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文檔簡介
1、電子知識快速入門手冊目錄一、電的概論1. 概論2. 電的抽象理解3. 電的定義4. 電的種類5. 觸電6. 安全電壓7. 單相電源與三相電源8. 布線時導(dǎo)線的選擇9. 導(dǎo)線顏色的正確選擇二、元器件基礎(chǔ)知識1. 電阻2. 電容3. 二極管4. 三極管5. 電感6. 集成電路7. 單片機知識三、電學(xué)基本電路舉例1. 電源電路2. 濾波電路3. 穩(wěn)壓電路4. 降壓電路5. 升壓電路6. 高壓開關(guān)穩(wěn)壓電源7. 電容降壓電源電路8. 可控硅降壓電源電路四、常用電子器件介紹1. 變壓器2. 繼電器3. 空氣開關(guān)4. 電磁閥5. 固態(tài)繼電器五、實用電子電路1. 阻容延時電路2. 長時間擴展延時電路3. 分立
2、元件構(gòu)成的多諧振蕩器4. 分立元件構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器5. 雙穩(wěn)態(tài)電路6. 直流觸摸電路7. 交流觸摸電路8. 光控電路9. 紅外遙控電路10. 聲控電路11. 磁控電路12. 555 定時器運用13. 音頻譯碼器運用14. 集成運放運用一、電的概論1.1 說到電大家一定不會感到陌生,電是日常生活中必不可少的能源,無論是生活中還是生產(chǎn)中,它都起著舉足輕重的作用。而電子技術(shù)則又是一門研究電、充分利用電能的藝術(shù)。通過電子技術(shù),我們就可以很好地掌握和利用電能,實現(xiàn)我們許許多多的攝像,實現(xiàn)我們所需要的功能,使電為我們的生活,生產(chǎn)服務(wù)。同時我們作為一個設(shè)備人員就更應(yīng)該掌握好這么技術(shù),這樣才能勝任我們的工作
3、,肩負起我們的責(zé)任。1.2 經(jīng)過幾年與電的接觸,我發(fā)現(xiàn)電的形勢與生活中的水有著及其像是的地方,也就是說電就像水一樣,他們倆就像一對雙胞胎,處處像是,形影相隨。最像是的地方是電壓相似于水壓,電流相似于水流,電流方向由正指向負,相似于水總往地處走,還有更多的相似之處講在后面一一提到。1.3 電的定義電是一種自然現(xiàn)象,電是像電子和質(zhì)子這樣的亞原子粒子之間產(chǎn)生排斥力和吸引力的一種屬性。電或叫電荷,有兩種,一種叫正電,一種叫負電。帶電無題,同性相斥、異性相吸,其中吸引或排斥力遵從庫侖定律。電荷的單位是庫侖。1庫侖=1安培x 1秒1.4 電的種類按成份來分,分為直流與交流;所謂直流就是電壓的方向不發(fā)生變化
4、的電源,例如:干電池,電瓶等所謂交流就是電壓的方向周期性發(fā)生變化的電源,最熟悉的就是生活中的照明電,及生產(chǎn)設(shè)備中使用的三相電。按電的狀態(tài)來分,分為動電與靜電。按電壓高低來分,分為強電與弱電。所謂強電是指交流電壓24V 以上的電壓,工程中泛指220V及380V;所謂弱電是指直流電壓24V以下的電源。1KV以上則為高壓電。若導(dǎo)線中有1 安培恒定電流,則在1 秒內(nèi)通過導(dǎo)線橫截面積的電量為1 庫侖。一個電子所帶負電荷量e=1.6021892X 10人-19庫侖,則1庫侖相當(dāng)于 6.24146 X 1018個電子所帶的電荷總量。1.5 觸電 人體觸及帶電體,并使人體構(gòu)成閉合電路的一部分,就會有電流通過人
5、體,對人體造成傷害。電流對人體的傷害,主要有電擊和電傷。電擊:是電流通過人體內(nèi)部,直接造成對內(nèi)部組織的傷害,也是最危險的觸電傷害。電傷:是電流直接或間接造成對人體表面的局部損傷。電傷包括灼傷,電烙印和皮膚金屬化。感知電流工頻的平均感知電流,成年男性約為擺脫電流 工頻的平均擺脫電流,成年男性約為1.1MA ,成年女性為 0.7MA ,對于直流電約為 5MA 16MA ,成年女性為 10MA ,對于直流電約為 50MA致命電流出現(xiàn)致命的危險。但使得在這種電壓下,通50V.相電源一般情況下通過人體的工頻電流超過50MA 時, 心臟就會停止跳動,是為了安全起見,一般將安全電流定為30MA。1.6 安全
6、電壓 所謂安全電壓就是把可能加在人身上的電壓限制在某一范圍之內(nèi),過人體的電流在短時間內(nèi)不會有生命危險,大小為不超過工頻有效值安全電壓分為42V,36V,24V,12V,6V,1.7 單相電源與三7-2三相交流電是三個交流電的組合,頻率相同,只是相位彼此相差120 -發(fā)電機的轉(zhuǎn)子為一磁鐵, 當(dāng)它以勻角速度旋轉(zhuǎn)時,每一個定子線圈都會產(chǎn)生交變電動勢。三個線圈產(chǎn)生的交變電動勢的幅值和頻率都相同,位相彼此差120°。工業(yè)上用的三相交流電, 有的直接來自三相交流發(fā)電機,但大多數(shù)還是來自三相變壓器,對于負載來說,它們都是三相交流電源,在低電壓供電時,多采用三相四線制。在三相四線制供電時,三相交流電
7、源的三個線圈采用星形( Y形)接法,即把三個線 圈的末端X、Y、Z連接在一起,成為三個線圈的公用點,通常稱它為中點或零點,并用 字母O表示。供電時,引出四根線:從中點。引出的導(dǎo)線稱為中線或零線;從三個線圈的首端引出的三根導(dǎo)線稱為 A線、B線、C線,統(tǒng)稱為相線或火線。在星形接線中,如果 中點與大地相連,中線也稱為地線。我們常見的三相四線制供電設(shè)備中引出的四根線,就 是三根火線一根地線。每根火線與地線間的電壓叫相電壓,其有效值用UA、UB、UC表示;火線間的電壓叫線電壓,其有效值用 UAB、UBC , UCA表示,如圖72。因為三相交流電源的三個線 圈產(chǎn)生的交流電壓位相相差 120° ,
8、三個線圈作星形連接時,線電壓等于相電壓的根號3倍。我們通常講的電壓是 220伏,380伏,就是三相四線制供電時的相電壓和線電壓。但 三相四級制供電時,也有下表所示的幾種電壓,用電時應(yīng)予注意。在日常生活中,我們接觸的負載,如電燈、電視機、電冰箱、電風(fēng)扇等家用電器及單 相電動機,它們工作時都是用兩根導(dǎo)線接到電路中,都屬于單相負載。在三相四線制供電 時,多個單相負載應(yīng)盡量均衡地分別接到三相電路中去,而不應(yīng)把它們集中在三根電路中的一相電路里。如果三相電路中的每一根所接的負載的阻抗和性質(zhì)都相同,就說三根電路中負載是對稱的。在負載對稱的條件下,因為各相電流間的位相彼此相差120。,所以,在每一時刻流過中線
9、的電流之和為零,把中線去掉,用三相三線制供電是可以的。但實際 上多個單相負載接到三相電路中構(gòu)成的三相負載不可能完全對稱。在這種情況下中線顯得特別重要,而不是可有可無。有了中線每一相負載兩端的電壓總等于電源的相電壓,不會 因負載的不對稱和負載的變化而變化,就如同電源的每一相單獨對每一相的負載供電一 樣,各負載都能正常工作。若是在負載不對稱的情況下又沒有中線,如圖7-3所示,就形成不對稱負載的三相三線制供電。由于負載阻抗的不對稱,相電流也不對稱,負載相電 壓也自然不能對稱。有的相電壓可能超過負載的額定電壓,負載可能被損壞(燈泡過亮燒 毀);有的相電壓可能低些,負載不能正常工作(燈泡暗淡無光)。像圖
10、中那樣的情況隨著開燈、關(guān)燈等原因引起各相負載阻抗的變化。相電流和相電壓都隨之而變化,燈光忽暗忽 亮,其他用電器也不能正常工作,甚至被損壞??梢?,在三相四線制供電的線路中,中線 起到保證負載相電壓時稱不變的作用,對于不對稱的三相負載,中線不能去掉,不能在中 線上安裝保險絲或開關(guān),而且要用機械強度較好的鋼線作中線。1. 8布線時導(dǎo)線的選擇銅芯線是很難得出一個準(zhǔn)確的過流數(shù)據(jù),因為根據(jù)電線的材料不同、敷設(shè)方式不同和使用方式不同等等會有不同的情況,一般來說只能是在一個比較安全的范圍內(nèi)確保電線的使用:建議1.5平方在10A以下,2.5平方在15A以下,4平方在20A以下,6平方在30A 以下。在正常氣壓下
11、,每 1萬伏的正常放電距離是 10mm, 2000伏的正常放電距離是 2mm,取 3倍安全系數(shù)后就是 6mm。1. 9導(dǎo)線顏色的正確選擇GB50258 96電氣裝置安裝工程 1KV及以下配線工程施工及驗收規(guī)范第 3.1.9條規(guī) 定:當(dāng)配線采用多相導(dǎo)線時,其相線的顏色應(yīng)易于區(qū)分,相線與零線(即中性線N編者注)的顏色應(yīng)不同,同一建筑物、構(gòu)筑物內(nèi)的導(dǎo)線,其顏色選擇應(yīng)統(tǒng)一;保護地線(PE線)應(yīng)采用黃綠顏色相間的絕緣導(dǎo)線;零線宜采用淡蘭(應(yīng)為“藍”一一編者注)色絕緣 導(dǎo)線。在電氣配線施工中違反該條規(guī)定的屢見不鮮,錯誤理解此條的也不少。由于規(guī)范的條 文說明中對該條未作說明,故筆者根據(jù)實際工程中遇到的情況,
12、談一點見解。(1)、相線顏色宜采用黃、綠、紅三色。以三相進建筑物的住宅為例,三相電源引入三相電度表箱內(nèi) 時,相線宜采用黃、綠、紅三色;單相電源引入單相電度表箱時,相線宜分別采用黃、 綠、紅三色。由單相電度表箱引入到住戶配電箱的三芯護套線,其相線顏色沒有必要和所接的進戶線相線顏色一致。 只有當(dāng)用戶采用三相電度表箱時,從三相電度表箱引入到住戶配電箱的箱線顏色應(yīng)和進三相電度表箱的相線的相線一致。24室進住戶配電箱的箱線可用黃、綠、紅中的任意一種,因為GB50258-96只規(guī)定配線采用多相導(dǎo)線時,相線顏色才要求易于區(qū)分。例如,2室的用戶出現(xiàn)斷電時,根據(jù) 2室的單相電度表相的進線是紅色,只要 用驗電筆檢
13、查進建筑物的紅色相線是否有電,即可判斷故障。從電度表箱到各住戶配電箱的導(dǎo)線,住宅設(shè)計規(guī)范規(guī)定其截面不得小于10mm2。如果住戶配電箱至單相電度表箱的相線顏色采用和單相電度表箱的進線同色,那么就要購買三種顏色10mm2的護套線。,必然增加建設(shè)投資。如按附圖施工,只要購買一種10mm2的三芯護套線,其中一根是淡藍色中性線,一根是黃綠雙色的PE線,第三根是黃、綠、紅三色中任意一色相線。(2)、中性線顏色規(guī)范規(guī)定中性線宜采用淡藍色絕緣導(dǎo)線?!耙恕钡暮x是:在條件許可時首先應(yīng)采用淡藍色。有的國家中性線采用白色,如果其建筑物因業(yè)主要求采用白色作同性線,那未該建 筑物內(nèi)所有的中性線都應(yīng)采用白色。如果中性線的
14、顏色是深藍色,那末相線顏色不宜采用綠色,因為在暗淡的燈光下,深藍色與綠色差別不大,此時相線顏色參單相供電時,應(yīng)采 用紅色或黃色。(3)、保護地線的顏色規(guī)范規(guī)定應(yīng)采用黃綠顏色相間的絕緣導(dǎo)線?!皯?yīng)”的含義是必須,在正常情況下均必須采用黃綠相間的絕緣導(dǎo)線。二、元器件基礎(chǔ)知識2.1 電 阻 (Resistor,通 常 用 R 表 示) 符號:2.1.1 什么是電阻電阻是一個耗能元件在阻礙電流的同時具有所謂電阻就是對電流起阻礙作用的元件, 將電能轉(zhuǎn)化為熱能的作用。, 當(dāng)水管越細,則水流越難流過(水流越小), ,在電路中,電阻越小,阻礙作用越小,流過在抽象理解中,電阻相當(dāng)于水路中的水管, 當(dāng)水管越粗,水流
15、越容易流過(水流越大): 的電流越大。當(dāng)電阻越大,阻礙作用越大,流過的電流越小。2.1.2 電阻的單位:歐姆 符號:Q在電路中時常用到的定律就是歐姆定律:電阻=電壓/電流 例R=U/I如電源0.01 ± 10%2.1.3 電阻的發(fā)熱作用W=Q=IA2Rt當(dāng)電阻內(nèi)流過電流,則電阻發(fā)熱。 發(fā)熱量的計算,符合焦耳定律:Q=發(fā)熱量,1=電流,R=電阻,1=時間例如電阻10,流過電流為1A,流過的時間為10S,則發(fā)熱量Q=|A2Rt=1A2 X 10X 10=100J 有發(fā)熱就有溫度,在發(fā)熱量一樣的情況下,產(chǎn)生的溫度的高低與散熱面積有關(guān)關(guān)系為:電 阻面積越大,散熱越好,五年度越不容易上升,反之
16、,電阻面積越小,散熱越差,溫度越 容易升(Wj。電阻按體積即散熱面積分為:1/16 (w)1/8 (w)1/4 (w)1/2 (w)1 (w) 2 (w) 5 (w)10 (w)注:體積越大,就可以允許越大的電流通過,而不被燒毀,這也是電路設(shè)計中一定要考慮 的要點。2.1.4 電阻的種類及分裂按照電阻提的材料和結(jié)構(gòu)他特征, 可以分為線繞電阻和非線繞電阻。 線繞電阻用高電 阻合金纏繞在絕緣棒上制成, 非線繞電阻分為實芯電阻和膜式電阻。膜式電阻分為碳膜電阻2.1.5 電阻的數(shù)值及?略1M Q =1000K Q =1000 X 1000 =10A6 Q1R1=1.1 Q ,101R=100 Q ,1
17、02R=1000K Q , 105R=1M Q色環(huán)電阻:在電阻的主體上標(biāo)偶彩色的色彩,每種顏色代表一個數(shù)字黑棕紅橙黃綠藍紫灰白銀0.1 ±5%棕紅橙黃金電阻值=123=12*1000=12I ± -:aa電阻的串并聯(lián):電阻越串越大,越并越小。2.1.6 特殊電阻光敏電阻原理是當(dāng)光敏電阻受到光線照射自身電阻值變?。◣譑Q),當(dāng)無光照射時,電阻值很大(幾M Q)o利用這一點,就可以很方便的自作出智能化的照明系統(tǒng),實現(xiàn)白天控制燈滅,黑夜控制燈亮。熱敏電阻(分正溫電阻,負溫電阻)正溫電阻是當(dāng)電阻受熱后,電阻的阻值增大;反之,溫度越低,熱敏電阻阻值越小,電阻 值隨溫度變化而變化。負溫
18、電阻原理相反,利用這一原理就可以方便地制成各種溫度保護電路及測溫電路。壓敏電阻原理是,當(dāng)電阻所受電壓低于標(biāo)稱電壓時,阻值較大,當(dāng)電阻所受電壓超過該電阻標(biāo)稱電 壓時,該壓敏電阻阻值急劇下降利用這一點便可以很方便地制作出各種過壓保護電路。如保護整流二極管,開關(guān)三極管等,防止甚過壓擊穿。2.22.2.1 什么是電容:所謂電容就是能夠儲存能量或電荷的元件。電容具有隔直流通交 流的作用。 在抽象理解中:電容相當(dāng)于水桶容器等,可以存放水的器具。 在水路中,水桶或容器越大,存放的水越多;水桶越小,則存放的水越少。在電路中,電 容越大存放的電容越多,電容越小,則存放的電能越少。在電容的應(yīng)用中,常用到充電,放電
19、這兩個名稱。充電就是電容開始是空的,當(dāng)有電 流流入電容,這個過程稱為充電。在電容容量一定的情況下,充電電流越大,電容越快充 滿,當(dāng)電流越小,則電容越慢充滿,即充電時間要長。就好比用一根水管對一個水桶放水 一樣,水流越大,放滿越快,水流越小,放滿月慢。放電就是充好的電容向外放電,過程和充電相似。放電電流的方向是有電容的高電位處向低電位處流動,也可以用說由電容的正端指向或流向負端。 2.2.2電容的單位/組成法拉 符號:F電容:廣義地說它是兩塊相距很近的金屬板(或金屬薄膜),兩者中間又被絕緣物質(zhì)隔開,這樣電容就構(gòu)成了電容。(把電容器的兩個電極板分別接在干電池的正負極上,由于干電池的正極帶正電,將吸
20、引與它相連的極板上的帶負電的自由電子,使這塊極板因失去了負電荷而帶正電,干電池的負極帶負電,它會把帶負電荷的自由電子推測到與它相連的極板上,這塊極板因獲得負電荷而帶負電。)電容容量的確定:國際上同一規(guī)定,給電流加1V的直流電壓,它所能儲存的電荷量為該電容器的電容量。1F=1 庫侖 /1 福特1 法拉(F) =10A6 微法(F F) 1 科 F=10A6 皮法(pF)=10A3 納法(nF) 電容量的表示方法,除上述外,還有其他標(biāo)法 105 科 F=10.00000=1F102 科 F=1000 科 F105=1000000pF=1 F 104=100.000pF=100nF=0.1 F 10
21、3=10000pF=10nF=0.01 F 102=1000pF=1nF=0.001 F 101=100pF=100pF=0.1nF2.2.3 電容充放電的時間常數(shù) 時間常數(shù)=R*C= t實踐證明充滿點或放完電的時間為5°,例如:C=4000WF, R=60 ,則時間常熟。=0.24秒,則充滿電或放電所需時間5 ° =1.2秒2.2.4 電容的種類 按介質(zhì)分,可分為紙介電容器、?介電容器,有機薄膜電容、電解電容器電容的誤差標(biāo)法,M表示誤差為土 20%, K表示± 10%, J表示± 5%2.2.5 電容的試用及注意事項電容一般具有四個參數(shù): 容量、耐壓、
22、工作溫度、正負極性其中,共分兩類:一類為無極性電容,一類為有極性電容 例如:點解電容為有極性電容,使用電解電容時,一定要考慮耐壓及正負極,否則后果不堪設(shè)想,將出現(xiàn)爆炸等事故。在整流電路中的使用,若變壓器次級電壓為20V,整流、濾波后電壓將高于20V,所以所用濾波器電容耐壓需加高。整流、濾波后的電壓為次級電壓20V 的 1.4 倍。所以耐壓需選30V以上的電容。電容的串并聯(lián)使用當(dāng)電容并聯(lián)時,容量越并越大,耐壓不變。當(dāng)兩個相同的電容正負相串聯(lián)時,容量為原來的一半,耐壓加倍。當(dāng)兩個相同的電容+或-相聯(lián),就可以形成無極性電容,容量為原來的一半,耐壓不變。2.3二極2.3.1 什么是二極管所謂二極管具有
23、單向(一個方向)導(dǎo)電性的元件。也就是電流只能從固定的一邊流入另一 邊流出。在抽象理解中:二極管相當(dāng)于單向閥。在水路中,接入單向閥后,水流只能從單向閥固定的一邊流向另一邊,如果接反,則 水流不能通過。在電路中,電路中接入二極管后,電流只能從二極管的陽極流入,從陰極流出,此時 可視為幾乎短路,相當(dāng)于一根導(dǎo)線,接返后電流不能通過,此時可視為開路,即斷開。2.3.2 二極管的主要參數(shù)最大額定電流,即電流從二極管的陽極流過陰極,所以流過的電流的大小,要在該館子 規(guī)定的范圍內(nèi),如果超過二極管將永久損壞,損壞的結(jié)果基本有兩種情況:短路,就是變 為一根導(dǎo)線,不再具有單向?qū)щ娦裕涣硪环N結(jié)果就是開路,就是相當(dāng)于完
24、全斷開,極少的 情況下二極管損壞后變?yōu)橐粋€電阻。最大反向電壓,就是說在二極管接返后,二極管相當(dāng)于斷開,于是它的兩端受到電壓, 在此所收的電壓值,要在該館子規(guī)定的范圍內(nèi),如果超過,二極管也將永久損壞(特殊二 極管除外)正向?qū)▔航邓^正向?qū)▔航稻褪窃诙O管鏈接正確,即陽極接正,陰極接負的情況下,雖然可以視為短路,但事實上存在這 0.7V的壓降,即損耗,也就是說當(dāng)電壓只有 0.5V,0.6V的電壓時二極管是不正向?qū)ǖ?,?dāng)然,當(dāng)電壓為1V, 100V是它的壓降任為0.7V。2.3.3 二極管的運用運用在整流電路,即實現(xiàn)交流轉(zhuǎn)為直流的作用保護作用,?位作用,一般運用于信號輸入端的保護,作用是將信號
25、電壓限制在土0.7V的范圍內(nèi),防止信號電壓過高而損壞放大電路。續(xù)流作用,即續(xù)流二極管在電感電路運用較多, 例如繼電器電路中用于釋放自感電流,以保護起元件;在電動機上,用于消除自感電壓或磁復(fù)位。2.3.4 特殊二極管(常用的)D穩(wěn)即實現(xiàn)穩(wěn)定電壓的作用,在此它的鏈接方法需重點指出,它的正確運用是反向鏈接, 他的特性和二極管基本一樣,但是反向連接的效果截然不同,過程是:當(dāng)反向電壓超過穩(wěn) 壓管的穩(wěn)壓值時,二極管內(nèi)電阻急速下降,可理解為由開路轉(zhuǎn)為短路,從而使輸入電壓下 降,直到電壓在正常范圍值。根據(jù)這一原理,可以理解為多余的電壓將唄穩(wěn)壓管短路掉, 剩下的就是所需的電?,實現(xiàn)了穩(wěn)壓。 三 端 集 成 穩(wěn)
26、壓電 器它不是單純的穩(wěn)壓管,而且一塊集成電路內(nèi)部集合了大量的電阻,二極管、三極管等,它的內(nèi)部是一個串聯(lián)穩(wěn)壓電路,將多個元件集成在一塊小芯片上,外型如一個普通三極管,具有三個引腳78XX系列1.接正電源2.接地3.接輸出79XX系列2.接地3.接負3.接輸出其中,78XX系列,輸出的是對地,為正的一個穩(wěn)壓電壓;79XX系列輸出的是對地為負的一個穩(wěn)定電壓, 使用三端集成穩(wěn)壓器, 三引腳腳位須連接正確, 否則不能正常工作。 穩(wěn)壓電器正常工作時有 3V左右的壓降,因此輸入電源必須大于輸出電源3V以上,同時也不能太高,5V以內(nèi),否則將使集成穩(wěn)壓管自身功耗大大增加而發(fā)熱。三端穩(wěn)壓電器的 最大輸出電流在2A
27、以內(nèi)。 發(fā)光二極1發(fā)光二極管的種類繁多, 分別用于指示照明領(lǐng)域, 功率大小方面,指示類0.03W左右, 照明類0.03幾瓦不等。主要參數(shù)是:正向電流,指示類發(fā)光二級管正向電流在10mA左右,照明類的正向電流在幾十mA不等。另一個重要參數(shù)是:正向壓降,即允許的最大正向壓降,指示類,正向壓降在2V左右,照明類的在 3V5V不等,對于電流、電壓這兩個參數(shù),設(shè)計電路時需注意,否則發(fā) 光二極管將損壞或壽命縮短。 可控硅H" T.H7可控硅分為兩種:單向可控硅、雙向可控硅其中,單向二極管與二極管很相似,但也具有區(qū)別,原理是:當(dāng)A(陽)極接正,陰(K)極接負,G不接時與二極管的不同之處在于可控硅,
28、不導(dǎo)通相當(dāng)于開路,如果G接一定的正向電壓則導(dǎo)通,并且永遠導(dǎo)通,只有將電源斷一下再開電源時,它還是不導(dǎo)通,如果單 向可控硅,接返即 K接正,A接負,則無論怎么接 G,它永遠不導(dǎo)通。雙向可控硅,是單向可控硅的新一代,區(qū)別就在于無論T1,T2接正,接返只要 G,接下一定的控制電壓,它都會導(dǎo)通??煽毓柰ǔT诮涣髦惺褂茫驗樵谥绷髦幸恢睂?dǎo)通,就 永遠關(guān)不掉,只能關(guān)電源,而在交流中,由于存在過零點,即每個周期內(nèi),相當(dāng)于電源都 會開關(guān)一次,這樣控制才有意義。在直流電路中用于一次性保護。可控硅一般使用在交流調(diào)壓電路中。 紅外二極管分為紅外發(fā)射二極管,紅外接收二極管,其中紅外發(fā)射二極管與發(fā)光二極管特性一樣, 最
29、大的區(qū)別在于發(fā)出的光肉眼看不到,紅外接收二極管在運用時餓是反接,并要接偏置電阻,即接入一定的反向電流,工作過程是當(dāng)受到紅外線照射時,紅外接收二極管的等效內(nèi) 阻將下降,下降的多少與照射的紅外線強度成正比。一般運用于遙控及信號傳輸電路中。雙向二極管原理是無論正反鏈接,當(dāng)所加電壓超過標(biāo)稱電壓值后,雙向二極管導(dǎo)通,形成電流, 當(dāng)所加電壓不超過標(biāo)稱電壓值,相當(dāng)于截止。一般用于出發(fā)電路中??旎謴?fù)二極管它與二極管幾乎完全一樣,不同的是它的開關(guān)速度較快,即從導(dǎo)通變?yōu)榻刂沟臅r間較短。一般用于開關(guān)電源整流中。肖特基二極管肖特基二極管與快恢復(fù)二極管相當(dāng)比,最大的區(qū)別在于正向壓降小,功耗小,一般用于大電流開關(guān)電源整流
30、電路中。還有其他許多種類二極管,但一般日常使用較少,如雪崩二極管,變?nèi)荻O管,振蕩二 極管等。2.4 三極2.4.1 三極管就是具有放大、開關(guān)等作用的一個三端器件,它是一個省力的杠桿,用 小能量控制大能量的作用。在抽象理解中:三極管相當(dāng)于閥門、水龍頭等。在水路中,控制閥門就能控制水流的通斷,或變大變小,這兩種過陳就相當(dāng)于三極管 的開關(guān)及放大作用。在電路中,通過用很小的電流控制三極管的基極就能控制三極管的通斷或?qū)ù笮。?這就是所謂三極管的開關(guān)作用,及放大作用。2.4.2 三極管的原理三極管相當(dāng)于兩個二極管連接而成,但又不是普通意義上的簡單連接,三極管分為兩種NPN型、PNP型,兩者即相似又相反
31、以NPN型三極管來說,它是將兩個二極管的陽極作為公共極,成為基極,其中一個二極 管陰極作為集電極,另一個二極管的陰極作為發(fā)射極,它的正確連接只能是基極接控制信號,集電極接正電源,發(fā)射極接負電源,即集電極電位要高于發(fā)射極,從而利用基極的電 流來控制三極管,當(dāng)要使它導(dǎo)通時基極電位高于發(fā)射極,而且只有當(dāng)基極對發(fā)射極具有 0.7V以上電壓時,基極電流才能形成,從這時開始,三極管開始導(dǎo)通,當(dāng)基極電流由慢 慢上升,三極管慢慢打開,打開的大小與基極電流成正比,基極電流越大,打開越大。所 謂的打開其實就是集電極與發(fā)射極之間的等效內(nèi)阻變化,減小的過程,越是打開等效電阻越小,越是不打開,集電極與發(fā)射極之間的電阻越
32、大。完全打開時可視為C,E之間短路C事實上存在有一定的導(dǎo)通降壓零點幾伏,完全截止時,C E相當(dāng)于斷開。最后所謂的放大與開關(guān),其實只是導(dǎo)通過程中的兩個不同時段罷了。2.4.3 三極管主要參數(shù)放大倍數(shù)所謂放大倍數(shù)就是輸入的基極電流與形成的集電極電流的倍數(shù)關(guān)系。例如讓基極流過0mA的基極電流則集電極流過 0mA的電流。讓基極流過10mA的電流,則集電極流過 了 1000mA的電流,則該三極管的放大倍數(shù)為100倍。最大工作電壓,即集電極與發(fā)射極之間能承受的最大電壓,如果超過三極管將永久損壞。結(jié)果有多種,CE極短路或開路,bc極短路開路,bc短路開路等?最大工作電流,即集電極與發(fā)射極之間允許流過的最大電
33、流,如果超過則三極管將永久損壞,損壞結(jié)果同上。最大功率三極管工作頻率表示三極管最大的開關(guān)頻率。三極管的作用使用方面,不外乎上述兩種,開關(guān)作用,放大作用。當(dāng)開關(guān)作用時,可通過改變基極電流使ce極之間導(dǎo)通或截止,從而控制 c機上的負載,如電阻,繼電器發(fā)光二極管等的通電與斷電,來控制工作狀態(tài)。當(dāng)作為放大作用時,同樣改變積極電流的大小,從而使c極輸出一定大小的電壓,同樣c極上接負載,一般為電阻。2.4.5 三極管的種類按頻率分分為:低頻管,高頻管;按功率分分為:小功率,中功率,大功率。2.4.6 場效應(yīng)唯綜上所述,晶體三極管的控制方式,是控制基極流,為電流控制方式,而場效應(yīng)管是 另一個控制更方便的開關(guān)
34、,放大元件,它的控制方式為電壓孔子,具有優(yōu)點:對孔子極幾 乎無電流要求,控制方便功率更大,場效應(yīng)管三個引腳分為原極S,漏極D,柵極G。柵極G與原極S,漏極D都絕緣,G相當(dāng)于懸空,所以控制起來幾乎不需要電流,通過 改變G的電位,就能方便的控制場效應(yīng)管的開關(guān)與放大。2.5 電感|_2.5.1 電感就是導(dǎo)線接一定方向進行繞制而做成的元件,電感中有電流流過時,將電 能轉(zhuǎn)化為磁場,以磁場的形勢儲存電能。電感最大的特性便是 “硬骨頭”特性,詳細說,你要它通過它就是不通, 你讓它不通, 它就是要通,這也就是它的自感特性。儲能過程,當(dāng)給電感通電時,有電流流過;電流由零開始上升,出現(xiàn)了變化的電流, 自感出一個自
35、感電壓,阻止電流的流過,當(dāng)電流慢慢上升,升到最大值時,電流穩(wěn)定,自 感消失,不再阻礙電流。同樣,當(dāng)電感中電流突然消失時,自感電壓產(chǎn)生,維持電流阻止 電流的減小。另一大特性便是互感現(xiàn)象,也就是電感與電感之間互相感應(yīng)的特性,兩電感 之間的聯(lián)系稱為耦合。當(dāng)互相靠近的兩個電感,其中一個電感內(nèi)有電流流過時,另一個電 感中也將產(chǎn)生一個應(yīng)電流,這就是互感。綜上所述,電感具有自感,互感特性,但是只能作用于變化的電流,對直流相當(dāng)于導(dǎo) 線,也就是說隔交通直的作用。2.5.2 電感的作用范圍在直流電路中,電源部分的濾波作用,當(dāng)磁性元件使用。如電磁閥,繼電器等,信號傳 遞隔離用,如中周,耦合電感等,儲能電感等。使用在
36、交流電路中運用最多的為變壓器, 當(dāng)變壓器的初極輸入一個交流電壓,則次級也會產(chǎn)生一個交流電壓。其輸入輸出電壓比等于初次匝數(shù)比在直流電路中的特殊使用,使用最多的就是開關(guān)電源,降壓電路,升壓電路等。2.5.3 電感的類型及單位電感的單位為亨利,簡稱亨,H2.6 集成電路2.6.1 所謂集成電路就是將許多的元件,如電阻,電容,二極管,三極管等集中設(shè)計 在一塊芯片上,實現(xiàn)一定的功能的電子元件,在實際的電路設(shè)計中具有十分重要的作用。2.6.2 集成電路的特點及使用集成電路具有體積小,功能多,穩(wěn)定性好,使用方便等特點?;拘枰莆盏膬?nèi)容是, 集成電路引腳號的認識, 每片集成電路都有它的引腳排列標(biāo) 記,將標(biāo)記
37、放于左邊,正面向上,左下腳第一個為1號腳,引腳次序逆時針排列如圖J . 3;一 二 2 F口 n 口 n 門 nnU J Lf L)JI實際使用時,需先確定各引腳功能,確定集成電路的電源范圍,焊接時,時間不能太 長,防止電路過熱損壞。2.6.3 常用集成電路系列LM32414 13 1211LM324V+4雙LM35812運OUT1IN1 <-)2IN1 (+)GND8 VCC鎖 相環(huán)7 OUT2;6 ) IN2 (-)電圖L引腳圖頻 譯 碼LM567 NE555 555定圖2框圖時TL494電 壓 驅(qū) 動 型 脈寬 調(diào) 制 器FMZ CON MECTIONSNuninv h putIn
38、vI 口 putCeniptai r/PA NComp InputDeadtime ControlRy431口 unci111 i r w In pulInv InputvrefOutput ControlVccC-2E I(Tup Vims)2.7 單片機知識2.7.1 單片機是電子技術(shù)發(fā)展中的另一個領(lǐng)域,它具有非凡的優(yōu)越性與先進性,是未 來電子技術(shù)發(fā)展的總體方向。所謂單片機就是把一個計算機系統(tǒng)集成到一個芯片上,也就是說一塊單片機就是一臺電腦,單片機雖小但它五臟俱全,具有電腦大部分的部件,如 CPU,內(nèi)存,寄存器,存 儲器,內(nèi)外部總線系統(tǒng),定時器等等。單片機和電腦一樣需用程序運行,這一點就是
39、與一 般電子元件電路最大的區(qū)別,單片機可在不改變外部電路的情況下,實現(xiàn)各種功能與控制,而一般電子元件電路則需改動硬件電路。2.7.2 單片機的使用在沒有接觸單片機以前,我們需要實現(xiàn)某個功能時,需通過各種電子元件的配合使用 來完成,而且電路設(shè)計制作好后功能就固定下來了,也就是說不能實現(xiàn)其他功能。而我們并燒寫到單片機內(nèi)。而運用單片機實現(xiàn)某跟功能時需做的就是編寫好實現(xiàn)該功能的程序, 實現(xiàn)另一個功能時,只要再編寫一下程序,燒寫進去就可以了。例如,要實現(xiàn)一個發(fā)光二極管每 1秒亮一下,亮十下后關(guān)閉。如果用分立元件或集成 電路設(shè)計制作電路比較復(fù)雜,而使用單片機則只需少量的電子元件。又例如,需實現(xiàn)另一 功能,
40、發(fā)光二極管每秒亮一下,亮一下停一秒,亮兩下停兩秒,亮三下停三秒。則分立元 件結(jié)好的電路可以說需重新搭建,而單片機制成的電路則只需改變程序即可,總而言之, 單片機方便,簡單。拿到一塊芯片,想要使用它,首先必須要知道怎樣連線,我們用的一 塊稱之為89C51的芯片,下面我們就看一下如何給它連線。1、電源:這當(dāng)然是必不可少的了。單片機使用的是 5V電源,其中正極接40引腳,負極(地)接20引腳。2、振 范電路:單片機是一種時序電路,必須提供脈沖信號才能正常工作,在單片機內(nèi)部已集成 了振蕩器,使用晶體振蕩器,接 18、19腳。只要買來晶振,電容,連上就可以了,按圖 1接上即可。3、復(fù)位引腳:按圖1中畫法
41、連好,至于復(fù)位是何含義及為何需要復(fù)要復(fù) 位,在單片機功能中介紹。4、 EA弓I腳:EA引腳接到正電源端。 至此,一個單片機就接好,通上電,單片機就開始工作了。0123567 0&0MEl000 PPPPPFPPFFFPPFFFI NT9I NT 1T001234B67 -DR22222222 -Ru p p p _p p p p FT1M 1我們的第一個任務(wù)是要用單片機點亮一只發(fā)光二極管LED,顯然,這個LED必須要和單片機的某個引腳相連,否則單片機就沒法控制它了,那么和哪個引腳相連呢?單片機上除了剛才用掉的5個引腳,還有35個,我們將這個LED和1腳相連。(見圖1,其中R1是 限流電
42、阻)按照這個圖的接法,當(dāng) 1腳是高電平時,LED不亮,只有1腳是低電平時,LED才發(fā)亮。 因此要1腳我們要能夠控制,也就是說,我們要能夠讓1引腳按要求變?yōu)楦呋虻碗娖?。即然我們要控?1腳,就得給它起個名字,總不能就叫它一腳吧?叫它什么名字呢?設(shè)計 51芯片的INTEL公司已經(jīng)起好了,就叫它 P1.0,這是規(guī)定,不可以由我們來更改。名字有了,我們又怎樣讓它變 高或變低呢?叫人做事,說一聲就可以,這叫發(fā)布命令, 要計算機做事,也得要向計算機發(fā)命令,計算機能聽得懂的命令稱之為計算機的指令。讓一個引腳輸出高電平的指令是SETB,讓一個引腳輸出低電平的指令是CLR。因此,我們要P1.0輸出高電平,只要寫
43、SETB P1.0,要P1.0輸出低電平,只要寫 CLR P1.0就可以了。 現(xiàn)在我們已經(jīng)有辦法讓計算機去將P10輸出高或低電平了,但是我們怎樣才能計算機執(zhí)行這條指令呢?總不能也對計算機也說一聲了事吧。要解決這個問題,還得有幾步要走。第 一,計算機看不懂SETB CLR之類的指令,我們得把指令翻譯成計算機能懂的方式,再讓計算機去讀。計算機能懂什么呢?它只懂一樣?xùn)|西一一數(shù)字。因此我們得把SETB P1.0變?yōu)椋―2H,90H ),把CLR P1.0變?yōu)?(C2H,90H ),至于為什么是這兩個數(shù)字,這也是由 51芯片的設(shè)計者-INTEL規(guī)定的,我們不去研究。第二步,在得到這兩個數(shù)字后,怎樣讓 這
44、兩個數(shù)字進入單片機的內(nèi)部呢?這要借助于一個硬件工具"編程器”。我們將編程器與電腦連好,運行編程器的軟件,然后在編緝區(qū)內(nèi)寫入(D2H,90H )見圖2,寫入好,拿下片子,把片子插入做好的電路板,接通電源什么?燈不亮?這就對了,因為我們寫進去的指令就是讓P10輸出高電平,燈當(dāng)然不亮,要是亮就錯了。現(xiàn)在我們再撥下這塊芯片,重新放回到編程器上, 將編緝區(qū)的內(nèi)容改為(C2H,90H),也就是CLR P1.0,寫片,拿下片子,把片子插進電路板,接電,好,燈亮了。因為我們寫入的()就 是讓P10輸出低電平的指令。這樣我們看到,硬件電路的連線沒有做任何改變,只要改變寫入單片機中的內(nèi)容,就可以改變電路
45、的輸出效果。f L. O FL. I 一PL. 2 Pl.3 FL 4 Pl. 5 ri 6 PL. 7 ESI/Vm RXD/I3, 0 TXD;P3. 1 2 一 irnyPS. W 一T0/F3. 4 TL/P3. S 西F3. E 減7 一 乂TALI_XTAL2 一VccQQ一FCL I一 PCL 盟 TO. 4一r口. 5-P0.&?0.7-EA/Vm_一ALEfPRjOG一FSEW丁匕下FZ.8-F25一P2.4一丘_3T2.2一溶1FW. Q1=1XT心RET/Vrw-PSENh,WE/FED VssXTAL1口 口 口 FDF2T3 地址榴總帽 地址洛黛 雙嗜h tt
46、pg Q'g 2.7.3 學(xué)單片機要點熟悉掌握111條指令熟悉各種指令之間的關(guān)系2.7.3.1 數(shù)據(jù)傳送指令1 .MOV A,RN;ARN,N=0-72 .MOV RN,A;RNA,N=0-73 .MOV A,DIRECT;ADIRECT4 .MOV DIRECT,ADIRECTA5 .MOV A,Ri;A(Ri),I=0,16 .MOV Ri,A;(Ri)A, I=0,17 .MOV A,#DATA;ADA TAMOV Rn, #DATA; RnDATAMOV DIRECT, #DATA;DIRECTDA TAMOV Ri,#DATA;(Ri)DA TA,i=0,1MOV DPTR,
47、#DATA16;DPTRDATA16 訪問外部RAMMOV Rn,DIRECT;RnDIRECT,n=0-7MOV DIRECT,Rn ; DIRECTRn,n0-7MOV RI,DIRECT;RIDIRECT,I=0,1MOV DIRECT,RI;DIRECTRI,I=0,1MOV DIRECT2,DIRECT2;DIRECT2DIRECT1外部 RAM 與單片機的數(shù)據(jù)傳送指令MOVX A,RI;ARI,I=0,1MOVX RI,A;RIA,I=0,1MOVX A,DPTR;ADPTR 查表指令MOVX DPTR,A;DPTRA程序存儲器與A 的數(shù)據(jù)傳送指令MOVC A,A+DPTR;AA+
48、DPTRMOVC A,A+PC;AA+PC數(shù)據(jù)交換指令,整數(shù)XCH A,Rn;XCH A,DIRECT;XCH A,RI;半字交換指令SWAP A;XCHD A,RI;算術(shù)運算指令A(yù)DD A,RN;ADD A,DIRECT;ADD A,RI;ADD A,#DATA;ADDC A,RN;ADDC A,DIRECT;ADDC A,RI;ADDC A,#DATA;AUBB A,RN;SUBB A,DIRECT;SUBB A,RI;SUBB A,#DATA;MUL AB;DIV AB;INC A;INC RN;ARN,N=0-7 ADIRECT ARI,I=0,1A0-3A7-4 A3-0RI3-0,
49、I=0,1AA+RN,N=0-7 AA+DIRECT AA=RI,I=0,1AA+DATA AA+RN+CY AA+DIRECT+CY AA+RI+CYAA+DA TA+CY AA-RN-CY AA-DIRECT-CY AA-RI-CY AA-DATA-CYABA*B ABA/BA+1RNRN+1,N=0-7INC DIRECT;INC RI;INC DPTR;DEC A;DEC RN;DEC DIRECT;DEC RI;DIRECTDIRECT+1RIRI+1,I=0,1DPTR+1AA-1RNRN-1,N=0-7DIRECTDIRECT-1RIRI-1,I=0,1DA A 十進制調(diào)整指令邏
50、輯運算及移位指令A(yù)NL A,RN; 與指令功能為有0 得 0,ANL A,DIRECT;ANL A,RI;ANL A,#DATA;ANL DIRECT,AANL DIRECT,#DATA;ORL A,RN;ORL A,DIRECT;ORL A,RI;ORL A,#DATA;ORL DIRECT,A;ORL DIRECT,#DATA;XRL A,RN;XRL A,DIRECT;XRL A,RI;XRL A,#DATA;XRL DIRECT,A;或指令有1 得 1異或指令相同為0XRL DIRECT,#DATACLR A A 清零CPL A A 取反 RL A A 中每一位向左移一位 RR A A
51、 中每一位向右移一位ORG0000H;起始地址AJMPMAIN; 跳至主程序或初始化ORG000BH; 中斷入口地址AJMPNTO; 跳至中斷服務(wù)程序MAIN:MOVSP,#30H;設(shè)置堆棧指針,30H 比較合適編程的一般格式NTO:中斷服務(wù)程序RETI三.電學(xué)基本電路舉例3.1 電源:提供電能的能源,對應(yīng)于自來水廠,提供具有一定壓力的水。分類:直流:交電流只從一個方向流動。 流生周期性的從圖中可以看出,無論何時,電壓始終高于 0 伏C時,從圖中可以看出,當(dāng)在 A時,以零為基準(zhǔn),電壓為正,擋在 B時,電壓為負,當(dāng)在 電壓又為正。整流電路:利用具有單項導(dǎo)電性的二極管就可以將交流電源轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟娫?/p>
52、。L,二二二十一二3.2 濾波電路濾波:由于整流后的電源電壓不穩(wěn)定,雖然電壓方向不變,但電壓的高低是不穩(wěn)定的,過程是這樣的當(dāng)電壓上利用電容儲存電能的作用,就可以使整流濾波后的電壓變得平滑,坡時,電容開始充電,接近于電源電壓,電壓下坡時,電容放電。濾波前的電壓波形慮波后的電壓波形濾波前的 電壓波形濾波后的 電壓波形3.3 穩(wěn)壓電路在實際使用電源的過程中,我們不僅對電源的平滑度有要求,同時對電壓的高低,方向也有要求,使用穩(wěn)壓的方法就能達到這個目的。穩(wěn) 壓 方 法 一: 穩(wěn) 壓 管 穩(wěn) 壓原理:當(dāng)AB兩點電源超過5V時,穩(wěn)壓管內(nèi)阻急劇變小,由于 R的存在,穩(wěn)壓管電阻越 小,分壓越小,AB兩點電壓越小
53、。當(dāng)然當(dāng) AB兩點電壓低于5V時,穩(wěn)壓管就相當(dāng)于開路,不起分流作用,例如: R=10K, RL=5K則AB電壓=12*5/15=4V , AB永遠不能達到 5電路缺點;效率低,適用于小功率場合,最大輸出電流幾十毫安左右。壓電路)穩(wěn)壓方法過程:當(dāng)由于外部原因,CD點電壓高于4.3V,則B點電壓高于5V,穩(wěn)壓管分流,使流過三極管基極的電流減小,使三極管內(nèi)阻增大,從而三極管的壓降增大,當(dāng) CD點電壓低于4.3V,則B點低于5V則穩(wěn)壓管相當(dāng)于開路,RB為三極管提供最大的基極電流,直到B電壓為5V為止。A左右。其中RB的選擇可以控制最大輸出電流,太大,穩(wěn)壓電路無法正常工作。電路特點:電路運用廣泛,各種直流穩(wěn)壓電源便是此電路形式,最大輸出電流幾133.4開關(guān)三極管L開始釋放能量。電壓方過程:當(dāng)三極管打開, A點接近電源電壓,B點由于電感L的作用,儲存能量,使電流緩慢上升,當(dāng)開關(guān)信號消失,三極管截止。電感內(nèi)電流消失,電感向B+,A-,為負載繼續(xù)提供能量,通過反饋電路來控制開關(guān)信號就能實現(xiàn),輸出5V的目的。儲存能量釋放能量3.5.信號過程:當(dāng)三極管打開,A點點位接近于0V,電感L
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