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    電子工程師必備基礎知識
    時間:2019/4/8 10:03:38

    電子工程師必備基礎知識(一)


    運算放大器通過簡單的外圍元件,在模擬電路和數字電路中得到非常廣泛的應用。運算放大器有好些個型號,在詳細的性能參數上有幾個差別,但原理和應用方法一樣。


    運算放大器通常有兩個輸入端,即正向輸入端和反向輸入端,有且只有一個輸出端。部分運算放大器除了兩個輸入和一個輸出外,還有幾個改善性能的補償引腳。


    光敏電阻的阻值隨著光線強弱的變化而明顯的變化。所以,能夠用來制作智能窗簾、路燈自動開關、照相機快門時間自動調節器等。


    干簧管是能夠通過磁場來控制電路通斷的電子元件。干簧管內部由軟磁金屬**組成,在有磁場的情況,金屬**能夠聚集磁力線并使受到力的作用,從而達到接通或斷開的作用。

    電子工程師必備基礎知識(二)


    電容的作用用三個字來說:“充放電?!辈灰】催@三個字,就因為這三個字,電容能夠通過交流電,隔斷直流電;通高頻交流電,阻礙低頻交流電。


    電容的作用如果用八個字來說那就:“隔直通交,通高阻低?!边@八個字是根據“充放電”三個字得出來的,不理解沒關系,先死記硬背住。


    能夠根據直流電源輸出電流的大小和后級(電路或產品)對電源的要求來先擇濾波電容,通常情況下,每1安培電流對應1000UF-4700UF是比較合適的。


    電子工程師必備基礎知識(三)


    電感的作用用四個字來說:“電磁轉換?!辈灰】催@四個字,就因為這四個字,電感能夠隔斷交流電,通過直流電;通低頻交流電,阻礙高頻交流電。電感的作用再用八個字來說那就:“隔交通直,通低阻高?!边@八個字是根據“電磁轉換”三個字得出來的。


    電感是電容的死對頭。另外,電感還有這樣一個特點:電流和磁場必需同時存在。電流要消失,磁場會消失;磁場要消失,電流會消失;磁場南北極變化,電流正負極也會變化。


    電感內部的電流和磁場一直在“打內戰”,電流想變化,磁場偏不讓變化;磁場想變化,電流偏不讓變化。但,由于外界原因,電流和磁場都可能一定要發生變化。給 電感線圈加上電壓,電流想從零變大,可是磁場會反對,因此電流只好慢慢的變大;給電感去掉電壓,電流想從大變成零,可是磁場又要反對,可是電流回路都沒 啦,電流已經被強迫為零,磁場就會發怒,立即在電感兩端產生很高的電壓,企圖產生電流并維持電流不變。這個電壓很高很高,甚至會損壞電子元件,這就是線圈 的自感現象。


    給一個電感線圈外加一個變化磁場,只要線圈有閉合的回路,線圈就會產生電流。如果沒回路的話,就會在線圈兩端產生一個電壓。產生電壓 的目的就是要企圖產生電流。當兩個或多個絲圈共用一個磁芯(聚集磁力線的作用)或共用一個磁場時,線圈之間的電流和磁場就會互相影響,這就是電流的互感現 象。


    大家看得見,電感其實就是一根導線,電感對直流的電阻很小,甚至能夠忽略不計。電感對交流電呈現出很大的電阻作用。


    電感的串聯、并聯非常復雜,因為電感實際上就是一根導線在按一定的位置路線分布,所以,電感的串聯、并聯也跟電感的位置相關(主要是磁力場的互相作用相關),如果不考慮磁場作用及分布電容、導線電阻(Q值)等影響的話就相當于電阻的串聯、并聯效果。


    交流電的頻率越高,電感的阻礙作用越大。交流電的頻率越低,電感的阻礙作用越小。


    電感和充滿電的電容并聯在一起時,電容放電會給電感,電感產生磁場,磁場會維持電流,電流又會給電容反向充電,反向充電后又會放電,周而復始……如果沒損耗,或能及時的補充這種損耗,就會產生穩定的振蕩。


    電子工程師必備基礎知識(四)


    耦合是傳遞信號的意思,光電耦合器自然就是用光來完成傳遞電信號的元件,通常是指有一個發光部分和接收部分對應并制作在一體的電子元件。通常四個有效引腳(即四個引腳接入電路中起作用)為一組。


    光電耦合器的優點是能夠輕松實現電源隔離,在用市電的開關電源初次級隔離中最為常用。另外,在計算機外設通信中,也有較多的應用,一個元件中能夠集成有多組光電耦合器(每組最少四個引腳)。


    壓電陶瓷片能夠做性能優良的震動檢測器,它是一種電聲器件,當加上音頻電壓后,能夠聽到聲音;當受到振動(產生機械形變)后,能夠感應出微弱的電壓。


    焊接時,適當的調整被焊接處、烙鐵頭、焊錫絲(帶助焊劑),讓三點合一,充分接觸,當焊接處已經有了適當的焊錫和助焊劑時,就應撤走焊錫絲。焊接進程通常掌握在2-3秒比較合適。


    助焊劑:松香水常在工廠當做助焊劑用。大家能夠業余自制,用工業酒精(醫用酒精較貴,沒必要)熔解松香即可。留意:一次不要配得太多,濃度能夠靈活掌握。


    電子工程師必備基礎知識(五)


    二極管的作用和功能用四個字來說:“單向導電?!倍O管常用來整流、檢波、穩壓、鉗位、保護電路等。


    在隨身聽的供電回路中串上一只整流二極管,當直流電源接反時,不會產生電流,不會損壞隨身聽。


    給二極管(硅資料)加上低于0.6V的正向電壓,二極管基本上不產生電流(反向就更加不能產生電流啦),這個電壓就叫死區電壓、門檻電壓、門限電壓、導通電壓等。


    三極管的作用和功能因為四個字來完成:“電阻可變?!庇捎谌龢O管等效成的電阻值能夠無限制的變化,所以三極管能夠用來設計開關電路、放大電路、震蕩電路。


    三極管的集電極電流等于基極電流乘以放大倍數,當基極電流大到一定水平時,集電極的電流由于各種原因不可能再增大了,這時集電極電壓已經等于或接近發射極電壓了,相當于電阻值變成0歐姆。


    確信三極管的放大狀態絕招:發射結正偏,集電結反偏。


    三極管是電流控制型器件,場效應管是電壓控制型器件。場效應管性能優量,但在分立元件中,低電源電壓適應性比三極管要差。


    場效應管是電壓控制型器件,很容易被靜電損壞,所以,場效應管中大多都有保護二極管。


    可控硅實際上是一個高速的、沒有機械觸點的電子開關,這個開關需要用一個小電流去掌握。這個開關具有自鎖功能,即導通后撤走掌握電流仍能維持導通,而一旦截止后,又能維持截止狀態。


    電子工程師必備基礎知識(六)


    電阻通常都采用色環標示法。色標法就是用棕、紅、橙、黃、綠、蘭、紫、灰、白、黑十種顏色代表1234567890十個阿拉伯數字,金、銀兩種顏色代表倍率0.1、0.01或誤差5%、10%。套件中附有顏色樣本的實物和多款色環電阻


    常見的四道色環要讀取三位有效數字,一二位表示有效數,第三位表示倍率。例:黃紫紅金,三位有效數為472,表示47乘以102(或加兩個0)等于4700,即4.7K歐姆;再如:棕黑黑金,三位有效數為100,表示10乘以100(或加0個0)等于10,即10歐姆。


    在實驗進程中,如果三極管的基極和其它引腳間不具備有單向導電特性的(或說單向導電特性不明顯),就說明三極管是壞的;另外,即使單向導電特性正常,但不能受基極控制或不穩定,也說明三極管是壞的,或性能很差。


    可控硅在控制極加上合適的觸發電流,可控硅就能夠從斷開狀態變成為導通狀態,這時,我們取消控制極的觸發電流,但可控硅仍然能維持導通狀態。如果流過可控硅的電流開始變小,當小于維持導通的能力時,可控硅才關斷,直到下次觸發時才會導通。


    電子工程師必備基礎知識(七)


    早在兩千多年前,人們就發現了電現象和磁現象。我國早在戰國時期(公元前475一211年)就發明了司南。 而人類對電和磁的真正認識和廣泛應用、迄今還只有一百多年歷史。在第一次產業革命浪潮的推動下,許多科學家對電和磁現象進行了深入細致的研究,從而取得了 重大進展。人們發現帶電的物體同性相斥、異性相吸,與磁學現象有類似之處。


    1785年,法國物理學家庫侖在總結前人對電磁現象認識的基礎上,提出了后人所稱的“庫侖定律”,使電學與磁學現象得到了統一。


    1800年,意大利物理學家伏特研制出化學電池,用人工辦法獲得了連續電池,為后人對電和磁關系的研究創造了首要條件。


    1822年,英國的法拉第在前人所做大量工作的基礎上,提出了電磁感應定律,證明了“磁”能夠產生“電”,這就為發電機和電動機的原理奠定了基礎


    1837年美國畫家莫爾斯在前人的基礎上設計出比較實用的、用電碼傳送信息的電報機,之后,又在華盛頓與巴爾的摩城之間建立了世界上第一條電報線路。


    1876 年,美國的貝爾發明了電話,實現了人類最早的模擬通信。英國的麥克斯韋在總結前人工作基礎上,提出了一套完整的“電磁理論”,表現為四個微分方程。這那就 后人所稱的“麥克斯韋方程組”。麥克斯韋得出結論:運動著的電荷能產生電磁輻射,形成逐漸向外傳播的、看不見的電磁波。他雖然并未提出“無線電”這個名 詞,但他的電磁理論卻已經告訴人們,“電”是能夠“無線”傳播的。


    初學電子知識,請先把“電”當做“水”,“電路”就等于“水路”;接著了解幾個常用名詞術語,對照實物認識幾種常用的電子元件及其功能;最后動手做幾個實驗。


    任何電子產品都是電子元件組成的,學習電子技術就要先學電子元件。


    電子元件的組合就成了電子電路,這也是基礎知識。有了電子元件、電子電路的知識,電子工具也會用啦,你就應多動手進行產品實戰啦。


    學電子最能盡快受益的莫過于自裝音響和功放。欣賞音樂本身是一種美的享受,可是能用自己的成果來享受則更是達到一種新的境界。


    懂電子的朋友學電腦比不懂電子朋友學電腦要快要容易。懂電子的朋友用電腦是由電腦內部學到外部,不懂電子的朋友則是從電腦外部學到電腦內部。


    哪些是“場”?運動場常指大家能夠做運動的一個范圍,電場是指電產生作用力的一個范圍,磁場是指磁產生作用力的一個范圍,其它類同。


    導體,電比較容易通過的物體。絕緣體,電比較難通過的物體。導體和絕緣體并沒明顯的介限,導體和絕緣體是導電能力相差好些好些倍的兩個物體相對而言的。


    有好些物體,它們在常見的不同的物理情況(溫度、電場、磁場、光照、摻雜等)下呈現出不同的導電狀態。我們稱這類物體為半導體。


    有了導體、絕緣體和半導體,就能夠生產出各種各樣的電子元件,我們就能夠方便簡單的檢測和利用電能啦。


    開關實際上是一個短路器和開路器,是一個電阻在零歐姆和無窮大兩個阻值上變換的元件,這跟自來水開關的效果和原理是一樣的。


    任何時候,只要有電流流過,就必定有一個閉合的通路。這個通路就是電流回路。不考慮電源內部的情況下,電流一定是從正極流向負極。


    電源相當于一個特殊的電子元件,有閉合的通路才干產生電流。沒導體及其它電子元件連接成閉合的通路就不會產生電流。


    沒回路就一定沒電流,有電流就一定有回路。(交流電流并不需要物理上的通路,真空、空氣也能形成電流回路。)


    兩個不同的水位線存在一個水差,就是水壓。水壓之間有一根水管的話,水就會流動,水流動就會受到阻力。水管越細,阻力越大,水流越小;水壓越高,水流越大。 電壓是指兩個物體之間的電勢差,就是電壓。如果電壓之間有一個導電通路的話,這個通路里面就會產生電流。電阻越大,電流越小;電壓越高,電流越大。


    水壓、水流、水阻。水流動的方向是從高處流向低處(不算抽水機在內);對應電的比喻:電壓、電流、電阻。電流動的方向是從正極流向負極(不算電源在內)。


    兩個水位之間的水位差等于水壓;兩個電極之間的電勢差等于電壓。高水位相當于正電極,低水位相當于負電極。


    電子工程師必備基礎知識(九)


    電阻、電容、二極管等電子元件有兩個引腳,這些元件在使用過程中,一定要按照某種規律將他們的引腳連接起來。


    三極管相當于一個阻值能夠受控制的電阻器,那就將三極管的集電極和發射極這兩個腳等效成一個電阻,基極起控制作用。


    所有的電子元件有兩種基本的連接辦法。并聯:并聯電路兩端的電壓是相等的。串聯:串聯電路中的電流是相等的。


    并聯和串聯是最基本的電路連接,不論多復雜的電路都能夠分解成基本的并聯和串聯,所有的電子元件也都是因為并聯和串聯的接法才形成電流回路。


    電阻的阻值是越并越小,相當于水管變多,通路變寬,水流的阻力變小;電阻的阻值是越串越大,相當于水管變長,通路變長,水流的阻力變大。


    測量電壓時一定是要把電壓表并聯在需要測試的兩端上,電壓表存在內阻會消耗小小的電流讓指針偏轉。通常來說,電壓表內阻較大能夠忽略不計。


    測量電流時一定是要把電流表串聯在需要測試的回路(需要先斷開回路)上,電流表會對電流起小小的阻礙作用。通常來說,電流表內阻較小能夠忽略不計。


    電子工程師必備基礎知識(十)


    電源是一個能夠維持兩個測試點之間電壓的裝置,它可以是市電,可以是電池,可以是線圈,可以是電容等。


    電池提供電能的電壓極性是長期固定不變的,我們稱為直流電。常用的干電池的額定電壓每節是1.5V。


    市電供應的電能是交流電,正極和負極在時刻交替的變換著。那是因為發電機線圈是在周而復始的和磁場做相對運動,如果安裝電流換向器,就能夠發出直流電。


    交流電是沒正負極之分的,市電中的零線和火線在正負極性、電壓高低等各地方的表現是一樣的,是完全對稱的。


    市電的電壓是220V50Hz,意思是說有效電壓為220V,每秒中正負極要變換50次。留意:多少Hz就會變換多少次。


    建議初學者多采用12V以下的直流電進行電子制作,這樣成本比較低,電壓比較低,萬一有插接錯電子元件,燒壞元件的可能性也要小。電壓越低越安全(少損壞電子元件)。


    電子工程師必備基礎知識(十一)


    在幾個大型的電子系統中往往有一根很粗的導線接入大地。但電子技術中常說的接地并不是真的要求用導線去接到大地。


    電子技術中常說的接地或地線往往和大地一點關系都沒。電子線路中的地線是指直流電、交流電或各種電信號共用的一部分電流回路。


    說某一座山的海拔多少,那就是以海平面為公共參考點。說某一點的電壓有多高,就必需找一個相當于海平面的參考點,也就是電子電路圖中的地線。


    在大多數情況下,電源負極是各種信號共用得最多的一部分電流回路,通常以電源的負極作為地線。這時,如果某元件的腳接電源負極,那么就說那只元件腳接地。


    地是我們假定的、公用的一個電壓參考點。在比較復雜的電路中,往往可能會有多組電源,同時也可能會選擇多個參考點,那么就可能會有多個地,這些地也不一定會連通。


    電子工程師必備基礎知識(十二)


    耦合、旁路、退耦三個詞都是傳輸信號、給信號提供通路的意思。其中耦合是指前后級之間傳遞,旁路、退耦則是指需要在對地之間提供信號通路(每級內部用)。


    提供信號通路也就是構成電流回路。沒電流回路就不會有電流,任何電路分析都是建立電流回路上分析的。


    等效電路圖就是效果一樣的電路圖。我們分析電路圖時,需要把原來復雜的電路圖簡化,這樣有助于展開思路,把問題簡化。


    等效電路圖是省略在某一條件下,幾個沒影響的電子元件。例一定條件下:分析直流時,電容看成開路;分析交流時,電容看成是路。電感和電容剛好相反。


    電容和電感對不同頻率的交流電(直流電當成0Hz的交流電)有不同的阻礙作用,在一定條件下,能夠當成電阻看待,并能夠計算出阻抗值。


    生活中的反饋是指將某件事的結果取回來,再決定某件事。例,客戶反饋電視機耗電大,廠家就加以改良。電子技術中的反饋是將輸出端的信號取出來又送到輸入端。


    正反饋是指輸出信號如果變大的話,反饋到輸入端后,讓輸出信號變更大;輸出信號如果變小的話,反饋到輸入端后,讓輸出端信號變更小。


    負反饋則剛好相反,輸出信號如果變大的話,反饋到輸入端后,讓輸出信號變小;輸出信號如果變小的話,反饋到輸入端后,讓輸出端信號變大。


    正反饋通常用來產生振蕩信號,負反饋通常用于穩定直流工作點。在特殊情況下(放大倍數足夠),正反饋能夠不振蕩,負反饋反而會振蕩。


    正溫度系數熱敏電阻是指阻值隨溫度的升高而增大,負溫度系數是指阻值隨溫度的升高而減小。有點象正負反饋,通過輸入溫度信號來決定電阻值。


    在電子電路中,能夠用指定范圍界限的正負電壓代表日常生活中的有無、亮滅、開關等相對的二值,這些正負電壓就是高電平和低電平。數字電路的輸入和輸出都是高電平和低電平,數字電路是能夠根據幾個二值關系進行邏輯判斷從而得到新的二值結果;二進制是用0和1兩個數字來表示所有的數量。


    數字電路就是專門用來處這些數字信號的電路或電路系統。學習數字電路建議先理解二進制數。


    二進制數用0和1代表數字電路中的二值(低電平和高電平),用0和1代替所有的信號。


    模擬信號是一個在正負電壓之間變化的信號,它應盡量的避免變化到正負電壓這個最高值和最低值,否則,信號就可能會失真


    D/A(數/模)、A/D(模/數)轉換器是數字電路和模擬電路緊密結合的常見辦法


    電子工程師必備基礎知識(十四)


    高頻電路對很小的電容、電感非常敏感。任何導線、及導線之間都能夠等效成電感和電容,即分布電感和分布電容。


    工作在高頻狀態下的電子元件,引腳長短、安裝距離都對電路性能有非常大的影響。


    大家在做幾個高頻電路(例FM無線話筒、FM收音機)地方的實驗時,記住,連線要盡可能短粗,元件要盡可能的貼近線路板。


    電子工程師必備基礎知識(十五)


    將各個電子元件或電子元件的組合及它們的連接關系用符號代替就是電路原理圖。大家只要記住各種電子元件的符號和繪圖規則就會看電路原理圖。


    有著良好習慣和豐富經驗的工程師精心繪制出的圖紙,通常都布局美觀合理、標注清晰明確,讓人很容易讀懂。當讀不懂某個電路圖時,不一定就是你的錯。


    印刷線路板是電路原理圖向實物的轉變,是產品從設計階段走向市場普及的必經之路。


    看印刷板圖比看原理圖更簡單,只要你認識導體、絕緣體和常見的電子元件,你就完全能夠照著印刷板實物繪制出電路原理圖。


    在元件較多的情況下,擁有電路原理圖對印刷電路板進行檢測和維修是一件很幸運的事情。


    自已動手電子小制作也好,幫別人維修也好,這時就是你集累經驗、學習技術的最好時機。經驗是靠積累的。


    很復雜的線路或很精密的產品中,往往需要用雙面線路板、多層線路板。


    多層線路板除了線路板的內外層能夠分布連接導線以外,在板的中間層也能夠有布線。多層板除了能夠高密度的安裝元件以外,還能夠進行屏蔽,增高性能。


    在電路板上找某個小電阻或小電容時,不要直接去找它們,請先找到與它們相連的三極管或集成電路,再找到它們,這樣比較快。


    觀察線路板上元器件與銅箔線路連接情況、觀察銅箔線路走向時,可以用燈照著看,將燈放置在有銅箔線路的一面。


    電子工程師必備基礎知識(十六)


    電容是一種可以裝電的容器,就好象裝水的杯子一樣。所以,電容可以進行充電和放電作用,充放電作用的大小決定了電容的容量。電容的種類比較多,最常見的有電解電容(容量大,有正負極)、陶瓷電容(容量小,沒正負極,溫度特性差)、滌綸電容(聚脂膜電容,容量小、溫度特性好)等。


    陶瓷電容的主要參數是容量和耐壓值,特殊用途的耐高壓的陶瓷電容會標出耐壓值。陶瓷電容的使用不需要分正負極,兩端能夠任意調換使用。瓷片電容通常工作在高頻。


    電感是一個電磁轉換元件,電能夠產生磁,磁能夠產生電。電感中磁場的變化會產生電流的變化;電流的變化也會產生磁場的變化


    電感中電流和磁場的相互作用總是企圖互相阻礙。電源變壓器就是利用電磁轉換的互感進程完成變壓作用的。


    電感在電路中的主要作用有阻交流電,通直流電;阻高頻交流電,通低頻交流電。電感常用于變壓器、諧振回路等用途。


    電子工程師必備基礎知識(十七)


    反向電壓過高和正向電流過大都可能使二極管永久性損壞,二極管及其它晶體管的損壞主要是因為功耗過大(反向高壓擊穿瞬時功耗很大)導致PN結物理損壞。


    我們可以把三極管看成是電阻值能夠掌握的電阻,阻值范圍能夠在接近零到無窮大之間變化。所以,三極管能夠用來設計放大電路和開關電路。


    三極管有三個管極,集電極、發射極和基極?;鶚O用來控制另外兩極對電流的放大作用。分析電流和電壓的變化,就是分析三極管的工作狀態。


    場效應管的作用和三極管的作用基本上完全一樣。場效應管通常也是三個引腳,名字叫源極、漏極和柵極。柵極是用來控制另外兩極對電流的放大作用的。


    三極管是靠基極電流的大小變化來控制另外兩極,場效應管是靠柵極電壓的高低變化來控制另外兩極,場效應管柵極基本上不需要消耗電流就能夠控制另外兩極。


    場效應管也分兩種類型,n溝道和p溝道。但場效應管是電壓控制型器件,較低的電源電壓很難發揮它的優秀性能


    可控硅共有三個引腳,陽極、陰極和控制極(也有稱柵極)??刂茦O是用來控制另外兩極對電流的通斷作用的??煽毓鑼﹄娏鞯目刈饔弥荒苁墙油ɑ驍嚅_兩種狀態。


    可控硅的主要作用是用做開關,這是一種無機械觸點、無火花、高速度的電子開關。一些書上也稱可控硅為晶閘管。


    電子工程師必備基礎知識(十八)


    有一種被稱為膜電路的集成電路(分厚膜集成電路和薄膜集成電路),其集成進程是把電阻與連線在一塊絕緣硅表面上制作而成;而三極管、二極管并不是在硅片上直接擴散生成的,只是將它們安裝在這個表面上,然后用塑料把整個電路封裝起來。


    與門電路相當于一個乘法電路。通常有兩個或以上輸入端?;疽巹t有四種:1×1=1,1×0=0,0×1=0,0×0=0。


    能夠得出1×1×1=1,1×1×0=0,1×0×0=0,0×0×0=0等。


    或門電路相當于一個加法電路。通常有兩個或以上輸入端?;疽巹t有四種:1+1=1,1+0=1,0+1=1,0+0=0。


    能夠得出1+1+1=1,1+1+0=1,1+0+0=1,0+0+0=0等。


    非門電路相當于一個求反電路,有且只有一個輸入端。最多只有兩種情況:1=0,0=1。


    異或門電路的邏輯關系比較特殊,有且只有兩個輸入端。最多只有四種情況:0+1=1,1+0=1,0+0=0,1+1=0。


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