維修手冊(cè)-電子元件基礎(chǔ)知識(shí)
詳細(xì)介紹:第一章:基本元件
第一節(jié) 電阻器
電阻,英文名resistance,通??s寫為R,它是導(dǎo)體的一種基本性質(zhì),與導(dǎo)體的尺寸、材料、溫度有關(guān)。歐姆定律說(shuō),I=U/R,那么R=U/I,電阻的基本單位是歐姆,用希臘字母“Ω”表示,有這樣的定義:導(dǎo)體上加上一伏特電壓時(shí),產(chǎn)生一安培電流所對(duì)應(yīng)的阻值。電阻的主要職能就是阻礙電流流過(guò)。事實(shí)上,“電阻”說(shuō)的是一種性質(zhì),而通常在電子產(chǎn)品中所指的電阻,是指電阻器這樣一種元件。師傅對(duì)徒弟說(shuō):“找一個(gè)100歐的電阻來(lái)!”,指的就是一個(gè)“電阻值”為100歐姆的電阻器,歐姆常簡(jiǎn)稱為歐。表示電阻阻值的常用單位還有千歐(kΩ),兆歐(MΩ)。
一、電阻器的種類
電阻器的種類有很多,通常分為三大類:固定電阻,可變電阻,特種電阻。在電子產(chǎn)品中,以固定電阻應(yīng)用最多。而固定電阻以其制造材料又可分為好多類,但常用、常見的有RT型碳膜電阻、RJ型金屬膜電阻、RX型線繞電阻,還有近年來(lái)開始廣泛應(yīng)用的片狀電阻。型號(hào)命名很有規(guī)律,R代表電阻,T-碳膜,J-金屬,X-線繞,是拼音的第一個(gè)字母。在國(guó)產(chǎn)老式的電子產(chǎn)品中,??梢钥吹酵獗硗扛簿G漆的電阻,那就是RT型的。而紅顏色的電阻,是RJ型的。一般老式電子產(chǎn)品中,以綠色的電阻居多。為什么呢?這涉及到產(chǎn)品成本的問(wèn)題,因?yàn)榻饘倌る娮桦m然精度高、溫度特性好,但制造成本也高,而碳膜電阻特別價(jià)廉,而且能滿足民用產(chǎn)品要求。
電阻器當(dāng)然也有功率之分。常見的是1/8瓦的“色環(huán)碳膜電阻”,它是電子產(chǎn)品和電子制作中用的最多的。當(dāng)然在一些微型產(chǎn)品中,會(huì)用到1/16瓦的電阻,它的個(gè)頭小多了。再者就是微型片狀電阻,它是貼片元件家族的一員,以前多見于進(jìn)口微型產(chǎn)品中,現(xiàn)在電子愛好者也可以買到了(做無(wú)線竊聽器?)
二、電阻器的標(biāo)識(shí)
這些直接標(biāo)注的電阻,在新買來(lái)的時(shí)候,很容易識(shí)別規(guī)格??墒窃谘b配電子產(chǎn)品的時(shí)候,必須考慮到為以后檢修的方便,把標(biāo)注面朝向易于看到的地方。所以在彎腳的時(shí)候,要特別注意。在手工裝配時(shí),多這一道工序,不是什么大問(wèn)題,但是自動(dòng)生產(chǎn)線上的機(jī)器沒(méi)有那么聰明。而且,電阻器元件越做越小,直接標(biāo)注的標(biāo)記難以看清。因此,國(guó)際上慣用“色環(huán)標(biāo)注法”。事實(shí)上,“色環(huán)電阻”占據(jù)著電阻器元件的主流地位?!吧h(huán)電阻”顧名思義,就是在電阻器上用不同顏色的環(huán)來(lái)表示電阻的規(guī)格。有的是用4個(gè)色環(huán)表示,有的用 5個(gè)。有區(qū)別么?是的。4環(huán)電阻,一般是碳膜電阻,用3個(gè)色環(huán)來(lái)表示阻值,用 1個(gè)色環(huán)表示誤差。5環(huán)電阻一般是金屬膜電阻,為更好地表示精度,用4個(gè)色環(huán)表示阻值,另一個(gè)色環(huán)也是表示誤差。下表是色環(huán)電阻的顏色-數(shù)碼對(duì)照表:
顏 色 有效數(shù)字 乘 數(shù) 允許偏差
黑 色 0 10的0次方
棕 色 1 10的1次方 +/- 1%
紅 色 2 10的2次方 +/- 2%
橙 色 3 10的3次方 -----
黃 色 4 10的4次方 -----
綠 色 5 10的5次方 +/- 0.5%
藍(lán) 色 6 10的6次方 +/- 0.2%
紫 色 7 10的7次方 +/- 0.1%
灰 色 8 10的8次方 -----
白 色 9 10的9次方 +5~-20%
無(wú) 色 ----- ----- +/- 20%
銀 色 ----- ----- +/- 10%
金 色 ----- ----- +/- 5%
色環(huán)電阻的規(guī)則是最后一圈代表誤差,對(duì)于四環(huán)電阻,前二環(huán)代表有效值,第三環(huán)代表乘上的次方數(shù)。不要怕,記住顏色和數(shù)碼就行啦,其他的不用記。有一個(gè)秘訣:面對(duì)一個(gè)色環(huán)電阻,找出金色或銀色的一端,并將它朝下,從頭開始讀色環(huán)。例如第一環(huán)是棕色的,第二環(huán)是黑色的,第三環(huán)是紅色的,第四環(huán)是金色的,那么它的電阻值是1、0,第三環(huán)是添零的個(gè)數(shù),這個(gè)電阻添2個(gè)零,所以它的實(shí)際阻值是1000Ω,即1kΩ。
三、可變電阻
可變電阻又稱為電位器,電子設(shè)備上的音量電位器就是個(gè)可變電阻。但是一般認(rèn)為電位器都是可以被手動(dòng)調(diào)節(jié)的,而可變電阻一般都較小,裝在電路板上不經(jīng)常調(diào)節(jié)??勺冸娮栌腥齻€(gè)引腳,其中兩個(gè)引腳之間的電阻值固定,并將該電阻值稱為這個(gè)可變電阻的阻值。第三個(gè)引腳與任兩個(gè)引腳間的電阻值可以隨著軸臂的旋轉(zhuǎn)而改變。這樣,可以調(diào)節(jié)電路中的電壓或電流,達(dá)到調(diào)節(jié)的效果。
四、特種電阻
光敏電阻 是一種電阻值隨外界光照強(qiáng)弱(明暗)變化而變化的元件,光越強(qiáng)阻值越小,光越弱阻值越大。其外形和電路符號(hào)如圖2所示。如果把光敏電阻的兩個(gè)引腳接在萬(wàn)用表的表筆上,用萬(wàn)用表的R×1k擋測(cè)量在不同的光照下光敏電阻的阻值:將光敏電阻從較暗的抽屜里移到陽(yáng)光下或燈光上,萬(wàn)用表讀數(shù)將會(huì)發(fā)生變化。在完全黑暗處,光敏電阻的阻值可達(dá)幾兆歐以上(萬(wàn)用表指示電阻為無(wú)窮大,即指針不動(dòng)),而在較強(qiáng)光線下,阻值可降到幾千歐甚至1千歐以下。
利用這一特性,可以制作各種光控的小電路來(lái)。事實(shí)上街邊的路燈大多是用光控開關(guān)自動(dòng)控制的,其中一個(gè)重要的元器件就是光敏電阻(或者是光敏三級(jí)管,一種功能相似的帶放大作用的半導(dǎo)體元件)。光敏電阻是在陶瓷基座上沉積一層硫化鎘(CdS)膜后制成的, 實(shí)際上也是一種半導(dǎo)體元件。新村里聲控樓道燈在白天不會(huì)點(diǎn)亮,也是因?yàn)楣饷綦娮柙谄鹱饔?。我們可以用它制作電子?bào)曉雞,清晨天亮?xí)r喔喔叫。
熱敏電阻是一個(gè)特殊的半導(dǎo)體器件,它的電阻值隨著其表面溫度的高低的變化而變化。它原本是為了使電子設(shè)備在不同的環(huán)境溫度下正常工作而使用的,叫做溫度補(bǔ)償。新型的電腦主板都有CPU測(cè)溫、超溫報(bào)警功能,就是利用了的熱敏電阻。
這是常用的電阻:
這是音響用音量電位器:
這是收音機(jī)用音量電位器,帶開關(guān):
第二節(jié) 電容器
電子制作中需要用到各種各樣的電容器,它們?cè)陔娐分蟹謩e起著不同的作用。與電阻器相似,通常簡(jiǎn)稱其為電容,用字母C表示。顧名思義,電容器就是“儲(chǔ)存電荷的容器”。盡管電容器品種繁多,但它們的基本結(jié)構(gòu)和原理是相同的。兩片相距很近的金屬中間被某物質(zhì)(固體、氣體或液體)所隔開,就構(gòu)成了電容器。兩片金屬稱為的極板,中間的物質(zhì)叫做介質(zhì)。電容器也分為容量固定的與容量可變的。但常見的是固定容量的電容,最多見的是電解電容和瓷片電容。 ? ?
? ? 不同的電容器儲(chǔ)存電荷的能力也不相同。規(guī)定把電容器外加1伏特直流電壓時(shí)所儲(chǔ)存的電荷量稱為該電容器的電容量。電容的基本單位為法拉(F)。但實(shí)際上,法拉是一個(gè)很不常用的單位,因?yàn)殡娙萜鞯娜萘客?法拉小得多,常用微法(μF)、納法(nF)、皮法(pF)(皮法又稱微微法)等,它們的關(guān)系是:1法拉(F)= 1000000微法(μF) 1微法(μF)= 1000納法(nF)= 1000000皮法(pF)
在電子線路中,電容用來(lái)通過(guò)交流而阻隔直流,也用來(lái)存儲(chǔ)和釋放電荷以充當(dāng)濾波器,平滑輸出脈動(dòng)信號(hào)。小容量的電容,通常在高頻電路中使用,如收音機(jī)、發(fā)射機(jī)和振蕩器中。大容量的電容往往是作濾波和存儲(chǔ)電荷用。而且還有一個(gè)特點(diǎn),一般1μF以上的電容均為電解電容,而1μF以下的電容多為瓷片電容,當(dāng)然也有其他的,比如獨(dú)石電容、滌綸電容、小容量的云母電容等。電解電容有個(gè)鋁殼,里面充滿了電解質(zhì),并引出兩個(gè)電極,作為正(+)、負(fù)(-)極,與其它電容器不同,它們?cè)陔娐分械臉O性不能接錯(cuò),而其他電容則沒(méi)有極性。
把電容器的兩個(gè)電極分別接在電源的正、負(fù)極上,過(guò)一會(huì)兒即使把電源斷開,兩個(gè)引腳間仍然會(huì)有殘留電壓(學(xué)了以后的教程,可以用萬(wàn)用表觀察),我們說(shuō)電容器儲(chǔ)存了電荷。電容器極板間建立起電壓,積蓄起電能,這個(gè)過(guò)程稱為電容器的充電。充好電的電容器兩端有一定的電壓。電容器儲(chǔ)存的電荷向電路釋放的過(guò)程,稱為電容器的放電。
舉一個(gè)現(xiàn)實(shí)生活中的例子,我們看到市售的整流電源在拔下插頭后,上面的發(fā)光二極管還會(huì)繼續(xù)亮一會(huì)兒,然后逐漸熄滅,就是因?yàn)槔锩娴碾娙菔孪却鎯?chǔ)了電能,然后釋放。當(dāng)然這個(gè)電容原本是用作濾波的。至于電容濾波,不知你有沒(méi)有用整流電源聽隨身聽的經(jīng)歷,一般低質(zhì)的電源由于廠家出于節(jié)約成本考慮使用了較小容量的濾波電容,造成耳機(jī)中有嗡嗡聲。這時(shí)可以在電源兩端并接上一個(gè)較大容量的電解電容(1000μF,注意正極接正極),一般可以改善效果。發(fā)燒友制作HiFi音響,都要用至少1萬(wàn)微法以上的電容器來(lái)濾波,濾波電容越大,輸出的電壓波形越接近直流,而且大電容的儲(chǔ)能作用,使得突發(fā)的大信號(hào)到來(lái)時(shí),電路有足夠的能量轉(zhuǎn)換為強(qiáng)勁有力的音頻輸出。這時(shí),大電容的作用有點(diǎn)像水庫(kù),使得原來(lái)洶涌的水流平滑地輸出,并可以保證下游大量用水時(shí)的供應(yīng)。
電子電路中,只有在電容器充電過(guò)程中,才有電流流過(guò),充電過(guò)程結(jié)束后,電容器是不能通過(guò)直流電的,在電路中起著“隔直流”的作用。電路中,電容器常被用作耦合、旁路、濾波等,都是利用它“通交流,隔直流”的特性。那么交流電為什么能夠通過(guò)電容器呢?我們先來(lái)看看交流電的特點(diǎn)。交流電不僅方向往復(fù)交變,它的大小也在按規(guī)律變化。電容器接在交流電源上,電容器連續(xù)地充電、放電,電路中就會(huì)流過(guò)與交流電變化規(guī)律一致的充電電流和放電電流。
電容器的選用涉及到很多問(wèn)題。首先是耐壓的問(wèn)題。加在一個(gè)電容器的兩端的電壓超過(guò)了它的額定電壓,電容器就會(huì)被擊穿損壞。一般電解電容的耐壓分檔為6.3V,10V,16V,25V,50V等。
這是電解電容:
這是瓷片電容:
這是獨(dú)石電容:
這是可變電容:
第三節(jié) 電感器
電感器在電子制作中雖然使用得不是很多,但它們?cè)陔娐分型瑯又匾?。我們認(rèn)為電感器和電容器一樣,也是一種儲(chǔ)能元件,它能把電能轉(zhuǎn)變?yōu)榇艌?chǎng)能,并在磁場(chǎng)中儲(chǔ)存能量。電感器用符號(hào)L表示,它的基本單位是亨利(H),常用毫亨(mH)為單位。它經(jīng)常和電容器一起工作,構(gòu)成LC濾波器、LC振蕩器等。另外,人們還利用電感的特性,制造了阻流圈、變壓器、繼電器等。
電感器的特性恰恰與電容的特性相反,它具有阻止交流電通過(guò)而讓直流電通過(guò)的特性。
小小的收音機(jī)上就有不少電感線圈,幾乎都是用漆包線繞成的空心線圈或在骨架磁芯、鐵芯上繞制而成的。有天線線圈(它是用漆包線在磁棒上繞制而成的)、中頻變壓器(俗稱中周)、輸入輸出變壓器等等。
實(shí)物圖和電路符號(hào)見圖
變壓器 是由鐵芯和繞在絕緣骨架上的銅線圈線構(gòu)成的。絕緣銅線繞在塑料骨架上,每個(gè)骨架需繞制輸入和輸出兩組線圈。線圈中間用絕緣紙隔離。繞好后將許多鐵芯薄片插在塑料骨架的中間。這樣就能夠使線圈的電感量顯著增大。變壓器利用電磁感應(yīng)原理從它的一個(gè)繞組向另兒個(gè)繞組傳輸電能量。變壓器在電路中具有重要的功能:耦合交流信號(hào)而阻隔直流信號(hào),并可以改變輸入輸出的電壓比;利用變壓器使電路兩端的阻抗得到良好匹配,以獲得最大限度的傳送信號(hào)功率。
電力變壓器就是把高壓電變成民用市電,而我們的許多電器都是使用低壓直流電源工作的,需要用電源變壓器把220V交流市電變換成低壓交流電,再通過(guò)二極管整流,電容器濾波,形成直流電供電器工作。電視機(jī)顯象管需要上萬(wàn)伏的電壓來(lái)工作,是由“行輸出變壓器”供給的。
當(dāng)然,電源變壓器也有其不少缺點(diǎn),例如功率與體積成正比,笨重、效率低等,現(xiàn)在正在被新型的“電子變壓器”所取代。電子變壓器一般是“開關(guān)電源”,電腦工作需要的幾組電壓就是開關(guān)電源供給的,彩電、顯示器中更是無(wú)一例外地使用了開關(guān)電源。
繼電器 就是電子機(jī)械開關(guān),它是用漆包銅線在一個(gè)圓鐵芯上繞幾百圈至幾千圈,當(dāng)線圈中流過(guò)電流時(shí),圓鐵芯產(chǎn)生了磁場(chǎng),把圓鐵芯上邊的帶有接觸片的鐵板吸住,使之?dāng)嚅_第一個(gè)觸點(diǎn)而接通第二個(gè)開關(guān)觸點(diǎn)。當(dāng)線圈斷電時(shí),鐵芯失去磁性,由于接觸銅片的彈性作用,使鐵板離開鐵芯,恢復(fù)與第一個(gè)觸點(diǎn)的接通。因此,可以用很小的電流去控制其他電路的開關(guān)。整個(gè)繼電器由塑料或有機(jī)玻璃防塵罩保護(hù)著,有的還是全密封的,以防觸電氧化。
這是繼電器的樣子:
第二章:半導(dǎo)體器件
第一節(jié) 二極管
半導(dǎo)體是一種具有特殊性質(zhì)的物質(zhì),它不像導(dǎo)體一樣能夠完全導(dǎo)電,又不像絕緣體那樣不能導(dǎo)電,它介于兩者之間,所以稱為半導(dǎo)體。半導(dǎo)體最重要的兩種元素是硅(讀“gui”)和鍺(讀“zhe”)。我們常聽說(shuō)的美國(guó)硅谷,就是因?yàn)槠鹣饶抢镉泻枚嗉野雽?dǎo)體廠商。
二極管應(yīng)該算是半導(dǎo)體器件家族中的元老了。很久以前,人們熱衷于裝配一種礦石收音機(jī)來(lái)收聽無(wú)線電廣播,這種礦石后來(lái)就被做成了晶體二極管。
二極管最明顯的性質(zhì)就是它的單向?qū)щ娞匦?,就是說(shuō)電流只能從一邊過(guò)去,卻不能從另一邊過(guò)來(lái)(從正極流向負(fù)極)。我們用萬(wàn)用表來(lái)對(duì)常見的1N4001型硅整流二極管進(jìn)行測(cè)量,紅表筆接二極管的負(fù)極,黑表筆接二極管的正極時(shí),表針會(huì)動(dòng),說(shuō)明它能夠?qū)щ姡蝗缓髮⒑诒砉P接二極管負(fù)極,紅表筆接二極管正極,這時(shí)萬(wàn)用表的表針根本不動(dòng)或者只偏轉(zhuǎn)一點(diǎn)點(diǎn),說(shuō)明導(dǎo)電不良。(萬(wàn)用表里面,黑表筆接的是內(nèi)部電池的正極)
常見的幾種二極管如圖所示。其中有玻璃封裝的、塑料封裝的和金屬封裝的等幾種。圖2是二極管的電路符號(hào),像它的名字,二極管有兩個(gè)電極,并且分為正負(fù)極,一般把極性標(biāo)示在二極管的外殼上。大多數(shù)用一個(gè)不同顏色的環(huán)來(lái)表示負(fù)極,有的直接標(biāo)上“-”號(hào)。大功率二極管多采用金屬封裝,并且有個(gè)螺帽以便固定在散熱器上。
利用二極管單向?qū)щ姷奶匦?,常用二極管作整流器,把交流電變?yōu)橹绷麟?,即只讓交流電的正半周(或?fù)半周)通過(guò),再用電容器濾波形成平滑的直流。事實(shí)上好多電器的電源部分都是這樣的。二極管也用來(lái)做檢波器,把高頻信號(hào)中的有用信號(hào)“檢出來(lái)”,老式收音機(jī)中會(huì)有一個(gè)“檢波二極管”,一般用2AP9型鍺管。
二極管的類型也有好幾種,對(duì)于電子制作來(lái)說(shuō),常常用到以下的二極管: 用于穩(wěn)壓的穩(wěn)壓二極管,用于數(shù)字電路的開關(guān)二極管,用于調(diào)諧的變?nèi)荻O管,以及光電二極管等,最常看見的是發(fā)光二極管。
發(fā)光二極管在日常生活電器中無(wú)處不在,它能夠發(fā)光,有紅色、綠色和黃色等,有直徑3mm、5mm和2×5mm長(zhǎng)方型的的。與普通二極管一樣,發(fā)光二極管也是由半導(dǎo)體材料制成的,也具有單向?qū)щ姷男再|(zhì),即只有接對(duì)極性才能發(fā)光。發(fā)光二極管符號(hào)比一般二極管多了兩個(gè)箭頭,示意能夠發(fā)光。通常發(fā)光二極管用來(lái)作電路工作狀態(tài)的指示,它比小燈泡的耗電低得多,而且壽命也長(zhǎng)得多。用發(fā)光二極管,還可以構(gòu)成電子顯示屏,證券交易所里的顯示屏就是由發(fā)光二極管點(diǎn)陣構(gòu)成的,只是因?yàn)楦鞣N色彩都是由紅綠藍(lán)構(gòu)成,而藍(lán)色發(fā)光二極管在以前還未大量生產(chǎn)出來(lái),所以一般的電子顯示屏都不能顯示出真彩色。
發(fā)光二極管的發(fā)光顏色一般和它本身的顏色相同,但是近年來(lái)出現(xiàn)了透明色的發(fā)光管,它也能發(fā)出紅黃綠等顏色的光,只有通電了才能知道。 辨別發(fā)光二極管正負(fù)極的方法,有實(shí)驗(yàn)法和目測(cè)法。實(shí)驗(yàn)法就是通電看看能不能發(fā)光,若不能就是極性接錯(cuò)或是發(fā)光管損壞。
注意發(fā)光二極管是一種電流型器件,雖然在它的兩端直接接上3V的電壓后能夠發(fā)光,但容易損壞,在實(shí)際使用中一定要串接限流電阻,工作電流根據(jù)型號(hào)不同一般為1mA到3OmA。另外,由于發(fā)光二極管的導(dǎo)通電壓一般為1.7V以上,所以一節(jié)1.5V的電池不能點(diǎn)亮發(fā)光二極管。同樣,一般萬(wàn)用表的R×1檔到R×1K檔均不能測(cè)試發(fā)光二極管,而R×10K檔由于使用15V的電池,能把有的發(fā)光管點(diǎn)亮。
用眼睛來(lái)觀察發(fā)光二極管,可以發(fā)現(xiàn)內(nèi)部的兩個(gè)電極一大一小。一般來(lái)說(shuō),電極較小、個(gè)頭較矮的一個(gè)是發(fā)光二極管的正極,電極較大的一個(gè)是它的負(fù)極。若是新買來(lái)的發(fā)光管,管腳較長(zhǎng)的一個(gè)是正極。
這是常用的整流二極管1N4001:
這是數(shù)字電路中常用的1N4148:
這是發(fā)光二極管:
第二節(jié) 三極管
半導(dǎo)體三極管也稱為晶體三極管,可以說(shuō)它是電子電路中最重要的器件。它最主要的功能是電流放大和開關(guān)作用。三極管顧名思義具有三個(gè)電極。二極管是由一個(gè)PN結(jié)構(gòu)成的,而三極管由兩個(gè)PN結(jié)構(gòu)成,共用的一個(gè)電極成為三極管的基極(用字母b表示)。其他的兩個(gè)電極成為集電極(用字母c表示)和發(fā)射極(用字母e表示)。由于不同的組合方式,形成了一種是NPN型的三極管,另一種是PNP型的三極管。
三極管的種類很多,并且不同型號(hào)各有不同的用途。三極管大都是塑料封裝或金屬封裝,常見三極管的外觀如圖,大的很大,小的很小。三極管的電路符號(hào)有兩種:有一個(gè)箭頭的電極是發(fā)射極,箭頭朝外的是NPN型三極管,而箭頭朝內(nèi)的是PNP型。實(shí)際上箭頭所指的方向是電流的方向。
電子制作中常用的三極管有90××系列,包括低頻小功率硅管9013(NPN)、9012(PNP),低噪聲管9014(NPN),高頻小功率管9018(NPN)等。它們的型號(hào)一般都標(biāo)在塑殼上,而樣子都一樣,都是TO-92標(biāo)準(zhǔn)封裝。在老式的電子產(chǎn)品中還能見到3DG6(低頻小功率硅管)、3AX31(低頻小功率鍺管)等,它們的型號(hào)也都印在金屬的外殼上。我國(guó)生產(chǎn)的晶體管有一套命名規(guī)則,電子愛好者最好還是了解一下:
第一部分的3表示為三極管。第二部分表示器件的材料和結(jié)構(gòu),A: PNP型鍺材料 B: NPN型鍺材料 C: PNP型硅材料 D: NPN型硅材料 第三部分表示功能,U:光電管 K:開關(guān)管 X:低頻小功率管 G:高頻小功率管 D:低頻大功率管 A:高頻大功率管。另外,3DJ型為場(chǎng)效應(yīng)管,BT打頭的表示半導(dǎo)體特殊元件。
三極管最基本的作用是放大作用,它可以把微弱的電信號(hào)變成一定強(qiáng)度的信號(hào),當(dāng)然這種轉(zhuǎn)換仍然遵循能量守恒,它只是把電源的能量轉(zhuǎn)換成信號(hào)的能量罷了。三極管有一個(gè)重要參數(shù)就是電流放大系數(shù)β。當(dāng)三極管的基極上加一個(gè)微小的電流時(shí),在集電極上可以得到一個(gè)是注入電流β倍的電流,即集電極電流。集電極電流隨基極電流的變化而變化,并且基極電流很小的變化可以引起集電極電流很大的變化,這就是三極管的放大作用。
三極管還可以作電子開關(guān),配合其它元件還可以構(gòu)成振蕩器。
第三節(jié) 可控硅
可控硅也稱作晶閘管,它是由PNPN四層半導(dǎo)體構(gòu)成的元件,有三個(gè)電極,陽(yáng)極A,陰極K和控制極G 。
可控硅在電路中能夠?qū)崿F(xiàn)交流電的無(wú)觸點(diǎn)控制,以小電流控制大電流,并且不象繼電器那樣控制時(shí)有火花產(chǎn)生,而且動(dòng)作快、壽命長(zhǎng)、可靠性好。在調(diào)速、調(diào)光、調(diào)壓、調(diào)溫以及其他各種控制電路中都有它的身影。
可控硅分為單向的和雙向的,符號(hào)也不同。單向可控硅有三個(gè)PN結(jié),由最外層的P極和N極引出兩個(gè)電極,分別稱為陽(yáng)極和陰極,由中間的P極引出一個(gè)控制極。
單向可控硅有其獨(dú)特的特性:當(dāng)陽(yáng)極接反向電壓,或者陽(yáng)極接正向電壓但控制極不加電壓時(shí),它都不導(dǎo)通,而陽(yáng)極和控制極同時(shí)接正向電壓時(shí),它就會(huì)變成導(dǎo)通狀態(tài)。一旦導(dǎo)通,控制電壓便失去了對(duì)它的控制作用,不論有沒(méi)有控制電壓,也不論控制電壓的極性如何,將一直處于導(dǎo)通狀態(tài)。要想關(guān)斷,只有把陽(yáng)極電壓降低到某一臨界值或者反向。
雙向可控硅的引腳多數(shù)是按T1、T2、G的順序從左至右排列(電極引腳向下,面對(duì)有字符的一面時(shí))。加在控制極G上的觸發(fā)脈沖的大小或時(shí)間改變時(shí),就能改變其導(dǎo)通電流的大小。
與單向可控硅的區(qū)別是,雙向可控硅G極上觸發(fā)脈沖的極性改變時(shí),其導(dǎo)通方向就隨著極性的變化而改變,從 而能夠控制交流電負(fù)載。而單向可控硅經(jīng)觸發(fā)后只能從陽(yáng)極向陰極單方向?qū)?,所以可控硅有單雙向之分。
電子制作中常用可控硅,單向的有MCR-100等,雙向的有TLC336等。
這是TLC336的樣子:
第四節(jié) 集成電路
集成電路是一種采用特殊工藝,將晶體管、電阻、電容等元件集成在硅基片上而形成的具有一定功能的器件,英文為縮寫為IC,也俗稱芯片。集成電路是六十年代出現(xiàn)的,當(dāng)時(shí)只集成了十幾個(gè)元器件。 后來(lái)集成度越來(lái)越高,也有了今天的P-III。
集成電路根據(jù)不同的功能用途分為模擬和數(shù)字兩大派別,而具體功能更是數(shù)不勝數(shù),其應(yīng)用遍及人類生活的方方面面。集成電路根據(jù)內(nèi)部的集成度分為大規(guī)模中規(guī)模小規(guī)模三類。其封裝又有許多形式。“雙列直插”和“單列直插”的最為常見。消費(fèi)類電子產(chǎn)品中用軟封裝的IC,精密產(chǎn)品中用貼片封裝的IC等。
對(duì)于CMOS型IC,特別要注意防止靜電擊穿IC,最好也不要用未接地的電烙鐵焊接。使用IC也要注意其參數(shù),如 工作電壓,散熱等。數(shù)字IC多用+5V的工作電壓,模擬IC工作電壓各異。集成電路有各種型號(hào),其命名也有一定規(guī)律。一般是由前綴、數(shù)字編號(hào)、后綴組成。前綴表示集成電路的生產(chǎn)廠家及類別,后綴一般用來(lái)表示集成電路的封裝形式、版本代號(hào)等。常用的集成電路如小功率音頻放大器LM386就因?yàn)楹缶Y不同而有許多種。LM386N是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司的產(chǎn)品,LM代表線性電路,N代表塑料雙列直插。這里有各大IC生產(chǎn)公司的商標(biāo)及其器件型號(hào)前綴。
集成電路型號(hào)眾多,隨著技術(shù)的發(fā)展,又有更多的功能更強(qiáng)、集成度更高的集成電路涌現(xiàn),為電子產(chǎn)品的生產(chǎn)制作帶來(lái)了方便。在設(shè)計(jì)制作時(shí),若沒(méi)有專用的集成電路可以應(yīng)用,就應(yīng)該盡量選用應(yīng)用廣泛的通用集成電路,同時(shí)考慮集成電路的價(jià)格和制作的復(fù)雜度。在電子制作中,有許多常用的集成電路,如NE555(時(shí)基電路)、LM324(四個(gè)集成的運(yùn)算放大器)、TDA2822(雙聲道小功率放大器)、KD9300(單曲音樂(lè)集成電路)、LM317(三端可調(diào)穩(wěn)壓器)等。
為了您的方便使用,Bitbaby以后將在網(wǎng)站上建立一個(gè)集成電路數(shù)據(jù)庫(kù),您可以通過(guò)WEB查詢獲得各種集成電路的參數(shù)及常用集成電路的典型應(yīng)用。敬請(qǐng)期待……
這里有些集成電路的樣子:
標(biāo)準(zhǔn)的雙列直插集成電路:
標(biāo)準(zhǔn)的單列直插集成電路:
軟包封集成電路:
功率類集成電路:
第三章:各種集成電路簡(jiǎn)介
第一節(jié) 三端穩(wěn)壓IC
電子產(chǎn)品中常見到的三端穩(wěn)壓集成電路有正電壓輸出的78××系列和負(fù)電壓輸出的79××系列。故名思義,三端IC是指這種穩(wěn)壓用的集成電路只有三條引腳輸出,分別是輸入端、接地端和輸出端。它的樣子象是普通的三極管,TO-220的標(biāo)準(zhǔn)封裝,也有9013樣子的TO-92封裝。
用78/79系列三端穩(wěn)壓IC來(lái)組成穩(wěn)壓電源所需的外圍元件極少,電路內(nèi)部還有過(guò)流、過(guò)熱及調(diào)整管的保護(hù)電路,使用起來(lái)可靠、方便,而且價(jià)格便宜。該系列集成穩(wěn)壓IC型號(hào)中的78或79后面的數(shù)字代表該三端集成穩(wěn)壓電路的輸出電壓,如7806表示輸出電壓為正6V,7909表示輸出電壓為負(fù)9V。
78/79系列三端穩(wěn)壓IC有很多電子廠家生產(chǎn),80年代就有了,通常前綴為生產(chǎn)廠家的代號(hào),如TA7805是東芝的產(chǎn)品,AN7909是松下的產(chǎn)品。(點(diǎn)擊這里,查看有關(guān)看前綴識(shí)別集成電路的知識(shí))
有時(shí)在數(shù)字78或79后面還有一個(gè)M或L,如78M12或79L24,用來(lái)區(qū)別輸出電流和封裝形式等, 其中78L調(diào)系列的最大輸出電流為100mA, 78M系列最大輸出電流為1A,78系列最大輸出電流為1.5A。它的封裝也有多種,詳見圖。塑料封裝的穩(wěn)壓電路具有安裝容易、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn),因此用得比較多。 79系列除了輸出電壓為負(fù)。引出腳排列不 同以外,命名方法、外形等均與78系列的相同。
因?yàn)槿斯潭煞€(wěn)壓電路的使用方便,電子制作中經(jīng)常采用,可以用來(lái)改裝分立元件的穩(wěn)壓電源,也經(jīng)常用作電子設(shè)備的工作電源。電路圖如圖所示。
注意三端集成穩(wěn)壓電路的輸入、輸出和接地端絕不能接錯(cuò),不然容易燒壞。一般三端集成穩(wěn)壓電路的最小輸入、輸出電壓差約為2V,否則不能輸出穩(wěn)定的電壓,一般應(yīng)使電壓差保持在4-5V,即經(jīng)變壓器變壓,二極管整流,電容器濾波后的電壓應(yīng)比穩(wěn)壓值高一些。
在實(shí)際應(yīng)用中,應(yīng)在三端集成穩(wěn)壓電路上安裝足夠大的散熱器(當(dāng)然小功率的條件下不用)。當(dāng)穩(wěn)壓管溫度過(guò)高時(shí),穩(wěn)壓性能將變差,甚至損壞。
當(dāng)制作中需要一個(gè)能輸出1.5A以上電流的穩(wěn)壓電源,通常采用幾塊三端穩(wěn)壓電路并聯(lián)起來(lái),使其最大輸出電流為N個(gè)1.5A,但應(yīng)用時(shí)需注意:并聯(lián)使用的集成穩(wěn)壓電路應(yīng)采用同一廠家、同一批號(hào)的產(chǎn)品,以保證參數(shù)的一致。另外在輸出電流上留有一定的余量,以避免個(gè)別集成穩(wěn)壓電路失效時(shí)導(dǎo)致其他電路的連鎖燒毀。
第二節(jié) 語(yǔ)音集成電路
電子制作中經(jīng)常用到音樂(lè)集成電路和語(yǔ)言集成電路,一般稱為語(yǔ)言片和音樂(lè)片。它們一般都是軟包封,即芯片直接用黑膠封裝在一小塊電路板上。語(yǔ)音IC一般還需要少量外圍元件才能工作,它們可直接焊到這塊電路板上。
別看語(yǔ)音IC應(yīng)用電路很簡(jiǎn)單,但是它確確實(shí)實(shí)是一片含有成千上萬(wàn)個(gè)晶體管芯的集成電路。其內(nèi)部含有振蕩器、節(jié)拍器、音色發(fā)生器、ROM、地址計(jì)算器和控制輸出電路等。 音樂(lè)片內(nèi)可存儲(chǔ)一首或多首世界名曲,價(jià)格很便宜,幾角錢一片。音樂(lè)門鈴都是用這種音樂(lè)片裝的,其實(shí)成本很低。
不同的語(yǔ)言片內(nèi)存儲(chǔ)了各種動(dòng)物的叫聲,簡(jiǎn)短語(yǔ)言等,價(jià)格要比音樂(lè)片貴些。但因?yàn)橛腥ぃ鋺?yīng)用越來(lái)越多。 會(huì)說(shuō)話的計(jì)算器、倒車告警器、報(bào)時(shí)鐘表等。語(yǔ)音電路盡管品種不少,但不能根據(jù)用戶隨時(shí)的要求發(fā)出聲音, 因?yàn)樯唐坊恼Z(yǔ)音產(chǎn)品采用掩膜工藝,發(fā)聲的語(yǔ)音是做死的,使成本得到了控制。
一般語(yǔ)音集成電路的生產(chǎn)廠家都可以特別定制語(yǔ)音的內(nèi)容,但因?yàn)橐谀#髷?shù)量千片以上。近年來(lái)出現(xiàn)的OTP語(yǔ)音電路解決了這一問(wèn)題。OTP就是一次性可編程的意思,就是廠家生產(chǎn)出來(lái)的芯片,里面是空的,內(nèi)容由用戶寫入(需開發(fā)設(shè)備),一旦固化好,再也不能擦除,信息也就不會(huì)丟失。它的出現(xiàn)為開發(fā)人員試制樣機(jī)提供了方便,特別適合于小批量生產(chǎn)。
業(yè)余制作采用可錄放的語(yǔ)言電路是十分方便的,UM5506、ISD1400、ISD2500等,外圍元件極少。bitbaby第一次知道可錄放語(yǔ)音集成電路,是在九幾年的無(wú)線電雜志上,記得那時(shí)是UM5101和T6668,都是用41256等DRAM的。那時(shí)多想有那么一套,不用磁帶就可以錄音的怪物,還能在放音時(shí)隨意變調(diào)呢。早期的數(shù)碼留言機(jī)也用它們,由于使用DRAM,如果沒(méi)有后備電池,一旦斷電后,所有的信息都會(huì)丟失。
現(xiàn)在采用EEPROM的語(yǔ)音電路大大方便了電子愛好者,它隨錄隨放,不怕掉電,使用方便,外圍元件少。只是價(jià)格較貴些,每秒鐘成本約1元人民幣。這類語(yǔ)音錄放集成電路首推(美國(guó))ISD公司的ISD系列。國(guó)內(nèi)、臺(tái)灣都有廠家生產(chǎn)兼容的芯片及軟包封的芯片、模塊,但從結(jié)構(gòu)來(lái)看,猜想來(lái)自于ISD。
如果您對(duì)語(yǔ)音集成電路很感興趣,請(qǐng)密切留意bitbaby的網(wǎng)站。為了讓您更好地了解語(yǔ)音IC,bitbaby以后將把精心收集的語(yǔ)音IC應(yīng)用圖集貼到網(wǎng)上來(lái),以方便您查詢使用。
這里是幾張語(yǔ)音IC的圖片:
這是經(jīng)典的KD9300門鈴音樂(lè)芯片:
這是“請(qǐng)注意-倒車”的語(yǔ)言片:
這是能夠驅(qū)動(dòng)十二個(gè)LED閃光的芯片
這是軟包封的ISD1420芯片:(好貴:-(
第三節(jié) 數(shù)字集成電路
數(shù)字集成電路產(chǎn)品的種類很多種。數(shù)字集成電路構(gòu)成了各種邏輯電路,如各種門電路、編譯碼器、觸發(fā)器、計(jì)數(shù)器、寄存器等。它們廣泛地應(yīng)用在生活中的方方面面,小至電子表,大至計(jì)算機(jī),都是有數(shù)字集成電路構(gòu)成的。
結(jié)構(gòu)上,可分成TTL型和CMOS型兩類。74LS/HC等系列是最常見的TTL電路,它們使用5V的電壓,邏輯“0”輸出電壓為小于等于0.2V,邏輯“1”輸出電壓約為3V。CMOS數(shù)字集成電路的工作電壓范圍寬,靜態(tài)功耗低,抗干擾能力強(qiáng),更具優(yōu)點(diǎn)。數(shù)字集成電路有個(gè)特點(diǎn),就是它們的供電引腳,如16腳的集成電路,其第8腳是電源負(fù)極,16腳是電源正極;14腳的,它的第7腳是電源的正極。
通常CMOS集成電路工作電壓范圍為3-18V,所以不必像TTL集成電路那樣,要用正正好好的5V電壓。CMOS集成電路的輸入阻抗很高,這意味著驅(qū)動(dòng)CMOS集成電路時(shí),所消耗的驅(qū)動(dòng)功率幾乎可以不計(jì)。同時(shí)CMOS集成電路的耗電也非常的省,用CMOS集成電路制作的電子產(chǎn)品,通常都可以用干電池供電。
CMOS集成電路的輸出電流不是很大,大概為10mA左右,但是在一般的電子制作中,驅(qū)動(dòng)一個(gè)LED發(fā)光二極管還是沒(méi)有問(wèn)題的。此外,CMOS集成電路的抗干擾能力也較強(qiáng),即行話所說(shuō)的噪聲容限較大,且電源電壓越高,抗干擾能力越強(qiáng)。
電子制作中常用的數(shù)字集成電路有4001、4011、4013、4017、4040、4052、4060、4066等型號(hào),建議多買些備用。市場(chǎng)上的數(shù)字集成電路進(jìn)口的較多,產(chǎn)品型號(hào)的前綴代表生產(chǎn)公司,常見的有MC1XXXX(摩托羅拉)、CDXXXX(美國(guó)無(wú)線電RCA)、HEFXXXX(飛利普)、TCXXXX(東芝)、HCXXXX(日立)等。一般來(lái)說(shuō),只要型號(hào)相同,不同公司的產(chǎn)品可以互換。這里有一張表,是關(guān)于集成電路前綴及其生產(chǎn)公司的。
需要注意的是,CMOS集成電路容易被靜電擊穿,因此需要妥善保存。一般要放在防靜電原包裝條中,或用錫箔紙包好。另外焊接的時(shí)候,要用接地良好的電烙鐵焊,或者索性拔掉插頭,利用余熱焊接。不過(guò)說(shuō)實(shí)話,現(xiàn)在的CMOS集成電路因?yàn)楦倪M(jìn)了生產(chǎn)工藝,防靜電能力都有很大提高,不少人都不太注意為CMOS集成電路防靜電,IC卻也活著。
這里是TC4066(電子模擬開關(guān)) 的外形圖:
第四節(jié) 模擬集成電路
模擬集成電路被廣泛地應(yīng)用在各種視聽設(shè)備中。收錄機(jī)、電視機(jī)、音響設(shè)備等,即使冠上了“數(shù)碼設(shè)備”的好名聲,卻也離不開模擬集成電路。
實(shí)際上,模擬集成電路在應(yīng)用上比數(shù)字集成電路復(fù)雜些。每個(gè)數(shù)字集成電路只要元器件良好,一般都能按預(yù)定的功能工作,即使電路工作不正常,檢修起來(lái)也比較方便,1是1,0是0,不含糊。模擬集成電路就不一樣了,一般需要一定數(shù)量的外圍元件配合它工作。那么,既然是“集成電路”,為什么不把外圍元件都做進(jìn)去呢?這是因?yàn)榧呻娐分谱鞴に嚿系南拗疲彩菫榱俗尲呻娐犯嗟剡m應(yīng)于不同的應(yīng)用電路。
對(duì)于模擬集成電路的參數(shù)、在線各管腳電壓,家電維修人員是很關(guān)注的,它們就是憑借這些判斷故障的。對(duì)業(yè)余電子愛好者來(lái)說(shuō),只要掌握常用的集成電路是做什么用的就行了,要用時(shí)去查找相關(guān)的資料。
許多電子愛好者都是從裝收音機(jī)、音響放大器開始的,用集成電路裝,確實(shí)是一種樂(lè)趣。相信大家對(duì)這兩者也都感興趣。裝的收音機(jī)有兩種,一是AM中波的,通常用CIC7642、TA7641集成塊裝。另一種是FM調(diào)頻的,通常要求具有一定的水平,用TDA7010、TDA7021、TDA7088,CXA1019(CXA1191)、CXA1238等。這些集成塊也是收音機(jī)長(zhǎng)商所采用的經(jīng)典IC。
CIC7642外形象一個(gè)9013,僅三個(gè)引腳,工作于1.5V下,其內(nèi)部集成了多個(gè)三極管,用于組裝直放式收音機(jī),而且極易成功,因此許多電子入門套件少不了它。其兼容型號(hào)為MK484、YS414,許多進(jìn)口的微型收音機(jī)、電子表收音機(jī)都用。
TA7641P裝出來(lái)的收音機(jī)為超外差式,性能要好,但是因?yàn)橛兄兄?,制作調(diào)試都有點(diǎn)復(fù)雜,如果能買到套件組裝,那也不算麻煩(照著指示把元件焊到電路板上就行啦:-〕。
TDA7000系列是飛利普公司的產(chǎn)品,有bitbaby沒(méi)見過(guò)的TDA7000,以及TDA7010T,TDA7021T,TDA7088T, 后三者有個(gè)后綴T,表示是微型貼片封裝的。bitbaby也沒(méi)見過(guò)標(biāo)準(zhǔn)DIP(雙列直插塑封)封裝的,所以盡管它們的應(yīng)用電路簡(jiǎn)單,做起來(lái)可麻煩,整個(gè)集成電路和一粒赤豆差不多大。(下面有圖)TDA7088T是可以用變?nèi)莨芎碗娢黄鲗?shí)現(xiàn)電調(diào)諧的。
CXA1019是索尼公司生產(chǎn)的, CXA1191是它的改進(jìn)型號(hào),它們被稱為單片AM/FM收音集成電路,因?yàn)橐黄琁C包含了從高頻放大、本振到中頻放大、低頻(音頻)放大的所有功能。CXA1238是AM/FM立體聲收音集成電路,它不包括音頻放大器,但有立體聲解碼功能,通常用于WALKMAN收放機(jī)等。
這里有個(gè)知識(shí),就是CXA的收音IC同一型號(hào)有三種不同的大?。春缶YM型為貼片封裝,S型為小型封裝,P型為DIP封裝)。
音響功放電路也是電子愛好者們津津樂(lè)道的話題。通過(guò)親手制作,不但深入了解了原理,更是具有意義。bitbaby并不是發(fā)燒友(也燒不起),對(duì)吹毛求疵的“金耳朵”更是持有懷疑態(tài)度。請(qǐng)各位新手不要誤入歧途。做一套實(shí)用的音響才是聰明之舉,不要相信什么“把XXXX IC換成運(yùn)放之皇NE5532后效果立竿見影”。
Bitbaby幫別人裝過(guò)許多功放,也有不少經(jīng)驗(yàn)。有的雖然只是用收錄機(jī)用的功放集成塊,但因?yàn)橛昧溯^大功率的電位器、較大容量的濾波電容、較大口徑的揚(yáng)聲器,效果還是比收錄機(jī)好。
TA7240P是收錄機(jī)中常用的功放IC,雙聲道,各5.8W,12V左右供電,音質(zhì)一般般。
TDA1521是高保真功放IC,功率較大,音質(zhì)較好,上點(diǎn)檔次的電腦有源音箱也都用該集成塊。
LM1875(TDA2003、TDA2030、TDA2030A)等應(yīng)用電路差不多,功率不同,TDA2030A是TDA2030的改進(jìn)型,功率稍大。這些集成塊應(yīng)用也很多,但假貨也多,有的假貨是用廉價(jià)IC打磨過(guò)的,有的則是粗制濫造。
傻瓜功放是一種厚膜集成電路,其實(shí)不過(guò)是把各分立元件封裝在一起,只有輸入引腳用來(lái)接音源,輸出引腳接音箱,以及電源引腳,方便了使用。
此外,還有TDA2822、LM386等的小功率音頻放大器,在電池供電的產(chǎn)品中作功放。用它們也可做有源音箱,廉價(jià)的有源音箱就用它們。
關(guān)于這些集成電路的使用,Bitbaby將在以后貼出文章。
這里是TDA7010T的樣子:
第四章:基本工具
第一節(jié) 萬(wàn)用表
目前的萬(wàn)用表分為指針式和數(shù)字式,它們各有方便之處,很難說(shuō)誰(shuí)好誰(shuí)壞,最好是能夠備有指針和數(shù)字式的各一個(gè)。業(yè)余電子制作有一個(gè)指針式的MF30型萬(wàn)用表也就可以了,這可是一種經(jīng)典型號(hào)。還有元老級(jí)的MF500型萬(wàn)用表,廉價(jià)的MF50萬(wàn)用表,一般都可以在電訊商店買到。
萬(wàn)用表的三個(gè)基本功能是測(cè)量電阻、電壓、電流,所以老前輩們叫它三用表。 現(xiàn)在的萬(wàn)用表添加了好多新功能,尤其是數(shù)字式萬(wàn)用表,如測(cè)量電容值,三極管放大倍數(shù),二極管壓降等,更有一種會(huì)說(shuō)話的數(shù)字萬(wàn)用表,能把測(cè)量結(jié)果用語(yǔ)言播報(bào)出來(lái)。(其實(shí)不是很難,Bitbaby曾有一度很想用單片機(jī)和語(yǔ)音電路做一個(gè):-)
數(shù)字式萬(wàn)用表也有許多經(jīng)典型號(hào),如DT830C,DT830C,DT890D等,后面的后綴表示功能上的區(qū)別,其中DT830C已經(jīng)買到了三十多元一個(gè),夠便宜的。 Bitbaby在學(xué)校里裝過(guò)一個(gè)MF50的萬(wàn)用表,電路原理并不復(fù)雜,只是那么多的元件沒(méi)有印刷板來(lái)固定,而是直接焊在接線板上,自己裝對(duì)初學(xué)者來(lái)說(shuō)還是麻煩了點(diǎn)。
萬(wàn)用表最大的特點(diǎn)是有一個(gè)量程轉(zhuǎn)換開關(guān),各中功能就是靠這個(gè)開關(guān)來(lái)切換的?;旧?,用A-來(lái)表示測(cè)直流電流,一般毫安檔和安培檔各又分幾檔。V-表示測(cè)直流電壓,高級(jí)點(diǎn)的萬(wàn)用表有毫伏檔,電壓檔也分幾檔。V~是用來(lái)測(cè)交流電壓的。A~測(cè)交流電流。
Ω歐姆檔測(cè)電阻,對(duì)于指針式萬(wàn)用表,每換一次電阻檔還要做一次調(diào)零。調(diào)零就是把萬(wàn)用表的紅表筆和黑表筆搭在 一起,然后轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)零鈕,使指針指向零的位置。hFE是測(cè)量三極管的電流放大系數(shù)的,只要把三極管的三個(gè)管腳插入萬(wàn)用表面板上對(duì)應(yīng)的孔中,就能測(cè)出hFE值。注意PNP、NPN是不同的。
以下以MF30型萬(wàn)用表為例,說(shuō)明萬(wàn)用表的讀數(shù)。第一條刻度線是電阻值指示,最左端是無(wú)窮大,右端為零,當(dāng)中刻度不均勻。電阻檔有R×1、R×10、R×100、R×1K、R×10K各檔,分別說(shuō)明刻度的指示再要乘上的倍數(shù),才得到實(shí)際的電阻值(單位為歐姆)。
例如用R×100檔測(cè)一電阻,指針指示為“10”,那么它的電阻值為10×100=1000,即1K。第二條刻度線是500V檔和500mA檔共用,需要注意的是電壓檔、電流檔的指示原理不同于電阻檔, 例如5V檔表示該檔只能測(cè)量5V以下的電壓,500mA檔只能測(cè)量500mA以下的電流,若是超過(guò)量程,就會(huì)損壞萬(wàn)用表。
注意事項(xiàng): 萬(wàn)用表使用時(shí)應(yīng)該水平著放。紅表筆插在+孔內(nèi),黑表筆插入-孔內(nèi)。 測(cè)試電流就用電流檔,而不能誤用電壓檔、電阻擋,其他同理,否則輕則燒萬(wàn)用表內(nèi)的保險(xiǎn)絲,重則損壞表頭。事先不知道量程, 就選用最大量程嘗試著測(cè)量,然后斷開測(cè)量電路再換檔,切不可在線的情況下轉(zhuǎn)換量程。有表針迅速偏轉(zhuǎn)到底的情況,應(yīng)該立即斷開電路,進(jìn)行檢查。
最后還有一個(gè)規(guī)矩,就是約定用完后的萬(wàn)用表要把量程開關(guān)撥到交流電壓最高檔,以防別人不慎測(cè)量220V市電電壓而損壞。記住這個(gè)老前輩們留下的優(yōu)良傳統(tǒng)呦!
關(guān)于數(shù)字萬(wàn)用表的使用,這里有一篇轉(zhuǎn)載自《無(wú)線電》的文章《》
關(guān)于用萬(wàn)用表檢查元器件的技巧將另文詳述。
這里有一些萬(wàn)用表的圖片:
MF110 MF500 MF50 MF47
DT830B DT890
第二節(jié) 電烙鐵
電烙鐵分為外熱式和內(nèi)熱式兩種,外熱式的一般功率都較大。
內(nèi)熱式的電烙鐵體積較小,而且價(jià)格便宜。一般電子制作都用20W-30W的內(nèi)熱式電烙鐵。當(dāng)然有一把50W的外熱式電烙鐵能夠有備無(wú)患。內(nèi)熱式的電烙鐵發(fā)熱效率較高,而且更換烙鐵頭也較方便。
電烙鐵是用來(lái)焊錫的,為方便使用,通常做成“焊錫絲”,焊錫絲內(nèi)一般都含有助焊的松香。 焊錫絲使用約60%的錫和40%的鉛合成,熔點(diǎn)較低。(Bitbaby有個(gè)好習(xí)慣,就是每次做完事后都去洗手,鉛可不是什么 好東西,松香倒是蠻聞得慣的:-)
松香是一種助焊劑,可以幫助焊接,拉二胡的人肯定有吧,聽說(shuō)也可到藥店購(gòu)買。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,再加入酒精攪勻。注意酒精易揮發(fā),用完后 記得把瓶蓋擰緊。瓶里可以放一小塊棉花,用時(shí)就用鑷子夾出來(lái)涂在印刷板上或元器件上。
注意市面上有一種焊錫膏(有稱焊油),這可是一種帶有腐蝕性的東西,是用在工業(yè)上的,不適合電子制作使用。還有市面上的松香水,并不是我們這里用的松香溶液。
電烙鐵是捏在手里的,使用時(shí)千萬(wàn)注意安全。新買的電烙鐵先要用萬(wàn)用表電阻檔檢查一下插頭與金屬外殼之間的電阻值,萬(wàn)用表指針應(yīng)該不動(dòng)。否則應(yīng)該徹底檢查。
最近生產(chǎn)的內(nèi)熱式電烙鐵,廠家為了節(jié)約成本,電源線都不用橡皮花線了,而是直接用塑料電線,比較不安全。強(qiáng)烈建議換用橡皮花線,因?yàn)樗幌袼芰想娋€那樣容易被燙傷、破損,以至短路或觸電。
新的電烙鐵在使用前用銼刀銼一下烙鐵的尖頭,接通電源后等一會(huì)兒烙鐵頭的顏色會(huì)變,證明烙鐵發(fā)熱了,然后用焊錫絲放在烙鐵尖頭上鍍上錫,使烙鐵不易被氧化。在使用中,應(yīng)使烙鐵頭保持清潔,并保證烙鐵的尖頭上始終有焊錫。
使用烙鐵時(shí),烙鐵的溫度太低則熔化不了焊錫,或者使焊點(diǎn)未完全熔化而成不好看、不可靠的樣子。太高又會(huì)使烙鐵“燒死”(盡管溫度很高,卻不能蘸上錫)。 另外也要控制好焊接的時(shí)間,電烙鐵停留的時(shí)間太短,焊錫不易完全熔化、接觸好,形成“虛焊”,而焊接時(shí)間太長(zhǎng)又容易損壞元器件,或使印刷電路板的銅箔翹起。
一般一兩秒內(nèi)要焊好一個(gè)焊點(diǎn),若沒(méi)完成,寧愿等一會(huì)兒再焊一次。焊接時(shí)電烙鐵不能移動(dòng),應(yīng)該先選好接觸焊點(diǎn)的位置,再用烙鐵頭的搪錫面去接觸焊點(diǎn)。
第三節(jié) 印刷電路板
印刷電路板是電子制作中的一個(gè)大頭,也是最能體現(xiàn)電子愛好者制作水平的技術(shù)了。印刷電路板簡(jiǎn)稱印制板,工廠制作與業(yè)余制作有很大的不同 。工廠一般根據(jù)客戶提供的電路原理圖用計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)出印刷板圖,然后經(jīng)過(guò)照相制版等技術(shù)做出印制板,然后上阻焊、印字等形成成品,需要一系列設(shè)備。
而傳統(tǒng)的業(yè)余制作中只能采用敷銅板加腐蝕液的土方法制作印制板。近年來(lái)推出了萬(wàn)用試驗(yàn)板、感光電路板等新型技術(shù),解放了廣大的電子 愛好者和電子產(chǎn)品開發(fā)者。加之PC機(jī)的普及,用CAD軟件設(shè)計(jì)電路、自動(dòng)生成PCB(印刷電路板)已經(jīng)不算難事了。甚至直接打印在膠片上配合感光電路板做印刷板更是方便極了。
Bitbaby在學(xué)校的課程中學(xué)過(guò)ORCAD軟件,用它設(shè)計(jì)了一個(gè)8031單片機(jī)的典型應(yīng)用電路,感覺還真不錯(cuò)。老師還不準(zhǔn)用ORCAD的自動(dòng)布線功能, 那張圖Bitbaby的手工布線可漂亮了,走線的轉(zhuǎn)角都是平滑過(guò)渡,充分考慮這樣的設(shè)計(jì)使印板更牢固,以至于老師以為是自動(dòng)布線的呢(不自吹了:-)??上М?dāng)時(shí)沒(méi)有打印機(jī)打印出PCB來(lái)。
PROTEL更是為廣大電子愛好者所熟知,只可惜Bitbaby對(duì)它沒(méi)有很深的研究。一般的電子制作電路均不復(fù)雜,對(duì)老手來(lái)說(shuō),也只要用腦子就能設(shè)計(jì)出印刷電路板圖來(lái),所以還是講講傳統(tǒng)的印制板的制作方法吧。
首先要在紙上根據(jù)電路原理圖設(shè)計(jì)出印刷電路板圖,各元器件之間的正確連接是重要的,還要注意元器件的大小、排列位置、干擾等。(Bitbaby以后將寫一篇專門的文章 講述如何設(shè)計(jì)印制板。) 設(shè)計(jì)完成后要反復(fù)校對(duì)原理圖,并找出元器件實(shí)物放到各自的位置,在調(diào)整孔距、走線等。注意正反面,有時(shí)不小心設(shè)計(jì)了反面,可以把原圖放在復(fù)寫紙上描一次,那么在紙的背面就有了所需要的。
Bitbaby制作印制板的方法,是把設(shè)計(jì)好的1:1圖紙剪下來(lái),用透明膠貼在單面敷銅板的銅面上,然后用沖子在需要鉆孔的地方敲一下,形成凹進(jìn)去的小坑,這樣再用小電鉆鉆孔就不會(huì)打滑了。然后用自制的小電鉆(收錄機(jī)電動(dòng)機(jī)改裝)打孔,全部打完后撕下圖紙,直接用毛筆蘸油漆描線路。
由于已經(jīng)有孔的定位,畫起來(lái)不困難,只要記住那幾個(gè)孔是連在一起的就好了。一般不復(fù)雜的電路用這樣的方法制作電路板極快(連復(fù)寫紙都省了:-),若是復(fù)雜的電路可以在圖紙和敷銅板之間夾一張復(fù)寫紙,然后把印刷板圖描一遍,打孔的地方描得深些,然后用毛筆蘸油漆描線路。
如果沒(méi)有油漆,可以用質(zhì)量較好的記號(hào)筆描線路,或用修正液描,只是修正液描的電路板不太美觀,需干后修正寬度一致。指甲油也可以用,干得較快,比修正液好用些。描的時(shí)候注意線條之間保持距離,孔的周圍要形成包圍,以利于焊接。
油漆要好長(zhǎng)時(shí)間才能干,等油漆干后就可以投入腐蝕液中,腐蝕液一般用三氯化鐵加水配置而成,三氯化鐵為土黃色固體,也易于吸收空氣中的水份,所以應(yīng)密封保存。配置三氯化鐵溶液時(shí)一般是用40%的三氯化鐵和60%的水,當(dāng)然三氯化鐵多些,或者用溫水(不是熱水,以防油漆脫落)可使反應(yīng)速度快些。
注意三氯化鐵具有一定的腐蝕性,最好不要弄在皮膚上和衣服上(很難洗:-( 反應(yīng)的容器用廉價(jià)的塑料盆,放得下電路板的就好。腐蝕是從邊緣開始的,當(dāng)未描油漆的銅箔被腐蝕完后應(yīng)該及時(shí)取出電路板,以防油漆脫落后腐蝕掉有用的線路。
這時(shí)用清水沖洗,順便用竹片等物刮去油漆(這時(shí)油漆從液體里出來(lái),比較容易去除)。若不易刮,用熱水沖一下就好了。然后擦干,用砂紙打磨干凈,就露出了閃亮的銅箔,一張印刷電路板 就做好了。為了保存成果,Bitbaby通常會(huì)用松香溶液涂一遍打磨好的電路板,既可以助焊,又可以防止氧化。
這里有一塊bitbaby做的樣品:
第五章:其他元器件
第一節(jié) 揚(yáng)聲器、話筒等
揚(yáng)聲器俗稱為喇叭,應(yīng)該是大家熟悉不過(guò)的器件了,它是收音機(jī)、錄音機(jī)、音響設(shè)備中的重要元件。常見的揚(yáng)聲器有動(dòng)圈式、舌簧式、壓電式等好幾種,但最常用的是動(dòng)圈式揚(yáng)聲器(又稱電動(dòng)式)。而動(dòng)圈式揚(yáng)聲器又分為內(nèi)磁式和外磁式,因?yàn)橥獯攀奖阋?,通常外磁式用得多。?dāng)音頻電流通過(guò)音圈時(shí),音圈產(chǎn)生隨音頻電流而變化的磁場(chǎng),在永久磁鐵的磁場(chǎng)中時(shí)而吸引時(shí)而排斥,帶動(dòng)紙盆振動(dòng)發(fā)出聲音。
揚(yáng)聲器在電路圖中的符號(hào)很形象。音響用的揚(yáng)聲器大多要求大功率、高保真。為完美再現(xiàn)聲響,揚(yáng)聲器又被分為專用的低音、中音、高音,以各司其職。低音揚(yáng)聲器的紙盆不再由單一的材料構(gòu)成,出現(xiàn)了布邊、尼龍邊和橡皮邊等揚(yáng)聲器,使紙盆更有彈性,低音更加豐富。號(hào)筒式揚(yáng)聲器、球頂高音揚(yáng)聲器使高音更加清晰。另外還有一種全頻揚(yáng)聲器,它將高、低音揚(yáng)聲器做在了一起。
揚(yáng)聲器上一般都標(biāo)有標(biāo)稱功率和標(biāo)稱阻抗值,例如0.25W8Ω。一般認(rèn)為揚(yáng)聲器的口徑大,標(biāo)稱功率也大。 在使用時(shí),輸入功率最好不要超過(guò)標(biāo)稱功率太多,以防損壞。萬(wàn)用表R1電阻檔測(cè)試揚(yáng)聲器,若有咯咯聲發(fā)出說(shuō)明基本上能用。測(cè)出的電阻值是直流電阻值,比標(biāo)稱阻抗值要小,是正?,F(xiàn)象。
還有一種壓電陶瓷片,也是一種發(fā)聲元件,它利用壓電效應(yīng)工作,既可以作發(fā)聲元件又可以作接收聲音的元件。而且它很便宜,生日卡上的發(fā)聲元件就是它。壓電陶瓷片是在園形銅底板上涂覆了一層厚約1mm的壓電陶瓷,再在陶瓷表面沉積一層涂銀層,涂銀層和銅底板就是它的兩個(gè)電極。壓電陶瓷有一個(gè)奇妙的特性-壓電效應(yīng):如將它彎曲,它的表面就會(huì)出現(xiàn)異種電荷, 如反向彎曲,電荷的極性也會(huì)相反。奇妙的是如果在壓電陶瓷片的兩個(gè)電極上施加一定的電壓,它就會(huì)發(fā)生彎曲,當(dāng)電壓方向改變時(shí),彎曲的方向也隨之改變。
利用壓電效應(yīng),有了一種聲-電,電聲轉(zhuǎn)換的兩用器件,可以當(dāng)話筒用:對(duì)壓電陶瓷片講話,使它受到聲波的振動(dòng)而發(fā)生前后彎曲,當(dāng)然人的眼睛分辨不出這種彎曲,在壓電陶瓷片的兩電極就會(huì)有音頻電壓輸出。相反地,把一定的音頻電壓加在壓電陶瓷片的兩極,由于音頻電壓的極性和大小不斷變化,壓電陶瓷片就會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的彎曲運(yùn)動(dòng),推動(dòng)空氣形成聲音,這時(shí)候,它又成了喇叭。
壓電陶瓷片作為一種電子元件,在新買來(lái)的時(shí)候,是不帶引線的,需要自己焊接。一般采用多股軟線,先剝頭搪錫,焊接是要求速度快,焊點(diǎn)小,否則容易損壞壓電陶瓷片嬌嫩的鍍銀層。
還有一種在BP機(jī)、小鬧鐘里廣泛應(yīng)用的訊響器實(shí)質(zhì)上也是電磁式的。
話筒有電容式的、動(dòng)圈式的等等,常用的卡拉OK話筒一般都是動(dòng)圈式的 ,其實(shí)它是動(dòng)圈式揚(yáng)聲器的反應(yīng)用,不信你可以把動(dòng)圈話筒接到WALKMAN的耳機(jī)輸出端試試能不能發(fā)聲。(開小音量,別燒了:-)
電子制作中常用的話筒是駐極體電容話筒,價(jià)錢很便宜(約一元一個(gè)),音質(zhì)也不算差,體積很小。其實(shí)大多數(shù)的 電腦多媒體話筒里邊業(yè)就是這東西。(早知道自己做一個(gè):-) 說(shuō)它體積小,我們要做的微型無(wú)線竊聽器也用這種話筒,Bitbaby有一個(gè)駐極體話筒只有米粒那么大(花大價(jià)錢買來(lái)的:-(
第二節(jié) 電 池
據(jù)說(shuō)電池的歷史非常悠久,世界上最古老的電池起源于大約2000年前,這個(gè)被叫做“巴格達(dá)”的電池,還保存在伊拉克首都的博物館內(nèi)(現(xiàn)在呢?有沒(méi)有被炸掉?)。
電池有兩個(gè)常用的參數(shù),分別為電壓和容量。電壓主要取決于正負(fù)極的材料。一般的干電池,電壓均為1.5V,而充電電池的電壓為1.2V。容量就是容納多少電量吧,用放電電流和放電時(shí)間的乘積表示。例如容量為 500mAh的電池,是指該電池用500mA的電流放電,能使用1個(gè)小時(shí)。 顯然,如果用 250mA的電流放電,就能使用2個(gè)小時(shí),以此類推。
常用常見的電池有錳干電池,堿性電池,鎳鎘電池,疊層電池,鈕扣電池等。錳鋅干電池,標(biāo)稱電壓1.5V,便宜,但是連續(xù)放電性差,不適合大電流放電,而且不能充電,只適用于一些小電流的電子電路。錳干電池有一個(gè)奇怪的特性,間歇放電的時(shí)間和比連續(xù)放電的時(shí)間要長(zhǎng),這是一個(gè)使用普通干電池的訣竅啊。
堿性電池,標(biāo)稱電壓也是1.5V,其電解液是水溶氫氧化鉀液,容量大,能大電流放電,各方面特性均優(yōu)于錳干電池。在實(shí)際中,越是需要大電流的電路,堿性電池越能發(fā)揮作用。堿性干電池在WALKMAN中聽磁帶使用,其壽命比普通電池長(zhǎng)許多,在照相機(jī)閃光燈中不能使用鎳隔電池,堿性電池就是最好的選擇。只是堿性電池價(jià)格較貴。
大多數(shù)的堿性電池外殼上,標(biāo)有“不準(zhǔn)充電”的中文或是英文,但事實(shí)上,堿性電池是可以充電的,最多可以充電幾十次。只是對(duì)堿性電池只能采取小電流充電的方法,以50mA的充電電流為宜,而大多數(shù)的充電器的充電電流都比較大,結(jié)果使電池內(nèi)的液體流出,腐蝕電器。LR20代表一號(hào)堿性電池,LR6代表五號(hào)。
普通的錳干電池,單以R為型號(hào),常見的R6P是五號(hào)高容量電池。Bitbaby喜歡用“白象”牌堿性電池裝備電器。
許多計(jì)算器上都使用了太陽(yáng)能硅光電池,有光照的時(shí)候給鈕扣電池充電。太陽(yáng)能電池有長(zhǎng)方形片狀的,也有晶體管狀扁圓形的。一般每片能產(chǎn)生0.5V的電壓,需多片串聯(lián)以提高電壓,多組并聯(lián)以增大輸出電流。 而且一般都和鈕扣電池并聯(lián),以隨時(shí)把電能存儲(chǔ)起來(lái),再向小負(fù)載供電。
鎳隔電池也為大家所熟知,不再羅嗦。 據(jù)Bitbaby所知,小日本早在90年代初就禁止在本土生產(chǎn)鎳隔電池了,以保護(hù)他們的環(huán)境。而現(xiàn)在市面上那么多的MADE IN JAPAN 的鎳隔電池是哪來(lái)的? 現(xiàn)在提倡用鎳氫電池,容量又大,又沒(méi)有記憶效應(yīng),而且環(huán)保些。鎘對(duì)人體有害?。?br>
第三節(jié) 特殊器件
在電阻這一節(jié)中,介紹了常用的光敏電阻和熱敏電阻,這里再介紹一些不太常用的特殊電阻。
力敏電阻
通常電子秤中就有力敏電阻,常用的壓力傳感器有金屬應(yīng)變片和半導(dǎo)體力敏電阻。力敏電阻一般以橋式連接,受力后就破壞了電橋的平衡,使之輸出電信號(hào)。
氣敏電阻
有一種煤氣泄漏報(bào)警器,在瓦斯泄漏后會(huì)報(bào)警,甚至啟動(dòng)脫排油煙機(jī)通風(fēng)。這種報(bào)警器內(nèi)就是裝置了一種氣敏電阻。這種半導(dǎo)體在表面吸收了某種自身敏感的氣體之后會(huì)發(fā)生反應(yīng),而使自身的電阻值改變。它一般有四個(gè)電極,兩個(gè)為加熱電極,另兩個(gè)為測(cè)量電極。氣敏電阻根據(jù)型號(hào)對(duì)不同的氣體敏感。有的是對(duì)汽油,有的是對(duì)一氧化碳,有的是對(duì)酒精敏感。
濕敏電阻
濕敏電阻對(duì)環(huán)境濕度敏感,它吸收環(huán)境中的水分,直接把濕度變成電阻值的變化。
壓敏電阻
壓敏電阻用作電路的過(guò)壓保護(hù)。將壓敏電阻和電路并聯(lián),其兩端電壓正常時(shí)電阻值很大,不起作用。一旦超過(guò)保護(hù)電壓,它的電阻值迅速變小,使電流盡量從自己身上流過(guò)(很有犧牲精神!),從而保護(hù)了電路。正規(guī)的電話機(jī)中少不了壓敏電阻,其實(shí)你的MODEM中也有這東西。
霍爾器件
霍爾器件幾乎是每臺(tái)錄相機(jī)中都用的器件,另外在各種精密的工業(yè)設(shè)備中也有它的身影。它主要用來(lái)檢測(cè)磁力,而且基本上都是以“集成霍爾傳感器”的形式出現(xiàn)。用高靈敏的霍爾器件還可以制作電子羅盤呢。
數(shù)碼管
許多電子產(chǎn)品上都有跳動(dòng)的數(shù)碼來(lái)指示電器的工作狀態(tài),其實(shí)數(shù)碼管顯示的數(shù)碼均是由七個(gè)發(fā)光二極管構(gòu)成的。每段上加上合適的電壓,該段就點(diǎn)亮。為方便連接,數(shù)碼管分為共陽(yáng)型和共陰型,共陽(yáng)型就是七個(gè)發(fā)光管的正極都連在一起 ,作為一條引線。
干簧管
初聽這個(gè)名字很怪,(習(xí)慣了就好),干簧管是一種磁敏的特殊開關(guān)。它的兩個(gè)觸點(diǎn)由特殊材料制成,被封裝在真空 的玻璃管里。只要用磁鐵接近它,干簧管兩個(gè)節(jié)點(diǎn)就會(huì)吸合在一起,使電路導(dǎo)通。因此可以作為傳感器用,用于計(jì)數(shù),限位等等。有一種自行車公里計(jì),就是在輪胎上粘上磁鐵,在一旁固定上干簧管構(gòu)成的。裝在門上,可作為開門時(shí)的報(bào)警、問(wèn)候等。在“斷線報(bào)警器”的制作中,也會(huì)用到干簧管。