XI’AN JIAOTONG
UNIVERSITY
工业系统的测量
陈永森
工程训练中心
2004年 12月
,工程训练, 之一
讲义 V 1.1
Industry Training Center, 工程训练, —— 常用元器件认知 2-2
第二讲 常用元器件认知
训练目的
? 初步认识电阻器、电容器、二极管、稳
压二极管的基本特性
? 建立系统和地( GND)的概念。区别电
路测量“系统”和普通电路原理图
Industry Training Center, 工程训练, —— 常用元器件认知 2-3
第二讲 常用元器件认知
本讲内容( 4课时)
? 电阻器
? 电容器
? 半导体二极管
? 稳压二极管
Industry Training Center, 工程训练, —— 常用元器件认知 2-4
§ 2.1 电阻
作用:分压、分流、泄放电能
特征:阻值 Ω,k Ω,M Ω
功率 1/16W,1/8W,1/4W,1/2W,1W,2W
阻值是否可变:固定电阻、电位器、
特种电阻(热敏、光敏)
电阻:用 R 表示,图形符号
分类 按材料分:水泥电阻、碳膜电阻,金属膜电阻、金属氧化膜电阻
Industry Training Center, 工程训练, —— 常用元器件认知 2-5
§ 2.1 电阻
电阻的标识
顺序 类别 名称 简称 符号
第一个字母 主称 电阻器
电位器


R
W
第二个字母 导体材料 碳膜
金属膜
金属氧化膜
线绕



线
T
J
Y
X
第三个字母 形状性能等 大小
精密
测量
高功率




X
J
L
G
直标法
常用电
阻的技
术特性
Industry Training Center, 工程训练, —— 常用元器件认知 2-6
§ 2.1 电阻
电阻的标识 —— 色环标识法
颜 色 有效数字 乘数 允 许 偏 差
银 ― ± 10%
金 ― ± 5%
棕 1 ± 1 %
红 2 ± 2 %
橙 3 ―
黄 4 ―
绿 5 ± 0.5%
蓝 6 ± 0.25%
紫 7 ± 0.1%
灰 8 ―
白 9 ―20% ~ +50%
黑 0 ―
无色 ― ― ± 20%
Industry Training Center, 工程训练, —— 常用元器件认知 2-7
§ 2.1 电阻
电阻的标识 —— 色环标识法
绿 棕 黑 红 棕
有效
数字




标称值,25 1 0 1 0 5 1 1e %eek? ? ? ?偏 差
棕 黑 红 金
有效
数字




标称值,21 0 1 0 1 5 %eeek? ? ? ?偏 差
四环
五环
Industry Training Center, 工程训练, —— 常用元器件认知 2-8
§ 2.2 电容
作用:储存电场能
特征:电容值 μF,pF
额定工作电压
电容:用 C 表示,图形符号
分类
按材料分:纸质、瓷片、独石、涤纶、
云母、聚脂膜、电解电容
有无极性:无极性电容、极性电容(电解电容)
极性判断,引脚:长正短负
外观:负极色道
电解电容
Industry Training Center, 工程训练, —— 常用元器件认知 2-9
§ 2.2 电容
电容标识
标称电容量,① 直标法
② 单位标注法( F):
xpy xny xuy xmy
x.ypF x.ynF x.yuF x.ymF
例如,
12,1 0x y F?? 6,10x y F?? 3,10x y F??9,10x y F??
③ 科学计数法( pF),xyz
z=9,表示
例如,
10 zxy p F?
110xy p F??
22 2 2 2 2 1 0 2 2 0 0p F p F??表 示
92 n 2 2,2 1 0 2 2 0 0F p F???表 示
Industry Training Center, 工程训练, —— 常用元器件认知 2-10
§ 2.3 信号与系统
?任何工业系统都是两个或两个以上部分按一定
结构组成的整体,这个整体在一定的环境下具
有一定的功能。系统的功能是系统中单个部分
所不具备的。对于下面的各种电路,我们都将
看作由基本元件或器件组成的系统。
?将一个电路作为一个系统研究,通常要明确系
统的输入端和输出端。信号从输入端进入系统,
通过系统后,送到输出端。整个过程与信号的
性质有关,也与系统的结构和元件参数有关。
系统
iu o
u
Industry Training Center, 工程训练, —— 常用元器件认知 2-11
§ 2.4 接地
? 作用:①构成回路;②提供电位参考点;
? 通常用接地线为电源或信号源提供回路,接地线与系统
内的地连通
? 系统的地是系统内各部分间通过导线直接连通的公共部
分。系统中任何一点的电位都以地电位作为参考点。如
果不同的系统之间用地线连接,所连接的几个系统之间
就有了共同的电位参考点。
? 工程中,常用黑色导线作为地线,在电路板上,常用
,GND”( ground)标识地线。
系统 1
iu ou
系统 2
Industry Training Center, 工程训练, —— 常用元器件认知 2-12
§ 2.2 电容
电容的物理性质
当电容 C上加电压 uc时,有电流 c
c
duiC
dt?
若电容中的电流为稳定的正弦交流电流
s i n ( )ci A t?? ? ?
则电容两端电压 1 si n( )
2cu A tC
??
?? ? ? ?
电容中的电流超前电容电压相位
2
?
隔直通交:电容允许交流电流、变化的直流通过,
阻止稳定的直流电流通过
Industry Training Center, 工程训练, —— 常用元器件认知 2-13
§ 2.5 RC电路
如果电容初始电荷为零,一个直流电压 E从 t= 0时刻起
通过一个电阻 R向电容 C充电,电容两端电压 u(t)随时
间上升的规律是:
如果一个已充电的电容 C的初始电压是 U0,从 t= 0时
刻起通过一个电阻 R放电,电容两端电压 u随时间下降
的规律是:
( ) ( 1 )
t
RC
cu t E e
???
0()
t
RC
cu t U e
??
R与 C的乘积称为 RC电路的时间常数
RC? ? ms k F?? ? ?
Industry Training Center, 工程训练, —— 常用元器件认知 2-14
§ 2.5 RC电路
相位差
u
t
T
t?
t?
2
360
t
T
t
T
??
?
?
? ? ?
?
? ? ?
1u
2u
1u 2u
超前
Industry Training Center, 工程训练, —— 常用元器件认知 2-15
训练内容 1,RC积分电路
? 1.观察方波通过 RC积分电路
? ( 1)按图 2- 3连接电路,选择 R=10kΩ,C=0.01μF。
调节信号发生器,输出直流电平为 0V,峰 -峰值 5V,频
率分别为 100Hz,1kHz,10kHz的方波信号,用示波器
的双踪显示功能同时观测输入和输出信号,在表 2- 2中
作记录。
? ( 2)按图 2- 3连接电路,调节信号发生器,输出直流
电平为 0V,峰 -峰值 5V,频率为 500Hz的方波信号,电
路参数依次选用选择,① R=500Ω,C=1μF
? ② R=10kΩ,C=0.01μF ③ R=1kΩ,C=4.7μF
? 用示波器的双踪显示功能同时观测输入和输出信号在表
2- 3中作记录。
Industry Training Center, 工程训练, —— 常用元器件认知 2-16
训练内容 1,RC积分电路
连线示意图
R
C
iu ou
接信号发生器 接示波器
Industry Training Center, 工程训练, —— 常用元器件认知 2-17
训练内容 1,RC积分电路
连线示意图
信号
发生器
Industry Training Center, 工程训练, —— 常用元器件认知 2-18
训练内容 2,RC微分电路
? 2.观察方波通过 RC微分电路
? ( 1)按图 2- 4连接电路,选择 R=10kΩ,C=0.01μF。
调节信号发生器,输出直流电平为 0V,峰 -峰值 5V,频
率分别为 100Hz,1kHz,10kHz的方波信号,用示波器
的双踪显示功能同时观测输入和输出信号,在表 2- 4中
作记录。
? ( 2)按图 2- 4连接电路,调节信号发生器,输出直流
电平为 0V,峰 -峰值 5V,频率为 500Hz的方波信号,电
路参数依次选用选择,① R=500Ω,C=1μF
? ② R=10kΩ,C=0.01μF ③ R=1kΩ,C=4.7μF
? 用示波器的双踪显示功能同时观测输入和输出信号在表
2- 5中作记录。
Industry Training Center, 工程训练, —— 常用元器件认知 2-19
训练内容 3,RC滞后电路
?3.观察正弦波通过 RC滞后电路
?( 1)按图 2- 3连接电路,选择 R=10kΩ,
C=0.01μF。调节信号发生器,输出直流
电平为 0V,峰 -峰值 5V,频率分别为
100Hz,1kHz,10kHz的正弦波信号,用
示波器的双踪显示功能同时观测输入和输
出信号,在表 2- 6中作记录。
? 记录时注意记录输入输出波形之间的时
间差,并计算相位差。
Industry Training Center, 工程训练, —— 常用元器件认知 2-20
训练内容 4,RC超前电路
?4.观察正弦波通过 RC超前电路
?( 1)按图 2- 3连接电路,选择 R=10kΩ,
C=0.01μF。调节信号发生器,输出直流
电平为 0V,峰 -峰值 5V,频率分别为
100Hz,1kHz,10kHz的正弦波信号,用
示波器的双踪显示功能同时观测输入和输
出信号,在表 2- 7中作记录。
? 记录时注意记录输入输出波形之间的时
间差,并计算相位差。
Industry Training Center, 工程训练, —— 常用元器件认知 2-21
§ 2.6 半导体二极管
PN结,通过“扩散”工艺,在一块本征半导体的一半掺如
微 量五价元素成为 N型半导体,另一半掺入微量三价元素
成为 P型半导体,在 P型和 N型半导体区的交界面处就形成
一个具有特殊导电性能的薄层,即 PN结
半导体:导电能力介于导体和绝缘体之间
常见半导体:硅、锗、金属氧化物
本征半导体:不含任何杂质的半导体
N型半导体:在本征半导体中掺入微量的磷、锑、
砷等五价元素,形成以电子导电的半导体,
P型半导体:在本征半导体中掺入微量的硼、铝、
镓等三价元素,形成以空穴导电的半导体,
Industry Training Center, 工程训练, —— 常用元器件认知 2-22
§ 2.6 半导体二极管
单向导电性
PN结加正向电压,称为正向
偏置 (正偏 )。外电场削弱内电
场,多子扩散增加,PN结呈
现低电阻,PN结导通
正向导通
外电场
内电场
P N
限流电阻 E
PN结加正向电压,称为反向
偏置 (反偏 )。外电场增强内电
场,多子扩散减少,少子漂移
虽增加,当少子饱和,就不再
增加,反向饱和电流很小,不
导通
反向截止
内电场
P N
限流电阻
外电场
E
Industry Training Center, 工程训练, —— 常用元器件认知 2-23
§ 2.6 半导体二极管
单向导电性:正向导通,反向截止
按用途分:整流、检波、稳压、发光
二极管:用 D 表示,图形符号
分类 按材料分:锗二极管 Ge、硅二极管 Si
阳极 阴极
电流方向
正向导通电压,Si 0.7V
Ge 0.3V
正向电流过大会烧毁二极管
反向电压过高会击穿二极管限流电阻
二极管:由一个 PN结封装后构成的半导体器件
Industry Training Center, 工程训练, —— 常用元器件认知 2-24
§ 2.6 半导体二极管
稳压二极管
作用,在电路中稳定电压
特点,1)反向击穿时的反向电流在允许范围内,反
向电压去除后反向击穿可以恢复
2)反向击穿时,反向电流在很大范围内变化
时,稳压管两端反向电压变化很小
稳压管图形符号
主要参数:
1.稳压值,在一定温度及工作电流下的稳定电压值。
2.稳定电流,工作于稳压状态时的电流。
3.最大稳定电流,稳压管工作于稳压状态时电流的极限值。
Industry Training Center, 工程训练, —— 常用元器件认知 2-25
§ 2.6 半导体二极管
稳压二极管 —— 常用形式
单独使用,稳压值 Z
串联使用,稳压值 2Z
双向稳压,稳压值 ± Z
Industry Training Center, 工程训练, —— 常用元器件认知 2-26
面包板简介
1 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55
F
G
H
I
J
A
B
C
D
E
F
G
H
I
J
A
B
C
D
E
1 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55
面包板,上下对称,左右对称
顶部:一行 25孔连通
中间:一列 5孔连通
Industry Training Center, 工程训练, —— 常用元器件认知 2-27
训练内容 5:稳压管 V-A特性测量
Industry Training Center, 工程训练, —— 常用元器件认知 2-28
训练内容 5:稳压管 V-A特性测量
+ I - + II - 电流表
(万用表 )
CH1
Industry Training Center, 工程训练, —— 常用元器件认知 2-29
训练内容 5:稳压管 V-A特性测量
12 11.5 11 10.5 10 0.5 0 0.2 0.4 0.6 0.8
I/mA
U/v
数据记录 mA,V
逐点法画图
Industry Training Center, 工程训练, —— 常用元器件认知 2-30
训练内容 5:稳压管 V-A特性测量
12 11.5 11 10.5 10 0.5
0 0.2 0.4 0.6 0.7
I/mA
U/v
(,)