1、畢業(yè)設計畢 業(yè) 設 計 畢業(yè)設計名稱： 機電一體化畢業(yè)設計 題 目：電子元件的選擇與應用 學 生 姓 名： 專 業(yè)： 機電一體化 學 號： 指 導 教 師： 日期：2010年11 月 7日摘要電子元器件是電子電路的重要組成單元。當一種電路結構形成被設計確定，并以精密的工藝手段完成制作與調試之后，電子元器件將在長期通電運行中各行其責，默默的承擔著各自的使命。因此，這些電子元器件的性能、質量將對電子設備產品質量與可靠性起著決定性的作用。電子元器件有許多種，本文以電阻器、電容器為核心，主要介紹了電阻器、電容器的基本性能及各種參數(shù)意義，以及質量判斷和使用規(guī)范；并對其工作原理和它們在電路結構中所起的作用

2、。根據(jù)電阻器、電容器的特點和作用，從多個側面入手，結合當今飛速發(fā)展的電子應用領域，以典型單元電路為主，有的放矢的詳細介紹了電阻器、電容器的基本知識，它們在電路中所起的作用，電路工作原理分析等。 關鍵詞：電子元器件；電阻器；電容器；檢測 引言幾乎所有的現(xiàn)代化電子設備和電子產品；其內部電路結構通常除了晶體二極管、三極管、集成電路、半導體器件之外，還有一個較大群體的組成部分，那就是電子電路最基本的三大電子元件電阻、電容和電感。這些常用的電子元件在各種電路結構中，根據(jù)它們所在的位置起著各自的作用。本文以電阻器、電容器為核心，主要介紹了電阻器、電容器的基本性能及各種參數(shù)意義，以及質量判斷和使用規(guī)范；并對

3、其工作原理和它們在電路結構中所起的作用。根據(jù)電阻器、電容器的特點和作用，從多個側面入手，結合當今飛速發(fā)展的電子應用領域，以典型單元電路為主，有的放矢的詳細介紹了電阻器、電容器的基本知識，它們在電路中所起的作用，電路工作原理分析等。 1電阻器 1.1 電阻器的基礎知識 電阻器是電路元件中應用最廣泛的一種，在電子設備中約占元件總數(shù)的30%以上，其質量的好壞對電路工作的穩(wěn)定性有極大影響。它的主要用途是穩(wěn)定和調節(jié)電路中的電流和電壓，其次還作為分流器分壓器和負載使用。（1）電阻器的分類 按結構形式分類 電阻器按結構形式分類有固定電阻器、可變電阻器兩大類。 固定電阻器的種類比較多，主要有碳質電阻、碳膜電阻

4、、金屬電阻、線繞電阻器等。固定電阻器的電阻值是固定不變的，阻值的大小就是它的標稱值。固定電阻器的文字符號常用字母“r”表示。 按制作材料的不同分類 線繞電阻器、膜式電阻器、碳質電阻器等。 按用途分類 精密電阻器、高頻電阻器、高壓電阻器、大功率電阻器、熱敏電阻器、熔斷電阻器等等。 按引出線的不同可分為軸向引線、無引線電阻器。（2）常用的電阻器碳膜電阻 碳膜電阻是最早、最廣泛使用的電阻。它是由碳沉積在瓷質基體上制成，通過改變碳膜的厚度或長度，可以得到不同的阻值。其主要特點是耐高溫，當環(huán)境溫度升高后，其阻值變化與其它電阻相比，變化很小，高頻特性好，精度高，常在精密儀表等高檔設備中使用。 金屬膜電阻

5、金屬膜電阻是在真空條件下，在瓷質基體上沉積一層合金粉制成。通過改變金屬膜的厚度或長度可得到不同的阻值。其主要特點是耐高溫，當環(huán)境溫度升高后，其阻值變化與碳膜電阻相比，變化很小，調頻特性好，精度高，常在精密儀表等高檔設備中使用。 線繞電阻 線繞電阻是用康銅絲或錳銅絲纏繞在絕緣骨架上制成。它有很多優(yōu)點：耐高溫、精度高、功率大。但其調頻特性差，這主要是由于其分布電感較大。在低頻的精密儀表中被廣泛應用。 保險電阻 保險電阻具有雙重功能，在正常情況下具有普通電阻的電氣特性，一旦電路中電壓升高、電流增大或某個元器件損壞，保險電阻就會在規(guī)定的時間內熔斷，從而達到保護其它元器件的目的。 光敏電阻 光敏電阻是一

6、種電導率隨吸收的光量子多少而變化的敏感電阻。它是利用半導體的光電效應特性制成的。其電阻隨著光照的強弱而變化。光敏電阻器主要用于各種自動控制、光電計數(shù)、光電跟蹤以及照相機的自動曝光等場合。 ntc、ptc熱敏電阻 ntc熱敏電阻是一種具有負溫度系數(shù)變化的熱敏元件，其阻值隨溫度升高而減小，可用于穩(wěn)定電路的工作點。ptc熱敏電阻是一種具有正溫度系數(shù)變化的熱敏元件。在達到某一特定溫度前，電阻值隨溫度升高而緩慢下降，當超過這個溫度時，其阻值急劇增大。這個特定溫度點稱為居里點。ptc熱敏電阻的居里點可通過改變其材料中各成分的比例而變化。它在家電產品中被廣泛應用，如彩電的消磁電阻、電飯煲的溫控器等。 其它敏

7、感電阻器 濕敏電阻器、磁敏電阻器、氣敏電阻器、力敏電阻器、壓敏電阻器等，這些敏感電阻器在自動控制方面起到很大作用。 （3）電阻器的符號 （4）電阻器的主要性能指標 額定功率：在規(guī)定的環(huán)境溫度和濕度下，假定周圍空氣不流通，在長期連續(xù)負載而不損壞或基本不改變性能的情況下，電阻器上允許消耗的最大功率。為保證安全使用，一般選其額定功率比它在電路中消耗的功率高1-2倍。額定功率分19個等級，常用的有0.05w、0.125w、0.25 w、0.5 w、1 w、2 w、3 w、5 w、7 w、10 w，在電路圖中非線繞電阻器額定功率的符號表示如下圖： 圖1標稱阻值：產品上標示的阻值，其單位為歐，千歐、兆歐，

8、標稱阻值都應符合下表所列數(shù)值乘以10n歐，其中n為整數(shù)。允許誤差標 稱 阻 值 系 列5%1.0 1.1 1.2 1.3 1.5 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 2.7 3.03.3 3.6 3.9 4.3 4.7 5.1 5.6 6.2 6.8 7.5 8.2 9.110%1.0 1.2 1.5 1.8 2.2 2.7 3.3 3.9 4.7 5.6 6.8 8.220%1.0 1.5 2.2 3.3 4.7 6.8表1 在電路圖中電阻器阻值在兆歐以上，標注單位m。比如1兆歐，標注1m；2.7兆歐，標注2.7m。阻值在1千歐到100千歐之間，標注單位k。比如5.1千歐，標注5.1k；

9、68千歐，標注68k。阻值在100千歐到1兆歐之間，可以標注單位k，也可以標注單位m。比如360千歐，可以標注360k，也可以標注0.36m。阻值在1千歐以下，可以標注單位，也可以不標注。比如5.1歐，可以標注5.1或者5.1；680歐，可以標注680或者680色標位置和倍率關系顏色有效數(shù)字倍率允許偏差（%）銀色/x0.0110金色/x0.15黑色0+0/棕色1x101紅色2x1002橙色3x1000/黃色4x10000/綠色5x1000000.5藍色6x10000000.2紫色7x100000000.1灰色8x100000000/白色9x1000000000/ 表2色標位置和倍率關系示例在電

10、阻體的一端標以彩色環(huán)，電阻的色標是由左向右排列的，圖1的電阻為270000.5%。精密度電阻器的色環(huán)標志用五個色環(huán)表示。第一至第3色環(huán)表示電阻的有效數(shù)字，第4色環(huán)表示倍乘數(shù)，第5色環(huán)表示容許偏差，圖2的電阻為17.51% 表示270005% 表示17.51% （5）電阻器的簡易測試 阻值測試方法主要有萬用表測試法。另外，還有電橋測試法、rlc智能測試儀測試法、電阻誤差分選儀測試法等。 用萬用表測量電阻的方法如下： 將檔位旋鈕置于電阻檔，再將倍率檔旋鈕置于r1檔，然后把兩表筆金屬棒短接，觀察指針是否到零位。如果調整歐姆檔調零旋鈕后，指針仍然不能到零位，則說明電池不足，應更換電池。 按萬用表使用方

11、法規(guī)定，表筆應指在標度尺的中心部分，讀數(shù)才準確，因此，根據(jù)電阻器的阻值來選擇倍率檔。 右手拿萬用表棒，左手拿電阻體的中間，切不可用手同時捏表棒和電阻器的兩根引腳。因為這樣測量的是原電阻器并上人體電阻的阻值，尤其是測量高電阻時，會使測量誤差增大。在電路中測量電阻時要切斷電源，要考慮電路中的其它元器件對電阻值的影響。如果電路中接有電容器，還必須將電容器放電，以免萬用表被燒毀。 （6）電阻器的選用 按用途選擇電阻器的種類 在一般檔次的電子產品中，選用碳膜電阻就可滿足要求。對于環(huán)境較惡劣的地方或精密儀器中，應選用金屬膜電阻。 正確選取阻值和允許誤差 對于一般電路，選用誤差為5%的電阻即可，對于精密儀器

12、應選用高精度的電阻器。 為保證電阻器可靠耐用，其額定功率應是實際功率的23倍。 電阻器安裝前，應將引線處理一下，保證焊接可靠。高頻電路中電阻器引線不宜長，以減少分布參數(shù)的影響；小型電阻器的引線不宜短，一般大于5mm以上。 使用電阻器，應注意電阻兩端所承受的最高工作電壓。 電阻器絕緣性能要良好。不能有脫漆現(xiàn)象等。1.2 電阻器在電路中的應用 （1）電壓分配 我們對分壓器可能都有所了解, 電阻在工作時確實會消耗一些功率, 但是通過它們分配的電壓可以使晶體管或電子管實現(xiàn)正常的偏置. 這樣可以保證放大器或振蕩器在最有效, 最可靠的狀態(tài)下工作.（1） 偏置 為了更有效地工作, 晶體管或電子管需要正確地被

13、偏置. 也就是說要控制電極-基極, 門極或柵極-必須有特定的電壓或電流. 電阻網(wǎng)絡被用來完成這項任務. 不同的電路需要不同的偏置電平. 射頻發(fā)送放大器的偏置通常與振蕩器或低電平接收放大器的偏置是不同的. 有時用分壓器來實現(xiàn)偏置, 有時不需要. 圖2所示的晶體管就是通過把一對電阻接成分壓器的形式來實現(xiàn)偏置的.圖2 用于偏置晶體管基極的分壓器（2） 限流電阻器會妨礙電路中電子的流動. 有時候這是為了保護某個元件或電路. 接收放大器就是一個很好的例子. 電阻器可以防止晶體管因消耗大量功率而發(fā)熱. 如果沒有電阻器來限制或控制電流, 晶體管就會被與信號無關的直流電流而燒壞. 一個沒有正確設計的放大器需要

14、經(jīng)常更換晶體管, 不是因為在需要的地方?jīng)]有使用電阻器, 就是所選電阻器的阻值不對.圖3所示為與晶體管串聯(lián)的限流電阻器. 通常它被接在發(fā)射極端, 但也可接在集電極端.圖3 晶體管電路中的限流電阻器（3） 功率耗散把功率以熱的形式耗散掉并不總是壞事. 有時電阻器可被用來作為虛擬元件, 于是從電路側看電阻器, 就好像它是一個復雜的東西. 例如, 在收音機中, 電阻器可被用來替代天線. 這樣就可以測試發(fā)射器了, 而不會干擾電視廣播的信號. 發(fā)射器的輸出使電阻器發(fā)熱, 而不會發(fā)射出任何信號. 但是只要測試完畢, 就抑換上天線了.(圖4)圖4 a圖中,發(fā)射器被接到真正的天線上;在4圖中,發(fā)射器被接到一個阻

15、性的虛擬天線上.將電阻器用在功率放大器的輸入端來耗散功率也是非常有用的. 有時驅動放大器的電路輸出功率太大, 這時就需要用一只電阻器或一個電阻器網(wǎng)絡來消耗這部分多余的功率, 以使得功率放大器不被過驅動.（5）泄流電阻器 在高壓, 直流(dc)電源中, 電容器被用來濾除輸出電壓中的波動. 這些電容器需要充電, 并將電能儲存一會兒. 在有些電源中, 濾波電容器兩端的電壓與輸出電壓一樣, 比如有時為50v, 即使在電壓關閉后, 或者從插座中將插頭拔出后, 電容器仍保持著高壓. 如果此時維修這樣一個電源, 是很危險的. 泄流電阻器, 并聯(lián)在電容器的兩端, 會消耗電容器儲存的能量, 以使電容器兩端的電壓

16、下降到安全電壓范圍以內(圖5).圖5 在直流電源中,泄流電阻被接到濾波電容器的兩端.在維修高壓直流電源前, 用一把帶絕緣柄的螺絲刀將所有的濾波電容器短路一會兒, 常常是一個不錯的主意.在維修一臺射頻功率放大器時. 電容器兩端的電壓約為2kv.拿一把螺絲刀, 在確認只拿著絕緣手柄的情況下,用螺絲刀把電容器的兩端短路了一下. 砰!即使有泄流電阻, 要消耗掉電容器中的殘留電荷也需要一定的時間. 為了安全起見, 在工作前要把濾波電容器的兩端短一下,阻抗匹配電阻器較精細, 較復雜的應用是在放大器鏈的耦合中, 或者在放大器的輸入輸出電路中.為了產生最大可能的放大效果, 前級放大器的輸出阻抗必須與下一級的輸

17、入阻抗相匹配. 在信號源和放大器的輸入之間同樣需要有這樣的關系. 而且, 在放大器鏈中的最后一個放大器和負載之間也要有這樣的關系, 不論負載是揚聲器, 耳機, 傳真機, 還是別的什么.2電容器2.1電容器的基礎知識電容器是在兩個金屬電極中間夾一層絕緣材料（介質）構成，它是一種儲存電能的元件，在電路中具有交流耦合、旁路、濾波、信號調諧等作用。 （1）電容器的分類 電容器按結構可分為固定電容器、可變電容器、微調電容器.按介質可分為空氣介質電容器、固體介質（云母、陶瓷、滌綸等）電容器及電解電容器.按有無極性可分為有極性電容器和無極性電容器。（2）常用的電容器 圓片形瓷介電容器 瓷介電容器的主要特點是

18、介質損耗較低，電容量對溫度、頻率、電壓和時間的穩(wěn)定性都比較高，常用在高頻電路及對電容器要求比較高的場所。 圓片形低頻瓷介電容器 該電容器供電子設備中對損耗和容量穩(wěn)定性要求不高的電路使用或作旁路、耦合之用。 低頻獨石瓷介電容器 低頻獨石瓷介電容器用于旁路和低頻隔直電路，特別適用于半導體電子電路，具有體積小、電容量大、特性穩(wěn)定、電感小和高頻性能好等優(yōu)點。 云母電容器 云母電容器用于直流、交流和脈沖電路。云母電容器具有優(yōu)良的電氣性能，絕緣強度高、損耗小，而且溫度、頻率特性穩(wěn)定，但抗潮濕性能差。 金屬化紙介電容器 金屬化紙介電容器的體積僅相當于紙介電容器的1/4。其主要特點是具有自愈作用，當介質發(fā)生局

19、部擊穿后，經(jīng)自愈作用，其電氣性能可恢復到擊穿前的狀態(tài)，但絕緣性能較差。該電容器廣泛應用于自動化儀表和家用電器中，但不適用于高頻電路，它的工作頻率一般不宜超過幾十千赫。 滌綸電容器 滌綸電容器是塑料薄膜電容器（聚苯乙烯、聚丙烯、滌綸、聚碳酸酯電容器等）中的一種，也是塑料薄膜電容器中產量較大、應用最廣泛的一種，其電容量及耐壓范圍最寬。滌綸電容器的電參數(shù)隨溫度變化較大，其中容量在溫度超過100以后隨溫度的升高而急劇增加，因此它不宜作功率交流電容器，為使電容量穩(wěn)定，應在80100下使用較好。 鋁電解電容器 鋁電解電容器用于直流或脈沖電路。該電容器是有極性的，除正、負引出頭外，外殼為負極 鉭電解電容器

20、鉭電解電容器主要用于替補鋁電解電容器性能參數(shù)難以滿足要求的電路中，例如，用于要求電容器體積小、上下限度范圍寬、頻率特性和阻抗特性要求高、產品穩(wěn)定性、可靠性要求較高的電路。電視機、錄像機、攝像機、高保真音響設備等也選用部分鉭電解電容器，以提高整機質量。但電解電容器的價格較高。 （3）電容器的符號 （4）電容器的主要性能指標標稱容量和允許誤差：電容器儲存電荷的能力，常用的單位是f、uf、pf。電容器上標有的電容數(shù)是電容器的標稱容量。電容器的標稱容量和它的實際容量會有誤差。常用固定電容允許誤差的等級見表3。常用固定電容的標稱容量系列見表4。一般，電容器上都直接寫出其容量，也有用數(shù)字來標志容量的，通常

21、在容量小于10000pf的時候，用pf做單位，大于10000pf的時候，用uf做單位。為了簡便起見，大于100pf而小于1uf的電容常常不注單位。沒有小數(shù)點的，它的單位是pf，有小數(shù)點的，它的單位是uf。如有的電容上標有“332”（3300pf）三位有效數(shù)字，左起兩位給出電容量的第一、二位數(shù)字，而第三位數(shù)字則表示在后加0的個數(shù)，單位是pf.允許誤差2% 5% 10% 20% (+20% -30%) (+50% -20%) (+100%-10%)級別02 表3固定電容允許誤差的等級電容類別允許誤差容量范圍標 稱 容 量 系 列紙介電容、金屬化紙介電容、紙膜復合介質電容、低頻（有極性）有機薄膜介質

22、電容5%10%20%100pf1uf1.0 1.5 2.2 3.3 4.7 6.81uf100uf1 2 4 6 8 10 15 20 3050 60 80 100高頻（無極性）有機薄膜介質電容、瓷介電容、玻璃釉電容、云母電容5%1pf1uf1.1 1.2 1.3 1.5 1.6 1.8 2.02.4 2.7 3.0 3.3 3.6 3.9 4.34.7 5.1 5.6 6.2 6.8 7.5 8.2 9.110%1pf1uf1.0 1.2 1.5 1.8 2.2 2.73.3 3.9 4.7 5.6 6.8 8.220%1pf1uf1.0 1.5 2.2 3.3 4.7 6.8鋁、鉭、鈮、鈦

23、電解電容10%20%+50/-20%+100/-10%1uf1000000uf1.0 1.5 2.2 3.3 4.7 6.8(容量單位uf)表4固定電容的標稱容量系列額定工作電壓：在規(guī)定的工作溫度范圍內，電容長期可靠地工作，它能承受的最大直流電壓，就是電容的耐壓，也叫做電容的直流工作電壓。如果在交流電路中，要注意所加的交流電壓最大值不能超過電容的直流工作電壓值。常用的固定電容工作電壓有6.3v、10v、16v、25v、50v、63v、100v、2500v、400v、500v、630v、1000v。絕緣電阻：由于電容兩極之間的介質不是絕對的絕緣體，它的電阻不是無限大，而是一個有限的數(shù)值，一般在1

24、000兆歐以上，電容兩極之間的電阻叫做絕緣電阻，或者叫做漏電電阻，大小是額定工作電壓下的直流電壓與通過電容的漏電流的比值。漏電電阻越小，漏電越嚴重。電容漏電會引起能量損耗，這種損耗不僅影響電容的壽命，而且會影響電路的工作。因此，漏電電阻越大越好。介質損耗：電容器在電場作用下消耗的能量，通常用損耗功率和電容器的無功功率之比，即損耗角的正切值表示。損耗角越大，電容器的損耗越大，損耗角大的電容不適于高頻情況下工作。 （5）電容器的簡易測試 電容器在使用前應對其漏電情況進行檢測。容量在1100f內的電容用r1k擋檢測；容量大于100f的電容用r10檢測，具體方法如下：將萬用表兩表筆分別接在電容的兩端，

25、指針應先向右擺動，然后回到“”位置附近。表筆對調重復上述過程，若指針距“”處很近或指在“”位置上，說明漏電電阻大，電容性能好；若指針距“”處較遠，說明漏電電阻小，電容性能差；若指針在“0”處始終不動，說明電容內部短路。對于5000pf以下的小容量電容器，由于容量小、充電時間快、充電電流小，用萬用表的高阻值擋也看不出指針擺動，可借助電容表直接測量其容量。 （6） 電容器的選用 電容器的種類繁多，性能指標各異，合理選用電容器對產品設計十分重要。 不同的電路應選用不同種類的電容器 在電源濾波、退耦電路中要選用電解電容器；在高頻、高壓電路中應選用瓷介電容、云母電容；在諧振電路中，可選用云母、陶瓷、有機

26、薄膜等電容器；用作隔直流時可選用紙介、滌綸、云母、電解等電容器，用在調諧回路時，可選用空氣介質或小型密封可變電容器。 電容器耐壓的選擇 電容器的額定電壓應高于實際工作電壓的1020，對工作穩(wěn)定性較差的電路，可留有更大的余量，以確保電容器不被損壞和擊穿。 容量的選擇 對業(yè)余的小制作一般不必考慮電容器的誤差。對于振蕩、延時電路，電容器容量應盡可能小，選擇誤差應小于5%，對于低頻耦合電路的電容器其誤差可大一些，一般1020%就能滿足要求。 在選用時還應注意電容器的引線形式。可根據(jù)實際需要選擇焊片引出、接線引出、螺絲引出等，以適應線路的插孔要求。 電容器在選用時不僅要注意以上幾點，有時還要考慮其體積、

27、價格、電容器所出的工作環(huán)境（溫度、濕度）等情況。 電容器的代用 在選購電容器的時候可能買不到所需要的型號或所需容量的電容器，或在維修時手頭有的與所需的不相符合時，便考慮代用。代用的原則是：電容器的容量基本相同；電容器的耐壓值不低于原電容器的耐壓值；對于旁路電容、耦合電容，可選用比原電容容量大的代用；在高頻電路中，代換時一定要考慮頻率特性，應滿足電路的要求。 （7）電容器使用注意事項 使用電容器時應測量其絕緣電阻，其值應該符合使用要求。 電容器外形應該完整，引線不應松動。 電解電容器極性不能接反。 電容器耐壓應符合要求，如果耐壓不夠可采用串聯(lián)的方法。 某些電容器，其外殼有黑點或黑圈，在接入電路時

28、應將該端接低電位或低阻抗的一端（接地）。作電源去耦以及旁路用的電容器，通常應使用兩只電容器并聯(lián)工作，一只先用較大容量的電解電容器，作為低頻通路；另選一只小容量的云母或瓷介電容器作為高頻通路。 溫度對電解電容器的漏電流、容量及壽命都有影響，一般的電解電容器只能在50以下環(huán)境使用。 用于脈沖電路中的電容器，應選用頻率特性和耐溫性能較好的電容器，一般為滌綸、云母、聚苯乙烯等電容器。 可變電容器的動片應良好接地。 可變電容器使用日久，動片間會有灰塵，應定期清潔處理。2.2電容器在電路中的應用 （1）電容器的等效電路圖6r1：電極和引出端子的電阻r2：陽極氧化膜和電解質的電阻 r3：損壞的陽極氧化膜的絕

29、緣電阻d1：具有單向導電性的陽極氧化膜c1：陽極箔的容量c2：陰極箔的容量l ：電極及引線端子等所引起的等效電感量（2）電容c的一般應用最常用的就是從市電進來(ac)要變成直流。電路如下：圖7市電(ac220v)經(jīng)變壓器后，再經(jīng)橋式整流器，此時即成為脈動直流(暫不考慮電解電容c)。圖8加上電解電容c后，即可變成直流，如下圖所示：圖9但畢竟c并非理想電容，以串聯(lián)等效電路來看，且加上負載rl后，則電路如下圖：圖10es即為等效串聯(lián)電阻（equivalent series resistance, esr） 當電容充電到峰值后，即會對負載rl放電(放電電流il)，此時，在rs上即產生一個壓降(或功率消耗)，波形變成圖11vripple (紋波)因此，原本的直流電壓就會在上面疊加了一個交流信號，即所謂的紋波，而這紋波的大小除