1、电子线路基础知识 www fshelixing com电子线路基础知识- 2010年10月30 日电 流 电荷的定向移动叫做电路中，电流常用I表示。电流分直流和交流两种。电流的大小和方向不随时间变化的叫做直流。电流的大小和方向随时间变化的叫做交流。电流的单位是安（A），也常用毫安（mA)或者微安(uA)做单位。1A=1000mA,1mA=1000uA。 电流可以用电流表测量。测量的时候，把电流表串联在电路中，要选择电流表指针接近满偏转的量程。这样可以防止电流过大而损坏电流表。 电 压 河水之所以能够流动，是因为有水位差；电荷之所以能够流动，是因为有电位差。电位差也就是电压。电压是形成电流的原因
2、。在电路中，电压常用U表示。电压的单位是伏（V），也常用毫伏（mV）或者微伏（uV）做单位。1V=1000mV，1mV=1000uV。 电压可以用电压表测量。测量的时候，把电压表并联在电路上，要选择电压表指针接近满偏转的量程。如果电路上的电压大小估计不出来，要先用大的量程，粗略测量后再用合适的量程。这样可以防止由于电压过大而损坏电压表。 电 阻 电路中对电流通过有阻碍作用并且造成能量消耗的部分叫做电阻。电阻常用R表示。电阻的单位是欧（），也常用千欧（k）或者兆欧（M）做单位。1k=1000,1M=1000000。导体的电阻由导体的材料、横截面积和长度决定。 电阻可以用万用表欧姆档测量。测量的时
3、候，要选择电表指针接近偏转一半的欧姆档。如果电阻在电路中，要把电阻的一头烫开后再测量。 欧姆定律 导体中的电流I和导体两端的电压U成正比，和导体的电阻R成反比，即I=U/R这个规律叫做欧姆定律。如果知道电压、电流、电阻三个量中的两个，就可以根据欧姆定律求出第三个量，即 I=U/R，RUI，UIR在交流电路中，欧姆定律同样成立，但电阻R应该改成阻抗Z，即IUZ 电 源 把其他形式的能转换成电能的装置叫做电源。发电机能把机械能转换成电能，干电池能把化学能转换成电能。发电机、干电池等叫做电源。通过变压器和整流器，把交流电变成直流电的装置叫做整流电源。能提供信号的电子设备叫做信号源。晶体三极管能把前面
4、送来的信号加以放大，又把放大了的信号传送到后面的电路中去。晶体三极管对后面的电路来说，也可以看做是信号源。整流电源、信号源有时也叫做电源。 负 载 把电能转换成其他形式的能的装置叫做负载。电动机能把电能转换成机械能，电阻能把电能转换成热能，电灯泡能把电能转换成热能和光能，扬声器能把电能转换成声能。电动机、电阻、电灯泡、扬声器等都叫做负载。晶体三极管对于前面的信号源来说，也可以看作是负载。 电 路 电流流过的路叫做电路。最简单的电路由电源、负载和导线、开关等元件组成。电路处处连通叫做通路。只有通路，电路中才有电流通过。电路某一处断开叫做断路或者开路。电路某一部分的两端直接接通，使这部分的电压变成
5、零，叫做短路。 电动势 电动势是反映电源把其他形式的能转换成电能的本领的 物理量 。电动势使电源两端产生电压。在电路中，电动势常用表示。电动势的单位和电压的单位相同，也是伏。 电源的电动势可以用电压表测量。测量的时候，电源不要接到电路中去，用电压表测量电源两端的电压，所得的电压值就可以看作等于电源的电动势。如果电源接在电路中，用电压表测得的电源两端的电压就会小于电源的电动势。这是因为电源有内电阻。在闭合的电路中，电流通过内电阻r有内电压降，通过外电阻R有外电压降。电源的电动势等于内电压Ur和外电压UR之和，即=Ur+UR 。严格来说，即使电源不接入电路，用电压表测量电源两端电压，电压表成了外电
6、路，测得的电压也小于电动势。但是，由于电压表的内电阻很大，电源的内电阻很小，内电压可以忽略。因此，电压表测得的电源两端的电压是可以看作等于电源电动势的。 干电池用旧了，用电压用测量电池两端的电压，有时候依然比较高，但是接入电路后却不能使负载（收音机、录音机等）正常工作。这种情况是因为电池的内电阻变大了，甚至比负载的电阻还大，但是依然比电压表的内电阻小。用电压表测量电池两端电压的时候，电池内电阻分得的内电压还不大，所以电压表测得的电压依然比较高。但是电池接入电路后，电池内电阻分得的内电压增大，负载电阻分得的电压就减小，因此不能使负载正常工作。为了判断旧电池能不能用，应该在有负载的时候测量电池两端
7、的电压。有些性能较差的稳压电源，有负载和没有负载两种情况下测得的电源两端的电压相差较大，也是因为电源的内电阻较大造成的。 周 期 交流电完成一次完整的变化所需要的时间叫做周期，常用T表示。周期的单位是秒（s）,也常用毫秒（ms）或微秒（us）做单位。1s=1000ms，1s=1000000us。 频率 交流电在1s内完成周期性变化的次数叫做频率，常用f表示。频率的单位是赫（Hz），也常用千赫（kHz）或兆赫（MHz）做单位。1kHz=1000Hz，1MHz=1000000Hz。交流电频率f是周期T的倒数，即 f =1T 电 容 电容是衡量导体储存电荷能力的 物理量 。在两个相互绝缘的导体上，加
8、上一定的电压，它们就会储存一定的电量。其中一个导体储存着正电荷，另一个导体储存着大小相等的负电荷。加上的电压越大，储存的电量就越多。储存的电量和加上的电压是成正比的，它们的比值叫做电容。如果电压用U表示，电量用Q表示，电容用C表示，那么 CQU 电容的单位是法（F），也常用微法（uF）或者微微法（pF）做单位。1F=106uF，1F=1012pF。 电容可以用电容测试仪测量，也可以用万用电表欧姆档粗略估测。欧姆表红、黑两表笔分别碰接电容的两脚，欧姆表内的电池就会给电容充电，指针偏转，充电完了，指针回零。调换红、黑两表笔，电容放电后又会反向充电。电容越大，指针偏转也越大。对比被测电容和已知电容的
9、偏转情况，就可以粗略估计被测电容的量值。在一般的电子电路中，除了调谐回路等需要容量较准确的电容以外，用得最多的隔直、旁路电容、滤波电容等，都不需要容量准确的电容。因此，用欧姆档粗略估测电容量值是有实际意义的。但是，普通万用电表欧姆档只能估测量值较大的电容，量值较小的电容就要用中值电阻很大的晶体管万用电表欧姆档来估测，小于几十个微微法的电容就只好用电容测试仪测量了。 容 抗 交流电是能够通过电容的，但是电容对交流电仍然有阻碍作用。电容对交流电的阻碍作用叫做容抗。电容量大，交流电容易通过电容，说明电容量大，电容的阻碍作用小；交流电的频率高，交流电也容易通过电容，说明频率高，电容的阻碍作用也小。实验
10、证明，容抗和电容成反比，和频率也成反比。如果容抗用XC表示，电容用C表示，频率用f表示，那么 XC1(2fC) 容抗的单位是欧。知道了交流电的频率f和电容C，就可以用上式把容抗计算出来。 电 感 电感是衡量线圈产生电磁感应能力的 物理量 。给一个线圈通入电流，线圈周围就会产生磁场，线圈就有磁通量通过。通入线圈的电源越大，磁场就越强，通过线圈的磁通量就越大。实验证明，通过线圈的磁通量和通入的电流是成正比的，它们的比值叫做自感系数，也叫做电感。如果通过线圈的磁通量用表示，电流用I表示，电感用L表示，那么 L I 电感的单位是亨（H），也常用毫亨（mH）或微亨（uH）做单位。1H=1000mH，1H
11、=1000000uH。 感 抗 交流电也可以通过线圈，但是线圈的电感对交流电有阻碍作用，这个阻碍叫做感抗。电感量大，交流电难以通过线圈，说明电感量大，电感的阻碍作用大；交流电的频率高，交流电也难以通过线圈，说明频率高，电感的阻碍作用也大。实验证明，感抗和电感成正比，和频率也成正比。如果感抗用XL表示，电感用L表示，频率用f表示，那么 XL 2fL 感抗的单位是欧。知道了交流电的频率f和线圈的电感L，就可以用上式把感抗计算出来。 阻 抗 具有电阻、电感和电容的电路里，对交流电所起的阻碍作用叫做阻抗。阻抗常用Z表示。阻抗由电阻、感抗和容抗三者组成，但不是三者简单相加。如果三者是串联的，又知道交流电
12、的频率f、电阻R、电感L和电容C，那么串联电路的阻抗 阻抗的单位是欧。 对于一个具体电路，阻抗不是不变的，而是随着频率变化而变化。在电阻、电感和电容串联电路中，电路的阻抗一般来说比电阻大。也就是阻抗减小到最小值。在电感和电容并联电路中，谐振的时候阻抗增加到最大值，这和串联电路相反。 相 位 相位是反映交流电任何时刻的状态的 物理量 。交流电的大小和方向是随时间变化的。比如正弦交流电流，它的公式是i=Isin2ft。i是交流电流的瞬时值，I是交流电流的最大值，f是交流电的频率，t是时间。随着时间的推移，交流电流可以从零变到最大值，从最大值变到零，又从零变到负的最大值，从负的最大值变到零，如图3甲
13、所示。在三角函数中2ft相当于角度，它反映了交流电任何时刻所处的状态，是在增大还是在减小，是正的还是负的等等。因此把2ft叫做相位，或者叫做相。 如果t等于零的时候，i并不等于零，公式应该改成i=Isin(2ft+),如图3乙所示。那么2ft+叫做相位，叫做初相位，或者叫做初相。 相位差 两个频率相同的交流电相位的差叫做相位差，或者叫座相差。这两个频率相同的交流电，可以是两个交流电流，可以是两个交流电压，可以是两个交流电动势，也可以是这三种量中的任何两个。 例如研究加在电路上的交流电压和通过这个电路的交流电流的相位差。如果电路是纯电阻，那么交流电压和电流电流的相位差等于零。也就是说交流电压等于
14、零的时候，交流电流也等于零，交流电压变到最大值的时候，交流电流也变到最大值。这种情况叫做同相位，或者叫做同相。如果电路含有电感和电容，交流电压和交流电流的相位差一般是不等于零的，也就是说一般是不同相的，或者电压超前于电流，或者电流超前于电压。 加在晶体管放大器基极上的交流电压和从集电极输出的交流电压，这两者的相位差正好等于180。这种情况叫做反相位，或者叫做反相。 数字电路基础知识 (一) 在介绍基本知识时，我们将以集成数字电路为主，该电路又分TTL和CMOS两种类型，这里又以CMOS集成数字电路为主，因它功耗低、工作电压范围宽、扇出能力强和售价低等，很适合电子爱好者选用。 介绍应用时，以实用
15、为主，特别介绍一些家电产品和娱乐产品中的数字电路。这样可使刚入门的电子爱好者尽快学会和使用数字电路。 一、基本逻辑电路 1.数字电路的特点 在电子设备中，通常把电路分为模拟电路和数字电路两类，前者涉及模拟信号，即连续变化的 物理量 ，例如在24小时内某室内温度的变化量；后者涉及数字信号，即断续变化的 物理量 ，如图1所示。当把图1的开关K快速通、断时，在电阻R上就产生一连串的脉冲(电压)，这就是数字信号。人们把用来传输、控制或变换数字信号的电子电路称为数字电路。 数字电路工作时通常只有两种状态：高电位(又称高电平)或低电位(又称低电平)。通常把高电位用代码“1”表示，称为逻辑“1”；低电位用代
16、码“0”表示，称为逻辑“0”(按正逻辑定义的)。注意：有关产品手册中常用“H”代表“1”、“L”代表“0”。实际的数字电路中，到底要求多高或多低的电位才能表示“1”或“0”，这要由具体的数字电路来定。例如一些TTL数字电路的输出电压等于或小于0.2V，均可认为是逻辑“0”，等于或者大于3V，均可认为是逻辑“1”(即电路技术指标)。CMOS数字电路的逻辑“0”或“1”的电位值是与工作电压有关的。 讨论数字电路问题时，也常用代码“0”和“1”表示某些器件工作时的两种状态，例如开关断开代表“0”状态、接通代表“1”状态。 2.三种基本逻辑电路 数字电路中的基本电路是与门、或门和非门(反相器)。与门和
17、或门电路的基本形式有两个或两个以上的输入端、一个输出端。因输入和输出可以各自为“0”或“1”状态，具有判定的功能，所以把它们称为基本逻辑电路。三种基本逻辑电路的符号(图形)和主要表达式如附表所示。该表对初学者可能难于理解，一旦了解之后就会觉得比通常的模拟电路还简单些。 (1)与门电路。以下讨论的与门是2输入端的，它对多端输入的与门同样适用。2输入端与门的功能设计成这样：当输入端A、B同时都为逻辑“1”状态时，输出Z才是逻辑“1”状态。2输入端与门的这种逻辑关系可以用图2模式的电路描述。对图2，这里作如下规定：开关K1、K2断开时，代表输入A、B的“0”状态、接通时代表输入A、B的“1”状态；灯
18、L灭代表输出的Z的“0”状态，灯L亮代表输出Z的“1”状态。之后将开关K1、K2“接通”和“断开”的各种组合状态，以及由此引起灯“亮”和“灭”的输出状态列成表格，该表格叫做真值表，如附表中所示。从真值表中看出，要使灯L点亮，即输出Z必须是“1”状态，输入的A、B也必须是“1”状态。 具有图2模式电路功能(指输入、输出关系)的电路称为2输入端与门，并用附表中的逻辑符号来代表。 (2)或门和非门。或门的逻辑关系如下：各输入端只要有一个状态为“1”时，输出便是“1”。非门只有一个输入端和一个输出端，并且其输出状态总是和输入状态相反的，即求“反”。这里同样可以用图3和图4模式的电路分别描述或门和非门的
19、功能，也可以作相应的真值表，绘出逻辑符号，如附表中所示。 3.逻辑函数的表示方法 在逻辑电路的设计时，常用四种方法表示逻辑电路的函数关系(指输入、输出关系)，即逻辑图、真值表、函数表达式和卡诺图。附表中仅列出了三种表达式，实际应用中逻辑图和真值表是最常用的，应必须掌握的；函数表达式和卡诺图主要供设计人员按要求设计数字逻辑电路时使用。 数字电路基础知识(二) 现在数字集成电路产品已完全取代了早期分立元件组成的数字电路。数字电路产品的种类愈来愈多，其分类方法也有多种。若按用途来分，可分成通用型的IC（中、小规模IC）产品，微处理（MPU）产品和面向特定用途的IC产品三大类。可编程逻辑器件是特定用途
20、产品的一个重要分支。若按逻辑功能来分，可以分成组合逻辑电路，简称组合电路，如各种门电路，各种编译码器；时序逻辑电路，简称为时序电路，如各种触发器、各种计数器、各种寄存器等。若按电路结构来分，可分成TTL型和CMOS型两大类。 常见的TTL54/74系列，有如下的共同的特性：电源电压为5.0V，逻辑“0”输出电压为0.2V，逻辑“1”输出电压为3.0V和抗扰度为1.0V。 CMOS数字集成电路比TTL型占有更多的优点，前者的工作电源电压范围宽，静态功耗低、抗干扰能力强、输入阻抗高、成本低等。所以电子钟表、电子计算器等均用了该种电路。鉴于此，以后介绍数字集成电路时，主要以CMOS型为实例。 CMO
21、S数字集成电路品种繁多，包括了各种门电路、编译码器、触发器、计数器和存贮器等上百种器件。 二、CMOS集成电路的应用 1.常用特性 （1）工作电源电压。常用的CMOS集成电路工作电压范围为318V（也有715V的，如国产的C000系列），因此使用该种器件时，电源电压灵活方便，甚至未加稳压的电源也可使用。 （2）供电引脚。CMOS集成电路外加供电时其引脚如图5所示。 （3）输入阻抗高。CMOS电路的输入端均有保护二极管和串联电阻构成的保护电路，在正常工作范围内，保护二极管均处于反向偏置状态，直流输入阻抗取决于这些二极管的泄漏电流。通常情况下，等效输入电阻大于108，因此驱动CMOS集成电路时，所
22、消耗的驱动功率几乎可以不计。 （4）输出电流。CMOS集成电路的输出电流（指内部各独立功能的输出端）一般是10mA，所以使用时应加推动级输出，但输出端若连接CMOS电路时（即扇出能力），因CMOS电路的输入阻抗高，对于低频工作时，一个输出端可以带动50个以上输入端，实际上几乎不需考虑扇出功能 的限制。 （5）抗干扰能力强。CMOS电路抗干扰能力是指电路在干扰噪声的作用下，能维持电路原来的逻辑状态并正确进行状态的转换。电路的抗干扰能力通常以噪声容限来表示，即直流电压噪声容限、交流（指脉冲）噪声容限和能量噪声（指输入端积累的噪声能量）三种。直流噪声容限可达电源电压的40以上，所以使用的电源电压越高
23、，抗干扰能力越强。这是工业中使用CMOS逻辑电路时，都采用较高的供电电压的原因。TTL相应的噪声容限只有0.8V（因TTL工作电压为5V）。 （6）说明。目前市场上数字电路产品进口的较多，产品型号的前缀为公司代号，如MC、CD、PD、HFE分别代表摩托罗拉半导体（MOTA）、美国无线电（RCA）、日本电气（NEC）、菲力蒲等公司。各产品的后缀相同的型号均可互换。 为了引起初学者的兴趣，同时介绍它们的使用方法，以便能快速掌握它们的应用。 转载请注明出处：佛山市和利兴电子电器有限公司 官方网址：http:/ 公司主要业务：佛山市和利兴电子电器有限公司,佛山照明电子线,佛山电子线加工厂,佛山电子线供应商 特别声明： 1：资料来源于互联网，版权归属原作者 2：资料内容属于网络意见，与本账号立场无关 3：如有侵权，请告知，立即删除。
