电子元件基础教程4.doc

目录第一章：基本元件1第一节 电阻器1电阻器的种类2二、电阻器的标识2三、可变电阻3四、特种电阻3第二节 电容器4第三节 电感器6第二章：半导体器件7第一节 二极管7第二节 三极管8第三节 可控硅9第四节 集成电路10第三章：各种集成电路简介11第一节 三端稳压IC11第二节 语音集成电路12第三节 数字集成电路13第四节 模拟集成电路14第四章：基本工具15第一节 万用表15第二节 电烙铁17第三节 印刷电路板18第五章：其他元器件19第四章：基本工具第一节 万用表 目前的万用表分为指针式和数字式，它们各有方便之处，很难说谁好谁坏，最好是能够备有指针和数字式的各一个。业余电子制作有一个指针式的MF30型万用表也就可以了，这可是一种经典型号。还有元老级的MF500型万用表，廉价的MF50万用表，一般都可以在电讯商店买到。 万用表的三个基本功能是测量电阻、电压、电流，所以老前辈们叫它三用表。 现在的万用表添加了好多新功能，尤其是数字式万用表，如测量电容值，三极管放大倍数，二极管压降等，更有一种会说话的数字万用表，能把测量结果用语言播报出来。（其实不是很难，Bitbaby曾有一度很想用单片机和语音电路做一个：-） 数字式万用表也有许多经典型号，如DT830C，DT830C，DT890D等，后面的后缀表示功能上的区别，其中DT830C已经买到了三十多元一个，够便宜的。 Bitbaby在学校里装过一个MF50的万用表，电路原理并不复杂，只是那么多的元件没有印刷板来固定，而是直接焊在接线板上，自己装对初学者来说还是麻烦了点。 万用表最大的特点是有一个量程转换开关，各中功能就是靠这个开关来切换的。基本上，用A-来表示测直流电流，一般毫安档和安培档各又分几档。V-表示测直流电压，高级点的万用表有毫伏档，电压档也分几档。V是用来测交流电压的。A测交流电流。 欧姆档测电阻，对于指针式万用表，每换一次电阻档还要做一次调零。调零就是把万用表的红表笔和黑表笔搭在 一起，然后转动调零钮，使指针指向零的位置。hFE是测量三极管的电流放大系数的，只要把三极管的三个管脚插入万用表面板上对应的孔中，就能测出hFE值。注意PNP、NPN是不同的。 以下以MF30型万用表为例，说明万用表的读数。第一条刻度线是电阻值指示，最左端是无穷大，右端为零，当中刻度不均匀。电阻档有R1、R10、R100、R1K、R10K各档，分别说明刻度的指示再要乘上的倍数，才得到实际的电阻值（单位为欧姆）。 例如用R100档测一电阻，指针指示为“10”，那么它的电阻值为10100=1000，即1K。第二条刻度线是500V档和500mA档共用，需要注意的是电压档、电流档的指示原理不同于电阻档， 例如5V档表示该档只能测量5V以下的电压，500mA档只能测量500mA以下的电流，若是超过量程，就会损坏万用表。 注意事项： 万用表使用时应该水平着放。红表笔插在+孔内，黑表笔插入-孔内。 测试电流就用电流档，而不能误用电压档、电阻挡，其他同理，否则轻则烧万用表内的保险丝，重则损坏表头。事先不知道量程， 就选用最大量程尝试着测量，然后断开测量电路再换档，切不可在线的情况下转换量程。有表针迅速偏转到底的情况，应该立即断开电路，进行检查。 最后还有一个规矩，就是约定用完后的万用表要把量程开关拨到交流电压最高档，以防别人不慎测量220V市电电压而损坏。记住这个老前辈们留下的优良传统呦！ 关于数字万用表的使用，这里有一篇转载自无线电的文章 关于用万用表检查元器件的技巧将另文详述。这里有一些万用表的图片:MF110 MF500 MF50 MF47 DT830B DT890 第二节 电烙铁 电烙铁分为外热式和内热式两种，外热式的一般功率都较大。 内热式的电烙铁体积较小，而且价格便宜。一般电子制作都用20W-30W的内热式电烙铁。当然有一把50W的外热式电烙铁能够有备无患。内热式的电烙铁发热效率较高，而且更换烙铁头也较方便。 电烙铁是用来焊锡的，为方便使用，通常做成“焊锡丝”，焊锡丝内一般都含有助焊的松香。 焊锡丝使用约60%的锡和40%的铅合成，熔点较低。（Bitbaby有个好习惯，就是每次做完事后都去洗手，铅可不是什么 好东西，松香倒是蛮闻得惯的：-） 松香是一种助焊剂，可以帮助焊接，拉二胡的人肯定有吧，听说也可到药店购买。松香可以直接用，也可以配置成松香溶液，就是把松香碾碎，放入小瓶中，再加入酒精搅匀。注意酒精易挥发，用完后 记得把瓶盖拧紧。瓶里可以放一小块棉花，用时就用镊子夹出来涂在印刷板上或元器件上。 注意市面上有一种焊锡膏（有称焊油），这可是一种带有腐蚀性的东西，是用在工业上的，不适合电子制作使用。还有市面上的松香水，并不是我们这里用的松香溶液。 电烙铁是捏在手里的，使用时千万注意安全。新买的电烙铁先要用万用表电阻档检查一下插头与金属外壳之间的电阻值，万用表指针应该不动。否则应该彻底检查。 最近生产的内热式电烙铁，厂家为了节约成本，电源线都不用橡皮花线了，而是直接用塑料电线，比较不安全。强烈建议换用橡皮花线，因为它不像塑料电线那样容易被烫伤、破损，以至短路或触电。 新的电烙铁在使用前用锉刀锉一下烙铁的尖头，接通电源后等一会儿烙铁头的颜色会变，证明烙铁发热了，然后用焊锡丝放在烙铁尖头上镀上锡，使烙铁不易被氧化。在使用中，应使烙铁头保持清洁，并保证烙铁的尖头上始终有焊锡。 使用烙铁时，烙铁的温度太低则熔化不了焊锡，或者使焊点未完全熔化而成不好看、不可靠的样子。太高又会使烙铁“烧死”（尽管温度很高，却不能蘸上锡）。 另外也要控制好焊接的时间，电烙铁停留的时间太短，焊锡不易完全熔化、接触好，形成“虚焊”，而焊接时间太长又容易损坏元器件，或使印刷电路板的铜箔翘起。 一般一两秒内要焊好一个焊点，若没完成，宁愿等一会儿再焊一次。焊接时电烙铁不能移动，应该先选好接触焊点的位置，再用烙铁头的搪锡面去接触焊点。第三节 印刷电路板 印刷电路板是电子制作中的一个大头，也是最能体现电子爱好者制作水平的技术了。印刷电路板简称印制板，工厂制作与业余制作有很大的不同 。工厂一般根据客户提供的电路原理图用计算机设计出印刷板图，然后经过照相制版等技术做出印制板，然后上阻焊、印字等形成成品，需要一系列设备。 而传统的业余制作中只能采用敷铜板加腐蚀液的土方法制作印制板。近年来推出了万用试验板、感光电路板等新型技术，解放了广大的电子 爱好者和电子产品开发者。加之PC机的普及，用CAD软件设计电路、自动生成PCB（印刷电路板）已经不算难事了。甚至直接打印在胶片上配合感光电路板做印刷板更是方便极了。 Bitbaby在学校的课程中学过ORCAD软件，用它设计了一个8031单片机的典型应用电路，感觉还真不错。老师还不准用ORCAD的自动布线功能， 那张图Bitbaby的手工布线可漂亮了，走线的转角都是平滑过渡，充分考虑这样的设计使印板更牢固，以至于老师以为是自动布线的呢（不自吹了：-）。可惜当时没有打印机打印出PCB来。 PROTEL更是为广大电子爱好者所熟知，只可惜Bitbaby对它没有很深的研究。一般的电子制作电路均不复杂，对老手来说，也只要用脑子就能设计出印刷电路板图来，所以还是讲讲传统的印制板的制作方法吧。 首先要在纸上根据电路原理图设计出印刷电路板图，各元器件之间的正确连接是重要的，还要注意元器件的大小、排列位置、干扰等。（Bitbaby以后将写一篇专门的文章 讲述如何设计印制板。） 设计完成后要反复校对原理图，并找出元器件实物放到各自的位置，在调整孔距、走线等。注意正反面，有时不小心设计了反面，可以把原图放在复写纸上描一次，那么在纸的背面就有了所需要的。 Bitbaby制作印制板的方法，是把设计好的1：1图纸剪下来，用透明胶贴在单面敷铜板的铜面上，然后用冲子在需要钻孔的地方敲一下，形成凹进去的小坑，这样再用小电钻钻孔就不会打滑了。然后用自制的小电钻（收录机电动机改装）打孔，全部打完后撕下图纸，直接用毛笔蘸油漆描线路。 由于已经有孔的定位，画起来不困难，只要记住那几个孔是连在一起的就好了。一般不复杂的电路用这样的方法制作电路板极快（连复写纸都省了：），若是复杂的电路可以在图纸和敷铜板之间夹一张复写纸，然后把印刷板图描一遍，打孔的地方描得深些，然后用毛笔蘸油漆描线路。 如果没有油漆，可以用质量较好的记号笔描线路，或用修正液描，只是修正液描的电路板不太美观，需干后修正宽度一致。指甲油也可以用，干得较快，比修正液好用些。描的时候注意线条之间保持距离，孔的周围要形成包围，以利于焊接。 油漆要好长时间才能干，等油漆干后就可以投入腐蚀液中，腐蚀液一般用三氯化铁加水配置而成，三氯化铁为土黄色固体，也易于吸收空气中的水份，所以应密封保存。配置三氯化铁溶液时一般是用40%的三氯化铁和60%的水，当然三氯化铁多些，或者用温水（不是热水，以防油漆脱落）可使反应速度快些。 注意三氯化铁具有一定的腐蚀性，最好不要弄在皮肤上和衣服上（很难洗：-（ 反应的容器用廉价的塑料盆，放得下电路板的就好。腐蚀是从边缘开始的，当未描油漆的铜箔被腐蚀完后应该及时取出电路板，以防油漆脱落后腐蚀掉有用的线路。 这时用清水冲洗，顺便用竹片等物刮去油漆（这时油漆从液体里出来，比较容易去除）。若不易刮，用热水冲一下就好了。然后擦干，用砂纸打磨干净，就露出了闪亮的铜箔，一张印刷电路板 就做好了。为了保存成果，Bitbaby通常会用松香溶液涂一遍打磨好的电路板，既可以助焊，又可以防止氧化。这里有一块bitbaby做的样品:第五章：其他元器件第一节 扬声器、话筒等 扬声器俗称为喇叭，应该是大家熟悉不过的器件了，它是收音机、录音机、音响设备中的重要元件。常见的扬声器有动圈式、舌簧式、压电式等好几种，但最常用的是动圈式扬声器（又称电动式）。而动圈式扬声器又分为内磁式和外磁式，因为外磁式便宜，通常外磁式用得多。当音频电流通过音圈时，音圈产生随音频电流而变化的磁场，在永久磁铁的磁场中时而吸引时而排斥，带动纸盆振动发出声音。 扬声器在电路图中的符号很形象。音响用的扬声器大多要求大功率、高保真。为完美再现声响，扬声器又被分为专用的低音、中音、高音，以各司其职。低音扬声器的纸盆不再由单一的材料构成，出现了布边、尼龙边和橡皮边等扬声器，使纸盆更有弹性，低音更加丰富。号筒式扬声器、球顶高音扬声器使高音更加清晰。另外还有一种全频扬声器，它将高、低音扬声器做在了一起。 扬声器上一般都标有标称功率和标称阻抗值，例如025W8。一般认为扬声器的口径大，标称功率也大。 在使用时，输入功率最好不要超过标称功率太多，以防损坏。万用表R1电阻档测试扬声器，若有咯咯声发出说明基本上能用。测出的电阻值是直流电阻值，比标称阻抗值要小，是正常现象。 还有一种压电陶瓷片，也是一种发声元件，它利用压电效应工作，既可以作发声元件又可以作接收声音的元件。而且它很便宜，生日卡上的发声元件就是它。压电陶瓷片是在园形铜底板上涂覆了一层厚约1mm的压电陶瓷，再在陶瓷表面沉积一层涂银层，涂银层和铜底板就是它的两个电极。压电陶瓷有一个奇妙的特性压电效应：如将它弯曲，它的表面就会出现异种电荷， 如反向弯曲，电荷的极性也会相反。奇妙的是如果在压电陶瓷片的两个电极上施加一定的电压，它就会发生弯曲，当电压方向改变时，弯曲的方向也随之改变。 利用压电效应，有了一种声电，电声转换的两用器件，可以当话筒用：对压电陶瓷片讲话，使它受到声波的振动而发生前后弯曲，当然人的眼睛分辨不出这种弯曲，在压电陶瓷片的两电极就会有音频电压输出。相反地，把一定的音频电压加在压电陶瓷片的两极，由于音频电压的极性和大小不断变化，压电陶瓷片就会产生相应的弯曲运动，推动空气形成声音，这时候，它又成了喇叭。 压电陶瓷片作为一种电子元件，在新买来的时候，是不带引线的，需要自己焊接。一般采用多股软线，先剥头搪锡，焊接是要求速度快，焊点小，否则容易损坏压电陶瓷片娇嫩的镀银层。 还有一种在BP机、小闹钟里广泛应用的讯响器实质上也是电磁式的。 ?话筒有电容式的、动圈式的等等，常用的卡拉OK话筒一般都是动圈式的 ，其实它是动圈式扬声器的反应用，不信你可以把动圈话筒接到WALKMAN的耳机输出端试试能不能发声。（开小音量，别烧了：） 电子制作中常用的话筒是驻极体电容话筒，价钱很便宜（约一元一个），音质也不算差，体积很小。其实大多数的 电脑多媒体话筒里边业就是这东西。（早知道自己做一个：） 说它体积小，我们要做的微型无线窃听器也用这种话筒，Bitbaby有一个驻极体话筒只有米粒那么大（花大价钱买来的：（ 第二节 电 池 据说电池的历史非常悠久，世界上最古老的电池起源于大约2000年前，这个被叫做“巴格达”的电池，还保存在伊拉克首都的博物馆内（现在呢？有没有被炸掉？）。 电池有两个常用的参数，分别为电压和容量。电压主要取决于正负极的材料。一般的干电池，电压均为1.5V，而充电电池的电压为1.2V。容量就是容纳多少电量吧，用放电电流和放电时间的乘积表示。例如容量为 500mAh的电池，是指该电池用500mA的电流放电，能使用1个小时。 显然，如果用 250mA的电流放电，就能使用2个小时，以此类推。 常用常见的电池有锰干电池，碱性电池，镍镉电池，叠层电池，钮扣电池等。锰锌干电池，标称电压1.5V，便宜，但是连续放电性差，不适合大电流放电，而且不能充电，只适用于一些小电流的电子电路。锰干电池有一个奇怪的特性，间歇放电的时间和比连续放电的时间要长，这是一个使用普通干电池的诀窍啊。 碱性电池，标称电压也是1.5V，其电解液是水溶氢氧化钾液，容量大，能大电流放电，各方面特性均优于锰干电池。在实际中，越是需要大电流的电路，碱性电池越能发挥作用。碱性干电池在WALKMAN中听磁带使用，其寿命比普通电池长许多，在照相机闪光灯中不能使用镍隔电池，碱性电池就是最好的选择。只是碱性电池价格较贵。 大多数的碱性电池外壳上，标有“不准充电”的中文或是英文，但事实上，碱性电池是可以充电的，最多可以充电几十次。只是对碱性电池只能采取小电流充电的方法，以50mA的充电电流为宜，而大多数的充电器的充电电流都比较大，结果使电池内的液体流出，腐蚀电器。LR20代表一号碱性电池，LR6代表五号。 普通的锰干电池，单以R为型号，常见的R6P是五号高容量电池。Bitbaby喜欢用“白象”牌碱性电池装备电器。 许多计算器上都使用了太阳能硅光电池，有光照的时候给钮扣电池充电。太阳能电池有长方形片状的，也有晶体管状扁圆形的。一般每片能产生0.5V的电压，需多片串联以提高电压，多组并联以增大输出电流。 而且一般都和钮扣电池并联，以随时把电能存储起来，再向小负载供电。 镍隔电池也为大家所熟知，不再罗嗦。 据Bitbaby所知，小日本早在90年代初就禁止在本土生产镍隔电池了，以保护他们的环境。而现在市面上那么多的MADE IN JAPAN 的镍隔电池是哪来的？ 现在提倡用镍氢电池，容量又大，又没有记忆效应，而且环保些。镉对人体有害啊！第三节 特殊器件 在电阻这一节中，介绍了常用的光敏电阻和热敏电阻，这里再介绍一些不太常用的特殊电阻。 力敏电阻 通常电子秤中就有力敏电阻，常用的压力传感器有金属应变片和半导体力敏电阻。力敏电阻一般以桥式连接，受力后就破坏了电桥的平衡，使之输出电信号。 气敏电阻 有一种煤气泄漏报警器，在瓦斯泄漏后会报警，甚至启动脱排油烟机通风。这种报警器内就是装置了一种气敏电阻。这种半导体在表面吸收了某种自身敏感的气体之后会发生反应，而使自身的电阻值改变。它一般有四个电极，两个为加热电极，另两个为测量电极。气敏电阻根据型号对不同的气体敏感。有的是对汽油，有的是对一氧化碳，有的是对酒精敏感。 湿敏电阻 湿敏电阻对环境湿度敏感，它吸收环境中的水分，直接把湿度变成电阻值的变化。 压敏电阻 压敏电阻用作电路的过压保护。将压敏电阻和电路并联，其两端电压正常时电阻值很大，不起作用。一旦超过保护电压，它的电阻值迅速变小，使电流尽量从自己身上流过（很有牺牲精神！），从而保护了电路。正规的电话机中少不了压敏电阻，其实你的MODEM中也有这东西。 霍尔器件 霍尔器件几乎是每台录相机中都用的器件，另外在各种精密的工业设备中也有它的身影。它主要用来检测磁力，而且基本上都是以“集成霍尔传感器”的形式出现。用高灵敏的霍尔器件还可以制作电子罗盘呢。 数码管 许多电子产品上都有跳动的数码来指示电器的工作状态，其实数码管显示的数码均是由七个发光二极管构成的。每段上加上合适的电压，该段就点亮。为方便连接，数码管分为共阳型和共阴型，共阳型就是七个发光管的正极都连在一起 ，作为一条引线。 干簧管 初听这个名字很怪，（习惯了就好），干簧管是一种磁敏的特殊开关。它的两个触点由特殊材料制成，被封装在真空 的玻璃管里。只要用磁铁接近它，干簧管两个节点就会吸合在一起，使电路导通。因此可以作为传感器用，用于计数，限位等等。有一种自行车公里计，就是在轮胎上粘上磁铁，在一旁固定上干簧管构成的。装在门上，可作为开门时的报警、问候等。在“断线报警器”的制作中，也会用到干簧管。！15