測控技術與儀器實踐專題報告

2022-09-25 19:48:08 字數 4698 閱讀 4676

學習電子技術應該從元器件起步,這是比較科學的,,也是符合學習規律的。不管電子電路整機電路如何錯綜複雜和千變萬化。它的最小組成元素是電子元件和器件,好比乙個大廈由鋼筋、水泥構成的一樣,僅從這一點就可以知道學號元器件對掌握電子技術有多麼重要的作用。

元器件知識的學習的三大板塊是:識別、特性掌握和檢測。

常用的電子元器件主要有:電阻、電容、電感、二極體、三極體、光電器件、繼電器、閘流體、開關等。

1.1電阻元件的相關內容

電阻器在電路中起限流、分流、降壓、分壓、負載、阻抗匹配的作用,電阻和電容器構成rc充放電迴路等作用。

電阻的基本單位是歐姆,用符號「」表示。此外還有千歐(k )、兆歐(m )等。

電阻器的分類:固定電阻器、可變電阻器(電位器)、熔斷電阻器、排阻、敏感電阻器。電阻器通常稱為電阻。

電阻器的引數:

①標稱阻值:電阻器的阻值應符合表中標稱值乘以10n。

②允許偏差:實際阻值相對於標稱阻值所允許的最大偏差範圍就是電阻器的允許偏差,也稱電阻精度。普通電阻的精度可分為±5%、±10%、±20%等,精密電阻的精度可分為±2%、±1%、±0.

5%…等十多種系列。在電子系統設計中,可根據電路的不同要求選用不同精度的電阻。

③額定功率:電阻在電路中長時間連續工作不損壞,或不顯著改變其效能所允許消耗的最大功率成為電阻的額定功率。不同型別的電阻有不同系列的額定功率。

④ 溫度係數:溫度每變化1℃所引起的電阻值的相對變化。溫度係數越小,電阻的穩定性越好。阻值隨溫度公升高而增大的為正溫度係數,反之為負溫度係數。

⑤老化係數:電阻在額定功率長期負荷下,阻值相對變化的百分數,它是表示電阻壽命長短的係數。

⑥電壓係數:在規定的電壓範圍內,電壓每變化1v,電阻的相對變化量。

⑦雜訊:產生於電阻中的一種不規則的電壓起伏,包括熱雜訊和電流雜訊兩部分。熱雜訊是由於導體內部不規則的電子自由運動,是導體任意兩點的電壓不規則變化而產生。

1.2電容元件的相關知識

電容元件用於耦合、濾波、旁路、調諧、能量轉換等。

電容的分類:固定電容器、可調電容器等。

電容器的引數:

①標稱容量及允許偏差

②電容器容許誤差等級:常見的有七個等級如表所示:

③額定電壓:實際使用時,工作電壓最大值一定要小於電容器的額定電壓,通常取額定電壓的三分之二以下,如果工作電壓大於電容器的額定電壓,電容器易損壞,呈擊穿狀態。常用固定式電容的直流額定電壓系列為:

6.3v,10v,16v,25v,40v,63v,100v,160v,250v,400v。

④溫度係數:在一定的溫度係數,溫度每變化1℃的電容量的相對變化值稱為溫度係數。電容器的溫度係數越小,其效能越好。

⑤損耗:電容器的損耗為在電場的作用下,電容器在單位時間內發熱而消耗能量。這些損耗主要來自介質損耗和金屬損耗,通常用損耗角正切值來表示。

⑥頻率特性:電容器的電引數隨電場的頻率的變化,高頻條件下工作的電容器,由於介電數在高頻時比低頻時小,電容量也相應的減少

1.3電感元件的相關知識

電感也是一種儲能元件。電感元件是電感、互感及變壓器的總稱。電感通常指空心線圈或磁芯線圈。電感在電路中可與電容組成振盪電路,也用於能量轉換等。

電感在電路中有通直流、阻交流、通低頻、阻高頻的作用。

電感的分類:按電感量是否可調分為固定電感、可調電感、微調電感。按結構分為空芯電感和磁芯電感。

電感器的引數:

①電感量l:電感量是衡量線圈產生電磁感應能力的物理量。電感量的大小取決於線圈的匝數、結構、有無鐵心及繞制方法等因素。單位亨利,用h表示。還有毫亨mh和微亨uh。

②允許偏差:允許偏差是指線圈的實際電感量與要求電感量的偏差,也稱電感量精度。

③品質因數q:線圈中儲存能力與消耗能量的比值稱為品質因數,用q表示,品質因數是表示線圈質量的乙個重要引數,q值的大小表明電感線圈損耗的大小,q值大,線圈損耗小;反之,損耗大。品質因數定義為線圈的感抗ωl和直流等效電阻r之比,即q=ωl/r。

④額定電流:是指線圈長期工作所能承受的最大電流。

⑤分布電容:電感線圈的匝與匝之間、線圈與底座之間所具有的電容,分布電容影響線圈的穩定性,並使線圈的損耗增大,質量降低。可通過採用蜂房繞法、減小線圈骨架直徑等降低分布電容。

⑥穩定性:線圈產生幾何變形、溫度變化引起的固有電容和漏電損耗增加,都會影響電感器的穩定性。電感線圈的穩定性,通常用電感係數和不穩定係數,其值越大,表示電感線圈的穩定性越差。

1.4二極體的相關知識

在電子電路中經常用到半導體二極體,它在許多電路中起著重要的作用,是誕生最早的半導體器件之一,其應用非常廣泛。常把它用在整流、檢波、穩壓、保護等電路中。

分類:按照所用的半導體材料,可分為鍺二極體(ge管)和矽二極體(si管)。按照不同用途,二極體分普通二極體和特殊二極體。

特殊二極體又分為整流二極體、穩壓二極體、變容二極體、發光二極體、光電二極體、檢波二極體、開關二極體等。按照管芯結構,又可分為點接觸型二極體、面接觸型二極體及平面型二極體。

二極體的主要引數:

①額定正向工作電流:是指二極體長期連續工作時允許通過的最大正向電流值。常用的in4001-4007型鍺二極體的額定正向工作電流為1a。

②最高反向工作電壓 :加在二極體兩端的反向電壓高到一定值時,會將管子擊穿,失去單向導電能力。為了保證使用安全,規定了最高反向工作電壓值。

例如,in4001二極體反向耐壓為50v,in4007反向耐壓為1000v。

③反向電流 :是指二極體在規定的溫度和最高反向電壓作用下,流過二極體的反向電流。反向電流越小,管子的單方向導電性能越好。

反向電流與溫度有著密切的關係,大約溫度每公升高10,反向電流增大一倍。一般矽二極體比鍺二極體在高溫下具有較好的穩定性。

④最高工作頻率:二極體能承受的最高頻率。通過pn結交流電頻率高於此值,二極體將不能正常工作。

⑤頻率特性:由於結電容的存在,當頻率高到一定程度時,容抗小到使pn結短路,導致二極體失去單向導電性,不能工作,pn結面積越大,結電容也越大,越不適用於高頻電路的應用。

⑥溫度特性:二極體對溫度很敏感,在室溫附近,溫度每公升高1℃,正向電壓將減小2-2.5mv,溫度每公升高10℃,反向電流約增加一倍。

⑦結電容:結電容包括勢壘電容和擴散電容,在高頻場合下使用時,要求結電容小於某一規定數值。

⑧最高工作頻率:二極體具有單向導電性的最高交流訊號的頻率。

1.5三極體的相關知識

三極體又稱為電晶體。它由兩個pn結構成,有pnp型和npn型兩種結構。三極體有兩個結(集電結和發射結)、三個區(基區、集電區和發射區)、三個電極(基極、集電極和發射極)。

三極體發射極電流可以被基極電流控制,從而使集電極電流隨之改變,三極體的這種對電流的控制功能,決定三極體具有放大作用,這一特性被廣泛應用於各種電子線路中。

三極體的主要引數:

1 直流引數。是指在沒有交流輸入時,直流電源激勵下的引數。

2 交流引數。包括電流放大倍數和特徵頻率。

③極限引數。是指三極體因受熱而引起的引數變化不超過規定允許值是,三極體所能承受的最大電流,擊穿電壓等。

④放大係數。放大係數主要表徵三極體的放大能力,它有共基極的放大係數和共發射極的放大係數。

⑤引數與溫度的關係。由於半導體的載流子受溫度影響,因此三極體的引數受溫度的影響。溫度上公升,輸入特性曲線向左移,基極的電流不變,基極與發射極之間的電壓降低,輸出特性曲線上移。

溫度公升高,放大係數也增加。

1.6光電器件的相關知識

常用的光電器件有光敏電阻器、光電二極體、光電三極體、發光二極體、光電耦合器等。

光敏電阻是對光反應敏感的電阻器,其電阻值隨入射光的強弱兒變化。當無光照射時,光敏電阻器的阻值很大;當有光照時阻值減小。光敏電阻的主要引數有亮電阻、暗電阻等。

發光二極體的主要引數有最大工作電流、正向電壓降、正常工作電流等。發光二極體的長引腳為正極,短引腳為負極。發光二極體的正嚮導通電壓在1.

8v以上。正向阻值通常為20kω 左右,反向電阻值通常為無窮大。發光二極體因其驅動電壓低、功耗小、壽命長、可靠性高等優點廣泛用於顯示電路,此外,led照明行業前景也是一片美好。

發光二極體的主要引數有最大工作電流、正向電壓降、正常工作電流等。發光二極體的長引腳為正極,短引腳為負極。發光二極體的正嚮導通電壓在1.

8v以上。正向阻值通常為20kω 左右,反向電阻值通常為無窮大。發光二極體因其驅動電壓低、功耗小、壽命長、可靠性高等優點廣泛用於顯示電路,此外,led照明行業前景也是一片美好。

光敏二極體也叫光電二極體,是一種根據矽pn結受光照後產生光電效應原理製成的特殊二極體,其作用是將接收到的光訊號轉換為電訊號輸出,通常用在自動控制電路中。光敏二極體是在反向電壓下工作,在沒有光照時,反向電阻為無窮大,反向電流很小,稱為暗電流;當有光照時,反向電阻隨光照強度增加而減小,阻值可以減小到幾千歐或1kω以下,反向電流迅速增加,這個電流稱為光電流。光的強度越大,反向電流也越大。

光敏二極體的主要引數有最高反向工作電壓、暗電流、光電流、光電靈敏度等。

光敏三極體依據光照的強度來控制集電極電流的大小,其功能可等效為乙隻光敏二極體和乙隻三極體相連。光敏三極體通常只引出集電極和發射極。當具有光敏特性的pn (一般是集電結)結受到光輻射時,形成光電流,由此產生的光生電流由基極進入,從而在集電極迴路中得到乙個放大了相當於β倍的訊號電流。

不同材料製成的光敏三極體具有不同的光譜特性,與光敏二極體相比,具有很大的光電流放大作用,即很高的靈敏度。

光電耦合器也稱光耦。它是將發光元件(發光二極體)與光敏元件(光電三極體)封裝在同一管殼內的四端器件。當輸入端加電訊號時,發光元件發出光線,光敏元件接受光線就產生電流,從輸出端流出,從而實現了「電->光->電」轉換。

光耦合器的輸入和輸出之間是絕緣的,只能由光傳輸訊號。光耦有兩種用途,一是用於電路間的隔離,二是作為非接觸式光電感測器使用。光耦是電流驅動型器件,需要足夠大的電流才能使發光元件導通。

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