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电路板入门常识

二极管

晶体二极管在电路中常用“D”加数字表示,如: D5表示编号为 5的二极管.

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,无线电话机中常

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 1A

2.2稳压二极关

稳压二极管在电路中常用“ZD”加数字表示,如:ZD5 表示编号为 5 的稳压管.

1.稳压二极管的稳压原理:稳压二极管的特点就是击穿后,其两端的电压基本保持不变.

这样,当把稳压管接入电路以后,若由于电源电压发生波动,或其它原因造成电路中各点电压

变动时,负载两端的电压将基本保持不变.

2.故障特点:稳压二极管的故障主要表现在开路、短路和稳压值不稳定.在这 3 种故障

中,前一种故障表现出电源电压升高;后2 种故障表现为电源电压变低到零伏或输出不稳定.

常用稳压二极管的型号及稳压值如下表:

型 号 1N4728 1N4729 1N4730 1N4732 1N4733 1N4734 1N4735 1N4744 1N4750

1N47511N4761

稳压值 3.3V 3.6V 3.9V 4.7V 5.1V 5.6V 6.2V 15V 27V 30V 75V

三极管

1.三极管的 4种工作状态

1)饱和导通状态

饱和导通=0

2)截止状态

饱和导通=1

3)线性放大状态

作为低频放大器时使用，具体的可参见有关电子线路的书籍；

4)非线性工作状态

在无线电通信系统中，作为混频器等使用。具体可参见有关电子线路的书籍；现在，即

使是在电子专业的学生中，也应该降低对三极管的哪些复杂的参数的要求了吧；在实际使用

时，即使是模拟电路、非线性电路，也都是集成电路了，谁还使用三极管自己做呢？如果万

一需要，现学也来得及。编写人在那个年代肯定都是牛人。学三极管这些参数很繁琐的，要

是现在的非电子类的大学生或者大专生们还学这些玩意，我只能说是学校在误人子弟了。好

多学校都在扩招，很多学生念了 4 年下来，学了一堆过时的理论，跟实际的东西一点没有

接 轨，不知道 7407是干什么用得，不知道三极管的几个状态；我只能无话可说。所以，

念了4 年下来，跟企业的需求还有一段距离，还需要从头来过；聪明的学生赶紧抓住机会

去学习，

去实习，这样，还可以赶紧补上实际应用的这一课。 当单片机的口线输出电平为 1 时，

三极管的 be结导通，ce 结导通，输出的电压值为 0V；

当单片机的口线输出电平为 0 时，三极管的 be 结不导通，ce 结截止，输出的电压值5V；

在 这种数字电路的应用中，相当于三极管是一个反相开路门。

计算是否导通，公式如下：

I＝B（放大倍数，希腊字母的贝塔）×Ibe

当 Ice<I时，即为饱和导通；相差越大，饱和程度越深，Vce越小，三极管的输出内阻

越小；这个概念要用到光电管中。设计使用时大概算算，心里有个数；在电路板上试试，行

的通，那就是它了。可以测量 Vce值，至少要小于 0.1V 就可以了。

常用的 PNP三极管是 2N5551，驱动 40mA的 LED（电压在 24V）、蜂鸣器等均没有问题。

三极管的具体实际应用上，已经有像 7407、ULN2003可以取代三极管在数字电路中的反

向作用；但是，有时是受到 PCB面积的制约，有时是为了降低成本，有时是因为布局方便，

在 1-2个输出点时，还是可以使用三极管来做驱动的。例如：驱动一个蜂鸣器、继电器等，

这时，没有必要使用一片 7407，或者ULN2003 来驱动。9013、9015、9018、8050、8550 也

是常用的三极管。

2.三极管的封装形式和管脚识别

常用三极管的封装形式有金属封装和塑料封装两大类，引脚的排列方式具有一定的规

律，如图对于小功率金属封装三极管，按图示底视图位置放置，使三个引脚构成等腰三角形

的顶点上，从左向右依次为 e b c；对于中小功率塑料三极管按图使其平面朝向自己，三个

引脚朝下放置，则从左到右依次为 e b c。

电子制作中常用的三极管有 90××系列，包括低频小功率硅管 9013（NPN）、9012（PNP），

低噪声管 9014（NPN），高频小功率管 9018（NPN）等。它们的型号一般都标在塑料壳上，而

样子都一样，都是TO-92标准封装。在老式的电子产品中还能见到 3DG6（低频小功率硅管）、

3AX31（低频小功率锗管）等，它们的型号也都印在金属的外壳上。我国生产的晶体管有一

套命名规则，电子爱好者最好还是了解一下：

第一部分的 3 表示为三极管。第二部分表示器件的材料和结构，A： PNP型锗材料 B： NPN

型锗材料 C： PNP型硅材料 D： NPN型硅材料 第三部分表示功能，U：光电管 K：开关管 X：

低频小功率管 G：高频小功率管 D：低频大功率管 A：高频大功率管。另外，3DJ型为场效

应管，BT 打头的表示半导体特殊元件。

目前，国内各种类型的晶体三极管有许多种，管脚的排列不尽相同，在使用中不确定管

脚排列的三极管，必须进行测量确定各管脚正确的位置，或查找晶体管使用手册，明确三极

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管的特性及相应的技术参数和资料。

光电管

光电管主要有 2 种：反射型光电管和对射型光电管

这 2 种产品在市场上又可分为调理好的和没有调理好的；这2 种光电管在电子产品世界

和电子技术应用杂志上都有大量的广告。这里所说的调理好的指的是内部已经加了限流电阻

和输出的放大驱动电路了。它的特点是只有 3 根线，电源2 根，输出信号一根（TTL电平的 ）。

但是，有时受到某种限制 ，需要使用没有调理好的。

这种没有调理好的光电管在使用时，需要做一块小的电路板，在发光管加限流电阻，在

光电三极管的集电极加上拉电阻到 5V。但是，在使用中会发现，输出的信号不稳定，尤其

是在使用比较长的电缆传输到单片机的时候；究其原因，是由于反射或者对射的红外光落在

光电三极管的靶面上，光强未能导致光电三极管深度饱和，使得输出的内阻偏大，环境的噪

声和电缆的干扰信号容易在线路上叠加的缘故；

为了可靠工作，仿照达林顿管的结构，在光电三极管的输出端加一个限流电阻接到 NPN

的 B结，当无光的时候，2N5551 饱和导通，输出电压为 0V；实际测量小于 0.1V； 当有光，

甚至是弱光时，2N5551 截至，输出电压为 5V。将3K 电阻换成更大或更小的电阻，可以调整

光电三极管的输出的灵敏度。具体工作过程可以自行分析，做个实验。

2.5 电容

电容在电路中一般用“C”加数字表示(如 C13表示编号为 13的电容).电容是由两片金

属膜紧靠,中间用绝缘材料隔开而组成的元件.电容的特性主要是隔直流通交流。

电容容量的大小就是表示能贮存电能的大小,电容对交流信号的阻碍作用称为容抗,它

与交流信号的频率和电容量有关。

容抗 XC=1/2πf c (f 表示交流信号的频率,C表示电容容量)

电话机中常用电容的种类有电解电容、瓷片电容、贴片电容、独石电容、钽电容和涤纶 电容等。

识别方法:电容的识别方法与电阻的识别方法基本相同，分直标法、色标法和数标法 3

种.电容的基本单位用法拉(F)表示,其它单位还有:毫法(mF)、微法(uF)、纳法(nF)、皮法

(pF)。其中:1法拉=103毫法=106微法=109纳法=1012皮法。

容量大的电容其容量值在电容上直接标明,如10 uF/16V，容量小的电容其容量值在电

容上用字母表示或数字表示，字母表示法:1m=1000 uF 1P2=1.2PF 1n=1000PF。

数字表示法:一般用三位数字表示容量大小。前两位表示有效数字，第三位数字是倍率。

如:102 表示 10×102PF=1000PF 224表示 22×104PF=0.22 uF

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电容容量误差表

符 号 F G J K L M

允许误差 ±1% ±2% ±5% ±10% ±15% ±20%

如:一瓷片电容为 104J 表示容量为 0. 1 uF、误差为±5%.

电容的指标：耐压值和电容容量。例如：220u/50V，就是说，这个电解电容耐压值为 50V，

容量为 220u。电容的容量跟电容的介质有关。顾名思义：电解电容为电解质作为介质的，

铝作为电极；独石电容是使用石头作为介质的；磁片电容是磁片作为介质的；胆（左金右旦 ）

电解电容使用电解质作为介质，但是，电极采用胆（左金右旦）金属。涤纶电容采用涤纶作

为介质。有兴趣的读者可以拆一个电容看看。

电容的主要使用场合

1)电源稳压和滤波

电解电容主要是用来稳压和低频交流滤波的；高频滤波是使用磁片电容和独石电容。

当电解电容作为稳压时，接在整流桥和三端稳压器的输出端，起到稳定电压的作用 。其工

作机理相当于一个水库，从上游来的带有波浪的水到了水库，就变的平滑了。但是，铝电解

电容的电解质随着时间的推移会干涸，所以在设计时需要留有余量，保证系统正常工作到它

的寿命。有些远端供电的直流电源，接到电路板的输入端时，需要在电路板的电源输入端加

一个大的电解电容，通常可以是 220u/25V，这样，这块电路板需要供电时，不是直接从电

源处取，而是从电容中取电，可以得到稳定的电流供给；但是，电解电容只能滤除低频的波

动；对于直流电源中的高频波动，可以加一个 0.1u 或0.01u的独石电容或者磁片电容。很

多教科书都指出，在每一个芯片的电源和地两端接一个 0.1u 或0.01u 的独石电容或者瓷片

电容，解决芯片的供电过程中，由于电路板的走线电感产生的电源开关噪声尖峰。这种作用

下的电容叫去耦电容。这是电路板的常规的设计；

2)定时参数

对于像 555这样需要外接电容产生稳定的脉冲的器件，涤纶电容是首选。可以想象，涤

纶一层又一层缠绕，受到温度变化引起的涤纶的面积的变化的相对值要远远小于独石电容的

介质石头受到温度变化而引起的变化值。

3)产生其它电压

有些需要从单一电压产生其它的电压的芯片，如：max232，需要外接电容才能实现。参

见 max232技术资料。 外接01.u 的胆电容。

2.电容的封装

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电容有直插和表面贴的不同封装。电解电容表面贴封装的通常耐压值不超出 25V，电容

值不超出 100u。再大，就只好使用直插的了。其它的电容，磁片和独石都有表面贴封装的。

电阻和电位器

1.电阻的种类

1)普通电阻

电阻种类按照工艺可以分为碳膜电阻和金属膜电阻；

按照功率可以分为小功率电阻和大功率电阻，大功率电阻通常是金属电阻，实际上应该

是在金属外面加一个金属（铝材料）散热器，所以可以有 10W以上的功率；在电子配套市

场 上专门卖电阻的市场上可以很容易地看到。

金属电阻通常是作为负载，或者作为小设备的室外加热器，如，在 CCTV的一些解码

器 箱和全天候防护罩中可以看到。电阻在电路中起到限流、分压等作为。通常 1/8W 电

阻已经 完全可以满足使用。但是，在作为 7 段 LED中，要考虑到 LED的压降和供电电

压之差，再考 虑 LED的最大电流，通常是20mA（超高亮度的 LED），如果是 2×6（2 排

6个串联），则电流 是 40mA。不同厂家选用不同材料的，压降有所不同。所以，需要加上

电试一下，但是，不 要让 Led的电流超出 20mA（单只 LED），这时加大电流亮度也不会

增加，但是 LED 的寿命会 下降，限流电阻的大小就是压降除以电流。电阻的功率随之可

以算出。这个使用初中的知识

就够用了。

2)电位器

电位器就是可调电阻。在初中学物理时，中学老师拿一个很大的圆筒状的东东，上面有

一个滑杆，跟这个东西很类似。

它的阻值在 1～n 之间变化。

N=102、502、103……

102=10*10 的2 次方，也就是 1000欧姆，1K

同理，502=5K。
这种表示的方法跟电容是一样的。

电容 104=10*10 的 4 次方 pf，电容的基本单位是 pf，1u=1000000pf，所以，

104=100000pf=0.1u；

电位器又分单圈和多圈电位器。

单圈的电位器通常为灰白色，面上有一个十字可调的旋纽，出厂前放在一个固定的位置

上，不在 2 头；多圈电位器通常为蓝色，调节的旋纽为一字，一字小改锥可调；

多圈电位器又分成顶调和侧调 2 种，主要是电路板调试起来方便。 有些是仪器仪表设

备，通常是模拟电路，有一些不确定的因素，需要调节才能达到 最理想的效果；有些是设

备本身就需要输出一个可变的东西，如电压和电流，也需 要一个电位器。

3)排电阻

是 sipn 的封装，比较常用的就是阻值 502 和103的9 脚的电阻排；像sip9 就是8 个电
阻封装在一起，8 个电阻有一端连在一起，就是公共端，在排电阻上用一个小白点 表示。

排电阻通常为黑色，也有黄色；

51 系统的 P0需要一个排电阻上拉，否则，作为输入的时候，不能正常读入数据；作为

输出的时候，接 7407是可以的，不需要上拉电阻；但是，接其它的芯片，还是不行。有兴

趣可以看看 51 的P0 的结构；没有兴趣，依葫芦画瓢，照做没错。

4)光敏电阻

当照在光敏电阻上的光强变化时，电阻值也在变化。显然这是半导体材料的特性。使用

光敏电阻可以检测光强的变化。

思考题 1：有一个LED显示设备，要求，当光强变化的时候，LED的亮度随着光强变化；

光线越强，LED越亮；反之亦然。怎么使用单片机实现此项功能？可以是多级调光，如 8级

调光；也可以做成无级调光。

2.电阻的封装

电阻的封装有表面贴和轴向的封装。轴向封装有：axial0.4、axial0.6、axial0.8 等

等；axial在英语中就是轴的意思；表面贴电阻的封装最常用的就是 0805；当然还有更大的 ；

但是更大的电阻我想就不是很常用了。电位器的封装在 protel 的书种可以很方便地找到。

但是如果直接使用，可能会有一些偏差。搞硬件和软件是有所不同的，搞硬件的人，一定要 精确。 在硬件上的一个小的错误，都会造成这块板推倒重来；因为产品是不能有飞线的 ；

而这个小小的错误相当于软件上的一条语句，在软件调试阶段悄悄改掉，可以神不知鬼不觉 ；

在 PCB上，特别恶心。而且谁知道-――老板最知道。

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