常见电路设计关键基础知识汇总

常见电路设计关键基础知识汇总电子发烧友网讯：扎实的电路设计是初级电子工程师通向在设计上，能独当一面的优秀工程师的一门必修课。在电路设计过程中，有许多零碎化，但是又很重要的知识点需要我们去了解、学习、掌握，把握好这些将使得工程师读者们的整个设计体系更趋于完整。基于此，电子发烧友网整合本站资源推出《电路设计关键基础知识精华集锦》，以飨读者。——电子设计基础关键元器件篇一、电子设计基础关键元器件篇：电容电子工程师在平时进行电子设计中接触得最多的莫过于电子元器件了，而如何用好电子元器件，使电子元器件在电路中发挥其最大的功能作用，则成为评判你是否是合格电子工程师的基本标准。为给工程师朋友提供较为全面的元器件知识，或学习，或参考，或温故而知新，电子发烧友会陆续整合推出《电子设计基础关键元器件篇》系列章节，敬请留意。本章节将谈及电容相关知识，电容在电子线路中也是广泛应用的器件之一。我们多采用它来滤波、隔直、交流耦合、交流旁路等，也用它和电感元件一起组成振荡电路。电容（或称电容量）是表征电容器容纳电荷本领的物理量。我们把电容器的两极板间的电势差增加1伏所需的电量，叫做电容器的电容。电容器从物理学上讲，它是一种静态电荷存储介质（就像一只水桶一样，你可以把电荷充存进去，在没有放电回路的情况下，刨除介质漏电自放电效应/电解电容比较明显，可能电荷会永久存在，这是它的特征），它的用途较广，它是电子、电力领域中不可缺少的电子元件。主要用于电源滤波、信号滤波、信号耦合、谐振、隔直流、能量转换、控制电路等电路中。电容的符号是C。C=εS/d=εS/4πkd（真空）=Q/U在国际单位制里，电容的单位是法拉，简称法，符号是F，常用的电容单位有毫法（mF）、微法（μF）、纳法（nF）和皮法（pF）（皮法又称微微法）等，换算关系是：1法拉（F）=1000毫法（mF）=1000000微法（μF）1微法（μF）=1000纳法（nF）=1000000皮法（pF）。电容与电池容量的关系：1伏安时=25法拉=3600焦耳1法拉=144焦耳【详情请参阅：电子设计基础关键元器件篇（一）：电容】二、电子设计基础关键元器件篇：二极管二极管又称晶体二极管，简称二极管（diode），另外，还有早期的真空电子二极管；它是一种具有单向传导电流的电子器件。在半导体二极管内部有一个PN结两个引线端子，这种电子器件按照外加电压的方向，具备单向电流的转导性。一般来讲，晶体二极管是一个由p型半导体和n型半导体烧结形成的p-n结界面。在其界面的两侧形成空间电荷层，构成自建电场。当外加电压等于零时，由于p-n结两边载流子的浓度差引起扩散电流和由自建电场引起的漂移电流相等而处于电平衡状态，这也是常态下的二极管特性。常见二极管图示一、概述二极管的符号为。半导体是一种具有特殊性质的物质，它不像导体一样能够完全导电，又不像绝缘体那样不能导电，它介于两者之间，所以称为半导体。半导体最重要的两种元素是硅（读“guī”）和锗（读“zhě”）。我们常听说的美国硅谷，就是因为那里有好多家半导体厂商。二极管应该算是半导体器件家族中的元老了。很久以前，人们热衷于装配一种矿石收音机来收听无线电广播，这种矿石后来就被做成了晶体二极管。二极管最明显的性质就是它的单向导电特性，就是说电流只能从一边过去，却不能从另一边过来（从正极流向负极）。我们用万用表来对常见的1N4001型硅整流二极管进行测量，红表笔接二极管的负极，黑表笔接二极管的正极时，表针会动，说明它能够导电；然后将黑表笔接二极管负极，红表笔接二极管正极，这时万用表的表针根本不动或者只偏转一点点，说明导电不良（万用表里面，黑表笔接的是内部电池的正极）。常见的几种二极管中有玻璃封装的、塑料封装的和金属封装的等几种。像它的名字，二极管有两个电极，并且分为正负极，一般把极性标示在二极管的外壳上。大多数用一个不同颜色的环来表示负极，有的直接标上“—”号。大功率二极管多采用金属封装，并且有个螺母以便固定在散热器上。【详情请参阅：电子设计基础关键元器件篇(二)：二极管】#p#电子设计基础之电感#e#三、电子设计基础关键元器件篇：电感电感：当线圈通过电流后，在线圈中形成磁场感应，感应磁场又会产生感应电流来抵制通过线圈中的电流。我们把这种电流与线圈的相互作用关系称其为电的感抗，也就是电感，单位是“亨利”（H）。电感线圈是由导线一圈靠一圈地绕在绝缘管上，导线彼此互相绝缘，而绝缘管可以是空心的，也可以包含铁芯或磁粉芯，简称电感。用L表示，单位有亨利（H）、毫亨利（mH）、微亨利（uH），1H=10^3mH=10^6uH。一、电感器的作用与电路图形符号（一）电感器的电路图形符号电感器是用漆包线、纱包线或塑皮线等在绝缘骨架或磁心、铁心上绕制成的一组串联的同轴线匝，它在电路中用字母“L”表示，上图是其电路图形符号，下图是实物图。（二）电感器的作用电感器的主要作用是对交流信号进行隔离、滤波或与电容器、电阻器等组成谐【详情请参阅：电子设计基础关键元器件篇（三）：电感】四、电子设计基础关键元器件篇：电阻电阻，因为物质对电流产生的阻碍作用，所以称其该作用下的电阻物质。电阻将会导致电子流通量的变化，电阻越小，电子流通量越大，反之亦然。没有电阻或电阻很小的物质称其为电导体，简称导体。不能形成电流传输的物质称为电绝缘体，简称绝缘体。在物理学中，用电阻（Resistance）来表示导体对电流阻碍作用的大小。导体的电阻越大，表示导体对电流的阻碍作用越大。不同的导体，电阻一般不同，电阻是导体本身的一种特性。电阻元件是对电流呈现阻碍作用的耗能元件。电阻元件的电阻值大小一般与温度有关，衡量电阻受温度影响大小的物理量是温度系数，其定义为温度每升高1℃时电阻值发生变化的百分数。电阻是所有电子电路中使用最多的元件。导电体对电流的阻碍作用称着电阻，用符号R表示，单位为欧姆、千欧、兆欧，分别用Ω、kΩ、MΩ表示。一、电阻的型号命名方法：国产电阻器的型号由四部分组成（不适用敏感电阻）第一部分：主称，用字母表示，表示产品的名字。如R表示电阻，W表示电位器。第二部分：材料，用字母表示，表示电阻体用什么材料组成，T-碳膜、H-合成碳膜、S-有机实心、N-无机实心、J-金属膜、Y-氮化膜、C-沉积膜、I-玻璃釉膜、X-线绕。第三部分：分类，一般用数字表示，个别类型用字母表示，表示产品属于什么类型。1-普通、2-普通、3-超高频、4-高阻、5-高温、6-精密、7-精密、8-高压、9-特殊、G-高功率、T-可调。第四部分：序号，用数字表示，表示同类产品中不同品种，以区分产品的外型尺寸和性能指标等。例如：RT11型普通碳膜电阻a1。【详情请参阅：电子设计基础关键元器件篇（四）：电阻】#p#如何看懂电路图#e#——如何看懂电路图如何看懂电路图（一）：关键电气符号详解电子设备中有各种各样的图。能够说明它们工作原理的是电原理图，简称电路图。电路图有两种，一种是说明模拟电子电路工作原理的。它用各种图形符号表示电阻器、电容器、开关、晶体管等实物，用线条把元器件和单元电路按工作原理的关系连接起来。这种图长期以来就一直被叫做电路图。另一种是说明数字电子电路工作原理的。它用各种图形符号表示门、触发器和各种逻辑部件，用线条把它们按逻辑关系连接起来，它是用来说明各个逻辑单元之间的逻辑关系和整机的逻辑功能的。为了和模拟电路的电路图区别开来，就把这种图叫做逻辑电路图，简称逻辑图。除了这两种图外，常用的还有方框图。它用一个框表示电路的一部分，它能简洁明了地说明电路各部分的关系和整机的工作原理。一张电路图就好象是一篇文章，各种单元电路就好比是句子，而各种元器件就是组成句子的单词。所以要想看懂电路图，还得从认识单词——元器件开始。有关电阻器、电容器、电感线圈、晶体管等元器件的用途、类别、使用方法等内容可以点击本文相关文章下的各个链接，本文只把电路图中常出现的各种符号重述一遍，希望初学者熟悉它们，并记住不忘。电阻器与电位器符号详见图1所示，其中（a）表示一般的阻值固定的电阻器，（b）表示半可调或微调电阻器；（c）表示电位器；（d）表示带开关的电位器。电阻器的文字符号是“R”，电位器是“RP”，即在R的后面再加一个说明它有调节功能的字符“P”。在某些电路中，对电阻器的功率有一定要求，可分别用图1中（e）、（f）、（g）、（h）所示符号来表示。几种特殊电阻器的符号：第1种是热敏电阻符号，热敏电阻器的电阻值是随外界温度而变化的。有的是负温度系数的，用NTC来表示；有的是正温度系数的，用PTC来表示。它的符号见图（i），用θ或t°来表示温度。它的文字符号是“RT”。第2种是光敏电阻器符号，见图1（j），有两个斜向的箭头表示光线。它的文字符号是“RL”。第3种是压敏电阻器的符号。压敏电阻阻值是随电阻器两端所加的电压而变化的。符号见图1（k），用字符U表示电压。它的文字符号是“RV”。这三种电阻器实际上都是半导体器件，但习惯上我们仍把它们当作电阻器。第4种特殊电阻器符号是表示新近出现的保险电阻，它兼有电阻器和熔丝的作用。当温度超过500℃时，电阻层迅速剥落熔断，把电路切断，能起到保护电路的作用。它的电阻值很小，目前在彩电中用得很多。它的图形符号见图1（1），文字符号是“RF”。【详情请参阅：如何看懂电路图（一）：关键电气符号详解】如何看懂电路图（二）：电源电路单元详解前面介绍了电路图中的元器件的作用和符号。一张电路图通常有几十乃至几百个元器件，它们的连线纵横交叉，形式变化多端，初学者往往不知道该从什么地方开始，怎样才能读懂它。其实电子电路本身有很强的规律性，不管多复杂的电路，经过分析可以发现，它是由少数几个单元电路组成的。好象孩子们玩的积木，虽然只有十来种或二三十种块块，可是在孩子们手中却可以搭成几十乃至几百种平面图形或立体模型。同样道理，再复杂的电路，经过分析就可发现，它也是由少数几个单元电路组成的。因此初学者只要先熟悉常用的基本单元电路，再学会分析和分解电路的本领，看懂一般的电路图应该是不难的。按单元电路的功能可以把它们分成若干类，每一类又有好多种，全部单元电路大概总有几百种。下面我们选最常用的基本单元电路来介绍。让我们从电源电路开始。一、电源电路的功能和组成每个电子设备都有一个供给能量的电源电路。电源电路有整流电源、逆变电源和变频器三种。常见的家用电器中多数要用到直流电源。直流电源的最简单的供电方法是用电池。但电池有成本高、体积大、需要不时更换（蓄电池则要经常充电）的缺点，因此最经济可靠而又方便的是使用整流电源。电子电路中的电源一般是低压直流电，所以要想从220伏市电变换成直流电，应该先把220伏交流变成低压交流电，再用整流电路变成脉动的直流电，最后用滤波电路滤除脉动直流电中的交流成分后才能得到直流电。有的电子设备对电源的质量要求很高，所以有时还需要再增加一个稳压电路。因此整流电源的组成一般有四大部分，见图1。其中变压电路其实就是一个铁芯变压器，需要介绍的只是后面三种单元电路。二、整流电路整流电路是利用半导体二极管的单向导电性能把交流电变成单向脉动直流电的电路。（1）半波整流半波整流电路只需一个二极管，见图2（a）。在交流电正半周时VD导通，负半周时VD截止，负载R上得到的是脉动的直流电（2）全波整流全波整流要用两个二极管，而且要求变压器有带中心抽头的两个圈数相同的次级线圈，见图2（b）。负载RL上得到的是脉动的全波整流电流，输出电压比半波整流电路高。【详情请参阅：如何看懂电路图（二）：电源电路单元详解】#p#电源电路单元详解#e#如何看懂电路图（三）：放大电路设计详解能够把微弱的信号放大的电路叫做放大电路或放大器。例如助听器里的关键部件就是一个放大器。放大电路的用途和组成放大器有交流放大器和直流放大器。交流放大器又可按频率分为低频、中源和高频；接输出信号强弱分成电压放大、功率放大等。此外还有用集成运算放大器和特殊晶体管作器件的放大器。它是电子电路中最复杂多变的电路。但初学者经常遇到的也只是少数几种较为典型的放大电路。读放大电路图时也还是按照“逐级分解、抓住关键、细致分析