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电路的一些基本概念

 

电流

电荷的定向移动叫做电流。电路中电流常用I表示。电流分直流和交流两种。电流的大小和方向不随时间变化的叫做直流。电流的大小和方向随时间变化的叫做交流。电流的单位是安(A),也常用毫安(mA)或者微安(uA)做单位。1A=1000mA,1mA=1000uA。

电流可以用电流表测量。测量的时候,把电流表串联在电路中,要选择电流表指针接近满偏转的量程。这样可以防止电流过大而损坏电流表。

电压

河水之所以能够流动,是因为有水位差;电荷之所以能够流动,是因为有电位差。电位差也就是电压。电压是形成电流的原因。在电路中,电压常用U表示。电压的单位是伏(V),也常用毫伏(mV)或者微伏(uV)做单位。1V=1000mV,1mV=1000uV。

电压可以用电压表测量。测量的时候,把电压表并联在电路上,要选择电压表指针接近满偏转的量程。如果电路上的电压大小估计不出来,要先用大的量程,粗略测量后再用合适的量程。这样可以防止由于电压过大而损坏电压表。

电阻

电路中对电流通过有阻碍作用并且造成能量消耗的部分叫做电阻。电阻常用R表示。电阻的单位是欧(Ω),也常用千欧(kΩ)或者兆欧(MΩ)做单位。1kΩ=1000Ω,1MΩ=1000000Ω。导体的电阻由导体的材料、横截面积和长度决定。

电阻可以用万用表欧姆挡测量。测量的时候,要选择电表指针接近偏转一半的欧姆档。如果电阻在电路中,要把电阻的一头引脚断开后再测量。

欧姆定律

导体中的电流I和导体两端的电压U成正比,和导体的电阻R成反比,即I=U/R。这个规律叫做欧姆定律。如果知道电压、电流、电阻三个量中的两个,就可以根据欧姆定律求出第三个量,即

I=U/R,R=U/I,U=I×R

在交流电路中,欧姆定律同样成立,但电阻R应该改成阻抗Z,即I=U/Z

电源

把其他形式的能转换成电能的装置叫做电源。发电机能把机械能转换成电能,干电池能把化学能转换成电能。发电机、干电池等叫做电源。通过变压器和整流器,把交流电变成直流电的装置叫做整流电源。能提供信号的电子设备叫做信号源。晶体三极管能把前面送来的信号加以放大,又把放大了的信号传送到后面的电路中去。晶体三极管对后面的电路来说,也可以看做是信号源。整流电源、信号源有时也叫做电源。

负载

把电能转换成其他形式的能的装置叫做负载。电动机能把电能转换成机械能,电阻能把电能转换成热能,电灯泡能把电能转换成热能和光能,扬声器能把电能转换成声能。电动机、电阻、电灯泡、扬声器等都叫做负载。晶体三极管对于前面的信号源来说,也可以看作是负载。

电路

电流流过的路叫做电路。最简单的电路由电源、负载和导线、开关等元件组成。电路处处连通叫做通路。只有通路,电路中才有电流通过。电路某一处断开叫做断路或者开路。电路某一部分的两端直接接通,使这部分的电压变成零,叫做短路。

电动势

电动势是反映电源把其他形式的能转换成电能的本领的物理量。电动势使电源两端产生电压。在电路中,电动势常用δ表示。电动势的单位和电压的单位相同,也是伏。

电源的电动势可以用电压表测量。测量的时候,电源不要接到电路中去,用电压表测量电源两端的电压,所得的电压值就可以看作等于电源的电动势。如果电源接在电路中,用电压表测得的电源两端的电压就会小于电源的电动势。这是因为电源有内电阻。在闭合的电路中,电流通过内电阻r有内电压降,通过外电阻R有外电压降。电源的电动势δ等于内电压Ur和外电压UR之和,即δ=Ur+UR 。严格来说,即使电源不接入电路,用电压表测量电源两端电压,电压表成了外电路,测得的电压也小于电动势。但是,由于电压表的内电阻很大,电源的内电阻很小,内电压可以忽略。因此,电压表测得的电源两端的电压是可以看作等于电源电动势的。

干电池用旧了,用电压用测量电池两端的电压,有时候依然比较高,但是接入电路后却不能使负载(收音机、录音机等)正常工作。这种情况是因为电池的内电阻变大了,甚至比负载的电阻还大,但是依然比电压表的内电阻小。用电压表测量电池两端电压的时候,电池内电阻分得的内电压还不大,所以电压表测得的电压依然比较高。但是电池接入电路后,电池内电阻分得的内电压增大,负载电阻分得的电压就减小,因此不能使负载正常工作。为了判断旧电池能不能用,应该在有负载的时候测量电池两端的电压。有些性能较差的稳压电源,有负载和没有负载两种情况下测得的电源两端的电压相差较大,也是因为电源的内电阻较大造成的。

周期

交流电完成一次完整的变化所需要的时间叫做周期,常用T表示。周期的单位是秒(s),也常用毫秒(ms)或微秒(us)做单位。1s=1000ms,1s=1000000us。

频率

交流电在1s内完成周期性变化的次数叫做频率,常用f表示。频率的单位是赫(Hz),也常用千赫(kHz)或兆赫(MHz)做单位。1kHz=1000Hz,1MHz=1000000Hz。交流电频率f是周期T的倒数,即

f =1/T

电容

电容是衡量导体储存电荷能力的物理量。在两个相互绝缘的导体上,加上一定的电压,它们就会储存一定的电量。其中一个导体储存着正电荷,另一个导体储存着大小相等的负电荷。加上的电压越大,储存的电量就越多。储存的电量和加上的电压是成正比的,它们的比值叫做电容。如果电压用U表示,电量用Q表示,电容用C表示,那么

C=Q/U

电容的单位是法(F),也常用微法(uF)或者微微法(pF)做单位。1F=106uF,1F=1012pF。

电容可以用电容测试仪测量,也可以用万用电表欧姆挡粗略估测。欧姆表红、黑两表笔分别碰接电容的两脚,欧姆表内的电池就会给电容充电,指针偏转,充电完了,指针回零。调换红、黑两表笔,电容放电后又会反向充电。电容越大,指针偏转也越大。对比被测电容和已知电容的偏转情况,就可以粗略估计被测电容的量值。在一般的电子电路中,除了调谐回路等需要容量较准确的电容以外,用得最多的隔直、旁路电容、滤波电容等,都不需要容量准确的电容。因此,用欧姆挡粗略估测电容量值是有实际意义的。但是,普通万用电表欧姆挡只能估测量值较大的电容,量值较小的电容就要用中值电阻很大的晶体管万用电表欧姆挡来估测,小于几十个微微法的电容就只好用电容测试仪测量了。

容抗

交流电是能够通过电容的,但是电容对交流电仍然有阻碍作用。电容对交流电的阻碍作用叫做容抗。电容量大,交流电容易通过电容,说明电容量大,电容的阻碍作用小;交流电的频率高,交流电也容易通过电容,说明频率高,电容的阻碍作用也小。实验证明,容抗和电容成反比,和频率也成反比。如果容抗用XC表示,电容用C表示,频率用f表示,那么

XC=1/(2πfC)

容抗的单位是欧姆。知道了交流电的频率f和电容C,就可以用上式把容抗计算出来。

电感

电感是衡量线圈产生电磁感应能力的物理量。给一个线圈通入电流,线圈周围就会产生磁场,线圈就有磁通量通过。通入线圈的电源越大,磁场就越强,通过线圈的磁通量就越大。实验证明,通过线圈的磁通量和通入的电流是成正比的,它们的比值叫做自感系数,也叫做电感。如果通过线圈的磁通量用φ表示,电流用I表示,电感用L表示,那么

L= φ/I

电感的单位是亨(H),也常用毫亨(mH)或微亨(uH)做单位。1H=1000mH,1H=1000000uH。

感抗

交流电也可以通过线圈,但是线圈的电感对交流电有阻碍作用,这个阻碍叫做感抗。电感量大,交流电难以通过线圈,说明电感量大,电感的阻碍作用大;交流电的频率高,交流电也难以通过线圈,说明频率高,电感的阻碍作用也大。实验证明,感抗和电感成正比,和频率也成正比。如果感抗用XL表示,电感用L表示,频率用f表示,那么

XL= 2πfL

感抗的单位是欧。知道了交流电的频率f和线圈的电感L,就可以用上式把感抗计算出来。

阻抗

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。阻抗由电阻、感抗和容抗三者组成,但不是三者简单相加。如果三者是串联的,又知道交流电的频率f、电阻R、电感L和电容C,那么串联电路的阻抗

阻抗的单位是欧姆。

对于一个具体电路,阻抗不是不变的,而是随着频率变化而变化。在电阻、电感和电容串联电路中,电路的阻抗一般来说比电阻大。也就是阻抗减小到最小值。在电感和电容并联电路中,谐振的时候阻抗增加到最大值,这和串联电路相反。

相位

相位是反映交流电任何时刻的状态的物理量。交流电的大小和方向是随时间变化的。比如正弦交流电流,它的公式是i=Isin2πft。i是交流电流的瞬时值,I是交流电流的最大值,f是交流电的频率,t是时间。随着时间的推移,交流电流可以从零变到最大值,从最大值变到零,又从零变到负的最大值,从负的最大值变到零,如附图甲所示。在三角函数中2πft相当于角度,它反映了交流电任何时刻所处的状态,是在增大还是在减小,是正的还是负的等等。因此把2πft叫做相位,或者叫做相。

如果t等于零的时候,i并不等于零,公式应该改成i=Isin(2πft+ψ),如图3乙所示。那么2πft+ψ叫做相位,ψ叫做初相位,或者叫做初相。

相位差

两个频率相同的交流电相位的差叫做相位差,或者叫做相差。这两个频率相同的交流电,可以是两个交流电流,可以是两个交流电压,可以是两个交流电动势,也可以是这三种量中的任何两个。

例如研究加在电路上的交流电压和通过这个电路的交流电流的相位差。如果电路是纯电阻,那么交流电压和电流电流的相位差等于零。也就是说交流电压等于零的时候,交流电流也等于零,交流电压变到最大值的时候,交流电流也变到最大值。这种情况叫做同相位,或者叫做同相。如果电路含有电感和电容,交流电压和交流电流的相位差一般是不等于零的,也就是说一般是不同相的,或者电压超前于电流,或者电流超前于电压。

加在晶体管放大器基极上的交流电压和从集电极输出的交流电压,这两者的相位差正好等于180°。这种情况叫做反相位,或者叫做反相。

 

 

 

认识电子元件之 电阻器

电阻器

在电子电路中,为了控制电压和电流,需要用到电阻器。电阻器通常叫做电阻。电阻器的种类很多,从结构形式来分,有固定电阻、可变电阻和电位器三种。在电路中,电阻器的符号如图1所示。

1. 常用电阻的结构和特点。 常用电阻有碳膜电阻、碳质电阻、金属膜电阻、线绕电阻和电位器等。表 1 是几种常用电阻的结构和特点。

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

 

碳膜电阻

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。

 

金属膜电阻

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。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。

 

碳质电阻

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。

 

线绕电阻

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。

 

碳膜电位器

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。

2. 标称阻值和允许误差。 大多数电阻上,都标有电阻的数值,这就是电阻的标称阻值。电阻的标称阻值,往往和它的实际阻值不完全相符。有的阻值大一些,有的阻值小一些。电阻的实际阻值和标称阻值的偏差,除以标称阻值所得的百分数,叫做电阻的误差。表 2 是常用电阻允许误差的等级。

表 2 常用电阻允许误差的等级

允许误差

±0.5% ±1% ±2% ±5% ±10% ±20%

 

级 别

005 01 02 Ⅰ Ⅱ Ⅲ

国家规定出一系列的阻值作为产品的标准。不同误差等级的电阻有不同数目的标称值。误差越小的电阻,标称值越多。表 3 是普通电阻的标称阻值系列。表中的标称值可以乘以 10 、 100 、 1000 、……比如 1.0 这个标称值,就有 1 Ω、10Ω、100Ω、1kΩ、10kΩ、100kΩ、……

表3 普通固定电阻标称阻值系列

允许误差

标 称 阻 值 系 列

 

±5%

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

 

±10%

1.0 1.2 1.5 1.8 2.2 2.7 3.3 3.9 4.7 5.6 6.8 8.2

 

±20%

1.0 1.5 2.2 3.3 4.7 6.8

不同的电路对电阻的误差有不同的要求。一般电子电路,采用Ⅰ级或者Ⅱ级就可以了。在电路中,电阻的阻值,一般都标注标称值。如果不是标称值,可以根据电路要求,选择和它相近的标称电阻。

3. 电阻的额定功率。 当电流通过电阻的时候,电阻由于消耗功率而发热。如果电阻发热的功率大于它能承受的功率,电阻就会烧坏。电阻长时间工作时允许消耗的最大功率叫做额定功率。电阻消耗的功率可以由电功率公式:

 

 

计算出来, P 表示电阻消耗的功率, U 是电阻两端的电压, I 是通过电阻的电流, R 是电阻的阻值。

电阻的额定功率也有标称值,常用的有 1/8 、 1/4 、 1/2 、 1 、 2 、 3 、 5 、 10 、 20 瓦等。在电路图中,常用图 2 所示的符号来表示电阻的标称功率。选用电阻的时候,要留一定的余量,选标称功率比实际消耗的功率大一些的电阻。比如实际负荷 1/4 瓦,可以选用 1/2 瓦的电阻,实际负荷 3 瓦,可以选用 5 瓦的电阻。

 

图 2

4. 电阻的类别和符号。 为了区别不同种类的电阻,常用几个拉丁字母表示电阻类别,如图 3 所示。第一个字母 R 表示电阻,第二个字母表示导体材料,第三个字母表示形状性能。上图是碳膜电阻,下图是精密金属膜电阻。表 4 列出电阻的类别和符号。表 5 是常用电阻的技术特性。

 

图 3

表 4 电阻的类别和符号

顺序

类别

名称

简称

符号

 

第一个字母

主称

电阻器

电位器

R

W

 

第二个字母

导体材料

碳膜

金属膜

金属氧化膜

线绕

线

T

J

Y

X

 

第三个字母

形状性能等

大小

精密

测量

高功率

X

J

L

G

表 5 常用电阻的技术特性

电阻类别

额定功率

( W )

标称阻值范围

( Ω )

温度系数

( 1/ ℃)

噪声电势

( uV/V )

运用频率

 

RT 型

碳膜电阻

0.05

0.125

0.25

0.5

1.2

10~100×10 3

5.1~510×10 3

5.1~910×10 3

5.1~2×10 6

5.1~5.1×10 6

-(6~20)×10 -4

1~5 10 兆赫以下

 

RU 型

硅碳膜电阻

0.125 、 0.25

0.5

1.2

5.1~510×10 3

10~1×10 6

10~10×10 6

±(7~12)×10 -4

1~5 10 兆赫以下

 

RJ 型

金属膜电阻

0.125

0.25

0.5

1.2

30~510×10 3

30~1×10 6

30~5.1×10 6

30~10×10 6

±(6~10)×10 -4

1~4 10 兆赫以下

 

RXYC 型

线绕电阻

2.5~100

5.1~56×10 6

-- -- 低频

 

WTH 型

碳膜电位器

0.5~2

470~4.7×10 6

5~10

5~10 几百千赫以下

 

WX 型

线绕电位器

1~3

10~20×10 3

-- -- 低频

5. 色环阻值表示法。 碳质电阻和一些 1/8 瓦碳膜电阻的阻值和误差用色环表示。在电阻上有三道或者四道色环。靠近电阻端的是第一道色环,其余顺次是二、三、四道色环,第一道色环表示阻值的最大一位数字,第二道色环表示第二位数字,第三道色环表示阻值未应该有几个零。第四道色环表示阻值的误差。色环颜色所代表的数字或者意义见表 6 。

表 6 色环颜色所代表的数字或意义

色 别

第一色环

最大一位数字

第二色环

第二位数字

第三色环

应乘的数

第四色环

误 差

 

1

1

10

--

2

2

100

--

3

3

1000

--

4

4

10000

--

绿

5

5

100000

--

6

6

1000000

--

7

7

10000000

--

8

8

100000000

--

9

9

1000000000

--

0

0

1

--

-- -- 0.1

±5%

 

-- -- 0.01

±10%

 

无色

-- -- -- ±20%

比如有一个碳质电阻,它有四道色环,顺序是红、紫、黄、银。这个电阻的阻值就是 270000 欧,误差是± 10% 。双比如有一个碳质电阻,它有棕、绿、黑三道色环,它的阻值就是 15 欧,误差是 ±20% 。

6. 在电路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2.7M。

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5.1k;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0.36M。

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5.1Ω或者5.1;680欧,可以标注680Ω或者680。

7. 电阻的使用常识。 要根据电路的要求选用电阻的种类和误差。在一般的电路中,采用误差10%,甚至20%的碳膜电阻就可以了。

电阻的额定功率要选用等于实际承受功率 1.5~2 倍的,才能保证电阻耐用可靠。

电阻在装入电路之前,要用万用表欧姆档核实它的阻值。安装的时候,要使电阻的类别、阻值等符号容易看到,以便核实。

电位器

电位器也可理解成阻值可变的可调电阻,但它并不同于可变电阻,电位器的引脚都在3脚以上。电位器的作用主要是调节各种信号或电压的值,除了主机中的各板卡以外,它的使用还是很广泛的,从彩显到有源多媒体音箱几乎所有设备都有电位器的存在。在通常情况下,我们最好不要去动电路中的电位器(机外各种调节旋钮电位器除外),尤其是电源部分的,因为很多值我们在手工条件下是根本无法调节到最佳值的。当然,如果是因为损坏而一定要更换时就另当别论了,但是也一定要选用同一规格的电位器且要把它调到和原电位器差不多的条件下再试机,这样做就可保险一些了。另外电位器的制作材料也是不尽相同的,大体上分三类:金属膜电位器、合成碳质电位器、金属-玻璃釉电位器。

注:在电路中电位器的符号为“W”。

认识电子元件之 电容器

电容器

在各种电子设备中,调谐、耦合、滤波、去耦、隔断直流电、旁路交流电等,都需要用到电容器。电容器通常叫做电容。电容的种类很多,按结构形式来分,有固定电容、半可变电容、可变电容。在电路中,电容的符号如下图所示。

1. 常用电容的结构和特点。 常用电容按介质区分有纸介电容、油浸纸介电容、金属化纸介电容、云母电容、薄膜电容、陶瓷电容、电解电容等。

表 7 是几种常用电容的结构和特点。

表 7 几种常用电容的结构和特点

电容种类

电 容 结 构 和 特 点

 

纸介电容

用两片金属箔做电极,夹在极薄的电容纸中,卷成圆柱形或者扁柱形芯子,然后密封在金属壳或者绝缘材料(如火漆、陶瓷、玻璃釉等)壳中制成。它的特点是体积较小,容量可以做得较大。但是有固有电感和损耗都比较大,用于低频比较合适。

 

云母电容

用金属箔或者在云母片上喷涂银层做电极板,极板和云母一层一层叠合后,再压铸在胶木粉或封固在环氧树脂中制成。它的特点是介质损耗小,绝缘电阻大、温度系数小,适宜用于高频电路。

 

陶瓷电容

用陶瓷做介质,在陶瓷基体两面喷涂银层,然后烧成银质薄膜做极板制成。它的特点是体积小,耐热性好、损耗小、绝缘电阻高,但容量小,适宜用于高频电路。

铁电陶瓷电容容量较大,但是损耗和温度系数较大,适宜用于低频电路。

 

薄膜电容

结构和纸介电容相同,介质是涤纶或者聚苯乙烯。涤纶薄膜电容,介电常数较高,体积小,容量大,稳定性较好,适宜做旁路电容。

聚苯乙烯薄膜电容,介质损耗小,绝缘电阻高,但是温度系数大,可用于高频电路。

 

金属化纸介电容

结构和纸介电容基本相同。它是在电容器纸上覆上一层金属膜来代替金属箔,体积小,容量较大,一般用在低频电路中。

 

油浸纸介电容

它是把纸介电容浸在经过特别处理的油里,能增强它的耐压。它的特点是电容量大、耐压高,但是体积较大。

 

铝电解电容

它是由铝圆筒做负极,里面装有液体电解质,插入一片弯曲的铝带做正极制成。还需要经过直流电压处理,使正极片上形成一层氧化膜做介质。它的特点是容量大,但是漏电大,稳定性差,有正负极性,适宜用于电源滤波或者低频电路中。使用的时候,正负极不要接反。

 

钽、铌电解电容

它用金属钽或者铌做正极,用稀硫酸等配液做负极,用钽或铌表面生成的氧化膜做介质制成。它的特点是体积小、容量大、性能稳定、寿命长、绝缘电阻大、温度特性好。用在要求较高的设备中。

 

半可变电容

也叫做微调电容。它是由两片或者两组小型金属弹片,中间夹着介质制成。调节的时候改变两片之间的距离或者面积。它的介质有空气、陶瓷、云母、薄膜等。

 

可变电容

它由一组定片和一组动片组成,它的容量随着动片的转动可以连续改变。把两组可变电容装在一起同轴转动,叫做双连。可变电容的介质有空气和聚苯乙烯两种。空气介质可变电容体积大,损耗小,多用在电子管收音机中。聚苯乙烯介质可变电容做成密封式的,体积小,多用在晶体管收音机中。

2. 标称容量和允许误差。 电容器上标有的电容数是电容器的标称容量。电容器的标称容量和它的实际容量会有误差。常用固定电容允许误差的等级见表 8 。常用固定电容的标称容量系列见表 9 。

表 8 常用固定电容允许误差的等级

允许误差

±2% ±5% ±10% ±20% (+20% -30%) (+50% -20%) (+100%-10%)

 

级别

02 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ

表 9 常用固定电容的标称容量系列

电容类别

允许误差

容量范围

标 称 容 量 系 列

 

纸介电容、金属化纸介电容、纸膜复合介质电容、低频(有极性)有机薄膜介质电容

±5%

±10%

±20%

100pF~1uF

1.0 1.5 2.2 3.3 4.7 6.8

 

1uF~100uF

1 2 4 6 8 10 15 20 30

50 60 80 100

 

高频(无极性)有机薄膜介质电容、瓷介电容、玻璃釉电容、云母电容

±5%

- 1.1 1.2 1.3 1.5 1.6 1.8 2.0

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

±10%

- 1.0 1.2 1.5 1.8 2.2 2.7

3.3 3.9 4.7 5.6 6.8 8.2

 

±20%

- 1.0 1.5 2.2 3.3 4.7 6.8

 

铝、钽、铌、钛电解电容

±10%

±20%

+50/-20%

+100/-10%

- 1.0 1.5 2.2 3.3 4.7 6.8

( 容量单位 uF)

3. 电容的耐压。 电容长期可靠地工作,它能承受的最大直流电压,就是电容的耐压,也叫做电容的直流工作电压。如果在交流电路中,要注意所加的交流电压最大值不能超过电容的直流工作电压值。

表 10 是常用固定电容直流工作电压系列。有 * 的数值,只限电解电容用。

表 10 常用固定电容的直流电压系列

1.6 4 6.3 10 16 25 32* 40 50 63

100 125* 160 250 300* 400 450* 500 630 1000

表 11 电容的类别和符号

顺 序

类 别

名 称

简 称

称 号

 

第一个字母

主 称

电容器

C

 

第二个字母

介质材料

纸 介

电 解

云 母

高频瓷介

低频瓷介

金属化纸介

聚苯乙烯等有机薄膜

涤纶等有机薄膜

Z

D

Y

C

T

J

B

L

 

第三个字母以后

 

形 状

筒 形

管 状

立式矩形

圆片形

T

G

L

Y

 

结 构

密 封

M

 

大 小

小 型

X

4. 电容的绝缘电阻。 由于电容两极之间的介质不是绝对的绝缘体,它的电阻不是无限大,而是一个有限的数值,一般在 1000 兆欧以上。电容两极之间的电阻叫做绝缘电阻,或者叫做漏电电阻。漏电电阻越小,漏电越严重。电容漏电会引起能量损耗,这种损耗不仅影响电容的寿命,而且会影响电路的工作。因此,漏电电阻越大越好。

5. 电容的类别和符号。 电容的种类也很多,为了区别开来,也常用几个拉丁字母来表示电容的类别。第一个字母C表示电容,第二个字母表示介质材料,第三个字母以后表示形状、结构等。上图是小型纸介电容,下图是立式矩开密封纸介电容。表11列出电容的类别和符号。表12是常用电容的几项特性。

 

表 12 常用电容的几项特性

电容种类

容量范围

直流工作电压

( V )

运用频率

( MHz )

准确度

漏电电阻

( MΩ )

 

中小型纸介电容

470pF~0.22uF

63~630

8 以下

Ⅰ ~ Ⅲ

>5000

 

金属壳密封纸介电容

0.01uF~10uF

250~1600

直流,

脉动直流

Ⅰ ~ Ⅲ

>1000~5000

 

中、小型金属化纸介电容

0.01uF~0.22uF

160 、 250 、 400

8 以下

Ⅰ ~ Ⅲ

>2000

 

金属壳密封金属化纸介电容

0.22uF~30uF

160~1600

直流,

脉动电流

Ⅰ ~ Ⅲ

>30~5000

 

薄膜电容

3pF~0.1uF

63~500

高频、低频

Ⅰ ~ Ⅲ

>10000

 

云母电容

10pF~0.51uF

100~7000

75~250 以下

02~ Ⅲ

>10000

 

瓷介电容

1pF~0.1uF

63~630

低频、高频

50~3000 以下

02~ Ⅲ

>10000

 

铝电解电容

1uF~10000uF

4~500

直流,

脉动直流

ⅣⅤ

-

钽、铌电解电容

0.47uF~1000uF

6.3~160

直流,

脉动直流

ⅢⅣ

-

瓷介微调电容

2/7pF~7/25pF

250~500

高频

- >1000~10000

 

可变电容

最小 >7pF

最大 <1100pF

100 以上

低频,高频

- >500

6. 在电路图中电容单位的标注规则。 通常在容量小于 10000pF 的时候,用 pF 做单位,大于 10000pF 的时候,用 uF 做单位。为了简便起见,大于 100pF 而小于 1uF 的电容常常不注单位。没有小数点的,它的单位是 pF ,有小数点的,它的单位是 uF 。例如, 3300 就是 3300pF , 0.1 就是 0.1uF 等。

7. 电容使用常识。 电容在电路中实际要承受的电压不能超过它的耐压值。在滤波电路中,电容的耐压值不要小于交流有效值的1.42倍。使用电解电容的时候,还要注意正负极不要接反。

不同电路应该选用不同种类的电容。揩振回路可以选用云母、高频陶瓷电容,隔直流可以选用纸介、涤纶、云母、电解、陶瓷等电容,滤波可以选用电解电容,旁路可以选用涤纶、纸介、陶瓷、电解等电容。

电容在装入电路前要检查它有没有短路、断路和漏电等现象,并且核对它的电容值。安装的时候,要使电容的类别、容量、耐压等符号容易看到,以便核实。

 

 

认识电子元件之 电感线圈

电感线圈

电感线圈是由导线一圈靠一圈地绕在绝缘管上,导线彼此互相绝缘,而绝缘管可以是空心的,也可以包含铁芯或磁粉芯,简称电感。用L表示,单位有亨利(H)、毫亨利 (mH)、微亨利(uH),1H=10^3mH=10^6uH。

一、电感的分类

按 电感形式 分类:固定电感、可变电感。

按导磁体性质分类:空芯线圈、铁氧体线圈、铁芯线圈、铜芯线圈。

按 工作性质 分类:天线线圈、振荡线圈、扼流线圈、陷波线圈、偏转线圈。

按 绕线结构 分类:单层线圈、多层线圈、蜂房式线圈。

二、电感线圈的主要特性参数

1、电感量L

电感量L表示线圈本身固有特性,与电流大小无关。除专门的电感线圈(色码电感)外,电感量一般不专门标注在线圈上,而以特定的名称标注。

2、感抗XL

电感线圈对交流电流阻碍作用的大小称感抗XL,单位是欧姆。它与电感量L和交流电频率f的关系为XL=2πfL

3、品质因素Q

品质因素Q是表示线圈质量的一个物理量,Q为感抗XL与其等效的电阻的比值,即:Q=XL/R。 线圈的Q值愈高,回路的损耗愈小。线圈的Q值与导线的直流电阻,骨架的介质损耗,屏蔽罩或铁芯引起的损耗,高频趋肤效应的影响等因素有关。线圈的Q值通常为几十到几百。

4、分布电容

线圈的匝与匝间、线圈与屏蔽罩间、线圈与底版间存在的电容被称为分布电容。分布电容的存在使线圈的Q值减小,稳定性变差,因而线圈的分布电容越小越好。

三、常用线圈

1、单层线圈

单层线圈是用绝缘导线一圈挨一圈地绕在纸筒或胶木骨架上。如晶体管收音机中波天线线圈。

2、蜂房式线圈

如果所绕制的线圈,其平面不与旋转面平行,而是相交成一定的角度,这种线圈称为蜂房式线圈。而其旋转一周,导线来回弯折的次数,常称为折点数。蜂房式绕法的优点是体积小,分布电容小,而且电感量大。蜂房式线圈都是利用蜂房绕线机来绕制,折点越多,分布电容越小

3、铁氧体磁芯和铁粉芯线圈

线圈的电感量大小与有无磁芯有关。在空芯线圈中插入铁氧体磁芯,可增加电感量和提高线圈的品质因素。

4、铜芯线圈

铜芯线圈在超短波范围应用较多,利用旋动铜芯在线圈中的位置来改变电感量,这种调整比较方便、耐用。

5、色码电感器

色码电感器是具有固定电感量的电感器,其电感量标志方法同电阻一样以色环来标记。

6、阻流圈(扼流圈)

限制交流电通过的线圈称阻流圈,分高频阻流圈和低频阻流圈。

7、偏转线圈

偏转线圈是电视机扫描电路输出级的负载,偏转线圈要求:偏转灵敏度高、磁场均匀、Q值高、体积小、价格低。

 

认识电子元件之 二极管

二极管

二极管属于半导体,它由N型半导体与P型半导体构成,它们相交的界面上形成PN结。二极管的主要特点就是单向导通,而反向截止,也就是正电压加在P极,负电压加在N极,所以二极管的方向性是非常重要的。

 

 

从二极管的作用上分类可分为:整流二极管、降压二极管、稳压二极管、开关二极管、检波二极管、变容二极管;从制作材料上可分为硅二极管和锗二极管。无论是什么二极管,都有一个正向导通电压,低于这个电压时二极管就不能导通,硅管的正向导通电压在0.6V~0.7V、锗管在0.2V~0.3V,其中0.7V和0.3V是二极管的最大正向导通电压——即到此电压时无论电压再怎么升高(不能高于二极管的额定耐压值),加在二极管上的电压也不会再升高了。

下面笔者再说一下不同的二极管的不同作用:整流二极管,用四个整流二极管的作用是将交流电变换成直流电,也就是最著名的整流桥电路,当然,有很多地方已将这四个二极管整合为一个硅堆了。不过无论是分立元件还是整合的,它们所使用的二极管都是低频二极管,但经过开关电源电路后输出的电压就要用开关二极管或快速恢复二极管了。这一点一定要记住,因为如果用低频二极管去对高频电压整流的话是会烧掉二极管的,甚至会烧坏其它元件。不过如果是将高频二极管用到低频电路中是没有问题的。另外二极管和电容一样是有耐压值的,所以只有耐压值高于实际电压的二极管才能放心使用。稳压二极管也很常见,它能将较高的电压稳定到它的额定电压值上,但是它的接法和二极管是相反的,因为它利用的是反向导通原理。

 

 

注:二极管在电路中的符号为“VD”或“D”,稳压二极管的符号为“ZD”。

 

稳压二极管

稳压二极管(又叫齐纳二极管)它的电路符号是:此二极管是一种直到临界反向击穿电压前都具有很高电阻的半导体器件.在这临界击穿点上,反向电阻降低到一个很少的数值,在这个低阻区中电流增加而电压则保持恒定,稳压二极管是根据击穿电压来分档的,因为这种特性,稳压管主要被作为稳压器或电压基准元件使用.其伏安特性,稳压二极管可以串联起来以便在较高的电压上使用,通过串联就可获得更多的稳定电压.

稳压管的应用:

1、浪涌保护电路(如图2):

 

 

 

稳压管在准确的电压下击穿,这就使得它可作为限制或保护之元件来使用,因为各种电压的稳压二极管都可以得到,故对于这种应用特别适宜.图中的稳压二极管D是作为过压保护器件.只要电源电压VS超过二极管的稳压值D就导通,使继电器J吸合负载RL就与电源分开.

2、过压保护电路(如图3):

 

 

 

EC是电视机主供电压,当EC电压过高时,D导通,三极管BG导通,其集电极电位将由原来的高电平(5V)变为低电平,通过待机控制线的控制使电视机进入待机保护状态.

 

3、电弧抑制电路如图4:

 

 

 

在电感线圈上并联接入一只合适的稳压二极管(也可接入一只普通二极管原理一样)的话,当线圈在导通状态切断时,由于其电磁能释放所产生的高压就被二极管所吸收,所以当开关断开时,开关的电弧也就被消除了.这个应用电路在工业上用得比较多,如一些较大功率的电磁吸控制电路就用到它.

 

4、串联型稳压电路(如图5):

 

 

 

在此电路中,串联稳压管BG的基极被稳压二极管D钳定在13V,那么其发射极就输出恒定的12V电压了.这个电路在很多场合下都有应用

 

 
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