图示为整流电源电路,由于二极管的单向导电特性,在交流电压正半周时 二极管 VD 导通,有输出;在交流电压负半周时二极管 VD 截止,无输出。经二极管 VD 整流出来的脉动 电压再经 RC 滤波后即为直流电压。

全桥整流堆通常简称为全桥,是一种整流二极管的组合器件,有长方形、圆形、扁形、方形等,并有 多种电压、电流、功率规格。全桥整流堆的文字符号为“UR ”。全桥整流堆内部包含 4 只整流二极管,并 按一定规律连接,如右图所示,具有 2 个交流输人端(~)和直流正( + )、负(一)极输出端。全 桥整流堆主要用于桥式全波整流电路。交流电压 U 正半周时,电流 经 VDZ2、负载 R 、VD3 形成 经 VD4 、 R 、 VD1 形成回路, 负载上电压 回路, 负载上电压认为上正下负。 U 负半周时, 电流 仍为上正下负,实现了全波整流。使用全桥整流堆,可以简化整流电路的结构。

稳压二极管的作用是稳压,图示为并联稳压电路,稳压二极管 VD 上的电压即为输出电压。

半导体二极管型号命名方法 国产二极管的型号命名规定由五部分组成,即:

半导体二极管的分类 半导体二极管的种类很多,通常可按用途、结构及制作工艺、PN 结组成材料及封装形式进行分 类,分类情况如图一所示。 图一 半导体二极管的分类

二极管测试 晶体二极管可用万用表进行管脚识别和检测。万用表置于“R xlk ”挡,两表笔分别接到二极管的两端, 如果测得的电阻值较小,则为二极管的正向电阻,这时与黑表笔(即表内电池正极)相连接的是二极管正 极,与红表笔(即表内电池负极)相连接的是二极管负极。如图示。如果测得的电阻值很大,则为二极管 的反向电阻,这时与黑表笔相接的是二极管负极,与红表笔相接的是二极管正极。参看下图。二极管的正、 反向电阻应相差很大,且反向电阻接近于无穷大。如果某二极管正、反向电阻均为无穷大,说明该二极管 内部断路损坏;如果正、反向电阻均为 O ,说明该二极管已被击穿短路;如果正、反向电阻相差不大, 说明该二极管质量太差,不宜使用。

由于锗二极管和硅二极管的正向管压降不同,因此可以用测量二极管正向电阻的方法来区分。如果正 向电阻小于 1k?,则为锗二极管。如果正向电阻为 1~5k?,则为硅二极管。

稳压值在 15V 以下的稳压二极管,可以用万用表“ Rx10k " 挡(内含 15V 高压电池)测量其稳压值。 读数时刻度线最左端为 15v , 最右端为 0。可利用万用表原有的 50V 挡刻度来读数,并代人以下公式求 出:稳压值为( 50 —X ) / 50 · 15V,式中,X 为 50v 挡刻度线上的读数。

如果选用的是数字万用表,测量时候档位如下图所示

测量二极管 应该打在该 档位上

发光二极管( LED )是具有一个 PN 结的半导体光电器件,它与普通二极管一样具有单向导电性, 当有足够的正向电流通过 PN 结时,便会发光。常见的发光二极管有:塑封 LED 、金属外壳 LED 、圆 形 LED 、方形 LED 、异形 LED 、变色 LED 以及 LED 数码管等。它们广泛应用在:显示、指示、 遥控和通信领域。

发光二极管的文字符号为“VD",图形符号见图。发光二极管的主要参数有最大工作电流 向电压 。使用中不得超过该两项参数值,否则会使发光二极管损坏。

和最大反

发光二极管管脚有正、负极之分,使用前应区分清楚。一般发光二极管两管脚中,较长的是正极,较 短的是负极。对于透明或半透明塑封发光二极管,可以用肉眼观察到它的内部电极的形状,正极的内电极 较小,负极的内电极较大。 用万用表检测发光二极管时,必须使用“ Rx10k " 挡。因为发光二极管的管压降为 2V 左右,而万用 表”Rxlk“ 及其以下各电阻挡表内电池仅为 l . 5V ,低于管压降,无论正、反向接入,发光二极管都不可 能导通,也就无法检测。“ Rx10k ”挡时表内接有 15V (有些万用表为 9V )高压电池,高于管压降,所 以可以用来检测发光二极管。

检测时,万用表黑表笔(表内电池正极)接 LED 正极,红表笔(表内电池负极)接 LED 负极,测 其正向电阻。表针应偏转过半,同时 LED 中有一发亮光点,见图( a ) 。对调两表笔后测其反向电阻, 应为∝, LED 无发亮光点,见图 ( b ) 。如果无论正向接人还是反向接人,表针都偏转到头或都不动,则 该发光二极管已损坏。 发光二极管的典型应用电路如图所示。由于发光二极管是一个单向导电性器件,只有正向导通时才会 发光。同时发光二极管的管压降比普通二极管大,约为 2V ,电源电压必须大于管压降,发光二极管才能 正常工作。 R 为限流电阻。

需要点亮多个发光二极管时,可以采用扫描驱动的方式,以简化电路和节约电能。如图所示,电子开 关将电源电压依次快速轮流接人 4 个发光二极管,只要轮换的速度足够快,看起来这 4 个发光二极管都 一直在亮着。 发光二极管可用于交流电源指示,如图所示,VD1 为整流二极管,VD2 为发光二极管, R 为限流电 阻。

◆发光二极管还可作为低电压稳压二极管使用,图示为简单并联稳压电路,可提供+ 2V 稳定的直流 电压。 R 为降压电阻。

双色发光二极管是将两种发光颜色(常见的为红、绿色)的管芯反向并联后封装在一起。当工作电压 为左正右负时,电流 Ia 通过 VDI 使其发红光。当工作电压为左负右正时,电流 Ib 通过 VDZ 使其发 绿光。

可以用脉冲驱动的方式使双色以 LED 发出其他颜色的光。在双色 LED 左右两端分别接入互为反相 的脉冲电压 CP1 和 CP2 。只要 CP 脉冲频率足够高,当 CPI1 和 CP2 占空比相同时,双色 LED 发橙 色光。当 CP1 占空比大于 CP2 占空比时,双色 LED 发偏红光。当 CP1 占空比小于 CP2 占空比时,双 色 LED 发偏绿光。 检测双色发光二极管时, 表笔对调前后测量的分别是两个 LED 的正向电阻, 表针指示的阻值都较小, 但比 LED 中的发亮光点应分别为两种颜色。

三管脚变色 LED 内部结构如图所示,两种发光颜色(通常为红、绿色)的管芯负极连接在一起,三 个管脚中,左右两边的管脚分别为红、绿色 LED 的正极,中间的管脚为公共负极。

使用时,公共负极 ② 脚接地。当 ① 脚接人工作电压时,电流几通过 VDI1 使其发红光。当 ③ 脚 接入工作电压时,电流几通过 VD2 使其发绿光。当 ① 、 ③ 脚同时接人工作电压时, LED 发橙色光。 与 的比例不同时, LED 发光颜色按比例在红一橙一绿之间变化。 检测三管脚变色 LED 的方法如图所示。红表笔接中间管脚(公共负极),黑表笔分别接左右两管脚, LED 应分别有不同颜色的发亮光点,同时表针指示出 LED 的正向电阻值。 当

LED 数码管是将若干发光二极管按一定图形组织在一起的显示器件。应用较多的是 7 段数码管,分 为共阴极数码管和共阳极数码管两种。图示为共阴数码管内电路, 8 个 LED ( 7 段笔画和 1 个小数点) 的负极连接在一起接地,译码电路按需给不同笔画的 LED 正极加上正电压,使其显示出相应数字。

图示为共阳数码管内电路,8 个 LED 的正极连接在一起接正电压, 译码电路按需使不同笔画的 LED 负极接地,使其显示出相应数字。 LED 数码管一般有 10 个引脚,上、下中间的引脚相通,为公共极。其余 8 个引脚为 7 段笔画和 1 个小数点。对于共阴数码管,万用表红表笔接公共极,黑表笔依次分别接各笔段进行检测,如图所示。对 于共阳数码管,则对调万用表表笔进行检测。

带阻发光二极管又称电压型发光二极管,其电路结构如图所示。带阻 LED 已将限流电阻做到了发光 二极管内,只要接入规定的直流电压即可发光。

闪烁发光二极管是一种特殊的 LED ,它将控制电路集成到了发光二极管内,接人规定的直流电压即 可发出一定频率的闪光。

附录:一般常规分类根据用途来区分,其详细说明如下: 1、检波用二极管 就原理而言,从输入信号中取出调制信号是检波,以整流电流的大小(100mA)作为界线通常把输 出电流小于 100mA 的叫检波。锗材料点接触型、工作频率可达 400MHz,正向压降小,结电容小,检波 效率高,频率特性好,为 2AP 型。类似点触型那样检波用的二极管,除用于检波外,还能够用于限幅、 削波、调制、混频、开关等电路。也有为调频检波专用的特性一致性好的两只二极管组合件。 2、整流用二极管 就原理而言,从输入交流中得到输出的直流是整流。以整流电流的大小(100mA)作为界线通常把 输出电流大于 100mA 的叫整流。面结型,工作频率小于 KHz,最高反向电压从 25 伏至 3000 伏分 A~X 共 22 档。分类如下:①硅半导体整流二极管 2CZ 型、②硅桥式整流器 QL 型、③用于电视机高压硅堆工 作频率近 100KHz 的 2CLG 型。 3、限幅用二极管 大多数二极管能作为限幅使用。也有象保护仪表用和高频齐纳管那样的专用限幅二极管。为了使这 些二极管具有特别强的限制尖锐振幅的作用,通常使用硅材料制造的二极管。也有这样的组件出售:依 据限制电压需要,把若干个必要的整流二极管串联起来形成一个整体。

4、调制用二极管 通常指的是环形调制专用的二极管。就是正向特性一致性好的四个二极管的组合件。即使其它变容 二极管也有调制用途,但它们通常是直接作为调频用。 5、混频用二极管 使用二极管混频方式时,在 500~10,000Hz 的频率范围内,多采用肖特基型和点接触型二极管。 6、放大用二极管 用二极管放大,大致有依靠隧道二极管和体效应二极管那样的负阻性器件的放大,以及用变容二极 管的参量放大。因此,放大用二极管通常是指隧道二极管、体效应二极管和变容二极管。 7、开关用二极管 有在小电流下(10mA 程度)使用的逻辑运算和在数百毫安下使用的磁芯激励用开关二极管。小电流 的开关二极管通常有点接触型和键型等二极管,也有在高温下还可能工作的硅扩散型、台面型和平面型 二极管。开关二极管的特长是开关速度快。而肖特基型二极管的开关时间特短,因而是理想的开关二极 管。2AK 型点接触为中速开关电路用;2CK 型平面接触为高速开关电路用;用于开关、限幅、钳位或检 波等电路;肖特基(SBD)硅大电流开关,正向压降小,速度快、效率高。 8、变容二极管 用于自动频率控制(AFC)和调谐用的小功率二极管称变容二极管。日本厂商方面也有其它许多叫法。 通过施加反向电压, 使其 PN 结的静电容量发生变化。因此,被使用于自动频率控制、扫描振荡、调频 和调谐等用途。通常,虽然是采用硅的扩散型二极管,但是也可采用合金扩散型、外延结合型、双重扩 散型等特殊制作的二极管,因为这些二极管对于电压而言,其静电容量的变化率特别大。结电容随反向 电压 VR 变化,取代可变电容,用作调谐回路、振荡电路、锁相环路,常用于电视机高频头的频道转换和 调谐电路,多以硅材料制作。 9、频率倍增用二极管 对二极管的频率倍增作用而言,有依靠变容二极管的频率倍增和依靠阶跃(即急变)二极管的频率 倍增。频率倍增用的变容二极管称为可变电抗器,可变电抗器虽然和自动频率控制用的变容二极管的工 作原理相同,但电抗器的构造却能承受大功率。阶跃二极管又被称为阶跃恢复二极管,从导通切换到关 闭时的反向恢复时间 trr 短,因此,其特长是急速地变成关闭的转移时间显著地短。如果对阶跃二极管施 加正弦波,那么,因 tt(转移时间)短,所以输出波形急骤地被夹断,故能产生很多高频谐波。 10、稳压二极管 是代替稳压电子二极管的产品。被制作成为硅的扩散型或合金型。是反向击穿特性曲线急骤变化的 二极管。作为控制电压和标准电压使用而制作的。二极管工作时的端电压(又称齐纳电压)从 3V 左右到 150V,按每隔 10%,能划分成许多等级。在功率方面,也有从 200mW 至 100W 以上的产品。工作在反 向击穿状态,硅材料制作,动态电阻 RZ 很小,一般为 2CW 型;将两个互补二极管反向串接以减少温度 系数则为 2DW 型。 11、PIN 型二极管(PIN Diode) 这是在 P 区和 N 区之间夹一层本征半导体(或低浓度杂质的半导体)构造的晶体二极管。PIN 中的 I 是"本征"意义的英文略语。当其工作频率超过 100MHz 时,由于少数载流子的存贮效应和"本征"层中的渡 越时间效应,其二极管失去整流作用而变成阻抗元件,并且,其阻抗值随偏置电压而改变。在零偏置或 直流反向偏置时,"本征"区的阻抗很高;在直流正向偏置时,由于载流子注入"本征"区,而使"本征"区呈 现出低阻抗状态。因此,可以把 PIN 二极管作为可变阻抗元件使用。它常被应用于高频开关(即微波开 关)、移相、调制、限幅等电路中。 12、 雪崩二极管 (Avalanche Diode) 它是在外加电压作用下可以产生高频振荡的晶体管。产生高频振荡的工作原理是栾的:利用雪崩击 穿对晶体注入载流子,因载流子渡越晶片需要一定的时间,所以其电流滞后于电压,出现延迟时间,若 适当地控制渡越时间,那么,在电流和电压关系上就会出现负阻效应,从而产生高频振荡。它常被应用 于微波领域的振荡电路中。 13、江崎二极管 (Tunnel Diode)

它是以隧道效应电流为主要电流分量的晶体二极管。其基底材料是砷化镓和锗。其 P 型区的 N 型区 是高掺杂的(即高浓度杂质的)。隧道电流由这些简并态半导体的量子力学效应所产生。发生隧道效应 具备如下三个条件:①费米能级位于导带和满带内;②空间电荷层宽度必须很窄(0.01 微米以下);简 并半导体 P 型区和 N 型区中的空穴和电子在同一能级上有交叠的可能性。 江崎二极管为双端子有源器件。 其主要参数有峰谷电流比(IP/PV),其中,下标"P"代表"峰";而下标"V"代表"谷"。江崎二极管可以被 应用于低噪声高频放大器及高频振荡器中(其工作频率可达毫米波段),也可以被应用于高速开关电路 中。 14、快速关断(阶跃恢复)二极管 (Step Recovary Diode) 它也是一种具有 PN 结的二极管。其结构上的特点是:在 PN 结边界处具有陡峭的杂质分布区,从而 形成"自助电场"。由于 PN 结在正向偏压下,以少数载流子导电,并在 PN 结附近具有电荷存贮效应,使 其反向电流需要经历一个"存贮时间"后才能降至最小值(反向饱和电流值)。阶跃恢复二极管的"自助电 场"缩短了存贮时间,使反向电流快速截止,并产生丰富的谐波分量。利用这些谐波分量可设计出梳状频 谱发生电路。快速关断(阶跃恢复)二极管用于脉冲和高次谐波电路中。 15、肖特基二极管 (Schottky Barrier Diode) 它是具有肖特基特性的"金属半导体结"的二极管。其正向起始电压较低。其金属层除材料外,还可以 采用金、钼、镍、钛等材料。其半导体材料采用硅或砷化镓,多为 N 型半导体。这种器件是由多数载流 子导电的,所以,其反向饱和电流较以少数载流子导电的 PN 结大得多。由于肖特基二极管中少数载流子 的存贮效应甚微,所以其频率响仅为 RC 时间常数限制,因而,它是高频和快速开关的理想器件。其工作 频率可达 100GHz。并且,MIS(金属-绝缘体-半导体)肖特基二极管可以用来制作太阳能电池或发光 二极管。 16、阻尼二极管 具有较高的反向工作电压和峰值电流,正向压降小,高频高压整流二极管,用在电视机行扫描电路 作阻尼和升压整流用。 17、瞬变电压抑制二极管 TVP 管,对电路进行快速过压保护,分双极型和单极型两种,按峰值功率(500W-5000W)和电压 (8.2V~200V)分类。 18、双基极二极管(单结晶体管) 两个基极,一个发射极的三端负阻器件,用于张驰振荡电路,定时电压读出电路中,它具有频率易 调、温度稳定性好等优点。 19、发光二极管 用磷化镓、磷砷化镓材料制成,体积小,正向驱动发光。工作电压低,工作电流小,发光均匀、寿 命长、可发红、黄、绿单色光。


常用二极管 1、作用:二极管的主要特性是单向导电性,也就是在正向电压的作用下,导通电阻很小;而在反向 电压作用下导通电阻极大或无穷大。正因为二极管具有上述特性,无绳电话机中常把它用在整流、隔离、 稳压、极性保护、编码控制、调频调制和静噪等电路中。 电话机里使用的晶体二极管按作用可分为:整流二极管(如 1N4004)、隔离二极管(如 1N4148)、 肖特基二极管(如 BAT85)、发光二极管、稳压二极管等。 2、识别方法:二极管的识别很简单,小功率二极管的 N 极(负极),在二极管外表大多采用一种色 圈标出来, 有些二极管也用二极管专用符号来表示 P 极 (正极) 或N极 (负极) , 也有采用符号标志为“P”、 “N”来确定二极管极性的。发光二极管的正负极可从引脚长短来识别,长脚为正,短脚为负。 3、测试注意事项:用数字式万用表去测二极管时,红表笔接二极管的正极,黑表笔接二极管的负极, 此时测得的阻值才是二极管的正向导通阻值,这与指针式万用表的表笔接法刚好相反。

4、常用的 1N4000 系列二极管耐压比较如下: 型号 1N4001 1N4002 1N4003 1N4004 1N4005 1N4006 1N4007 耐压(V) 50 100 200 400 600 800 1000 电流(A) 均为 1


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