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常用电路常识及器件

  • 硬件
  • 2024-12-26
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摘要

常用电路常识及器件


***其实单片机PLC里以小驱大就是控制另一方通断,通断方可以任意控制及的电压电流,所以可以用普通继电器、光耦继电器、固态继电器、MOS取代继电器等***


整理的最全电子元器件实物图解

家电类

常用电器符号

零线与地线的区别

接线盒里有多根电线,如何区分零线、火线、地线和灯线?

只用一根电笔,就能轻松判断火线,零线和地线,不用任何其他工具

分线盒

空气开关、断路器、漏电保护器

中间继电器

固态继电器

交流接触器(直流接触器)

插座开关安装

家用配电箱



开发用

PMOS开关电子开关模块

电子元器件的级别

三极管工作原理

电平转换模块 光耦继电器模块 MOS取代继电器

电阻

步进电机驱动器

伺服电机驱动器

PNP与NPN传感器,PNP有信号输出为正,NPN有信号时输出为负

已知道一个负载5V电流要求 4600ma,如何选择电源和其他原件接线

PNP NPN 接近开关

PNP三极管工作原理详解

PNP和NPN三极管区别

三极管和MOS管控制区别

光敏电阻

电感

三极管

二极管

电子元件电容

电子元件电阻

万能板洞洞板

纯电阻电路



常用电器符号


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三极管工作原理

 

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三极管的参数及作用如下

电流参数

集电极最大允许电流 :当集电极电流超过此值时,电流放大系数将下降。在使用中,若集电极电流  超过  ,虽不至于损坏三极管,但会使值减小,影响电路的工作性能。例如,在一些小信号放大电路中,如果集电极电流过大导致值下降,会使放大后的信号强度达不到预期效果.

集电极 - 发射极反向饱和电流 :又叫穿透电流,它是指在基极开路时,集电极与发射极之间的反向电流。该电流越小,说明三极管的温度稳定性越好,一般希望选用  较小的管子,否则会影响放大器等电路的性能,特别是在对温度稳定性要求较高的精密放大电路中,  过大可能导致输出信号的失真.


电压参数

集电极 - 发射极反向击穿电压 :是指三极管基极开路时,集电极 - 发射极之间的反向击穿电压。若加载在集电极与发射极之间的电压超过此数值,将可能使三极管产生很大的集电电流,导致击穿,造成永久性损坏或性能下降。在选择三极管时,一般要确保  大于电路中电源的最高电压,以保证三极管能正常工作。如在一个电源电压为 12V 的电路中,就需要选择  大于 12V 的三极管.

发射极 - 基极反向击穿电压 :是指集电极开路时,发射极与基极之间的反向击穿电压。在实际电路中,如果发射极与基极之间的反向电压超过  ,也会导致三极管损坏,因此在设计电路时,需要注意这个电压限制,防止因电压过高损坏三极管。


功率参数

集电极最大允许耗散功率 :三极管在工作时,集电极电流在集电结上会产生热量使三极管发热。若耗散功率过大,三极管将烧坏。使用中如果三极管在大于  的状态下长时间工作,将会损坏三极管。对于大功率三极管,其最大允许耗散功率通常是在加有一定规格散热器的情况下给出的参数,使用时需注意安装合适的散热器.


频率参数

特征频率 :随着工作频率的升高,三极管的放大能力将会下降,对应时的频率叫作三极管的特征频率。在设计和制作电子电路时,对于高频放大、中频放大、振荡器等电路中的三极管,宜选用极间电容较小且特征频率  为工作频率 3~10 倍的三极管 。例如,制作无线话筒时,就应选特征频率大于 600MHz 的三极管 9018 等.


电流放大系数

共发射极电流放大系数(或  ):表示三极管的电流放大能力,当基极电流有一个微小的变化时,集电极电流会相应地有一个较大的变化,集电极电流的变化量与基极电流变化量之比即为。在放大电路中,通过选择合适值的三极管,可以将微弱的电信号放大到所需的强度。但值也不是越大越好,值太大,容易引起自激振荡,且工作不稳定,受温度影响大


单片机利用三极管驱动LED灯电路

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单片机引脚输出的电流是十分小的,这时候如果我们要利用单片机输出高电平来控制一个小电流(例如15mA)工作的LED灯是很容易的,但是如果需要100mA工作的电流就是不可能的了,这时候我们就可以通过驱动电路来使这个需要高电流才能工作的LED灯点亮,即利用三极管的放大特性。


当IO口输出高电平时,基极会产生电流,减去R1的压降后任然是大于0.7V(Ube导通的压降条件),又因为经过R3和LED灯的压降后,一般集电极的电压就为0V了,此时Ubc肯定是大于0的,也就是正偏导通的状态,此时两个PN结都是正偏导通的状态,也就是三极管工作在饱和区的状态。经过分析可知,IO口输出高电平5v之后,三极管工作在饱和状态,此时Uce的压降十分小,LED可以直接导通。当IO口输出低电平的时候,三极管处于截止状态,LED没有形成回路,此时LED灯熄灭。


  这样子,就是一个典型的IO口通过控制三极管的导通状态来实现单片机控制较大电流LED灯的点亮与熄灭啦!这里的三极管可以形象的理解为一个开关的作用。


  这里的电阻怎么取值呢?


  这里假设该LED灯的工作电流为100mA,三极管的导通压降为0.3V。

1.求R3,思路大概就是知道了LED灯的工作电压(一般为2V)后,减去LED灯的压降(5-2)/100mA,就是R3的阻值。(图中标注有误)

2.R1可以利用放大系数来计算,思路大概就是高电平电压(5V)减去基极的导通电压(0.3V)后,除以基极的电流(100mA/β),就可以求出R1的电阻了。


  这里的R2起到的作用是充当下拉电阻的作用,当IO口高电平信号停止时,R2可以防止电平信号悬空时由于干扰信号而使LED灯持续点亮。也就是说,加了这个下拉电阻后,当我们停止高电平信号时,LED灯可以灵敏快速熄灭,反之,如果不加这个下拉电阻,当我们停止这个高电平信号,LED灯会因为信号干扰而持续点亮,然后才会慢慢熄灭,也就是不那么灵敏。


  这里的C1起到滤波的作用,因为IO口到基极的电路中可能会耦合一些噪声,用电容可以起到滤除这些噪声的作用。


  这里的R2与C1都不是必要的,对电路要求不高时可以不加。


  LED灯驱动电路的分析大概就到这里啦!




电平转换模块 光耦继电器模块 MOS取代继电器,隔离MOSFET MOS管 场效应管模块 替代继电器 

实现低电平转高电平

光耦继电器模块

用中间继电器放大

根据所需电流大小 开关频繁程度 及通道数等,可以选用三极管或 集成电路放大,或采用电磁继电器 固态继电器等来提高负载能力。使用隔离MOSFET MOS管也可

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全极霍尔磁性传感器磁性感应开关



电阻

热敏电阻

可变电阻

压敏电阻




步进电机驱动器

注意:DC直流范围:建议9-42V。可达50V,不可以超过此范围,否则会无法正常工作甚至损坏驱动器.




已知道一个负载5V电流要求 4600ma,如何选择电源和其他原件接线

电源选择

电压:由于负载要求的电压是 5V,为了保证负载正常工作,电源的输出电压应该稳定在 5V 左右。一般可以选择输出电压为 5V 的直流电源。

电流:负载电流要求为 4600mA(4.6A),在选择电源时,其输出电流额定值应该大于或等于负载电流。建议选择输出电流为 5A 或更大的电源,这样可以为负载提供足够的功率,并且留有一定的余量,以应对可能出现的电流波动或其他意外情况。例如,常见的 5V、5A 的开关电源就比较合适。


其他元件及接线(假设简单的直流供电情况

电线选择

根据电流大小来选择合适线径的电线,以减少线路上的压降和发热。对于 4.6A 的电流,一般可以使用 AWG 18(美国线规)或截面积约为 0.823mm² 的电线。这种线径的电线在正常情况下能够承载较大的电流而不会产生过多的热量,保证供电的安全和稳定。

电线的材质一般选择铜质,因为铜具有良好的导电性。在接线时,要确保电线连接牢固,减少接触电阻。

保险丝选择

为了保护电路,防止过载和短路情况对电源和负载造成损坏,需要在电路中接入保险丝。保险丝的额定电流应该稍大于负载电流,例如可以选择额定电流为 5A 的保险丝。当电路中的电流超过保险丝的额定电流时,保险丝会熔断,切断电路,从而保护其他元件。

接线方式

将电源的正极通过保险丝连接到负载的正极,电源的负极直接连接到负载的负极。在连接过程中,要注意正负极的正确连接,避免接反导致负载损坏。可以使用焊接或者合适的接线端子来进行连接。例如,如果是在电路板上,可以使用锡焊将电线焊接到电源输出引脚和负载的电源引脚;如果是在外部接线,可以使用螺丝固定的接线端子进行连接。

在实际应用中,还需要考虑电磁干扰、散热等其他因素,尤其是在复杂的电子设备环境中。


如果电源输出额定电流的2000ma如何处理?

如果电源输出额定电流为 2000mA(2A),而负载需要 4600mA(4.6A),仅靠这个电源是无法直接满足负载需求的,需要采取以下几种措施来处理:

更换电源

这是最直接的方法。选择一个输出电流能够满足负载要求(至少 4.6A)的电源,如之前提到的 5V、5A 或更大输出电流的电源。这样可以确保电源能够稳定地为负载提供足够的电流,避免电源过载而损坏。


并联电源

原理:可以使用多个相同的电源并联来增加输出电流。当两个或多个电源并联时,它们的输出电压相同(都是 5V),总输出电流等于各个电源输出电流之和。

具体操作

假设使用两个上述额定电流为 2000mA 的电源并联。首先,要确保这些电源的输出电压精度相同,尽量减少电压差,一般要求电压差在一定范围内(例如小于 0.1V),这样可以避免电源之间相互充电而损坏。

将这些电源的正极连接在一起,负极也连接在一起,然后再连接到负载的正负极。例如,使用合适的铜排或者粗导线将电源的正极和负极分别连接,形成一个并联电源组。这个并联电源组的总输出电流理论上可以达到 2A + 2A = 4A,但实际应用中由于电源内阻等因素的影响,可能会略小于 4A。不过这样可以在一定程度上接近负载所需的 4.6A 电流。

同时,为了保护每个电源,还需要在每个电源的输出端串联一个合适的二极管(如肖特基二极管)。二极管的作用是防止电流倒灌。当一个电源的输出电压略低于其他电源时,其他电源的电流可能会通过该电源倒灌回去,导致电源损坏。选择二极管时,要考虑其正向导通电流和反向耐压等参数。对于 5V 电源,肖特基二极管的反向耐压一般选择大于 10V,正向导通电流要大于电源的输出电流(如大于 2A),这样可以有效保护电源。


采用电流放大电路

原理:可以设计一个电流放大电路来提升电源输出的电流。例如,使用功率晶体管(如达林顿管)搭建一个电流放大电路。这个电路的基本原理是通过小电流控制大电流,利用晶体管的放大特性来满足负载对大电流的需求。

具体操作

以一个简单的 NPN 达林顿管电路为例。将电源的 5V 输出连接到达林顿管的集电极,电源的负极连接到负载的负极。在达林顿管的基极串联一个合适的限流电阻,然后将一个控制信号(可以是一个较小的电流信号)输入到基极。这个控制信号可以由一个小功率的信号源提供,例如一个运算放大器电路的输出。

根据负载电流要求和达林顿管的放大倍数(β 值)来选择合适的限流电阻。假设达林顿管的 β 值为 1000,当负载需要 4.6A 电流时,基极电流只需要 4.6A/1000 = 4.6mA。通过调整限流电阻的值,可以控制基极电流的大小,从而实现对集电极电流(即输出到负载的电流)的控制。不过这种方法需要对电子电路设计有一定的了解,并且要注意达林顿管的散热问题,因为它要处理较大的电流,会产生较多的热量。


如果电源为10V 额定电流是5000ma,如何处理

电压转换

使用降压模块

由于负载需要 5V 电压,而电源是 10V,所以需要将电压降低。可以使用 DC - DC 降压模块,例如 LM2596 等常见的降压芯片构成的模块。这些模块可以将输入的较高直流电压转换为稳定的较低直流电压。以 LM2596 为例,它的输入电压范围较宽,通常可以达到 4.5V - 40V,能够满足 10V 输入的要求。其输出电压可以通过调整模块上的电阻来精确设定为 5V。在连接时,将 10V 电源的正极连接到降压模块的输入正极端,电源负极连接到降压模块的输入负极端。然后将降压模块的输出正极端连接到负载的正极,输出负极端连接到负载的负极。

另外,也可以使用线性稳压器如 7805 来进行降压。不过 7805 在工作过程中有一定的电压降(输入输出电压差)要求,且会有一定的功率损耗(因为它是线性调节)。当输入 10V 电压时,会有较大的功率损耗在稳压器自身上(例如,如果输出电流为 4.6A,功率损耗P=(10-5)V*4.6A=23W),这可能会导致稳压器过热,所以需要加上合适的散热器。


电流适配

电源额定电流为 5000mA(5A),负载电流要求为 4600mA(4.6A),从电流角度来看是足够的。不过在实际使用降压模块时,需要考虑降压模块自身的额定电流。例如,一些小型的降压模块额定电流可能较低,如果超过其额定电流会导致模块损坏。所以要选择额定电流大于或等于 4.6A 的降压模块。同时,为了保护电路,在电源输出端和降压模块输入端之间可以串联一个保险丝,保险丝的额定电流可以选择 5A 左右,这样可以在电路出现短路等异常情况时及时切断电流,保护电源和降压模块。



PNP NPN 接近开关

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黑色未控制线,NPN平时高电平,触发低电平  PNP平时低电平,触发高电平



PNP三极管工作原理详解

管这类商品是我们日常生活中比较常见的一种商品,虽然用的不多,但是它的作用是很大的。对于一些没接触过它的人来说不知道pnp三极管的作用是什么,以及它的工作原理是怎么的,接下来小编就给大家介绍一下关于pnp三极管工作原理及它的一些基本知识。

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一、pnp三极管的结构造型

晶体三极管是半导体的基本器材之一,主要作用是电流放大的作用,主要是电子电路的核心元件,它的功能就是电流放大和开关的作用;主要结构是半导体的基本片上制作两个相近的PN结,然后再将正块半导体分成三部分组成。

二、pnp三极管的工作原理

晶体三极管按照材料可以分为以下两种,分别是锗管和硅管,不管哪一种的结构形式,而我们使用最多的就是硅NPN和锗PNP两种三极管,其工作原理主要的是利用的半导体之间的连接进行集电工作。

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对三极管放大作用的理解,切记一点:能量不会无缘无故的产生,所以,三极管一定不会产生能量,?但三极管厉害的地方在于:它可以通过小电流控制大电流。?放大的原理就在于:通过小的交流输入,控制大的静态直流。??

假设三极管是个大坝,这个大坝奇怪的地方是,有两个阀门,一个大阀门,一个小阀门。小阀门可以用人力打开,大阀门很重,人力是打不开的,只能通过小阀门的?水力打开。所以,平常的工作流程便是,每当放水的时候,人们就打开小阀门,很小的水流涓涓流出,这涓涓细流冲击大阀门的开关,大阀门随之打开,汹涌的江水?滔滔流下。如果不停地改变小阀门开启的大小,那么大阀门也相应地不停改变,假若能严格地按比例改变,那么,完美的控制就完成了。??

在这里,Ube就是小水流,Uce就是大水流,人就是输入信号。当然,如果把水流比为电流的话,会更确切,因为三极管毕竟是一个电流控制元件。??

如果某一天,天气很旱,江水没有了,也就是大的水流那边是空的。管理员这时候打开了小阀门,尽管小阀门还是一如既往地冲击大阀门,并使之开启,但因为没有水流的存在,所以,并没有水流出来。这就是三极管中的截止区。??

饱和区是一样的,因为此时江水达到了很大很大的程度,管理员开的阀门大小已经没用了。如果不开阀门江水就自己冲开了,这就是二极管击穿。??

模拟电路中,一般阀门是半开的,通过控制其开启大小来决定输出水流的大小。没有信号的时候,水流也会流,所以,不工作的时候,也会有功耗。??

而在数字电路中,阀门则处于开或是关两个状态。当不工作的时候,阀门是完全关闭的,没有功耗。?

晶体三极管是一种电流控制元件。发射区与基区之间形成的PN结称为发射结,而集电区与基区形成的PN结称为集电结。晶体三极管按材料分常见的有两种:锗管?和硅管。而每一种又有NPN和PNP两种结构形式,使用最多的是硅NPN和PNP两种,两者除了电源极性不同外,其工作原理都是相同的,三极管工作在放大?区时,三极管发射结处于正偏而集电结处于反偏,集电极电流Ic受基极电流Ib的控?

制,Ic的变化量与Ib变化量之比称作三极管的交流电流放大倍数β(β=ΔIc/ΔIb,Δ表示变化量。)在实际使用中常常利用三极管的电流放大作用,通过电阻转变为电压放大作用。??

要判断三极管的工作状态必须了解三极管的输出特性曲线,输出特性曲线表示Ic随Uce的变化关系(以Ib为参数),从输出特性曲线可见,它分为三个区域:截止区、放大区和饱和区。??

根据三极管发射结和集电结偏置情况,可以判别其工作状态:??

对于NPN三极管,当Ube≤0时,三极管发射结处于反偏工作,则Ib≈0,三极管工作在截止区;

当晶体三极管发射结处于正偏而集电结处于反偏工作时,三极管工作在放大区,Ic随Ib近似作线性变化;??

当发射结和集电结均处于正偏状态时,三极管工作在饱和区,Ic基本上不随Ib而变化,失去了放大功能。??

截止区和饱和区是三极管工作在开关状态的区域。??

那么各种状态Ube?Ubc?Uce有没有个固定的电压值呢???

不同的材料,PN结的势垒电压不一样,锗管约0.3V,硅管约0.7V,不同的制造工艺,不同的型号也有少量差别,但是基本是这个量级。要知道准确值,必须查看输入特性曲线(类似于二极管正向特性曲线)。??

三极管是电流放大器件,有三个极,分别叫做集电极C,基极B,发射极E。分成NPN和PNP两种。我们仅以NPN三极管的共发射极放大电路为例来说明一下三极管放大电路的基本原理。

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下面的分析仅对于NPN型硅三极管。如上图所示,我们把从基极B流至发射极E的电流叫做基极电流Ib;把从集电极C流至发射极E的电流叫做集电极电流?Ic。这两个电流的方向都是流出发射极的,所以发射极E上就用了一个箭头来表示电流的方向。三极管的放大作用就是:集电极电流受基极电流的控制(假设电源?能够提供给集电极足够大的电流的话),并且基极电流很小的变化,会引起集电极电流很大的变化,且变化满足一定的比例关系:集电极电流的变化量是基极电流变?化量的β倍,即电流变化被放大了β倍,所以我们把β叫做三极管的放大倍数(β一般远大于1,例如几十,几百)。如果我们将一个变化的小信号加到基极跟发射?极之间,这就会引起基极电流Ib的变化,Ib的变化被放大后,导致了Ic很大的变化。如果集电极电流Ic是流过一个电阻R的,那么根据电压计算公式U=?R*I可以算得,这电阻上电压就会发生很大的变化。我们将这个电阻上的电压取出来,就得到了放大后的电压信号了。??

三极管在实际的放大电路中使用时,还需要加合适的偏置电路。这有几个原因。首先是由于三极管BE结的非线性(相当于一个二极管),基极电流必须在输入电压?大到一定程度后才能产生(对于硅管,常取0.7V)。当基极与发射极之间的电压小于0.7V时,基极电流就可以认为是0。

但实际中要放大的信号往往远比?0.7V要小,如果不加偏置的话,这么小的信号就不足以引起基极电流的改变(因为小于0.7V时,基极电流都是0)。如果我们事先在三极管的基极上加上一?个合适的电流(叫做偏置电流,上图中那个电阻Rb就是用来提供这个电流的,所以它被叫做基极偏置电阻),那么当一个小信号跟这个偏置电流叠加在一起时,小?信号就会导致基极电流的变化,而基极电流的变化,就会被放大并在集电极上输出。另一个原因就是输出信号范围的要求,如果没有加偏置,那么只有对那些增加的?信号放大,而对减小的信号无效(因为没有偏置时集电极电流为0,不能再减小了)。而加上偏置,事先让集电极有一定的电流,当输入的基极电流变小时,集电极?电流就可以减小;当输入的基极电流增大时,集电极电流就增大。这样减小的信号和增大的信号都可以被放大了。??

下面说说三极管的饱和情况。像上面那样的图,因为受到电阻Rc的限制(Rc是固定值,那么最大电流为U/Rc,其中U为电源电压),集电极电流是不能无限?增加下去的。当基极电流的增大,不能使集电极电流继续增大时,三极管就进入了饱和状态。一般判断三极管是否饱和的准则是:Ib*β〉Ic。?进入饱和状态之后,三极管的集电极跟发射极之间的电压将很小,可以理解为一个开关闭合了。这样我们就可以拿三极管来当作开关使用:当基极电流为0时,三极?管集电极电流为0(这叫做三极管截止),相当于开关断开;当基极电流很大,以至于三极管饱和时,相当于开关闭合。如果三极管主要工作在截止和饱和状态,那?么这样的三极管我们一般把它叫做开关管。??

如果我们在上面这个图中,将电阻Rc换成一个灯泡,那么当基极电流为0时,集电极电流为0,灯泡灭。如果基极电流比较大时(大于流过灯泡的电流除以三极管?的放大倍数β),三极管就饱和,相当于开关闭合,灯泡就亮了。由于控制电流只需要比灯泡电流的β分之一大一点就行了,所以就可以用一个小电流来控制一个大?电流的通断。如果基极电流从0慢慢增加,那么灯泡的亮度也会随着增加(在三极管未饱和之前)。??

对于PNP型三极管,分析方法类似,不同的地方就是电流方向跟NPN的刚好相反,因此发射极上面那个箭头方向也反了过来——变成朝里的了。


PNP和NPN三极管区别

主要区别是电流流向和电压不同:
1.   PNP管子是发射极流入后从基极和集电极流出,NPN管子是基极和集电极流入从发射极流出。

2.   PNP管子工作在放大区时电压是,Ue>Ub>Uc,NPN管子工作在放大区时电压时Uc>Ub>Ue。

3.   PNP是共阴极,即两个PN结的N结相连做为基极,另两个P结分别做集电极和发射极;电路图里标示为箭头朝内的三极管。NPN则相反。

4.   PNP管子:发射极电流  =   集电极电流  +   基极电流

5.   NPN管子:集电极电流  =  发射极电流  +   基极电流1.png


三极管和MOS管控制区别

为什么经常看到在使用单片机I/O口驱动MOS管时,不是使用单片机I/O口直接驱动,而是经过一级三极管,使用三极管驱动MOS管。

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三极管和MOS管控制区别

三极管和MOS管在驱动上是有区别的,三极管是电流驱动,而MOS管是电压驱动,三极管的基极驱动电压只要高于Ube的死区电压即可控制三极管导通,硅材料三极管的死区电压一般为0.6V,锗材料三极管的死区电压一般为0.3V,所以控制三极管的电压对于硅材料的三极管来说只要高于0.6V左右即可,而对于锗材料的三极管来说只要高于0.3V左右即可。

而MOS管就不一样了,MOS管是电压型驱动,其驱动电压必须高于其死区电压Ugs的最小值才能导通,不同型号的MOS管其导通的Ugs最小值是不同的,一般为3V~5V左右,最小的也要2.5V,但这也只是刚刚导通,其电流很小,还处于放大区的起始阶段,一般MOS管达到饱和时的驱动电压需6V~10V左右。

实际应用

了解三极管和MOS管在控制上的区别之后,那么单片机I/O口怎么控制三极管和MOS管呢?单片机一般采用5V或3.3V供电,其I/O口高电平为5V或3.3V,处理器一般讲究低功耗,如今使用3.3V供电的单片机较多,所以其I/O口高电平也只有3.3V。

(1)3.3V的电压足够可以驱动三极管,三极管属于电流驱动,根据I/O口的电压VIO以及限流电阻R1的值可以推算出基极电流,Ib=(VIO-0.6V)/R1,选择不同的电阻R1阻值,可以改变基极电流,只要VIO大于0.6V,想要使三极管工作在饱和区都可以,下图为简单的NPN三极管控制LED指示灯的原理。

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(2)MOS管是电压驱动,MOS管开启最低驱动电压为3V~5V左右,不同型号MOS管驱动电压不同,一些小功率MOS管最低驱动电压为2.5V左右,单片机I/O口可以直接驱动,但是此时MOS管处于半导通状态,内阻很大,驱动小电流负载可以这么使用。大电流负载就不可以这么使用了,内阻大,管子的功耗过大,很容易烧毁MOS管。MOS管达到饱和状态所需驱动电压一般为6V~10V左右,3.3V的电压不足以直接驱动MOS管使其饱和。因此,可以在I/O口的输出端加一级三极管,使MOS管的驱动电压变高。举例说明,仅供参考,原理如下图所示。

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原理分析:当单片机I/O口为高电平时,NPN三极管Q5导通,直接将N-MOS管控制极G极拉低,MOS管截止,负载不工作;当单片机I/O口为低电平时,NPN三极管Q5截止,电阻R12和R13将24V电源分压得G极电压为:24V*20K/(10K+20K)=8V,MOS管导通并达到饱和状态,负载工作。

总结:三极管为电流驱动,较低的电压就可以驱动三极管,而MOS管为电压驱动,驱动电压较高,单片机I/O口的电压不足以驱动MOS管,所以经常使用三极管作为缓冲改变电压,当然除了使用三极管之外还可以使用光耦等。

MOS管的分类:

NMOS

PMOS

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一般使用P型G给电导通



光敏电阻

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光敏电阻(photoresistor or light-dependent resistor,后者缩写为ldr)或光导管(photoconductor),常用的制作材料为硫化镉,另外还有硫化铝、硫化铅和硫化铋等材料。这些制作材料具有在特定波长的光照射下,其阻值迅速减小的特性。这是由于光照产生的载流子都参与导电,在外加电场的作用下作漂移运动,电子奔向电源的正极,空穴奔向电源的负极,从而使光敏电阻器的阻值迅速下降。



电感

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三极管

三极管,全称应为半导体三极管,也称双极型晶体管晶体三极管,是一种控制电流的半导体器件。其作用是把微弱信号放大成幅度值较大的电信号,也用作无触点开关。
三极管是半导体基本元器件之一,具有电流放大作用,是电子电路的核心元件。三极管是在一块半导体基片上制作两个相距很近的PN结,两个PN结把整块半导体分成三部分,中间部分是基区,两侧部分是发射区和集电区,排列方式有PNP和NPN两种。


二极管

一般二极管

发光二极管

光敏二极管

稳压二级管



电子元件电容

电容:

1)旁路

旁路电容是为本地器件提供能量的储能器件,它能使稳压器的输出均匀化,降低负载需求。 就像小型可充电电池样,旁路电容能够被充电,并向器件进行放电。 为尽量减少阻抗,旁路电容要尽量靠近负载器件的供电电源管脚和地管脚。 这能够很好地防止输入值过大而导致的地电位抬高和噪声。地弹是地连接处在通过大电流毛刺时的电压降。

2)去藕

去藕,又称解藕。 从电路来说, 总是可以区分为驱动的源和被驱动的负载。如果负载电容比较大, 驱动电路要把电容充电、放电, 才能完成信号的跳变,在上升沿比较陡峭的时候, 电流比较大, 这样驱动的电流就会吸收很大的电源电流,由于电路中的电感,电阻(特别是芯片管脚上的电感,会产生反弹),这种电流相对于正常情况来说实际上就是一种噪 声,会影响前级的正常工作,这就是所谓的“耦合”。

去藕电容就是起到一个“电池”的作用,满足驱动电路电流的变化,避免相互间的耦合干扰。将旁路电容和去藕电容结合起来将更容易理解。旁 路电容实际也是去藕合的,只是旁路电容一般是指高频旁路,也就是给高频的开关噪声高一条低阻抗泄防途径。高频旁路电容一般比较小,根据谐振频率一般取 0.1μF、0.01μF 等;而去耦合电容的容量一般较大,可能是10μF 或者更大,依据电路中分布参数、以及驱动电流的变化大小来确定。

旁路是把输入信号中的干扰作为滤除对象,而去耦是把输出信号的干扰作为滤除对象,防止干扰信号返回电源。这应该是他们的本质区别。

3)滤波

从理论上(即假设电容为纯电容)说,电容越大,阻抗越小,通过的频率也越高。但实际上超过1μF 的电容大多为电解电容,有很大的电感成份,所以频率高后反而阻抗会增大。有时会看到有一个电容量较大电解电容并联了一个小电容,这时大电容通低频,小电容通高频。 电容的作用就是通高阻低,通高频阻低频。电容越大低频越容易通过,电容越小高频越容易通过。具体用在滤波中,大电容(1000μF)滤低频,小电容 (20pF)滤高频。曾有网友形象地将滤波电容比作“水塘”。由于电容的两端电压不会突变,由此可知,信号频率越高则衰减越大,可很形象的说电容像个水 塘,不会因几滴水的加入或蒸发而引起水量的变化。它把电压的变动转化为电流的变化,频率越高,峰值电流就越大,从而缓冲了电压。滤波就是充电,放电的过 程。

4)储能

储能型电容器通过整流器收集电荷,并将储存的能量通过变换器引线传送至电源的输出端。 电压额定值为40~450VDC、电容值在220~150 000μF 之间的铝电解电容器(如EPCOS 公司的 B43504 或B43505)是较为常用的。根据不同的电源要求,器件有时会采用串联、并联或其组合的形式, 对于功率级超过10KW 的电源,通常采用体积较大的罐形螺旋端子电容器。

应用于信号电路,主要完成耦合、振荡/同步及时间常数的作用:

1)耦合

举个例子来讲,晶体管放大器发射极有一个自给偏压电阻,它同时又使信号产生压降反馈到输入端形成了输入输出信号耦合, 这个电阻就是产生了耦合的元件,如果在这个电阻两端并联一个电容, 由于适当容量的电容器对交流信号较小的阻抗,这样就减小了电阻产生的耦合效应,故称此电容为去耦电容。

2)振荡/同步

包括RC、LC 振荡器及晶体的负载电容都属于这一范畴。

3)时间常数

这就是常见的 R、C 串联构成的积分电路。当输入信号电压加在输入端时,电容(C)上的电压逐渐上升。而其充电电流则随着电压的上升而减小。电流通过电阻(R)、电容(C)的特性通过下面的公式描述:

i = (V / R)e - (t / CR)

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电子元件电阻

电阻: (分压 分流)

     电阻与被测元件串联,可以分掉被测元件的部分电压,起到分压作用;
     电阻与被测元件并联,可以分掉被测元件的部分电流,起到分流作用。

     电位器可变电阻

     色环电阻

拿常用的四色环电阻举例。
前两个色环正常读数。比如 棕黑金金 棕黑就是 10
黑,棕,红,橙,黄,绿,蓝,紫,灰,白, 金, 银
0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9,± 5%,±10%
倒数第二环,表示10的幂数。棕黑金金 倒数第二环的金就是10的-1次幂就是0.1
黑,棕,红,橙,黄,绿,蓝,紫,灰,白, 金, 银
0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, -1, -2
最后一位,表示误差。棕黑金金 最后一环的金就是±5%
黑 ,棕,红,橙 ,黄 , 绿 , 蓝 , 紫 , 灰 , 白 , 金 ,银
---, ±1, ±2,---, ---, ±0.5,±0.25,±0.1 ,±0.05,--- , ±5, ±10
所以棕黑金金就是10*0.1±5%=1±5% 也就是1欧误差5%的电阻
色环电阻分三环、四环、五环和六环,通常用四环。
三环电阻第一色环是十位数,第二色环是个位数,第三色环代表倍率。用前三个色环来代表其阻值,如:39Ω,39KΩ,39MΩ。误差±20%
四环电阻的识别第一、二环分别代表两位有效数的阻值;第三环代表倍率;第四环代表误差。
五环电阻为精密电阻,前三环为数值,最后一环还是误差色环,通常也是金、银和棕三种颜色,金的误差为5%,银的误差为10%,棕色的误差为1%,无色的误差为20%,另外偶尔还有以绿色代表误差的,绿色的误差为0.5%。精密电阻通常用于军事,航天等方面 [1]  
六色环电阻前五色环与五色环电阻表示方法一样,第六色环表示该电阻的温度。
黑 , 棕 ,红 ,橙 , 黄 , 绿 , 蓝 , 紫 , 灰 , 白 , 金 ,银
---, 1000,500,150,250, --- , 100, 50 , ----, 10 ,--- ,---
色环电阻的对照关系




颜色
数值
倍乘数
误差(%)
温度关系/(×10 /℃)
棕■
1
10
±1
100
红■
2
100
±2
50
橙■
3
1k
15
黄■
4
10k
25
绿■
5
100k
±0.5

蓝■
6
1M
±0.25
10
紫■
7
10M
±0.1
5
灰■
8

±0.05

白■
9

1
黑■
0
1
金■
0.1
±5
银■
0.01
±10
无色■


±20

(1)四色环电阻


万能板洞洞板

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纯电阻电路

纯电阻电路就是除电源外,只有电阻元件的电路,或有电感和电容元件,但它们对电路的影响可忽略。电压与电流同频且同相位。电阻将从电源获得的能量全部转变成内能,这种电路就叫做纯电阻电路。 基本上,只要电能除了转化为内能以外没有其他能的转化,此电路为纯电阻电路。


电动机,电风扇等,除了发热以外,还对外做功,所以这些是非纯电阻电路。白炽灯把90%以上的电能都转化为热能,只有很少转化为光能。所以,在中学电学计算中,白炽灯也近似看做纯电阻。而节能灯则大部分能量转换成了光能所以节能灯属于非纯电阻电路。这也是为什么白炽灯远比节能灯耗电的原因(节能灯几乎将电能全部转化为了光能)
只要符合欧姆定律的不管它将能量转化成什么能,动能也好,化学能也好,光能也好。只要电流相位和电源一致,符合欧姆定律就可以看做是纯电阻电路。因为在计算和分析上可以这么去做。当然,在有电动机存在的电路,部分电能被转化成动能,经电容补偿后可以使相位平衡,功率因数可以为1,但是在分析的时候却不能把他们看成纯电阻电路,电压电流和电阻的关系不对。凡是存在其他能量转化的,基本上都不是只有电阻性负载存在,计算阻值和电压电流关系的时候就不能看做纯电阻电路。

准确来说,欧姆定律全部式子在焦耳定律中的所有变形式(如Q=I2Rt=U2/R*t Q=W=Pt=UIt等)都能在纯电阻电路中使用

纯电阻电路是指电路中只含有电阻元件的电路。
在纯电阻电路中,欧姆定律和焦耳定律均成立。
注: 焦耳定律原式Q=I2R*t可在几乎任何电路中使用。
典型的非纯电阻电路:发电机,变压器。他们都是利用电磁感应工作的,虽然也有电阻,但同时也有电感,所以不是纯电阻电路,不能用欧姆定律计算。
至于说自由电荷在导体中定向移动的阻力,可以这样理解:
金属导体是由电子和相应正粒子点阵组成的,其中电子大多可以自由移动,故被称作自由电子;而正粒子几乎不动,成晶体点阵排列而组成晶格。自由电子在导体中定向移动的时候与正粒子晶格频繁碰撞,从而减速,其作用相当于受到与运动方向相反的阻力,这也就是电阻率微观解释。
由上述分析不难看出,当自由电子定向移动的速度增大时,和正粒子晶格碰撞将更加频繁,也就是宏观上表现为阻力更大。
线性元件,是指I~U曲线为直线的元件,即所谓线性。而I~U曲线为直线意味着什么,其实就是电阻R不随电压U变化,即电阻恒值。所以只要电阻变的都是非线性元件。不光是纯金属,半导体,乃至一般的导体,它们的电阻都会随电压U变化,所以都是非线性元件。只不过在一般情况下,导体电阻在我们所考虑的问题中变化不大时,大家习惯上把它当作线性元件来处理,即近似看作电阻为恒值,并且在很多情况下这样的近似是非常好用又非常合理的。


欧姆定律所代表的就是,在相同的电路里面,然后通过某段电流和这段导体两端电压成正比,跟它的电阻却是成反比,这个定律是欧姆在1826年的论文中提出来的

焦耳定律是定量说明传导电流将电能转换为热能的定律。内容是:电流通过导体产生的热量电流的二次方成正比,跟导体的电阻成正比,跟通电的时间成正比。焦耳定律数学表达式:Q=I2Rt;对于纯电阻电路可推导出:Q=W=Pt;Q=UIt;Q=(U2/R)t



电子元器件的级别

军工级——导弹 卫星 坦克 航母 里面的电子元器件 任何一个部分拿出来 都是最先进的 领先工业级10年 领先商业级20年左右 价格最贵 精密度最高工业级——比军工级档次稍微低一点 价格次之 精密度次之商业级——市面上交易的那种 电脑 手机 你能看到的基本上都是商业级的 比如微软做的芯片就算是商业级里的军工级 价格最便宜 最常见最实用; 区别:主要在其工作温度范围。商业级器件的工作温度范围是0℃~+70℃,工业级的是-40℃~+85℃,军品级的是-55℃~+150℃。另外还有些器件有一种汽车工业级的是-40℃~+125℃。



































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