硬件电路设计基础(一)

• 电解电容的介质为电 解液。与瓷片电容最 大的不同就是电解电 容带有极性。而且容 量较大。电解电容使 用时，一定要注意极 性，如果反接会产生 爆炸。
• 钽电容特性比较接近 电解电容。钽电容功 能是虑波。相对于一 般的电解电容来说， 钽电容有更加良好的 温度特性。类似于电 解电容，钽电容也具 有正负极性之分。
1. 常见的门电路
• 常用的门电路为集成 多路门电路。最常见 的是74lsXX系列和 74hcXX系列。 • 例如74ls08为双输入4 与门。其机构图如右 图。 • 其它系列电路参照对 应数据手册。
2. A/D转换器
• CPU只能接受和处理离散的数字信号。如果需要 接受或者处理外界连续的模拟信号，则需要将其 转换为CPU可以接受的数字信号进行处理。 • A/D转换器常用的方法有：逐次逼近式，双积分 式，并行式等。 • 双积分式A/D转换具有较高的精度，并行式具有 极高的转换速度，逐次逼近式在保证较高速度的 同时保证了一定的精度。
精度位 ±1% ±2%
±0.5% ±0.25% ±0.10% ±0.05% ±5% ±10%
470k欧姆 ±1%
五色环电阻
• 贴片电阻阻值读法：贴 片电阻的阻值表示与贴 片电容容值表示都是数 字与“R”组合表示的。 譬如：3ohm用3R0表示， 10ohm用100表示， 100ohm用101表示，也就 是说“R”表示点“.”的意 思，而101后面个位数的 “1”表示的是带有1个0， 例如102表示10000。
4.3 稳压二极管
• 稳压二极管也称齐纳 二极管或反向击穿二 极管，在电路中起稳 定电压作用。它是利 用二极管被反向击穿 后，在一定反向电流 范围内反向电压不随 反向电流变化这一特 点进行稳压的。
5. 三极管
• 半导体三极管也成为晶体三极管，可以说他是电 子电路中最重要的器件。它的主要功能是电流放 大和开关作用 • 三极管根据其不同的结构分为PNP和NPN不同的 类型。在使用时要注意根据需求选择选择。
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1.2 可变电阻的识别与选择
• 可变电阻的最大阻 值一般标识在器件 表面。读法与贴片 电阻类似。 • 可变电阻的选择要 根据所需电阻范围， 选择尽可能接近范 围阻值的可变电阻。
2. 电容元件
• 电容元件也是电路的重要组成单元，特别在震荡 电路，电源电路中，电容元件的应用极为广泛。 • 类似电阻元件，电容元件也分为固定值电容、可 变电容及微调电容。
3.2 可调电容
• 可调电感多用于谐振 电路中用于调整谐振 电路振荡频率。常用 于无线电台，收音机， 电视机等设备。 • 其封装有多种形式。 右图为开放式螺线管 可调电感
4. 二极管
• 几乎在所有的电子电路中，都要用到半导体二极 管，它在许多的电路中起着重要的作用，它是诞 生最早的半导体器件之一，其应用也非常广泛。 • 半导体二极管按其用途可分为：普通二极管和特 殊二极管。普通二极管包括整流二极管、检波二 极管、稳压二极管、开关二极管、快速二极管等； 特殊二极管包括变容二极管、发光二极管、隧道 二极管、触发二极管等。
• 三极管的主要封装形式 为塑料封装的T092封装。 • 常用的三极管有90XX系 列，包括低频小功率硅 管9013(NPN)、 9012(PNP)，低噪声管 9014(NPN)，高频小功 率管9018(NPN)等
6. 场效应管
• 场效应 场效应晶体管：英文名称为 Field Effect Transistor，缩写为 FET，简称场效应管。 场效应管属于电压控制元件，这 场效应管 一点类似于电子管的三极管，但 它的构造与工作原理和电子管是 截然不同的，与双极型晶体管相 比，场效应 场效应晶体管具有如下特点： 场效应 （1）输入阻抗高； （2）输入功耗小； （3）温度稳定性好； （4）信号放大稳定性好， 信号失真小； （5）由于不存在杂乱运动 的少子扩散引起的散粒噪声，所 以噪声低。
谢谢
1.电阻元件
• 电阻是电路中重要的组成单元。 • 目前市面上常见的电阻分为：固定阻值电阻和可 变电阻。
1.1 固定阻值电阻的识别与选择
• 当前市面上常见的固定阻值分为直插式和贴片式 两种形式的电阻。 • 由于电阻的体积有限，为了能够在有限的空间内 标识出电阻的阻值，多采用色环法表示电阻的阻 值。
3.1 固定值电感
• 电感的封装形式有多种。对于线性电感，一般常 用类似电阻的封装形式，但是与电阻在外观上略 有区别。相对于电阻来说，电感短而粗。其标识 方法也常用色环法。
• 电感封装一般包括贴片与插件。 • 1.功率电感封装以骨架的尺寸 做封装表示， 贴片用椭柱型表 示方法如5.8（5.2）×4就表 示长径为5.8mm短径为5.2mm 高为4mm的电感。 插件用圆 柱型表示方法如φ6×8就表示 直径为6mm高为8mm的电感。 只是它们的骨架一般要通用， 要不就要定造。 • 2.普通线性电感、色环电感与 电阻电容的封装都有一样的表 示， 贴片用尺寸表示如0603、 0805、0402、1206等。 插件 用功率表示如1/8W、1/4W、 1/2W、1W等。
22欧姆 ±5%
四色环电阻
颜色 黑 棕 红 橙 黄 绿 蓝 紫 灰 白 金 银
第一位(环) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
第二位(环) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
第三位(环) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
指数位 1 10 100 1000 10000 100000 1000000 10000000 100000000 1000000000 0.1 0.01
场效应管的参数一般包括：耐压（Vgs,Vds），最 大允许电流，压降，前驱电压。 场效应管一般用于需要较大功率和速度的驱动场合， 例如组成驱动电机的H桥。一般的MOSFET集成 有续流二极管。 需要根据电路的需求选择不同场效应管。
二、 常用数字器件
• 微处理器、工控机和计算机处理的信号和信息均 为数字信号。数字逻辑在电路中的需要依托数字 器件来实现。 • 数字电路中常用的逻辑器件包括：门电路（与门、 非门、或门等等），A/D、D/A转换器，串行接 口等等。
• 电阻的参数还包括功率及耐压值。 • 电阻的功率决定了电阻允许通过的最大电流，当 电流过大时电阻会因为过热而烧毁。常用电阻功 率一般有1/8 W, ¼W, ½W等 • 电阻的耐压值一般不作为标明参数，电阻的耐压 值与其极板间距及材质有关。正常情况下，同样 材质的电阻，功率越大，耐压越高。 • 因此，选择电阻是要根据所需精度，耐压值，功 率综合考虑选择对应参数的电阻器件。
• 常见二极管封装形式有以下几种：玻璃封装,金属 封装和塑料封装。
4.1 发光二极管（LED）
• 发光二极管是半导体二 极管的一种，可以把电 能转化成光能；常简写 为LED。发光二极管与 普通二极管一样是由一 个PN结组成，也具有 单向导电性。常用于电 路中状态指示或者大型 显示屏。
4.2 肖特基二极管
2.1 固定值电容的识别与选择
• 与电阻元件类似，市面上常见的电容元件也分为 直插式和贴片式。 • 直插式电容常见的有：瓷片电容，电解电容、钽 电容及涤纶电容。
• 瓷片电容体积较小，其标 志容量的方式类似于贴片 电阻的标识方式，没有特 殊注明的情况下，单位为 pF。 • 右图电容的容量为0.1uF 即100000pF
• 涤纶电容一般是以涤纶薄 膜作为介质，其介电常数 较高，体积小，容量大， 稳定性好。常用于做旁路 电容。电容上一般是标： 684J400V，意思是 0.68uF，误差±5％（字 母K），耐压400V 字母F G J K L M分别表示±1% ±2% ±5% ±10% ±15% ±20%
2.2 可变电容器识别与选择
硬件电路设计基础（一）
常用电子元器件的识别与选择
主要内容
一、模拟元器件 1.分立元器件 2.集成元器件 二、数字电路常用器件 1.分立数字器件 2.集成数字电路
一、常用模拟元器件
• 什么是模拟？ 什么是模拟？ • 随时间连续变化的量，在电子信息学里表示连续 变化的电压。 • 模拟元器件主要包括：电阻，电容，电感，二极 模拟元器件主要包括：电阻，电容，电感， 三极管，场效应管等等。。 管，三极管，场效应管等等。。
• 肖特基（Schottky）二极管也 称肖特基势垒二极管（简称 SBD），是由金属与半导体接 触形成的势垒层为基础制成的 二极管，其主要特点是正向导 通压降小（约0.45V），反向恢 复时间短和开关损耗小，是一 种低功耗、超高速半导体器件， 广泛应用于开关电源、变频器、 驱动器等电路，作高频、低压、 大电流整流二极管、续流二极 管、保护二极管使用，或在微 波通信等电路中作整流二极管、 小信号检波二极管使用。 • 右图为IN5822肖特基二极管
• 8路A/D转换芯片 ADC0809是经常见到 的一种A/D转换器。 具有较高的性价比。 • 它通过选通位来确定 转换的通道。需要外 接提供10k~1MHz的 时钟，当时钟频率为 500kHz时，其转换速 度约为128us。 • 常用于对于转换速度 要求不高，而输入较 多的情况下。
• ADC0809引脚结构 引脚结构 D7-D0：8位数字量输出引脚。 IN0-IN7：8位模拟量输入引脚。 VCC：+5V工作电压。 GND：地。 REF（+）：参考电压正端。 REF（-）：参考电压负端。 START：A/D转换启动信号输入端。 ALE：地址锁存允许信号输入端。 （以上两种信号用于启动A/D转换）. EOC：转换结束信号输出引脚，开始转换时为低电平，当转换结束时 为高电平。 OE：输出允许控制端，用以打开三态数据输出锁存器。 CLK：时钟信号输入端（一般为500KHz）。 A、B、C：地址输入线。
• 可变的电容器多用于 谐振电路中，常见用 于收音机的调谐旋钮。 • 其参数常为 270pf/27pF。表明其 最大电容值为270pF， 最小为27pF。
3. 电感元件
• 电感器（电感线圈）是用绝缘导线（例如漆包线、 纱包线等）绕制而成的电磁感应元件，也是电子 电路中常用的元器件之一。常用于振荡电路中与 电容组成LC振荡电路。 • 电感也可分为固定值电感和可调电感。
3. 串行口电平转换IC
• RS232串行通信标准规定 的基准电压为+12/-12分 别代表二进制数字逻辑中 的1和0，而计算机或者 控制器等所支持的电平为 TTL电平，即+5/0分别 代表1和0.这样就需要在 控制器与串行口之间增加 电平转换电路。 • 常用的电平转换电路为 MAX232。
• MAX232典型应用电 路。其中的电容推荐 使用钽电容。