导图社区 基础电子元器件,接插件和导线
自动化基础导学与初步实践第三章思维导图,包含电容器、电阻器和电位器、电感器、变压器等。
编辑于2023-11-21 18:03:37基础电子元器件,接插件和导线
3.1 电子元器件,接插件和导线是构成电子电路的基础
3.2 电阻器和电位器
3.2.1 电阻器
1. 电阻器介绍
电阻反映导体对电流的阻碍作用,在电路中起阻碍电流作用的元件称为电阻器,通常称为电阻。用字母R表示
2. 电阻器实物图与符号
3. 电阻器的分类
电阻器分为薄膜类,合金类,合成类和敏感类
4. 电阻器的命名
5. 电阻器的主要参数
电阻器的主要参数包括标称数值,允许偏差,额定功率,极限工作电压,额定电压,稳定性,噪声电动势,最高工作温度,高频特性和温度特性。
1.标称阻值R:标称在电阻器上的阻值称为标称阻值
2.允许偏差:标称阻值与实际测量值的最大偏差范围和标称阻值之比的百分数。
3.额定功率P:在规定温度下,在电路中长期连续工作而不损坏或不显著改变其性能所允许消耗的最大功率。
4. 极限工作电压V:不能超过的电压值,否则马上烧毁。
5. 额定电压U:U=min(PR**1/2,V)
6. 稳定性:不受环境和工作状态影响的 程度。
7. 噪声电动势:由热噪声和电流噪声产生的电势,一般是弱信号系统考虑。
8. 最高工作温度:电阻能正常工作的最高温度。
9. 高频特性:任何一种电阻均存在分布电感和寄生电容,只是大小问题,线绕电阻的分布电感和寄生电感要比非线绕电阻大得多。
10. 温度特性:金属的电阻随着温度的升高而增大,而非金属则相反,具有负的温度系数,随着温度的升高而降低。
6. 电阻器的标识
1. 直标法:把元件的主要参数直接印制在元件的表面上,这种方法主要用于功率比较大的电阻。
2. 色标法:小功率电阻广泛采用色标法,一般用色环表示电阻器的数值及精度。三色环电阻不提供偏差信息,四色、五色环电阻提供偏差信息。电阻器一般用背景区别电阻器的种类:如浅色(淡绿色、淡蓝色、浅棕色)表示碳膜电阻,用红色表示金属或金属氧化膜电阻,深绿色表示线绕电阻
黑0,棕1,红2,橙3,黄4
绿5,蓝6,紫7,灰8,白9
3. 文字符号法
7.电容器的选用规范
1. 功率 (1)当电阻工作的环境温度小于额定温度时,其实际功耗必须小于额定功率的50%;(2)当电阻工作的环境温度大于额定温度时,其实际功耗必须小于电阻功率降额曲线上对应功率限制的50%
2. 表面温度 对于用于室内控制器的电阻,在电压220V±15%、工况32℃、湿度80%测试,电阻的表面温度应小于80°℃;对于用于室外控制器的电阻,在电压220V±15%、工况43°℃、湿度80%测试,电阻的表面温度应小于90°℃。
3. 工作电压 (1)电阻的最大工作电压应小于其额定电压。
4. 强电电路使用要求 (1)在强电电路使用条件下,且电阻实际应用时的最大温升小于15K时,必须选用玻璃釉电阻或金属釉电阻,禁止使用金属膜电阻和氧化膜电阻。 (2)强电电路中,当电阻的温升大于15K时应选用氧化膜电阻;在跨越零火线使用时,需采用两个氧化膜电阻串联。
5. 电阻的高频特性 低频时,阻抗约等于电阻值;频率增加,容抗减小,感抗增大,当容抗较小时,感抗起主要作用,总阻抗增加;频率继续增加,达到谐振频率时,阻抗最小,等于电阻;超过谐振频率时,阻抗又会增加。
8. 电阻的质量判别方法
(1)从外观上进行检查,看外形是否端正、标志是否清晰、保护漆层是否完好。 (2)使用万用表适当的欧姆挡量程测量该电阻的阻值,将此值和该电阻的标称阻值比较,是否符合误差范围。注意测量时将电阻一端与电路断开后才能进行测量;特别注意测量高阻值时,不允许用手触表笔 (3)精确测量电阻值需要使用电桥
3.2.2 电位器
电位器是一种可调电阻,也是电子电路中用途最广泛的元器件之一。它对外有三个引出端,其中两个为固定端,另一个是中心轴头。转动或调节电位器转动轴,其中心轴头与固定端之间的阻值将发生变化。
1. 电位器的分类 通常电位器根据不同条件可以分为不同种类。(1)按调节方式:旋转(单圈、多圈)、直滑。(2)按联数:单联、双联。 (3)按有无开关:带开关(旋转、推拉)、无开关。 (4)按输出函数特性,即阻值与操作量关系:线性(X/B)(D/C)—音调控制;指数(Z/A)
2. 电位器的结构和工作原理 电位器的电阻体有两个固定端,通过调节转轴或滑柄,改变动触点在电阻体上的位置,则改变了动触点与任一个固定端之间的电阻值,从而改变了电压与电流的大小。以旋转式电位器为例,电位器主要由电阻体、滑动片、转动轴、焊片和外壳等组成。
3. 电位器的主要参数 (1)标称阻值:名义阻值,与电阻一样。(2)额定功率:在直流或交流电路中,大气压为87~107kPa时,在规定的额定温 度下两个固定端上长期连续负荷所允许消耗的最大功率。 (3)符合度:电位器的实际输出函数特性和所要求的理论函数特性之间的符合程度。 它用实际特性和理论特性之间的最大偏差对外加总电压的百分数表示。 (4)阻值变化特性:线性、对数、指数。 (5)零位电阻:动触点滑到固定端时两端电阻。 (6)分辨率(分辨力):电位器的理论精度。 线绕电位器和线性电位器:用动触点在绕组上每移动一匝所引起的电阻变化量与总电 阻的百分比表示,即绕线总匝数N的倒数。 函数特性的电位器:由于绕组上每一匝的电阻不同,故分辨率是个变量。以函数特性 曲线上斜率最大的一段作为平均分辨率。 (7)滑动噪声:电位器电阻分配不当、转动系统配合不当及电位器存在接触电阻等 原因造成的叠加在信号上的噪声。 (8)耐磨性:电位器在规定的试验条件下,动触点可靠运动的总次数,常用“周” 表示。
4. 电位器的标识 电位器一般均采用直标法,在电位器外壳上用字母和数字标志着它们的型号、额定 功率、标称阻值、阻值与转角间的关系等。
5. 电位器的选用规范 电位器的选用同样要遵守电阻选用规范要求,如功率、表面温度、工作电压、强电电路使用环境、电阻的高频特性。同时注意:根据用途选择合适的阻值变比;要求高分辨率可选用非线绕电位器和多圈电位器;调节后不需要再调整的,选用微调电位器。对电位器的主要要求是阻值符合要求、中心滑动端与电阻体之间接触良好,转动平滑、对带开关电位器,开关部分应动作准确可靠、灵活
6. 电位器的判别方法与检测 电位器检测需要注意以下几点: (1)机械部件是否完好、通断音、旋转是否顺畅等;(2)测量固定端间的阻值是否与标称阻值一致,同时旋动滑动触头,不变; 其值应固定 (3)测量过程中,慢慢旋转转轴,正常情况下读数应平稳地朝一个方向变化; 各端子、外壳、转轴间的绝缘电阻是否够大。
3.3 电容器
3.3.1 电容器介绍
电容器由两个相互靠近的导体之间夹一层不导电的绝缘材料(电介质)构成。电流是通过电场的形式在电容器间通过的。 电容通常用字母C表示,电容的基本单位为法拉(F),换算如式(3-4): lF=10°mF=10°uF=10'nF=10'pF (3-4)对于极板电容决定式:C=eS/4πkd,其中,静电常数k=8.988×10N·m2/C2,ε是介电常数。电容器的电容量C 反映电容器储能能力的强弱Q=CU。可知电容大小与电介质和正对面积及直径有关。
3.3.2 电容器实物图与符号
3.3.3 电容器分类
根据分析统计,电容器可以按照以下方式分类。 (1)按照结构分类:固定电容器、可变电容器和微调电容器。 (2)按电解质分类:有机介质电容器、无机介质电容器、电解电容器、电热电容器 和空气介质电容器等。 (3)按用途分类:高频旁路、低频旁路、滤波、调谐、低频耦合、小型电容器。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。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。 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。 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。 低频耦合: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。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。 (4)按制造材料的不同可以分为:瓷介电容、涤纶电容、电解电容、钽电容,还有先进的聚丙烯电容,等等。
3.3.4命名
3.3.5 主要参数
电容器的主要参数如下。 (1)标称电容量:标志在电容器上的电容量,也按电阻类似的方式系列化。 (2)允许偏差:实际电容量与标称偏差。通常用精度等级进行标注。精度等级有01(1%)、02(2%)、I(5%)、Ⅱ(10%)、Ⅲ(20%)、IV (-30%~+20%)、V(+50%~-20%)、VI(-10%~+100%),一般电容器常用1、Ⅱ、Ⅲ级,电解电容器用I、V、VI级,根据用途选取。 (3)额定电压: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。当电容器两端的电压加到一定程度后,中间介质也能够导电,称这个电压为击穿电压。电容器击穿,会造成不可修复的永久损坏。 (4)绝缘电阻Rm: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,其值越大越好。当电容较小时,主要取决于电容的表面状态;容量>0.1μF时,主要取决于介质的性能。 (5)电容的时间常数:为恰当地评价大容量电容的绝缘情况而引入了时间常数,它等于电容的绝缘电阻与容量的乘积RmC。 (6)频率特性:随着频率的上升,一般电容器的电容量呈现下降的规律。 (7)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称为损耗。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引起。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。
3.3.6 标识
1. 直标法
2. 数码表示法
3. 文字符号法
4. 色标法
3.3.7 用途
耦合
滤波
去耦
储能
调谐
3.3.8 特点
3.3.9 选用规范
选用电容器的基本思路: (1)满足电子设备对电容器主要参数的要求; (2)选用符合电路要求的类型; (3)从电容器的外表面和形状上考虑; (4)根据不同的电路及电路中信号频率的高低选择合适的型号,合理确定电容器的精度与电容器的额定工作电压及容量,尽量选择绝缘电阻大的电容,同时考虑温度系数和频率特性及使用环境。下面是一些电容选择常识: (1)大容量值的电容通常适合用于滤除低频干扰噪声;(2)小容量值的电容通常适合用于滤除高频干扰噪声;(3)谐波回路可选云母电容、高频陶瓷电容; (4)隔直流时可选云母电容、涤纶电容、陶瓷电容和电解电容; (5)作滤波器时,应选电解电容。
3.4 电感器
3.4.1 电感器介绍
电感器是能够把电能转化为磁能而存储起来的元件。电感器的结构类似于变压器,但只有一个绕组。电感器具有一定的电感,它只阻碍电流的变化。如果电感器在没有电流通过的状态下,电路接通时它将试图阻碍电流流过它;如果电感器在有电流通过的状态下,电路断开时它将试图维持电流不变。电感器又称扼流器、电抗器、动态电抗器。 电感通常用字母L表示,电感的单位用亨利(H)、毫亨(mH)和微亨(μH)表示。单位换算关系是 1H=10² mH=10°μH
3.4.2 实物与符号
3.4.3 分类
电感器的分类如下。 (1)按工作特性分:固定、可变。 (2)按有无磁芯分:空心、磁芯。 (3)按安装形式分:立式、卧式、小型固定式。 (4)按工作频率分:高频、低频。 (5)按应用场合分:天线线圈、振荡线圈、扼流线圈、滤波线圈、陷波线圈、偏转线圈。
3.4.4 磁珠
磁珠按照它在某一频率(100MHz)产生的阻抗来标称的,所以其单位是2。频率越高,阻值越大,所以通常用于吸收高频。铁氧体是其主要材料。磁珠有三个参数:初始磁通量、居里温度、工作频率(磁芯材料)。
电感和磁珠的联系与区别: (1)电感是储能元件,而磁珠是能量转换(消耗)器件; (2)电感多用于电源滤波回路,磁珠多用于信号回路,用于电磁兼容(electromagnetic (3)磁珠主要用于抑制电磁辐射干扰,而电感用于这方面则侧重于抑制传导性干扰,两者都可用于处理 EMC、电磁干扰(clectromagnctic interference,EMI)问题。EMI有两个途径,即辐射和传导,不同的途径采用不同的抑制方法,前者用磁珠,后者用电感; (4)磁珠是用来吸收超高频信号,像射频(radio frequency,RF)电路,锁相环(phase locked loop,PLL)振荡电路,以及含超高频存储器电路都需要在电源输入部分加磁珠,而电感是一种蓄能元件,用在LC谐振电路、LC振荡电路及中低频的滤波电路等,其应用频率范围很少超过 50 MHz; (5)电感用于电路的匹配和信号质量的控制上,一般地的连接和电源的连接均用电感。而磁珠用于模拟地和数字地结合的地方,对信号线也采用磁珠。 磁珠的大小(确切地说应该是磁珠的特性曲线)取决于需要磁珠吸收的干扰波的频率。磁珠的数据手册一般会附有频率和阻抗的特性曲线图。
3.4.5 电感器:主要参数:1. 自感系数 2. 允许偏差 3. 品质系数 4. 分布电容 5. 固有频率 6. 额定电流 3.4.6 电感器的标识 3.4.7 电感器的用途 3.4.8 选用规范 3.4.9 检测
3.5 变压器
单,三相
主要参数:1.工作频率 2. 额定电压 3. 额定电流 4. 额定容量 5. 电压比 6.变比 7. 效率 8. 空载电流 9. 漏电感 10. 空载损耗
3.6 二极管
主要参数:(1)最大整流电流I1:指管子长期运行时,允许通过的最大正向平均电流。因为电流通过PN结要引起管子发热,电流太大,发热量超过限度,就会使PN结烧坏。(2)反向击穿电压V:指能将管子反向击穿时的电压值。击穿时,反向电流剧增二极管的单向导电性被破坏,甚至因过热而烧坏。一般手册上给出的最高反向工作电压约为击穿电压的一半,以确保关系安全运行。 (3)反向电流1:指管子未击穿时的反向电流,其值越小,则管子的单向导电性越好。由于温度增加,反向电流会明显增加,所以在使用二极管时要注意温度的影响。(4)极间电容C:极间电容是反映二极管PN结电容效应的参数。在高频或开关状态运用时,必须考虑极间电容的影响。 (5)最大(小)工作电流(对稳压管):使用时,应特别注意不要超过最大整流电流和最高反向工作电压,否则将容易损坏管子。 (6)最高工作频率f:由于PN结的结电容存在,当工作频率超过某一值时,它的单向导电性将变差。点接触式二极管的f,值较高,在100MHz以上;整流二极管的广较低,一般不高于几千赫兹。 (7)反向恢复时间t:指二极管由导通突然反向时,反向电流由很大衰减到接近I时所需要的时间。大功率开关管工作在高频开关状态时,此项指标至为重要。
3.7 其它半导体分立器件
三极管:.双极型三极管主要参数 (1)共射电流放大倍数β:β值一般为20~200,它是表征三极管电流放大作用的最主要的参数。 (2)反向击穿电压值Uanceo:指基极开路时加在c、e两端电压的最大允许值,一般为几十伏,高压大功率管可达千伏以上。 (3)最大集电极电流Im:指由于三极管1过大使β值下降到规定允许值时的电流(一般指β值下降到2/3正常值时的1。值)。实际管子在工作时超过Iy并不一定损坏,但管子的性能将变差。 (4)最大管耗Pm:指根据三极管允许的最高结温而定出的集电结最大允许耗散功率。在实际工作中三极管的1与Uc的乘积要小于P值,反之则可能烧坏管子。(5)穿透电流1m0:指在三极管基极电流1=0时,流过集电极的电流1。它表明基极对集电极电流失控的程度。小功率硅管的Iceo约为0.1mA,锗管的值要比它大1000倍,大功率硅管的Iceo约为毫安数量级。 (6)特征频率斤:指三极管的β值下降到1时所对应的工作频率。f的实际工作频率为100~1000MHZ。 半导体三极管的正确使用 (1)使用三极管时,不得有两项以上的参数同时达到极限值。 (2)焊接时,应使用低熔点焊锡。管脚引线不应短于10mm,焊接动作要快,每根引脚焊接时间不应超过两秒。 (3)三极管在焊入电路时,应先接通基极,再接入发射极,最后接入集电极。拆下时,应按相反次序,以免烧坏管子。在电路通电的情况下,不得断开基极引线,以免损坏管子。 (4)使用三极管时,要先固定好,以免因振动而发生短路或接触不良,并且不应靠 近发热元件。 (5)功率三极管应加装有足够大的散热器。
3.8集成稳压电路
3.9 其它常用器件
3.9.1 光电器件 3.9.2 压电器件 3.9.3 扬声器 3.9.4 传声器
3.10 接插件
3.10.1 接插件 3.10.2 通信接头
3.11导线