电子工程设计基础课程内容.ppt

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1、电子工程设计基础电子工程设计基础电子工程设计基础电子工程设计基础电气工程与自动化系电气工程与自动化系过程自动化教研室过程自动化教研室课程的教学目的课程的教学目的v培养学生的创新思维与创新能力培养学生的创新思维与创新能力以实用电子系统（产品）的设计方法、制以实用电子系统（产品）的设计方法、制作技能为培训目的，与作技能为培训目的，与全国大学生电子设全国大学生电子设计竞赛计竞赛、“挑战杯挑战杯”科技作品竞赛科技作品竞赛的培训的培训紧密结合的紧密结合的专业素质训练专业素质训练选修课程。选修课程。在课程中对学生进行全面的、系统的、综在课程中对学生进行全面的、系统的、综合的电子工程设计的训练。合的电子工程

2、设计的训练。过程自动化教研室过程自动化教研室电子工程设计课程的内容设置电子工程设计课程的内容设置实用电子设计基础实用电子设计基础常用电子元器件的选用常用电子元器件的选用电子制作的技能与技巧电子制作的技能与技巧常用仪器仪表及工具软常用仪器仪表及工具软件的使用件的使用电子电路的安装与调试电子电路的安装与调试基本单元电路的设计与基本单元电路的设计与制作制作电子电子工程设计工程设计电子应用系统设计电子应用系统设计电子电路设计与仿真技电子电路设计与仿真技术术CPLD、FPGA应用技术应用技术电子电路测量技术电子电路测量技术实用测控系统综合设计实用测控系统综合设计与制作与制作设计报告的写作设计报告的写作过

3、程自动化教研室过程自动化教研室课程的考核课程的考核30%30%基本技能的掌握情况50%50%实物的功能及性能测试结果20%20%设计报告书的撰写（学习笔记）过程自动化教研室过程自动化教研室参考书籍（推荐）参考书籍（推荐）电子制作基础电子制作基础过程自动化教研室过程自动化教研室参考书籍（推荐）参考书籍（推荐）现代电子设计现代电子设计过程自动化教研室过程自动化教研室课程的教学内容课程的教学内容基本单元电路的设计与制作基本单元电路的设计与制作电子电路的安装与调试电子电路的安装与调试常用仪器仪表及工具软件的使用常用仪器仪表及工具软件的使用电子制作的技能与技巧电子制作的技能与技巧常用电子元器件的选用常用

4、电子元器件的选用过程自动化教研室过程自动化教研室 常用电子元器件的选用1、常用无源器件：电阻、电容、电感等。、常用无源器件：电阻、电容、电感等。应注意使用功率、工作频率、噪声系功率、工作频率、噪声系数、工作损耗数、工作损耗等参数进行选择。过程自动化教研室过程自动化教研室 常用电子元器件的选用2、常用有源器件：半、常用有源器件：半导体晶体管、集成体晶体管、集成电路等。路等。使用中应注意关键的直流、交流参数直流、交流参数，器件手册中推荐使用的条件和典型应用电路典型应用电路等。例如：极限工作参数、测试工作条件等等。过程自动化教研室过程自动化教研室 常用电子元器件的选用3、特殊器件、特殊器件 气敏气敏

5、电阻阻有一种煤气泄漏报警器，在瓦斯泄漏后会报警，甚至启动脱排油烟机通风。这种报警器内就是装置了一种气敏电阻。这种半导体在表面吸收了某种自身敏感的气体之后会发生反应，而使自身的电阻值改变。它一般有四个电极，两个为加热电极，另两个为测量电极。气敏电阻根据型号对不同的气体敏感。有的是对汽油，有的是对一氧化碳，有的是对酒精敏感。过程自动化教研室过程自动化教研室 常用电子元器件的选用 压敏敏电阻阻压敏电阻用作电路的过压保护。将压敏电阻和电路并联，其两端电压正常时电阻值很大，不起作用。一旦超过保护电压，它的电阻值迅速变小，使电流尽量从自己身上流过，从而保护了电路。湿敏湿敏电阻阻湿敏电阻对环境湿度敏感，它吸

6、收环境中的水分，直接把湿度变成电阻值的变化。过程自动化教研室过程自动化教研室 常用电子元器件的选用 霍霍尔器件器件霍尔器件几乎是每台计算机中都用的器件，另外在各种精密的工业设备中也有它的身影。它主要用来检测磁力，而且基本上都是以“集成霍尔传感器”的形式出现。用高灵敏的霍尔器件还可以制作电子罗盘呢。过程自动化教研室过程自动化教研室 常用电子元器件的选用 干簧管（干簧干簧管（干簧继电器）器）初听这个名字很怪，（习惯了就好），干簧管是一种磁敏的特殊开关。它的两个触点由特殊材料制成，被封装在真空 的玻璃管里。只要用磁铁接近它，干簧管两个节点就会吸合在一起，使电路导通。因此可以作为传感器用，用于计数，限

7、位等等。有一种自行车公里计，就是在轮胎上粘上磁铁，在一旁固定上干簧管构成的。装在门上，可作为开门时的报警、问候等。在“断线报警器”的制作中，也会用到干簧管。过程自动化教研室过程自动化教研室 常用电子元器件的选用 热释电红外探外探测器器利用人体发出的红外线进行检测，产生电信号输出，常用于门控及防盗报警等电路中。过程自动化教研室过程自动化教研室 常用电子元器件的选用电阻电阻电阻电阻在电子电路中，为了控制电压和电流，需要用到电阻器。电阻器通常叫做电阻。电阻器的种类很多，从结构形式来分，有固定电阻、可变电阻和电位器三种。在电路原理图中，电阻器的符号如图所示。过程自动化教研室过程自动化教研室 常用电子元

8、器件的选用电阻电阻电阻电阻1.常用电阻的结构和特点表表1 几种常用电阻的结构和特点几种常用电阻的结构和特点电阻种类电阻种类电电阻阻结结构构和和特特点点碳膜电阻碳膜电阻气气态态碳碳氢氢化化合合物物在在高高温温和和真真空空中中分分解解，碳碳沉沉积积在在瓷瓷棒棒或或者者瓷瓷管管上上，形形成成一一层层结结晶晶碳碳膜膜。改改变变碳碳膜膜厚度和用刻槽的方法变更碳膜的长度，可以得到不同的阻值。碳膜电阻成本较低，性能一般。厚度和用刻槽的方法变更碳膜的长度，可以得到不同的阻值。碳膜电阻成本较低，性能一般。金属膜电阻金属膜电阻在在真真空空中中加加热热合合金金，合合金金蒸蒸发发，使使瓷瓷棒棒表表面面形形成成一一层层

9、导导电电金金属属膜膜。刻刻槽槽和和改改变变金金属属膜膜厚厚度度可可以以控控制阻值。这种电阻和碳膜电阻相比，体积小、噪声低、稳定性好，但成本较高。制阻值。这种电阻和碳膜电阻相比，体积小、噪声低、稳定性好，但成本较高。碳质电阻碳质电阻把把碳碳黑黑、树树脂脂、粘粘土土等等混混合合物物压压制制后后经经过过热热处处理理制制成成。在在电电阻阻上上用用色色环环表表示示它它的的阻阻值值。这这种种电电阻阻成本低，阻值范围宽，但性能差，很小采用。成本低，阻值范围宽，但性能差，很小采用。线绕电阻线绕电阻用用康康铜铜或或者者镍镍铬铬合合金金电电阻阻丝丝，在在陶陶瓷瓷骨骨架架上上绕绕制制成成。这这种种电电阻阻分分固固定

10、定和和可可变变两两种种。它它的的特特点点是是工工作稳定，耐热性能好，误差范围小，适用于大功率的场合，额定功率一般在作稳定，耐热性能好，误差范围小，适用于大功率的场合，额定功率一般在1瓦以上。瓦以上。碳膜电位器碳膜电位器它它的的电电阻阻体体是是在在马马蹄蹄形形的的纸纸胶胶板板上上涂涂上上一一层层碳碳膜膜制制成成。它它的的阻阻值值变变化化和和中中间间触触头头位位置置的的关关系系有有直直线线式式、对对数数式式和和指指数数式式三三种种。碳碳膜膜电电位位器器有有大大型型、小小型型、微微型型几几种种，有有的的和和开开关关一一起起组组成成带带开开关关电位器。电位器。还有一种直滑式碳还有一种直滑式碳膜电位器，

11、它是靠滑动杆在碳膜上滑动来改变阻值的。这种电位器调节方便。膜电位器，它是靠滑动杆在碳膜上滑动来改变阻值的。这种电位器调节方便。线绕电位器线绕电位器用电阻丝在环状骨架上绕制成。它的特点是阻值范围小，功率较大。用电阻丝在环状骨架上绕制成。它的特点是阻值范围小，功率较大。过程自动化教研室过程自动化教研室 常用电子元器件的选用电阻电阻电阻电阻2.标称阻值和允许误差大多数电阻上，都标有电阻的数值，这就是电阻的标称阻值。电阻的标称阻值，往往和它的实际阻值不完全相符。电阻的实际阻值和标称阻值的偏差，除以标称阻值所得的百分数，叫做电阻的误差。表表2 常用电阻允许误差的等级常用电阻允许误差的等级 允许误差允许误

12、差0.5%1%2%5%10%20%级级别别0050102国家规定出一系列的阻值作为产品的标准。不同误差等级的电阻有不同数目的标称值。误差越小的电阻，标称值越多。表3是普通电阻的标称阻值系列。表中的标称值可以乘以10、100、1000、比如1.0这个标称值，就有1、10、100、1k、10k、100k、。表表3 普通固定电阻标称阻值系列普通固定电阻标称阻值系列 允许误差允许误差标标称称阻阻值值系系列列5%1.01.11.21.31.51.61.82.02.22.42.73.03.33.63.94.34.75.15.66.26.87.58.29.110%1.01.21.51.82.22.73.33

13、.94.75.66.88.220%1.01.52.23.34.76.8过程自动化教研室过程自动化教研室 常用电子元器件的选用电阻电阻电阻电阻3.电阻的额定功率当电流通过电阻的时候，电阻由于消耗功率而发热。如果电阻发热的功率大于它能承受的功率，电阻就会烧坏。电阻长时间工作时允许消耗的最大功率叫做额定功率。电阻消耗的功率可以由电功率公式：电阻的额定功率也有标称值，常用的有1/8、1/4、1/2、1、2、3、5、10、20瓦等。在电路图中，常用以下所示的符号来表示电阻的标称功率。选用电阻的时候，要留一定的余量，选标称功率比实际消耗的功率大一些的电阻。比如实际负荷1/4瓦，可以选用1/2瓦的电阻，实际

14、负荷3瓦，可以选用5瓦的电阻。过程自动化教研室过程自动化教研室 常用电子元器件的选用电阻电阻电阻电阻4.电阻的类别和符号为了区别不同种类的电阻，常用几个拉丁字母表示电阻类别，如图3所示。第一个字母R表示电阻，第二个字母表示导体材料，第三个字母表示形状性能。上图是碳膜电阻，下图是精密金属膜电阻。表表4 电阻的类别和符号电阻的类别和符号 顺序顺序类别类别名称名称简称简称符号符号第一个字母主称电阻器电位器阻位RW第二个字母导体材料碳膜金属膜金属氧化膜线绕碳金氧线TJYX第三个字母形状性能大小精密测量高功率小精量高XJLG过程自动化教研室过程自动化教研室 常用电子元器件的选用电阻电阻电阻电阻表表5 电

15、阻的类别和符号电阻的类别和符号 电阻类别电阻类别额定功率额定功率（W）标称阻值范围标称阻值范围（）温度系数温度系数（1/）噪声电势噪声电势（uV/V）运用频率运用频率RT型型碳膜电阻碳膜电阻0.050.1250.250.51.2101001035.15101035.19101035.121065.15.1106-(620)10-41510兆赫以下兆赫以下RU型型硅碳膜电阻硅碳膜电阻0.125、0.250.51.25.15101031011061010106(712)10-41510兆赫以下兆赫以下RJ型型金属膜电阻金属膜电阻0.1250.250.51.230510103301106305.11

16、063010106(610)10-41410兆赫以下兆赫以下RXYC型型线绕电阻线绕电阻2.51005.156106低频低频WTH型型碳膜电位器碳膜电位器0.524704.7106510510几百千赫以下几百千赫以下WX型型线绕电位器线绕电位器131020103低频低频过程自动化教研室过程自动化教研室 常用电子元器件的选用电阻电阻电阻电阻5.色环阻值 表示法碳质电阻和一些1/8瓦碳膜电阻的阻值和误差用色环表示。在电阻上有三道或者四道色环。靠近电阻端的是第一道色环，其余顺次是二、三、四道色环，如图4所示。第一道色环表示阻值的最大一位数字，第二道色环表示第二位数字，第三道色环表示阻值未应该有几个零

17、。第四道色环表示阻值的误差。色环颜色所代表的数字或者意义如图所示。口诀：口诀：棕红橙黄绿棕红橙黄绿蓝紫灰白黑蓝紫灰白黑过程自动化教研室过程自动化教研室 常用电子元器件的选用电容电容电容电容在各种电子设备中，调谐、耦合、滤波、去耦、隔断直流电、旁路交流电等，都需要用到电容器。电容器通常叫做电容。电容的种类很多，按结构形式来分，有固定电容、半可变电容、可变电容。在电路中，电容的符号如下所示。过程自动化教研室过程自动化教研室 常用电子元器件的选用电容电容电容电容1.常用电容器的结构和特点常用电容按介质区分有纸介电容、油浸纸介电容、金属化纸介电容、云母电容、薄膜电容、陶瓷电容、电解电容等。2.标称容量

18、和允许误差电容器上标有的电容数是电容器的标称容量。电容器的标称容量和它的实际容量会有误差。常用固定电容允许误差的等级见表8。常用固定电容的标称容量系列见表9。表表7 常用固定电容允许误差的等级常用固定电容允许误差的等级 允许误差允许误差2%5%10%20%(+20%-30%)(+50%-20%)(+100%-10%)级别级别02过程自动化教研室过程自动化教研室 常用电子元器件的选用电容种类电容种类电电容容结结构构和和特特点点纸介电容用两片金属箔做电极，夹在极薄的电容纸中，卷成圆柱形或者扁柱形芯子，然后密封在金属壳或者绝缘材料（如火漆、陶瓷、玻璃釉等）壳中制成。它的特点是体积较小，容量可以做得较

19、大。但是有固有电感和损耗都比较大，用于低频比较合适用于低频比较合适。云母电容用金属箔或者在云母片上喷涂银层做电极板，极板和云母一层一层叠合后，再压铸在胶木粉或封固在环氧树脂中制成。它的特点是介质损耗小，绝缘电阻大、温度系数小，适宜用于高频电路适宜用于高频电路。陶瓷电容用陶瓷做介质，在陶瓷基体两面喷涂银层，然后烧成银质薄膜做极板制成。它的特点是体积小，耐热性好、损耗小、绝缘电阻高，但容量小，适宜用于高频电路适宜用于高频电路。铁电陶瓷电容容量较大，但是损耗和温度系数较大，适宜用于低频电路适宜用于低频电路。薄膜电容结构和纸介电容相同，介质是涤纶或者聚苯乙烯。涤纶薄膜电容，介电常数较高，体积小，容量大

20、，稳定性较好，适宜做旁路电容适宜做旁路电容。聚苯乙烯薄膜电容，介质损耗小，绝缘电阻高，但是温度系数大，可用于高频电路。金属化纸介电容结构和纸介电容基本相同。它是在电容器纸上覆上一层金属膜来代替金属箔，体积小，容量较大，一般用在一般用在低频电路中低频电路中。油浸纸介电容它是把纸介电容浸在经过特别处理的油里，能增强它的耐压。它的特点是电容量大、耐压高，但是体积较大。铝电解电容它是由铝圆筒做负极，里面装有液体电解质，插入一片弯曲的铝带做正极制成。还需要经过直流电压处理，使正极片上形成一层氧化膜做介质。它的特点是容量大，但是漏电大，稳定性差，有正负极性，适宜用于电适宜用于电源滤波或者低频电路中源滤波或

21、者低频电路中。使用的时候，正负极不要接反。钽、铌电解电容它用金属钽或者铌做正极，用稀硫酸等配液做负极，用钽或铌表面生成的氧化膜做介质制成。它的特点是体积小、容量大、性能稳定、寿命长、绝缘电阻大、温度特性好。用在要求较高的设备中用在要求较高的设备中。半可变电容也叫做微调电容。它是由两片或者两组小型金属弹片，中间夹着介质制成。调节的时候改变两片之间的距离或者面积。它的介质有空气、陶瓷、云母、薄膜等。可变电容它由一组定片和一组动片组成，它的容量随着动片的转动可以连续改变。把两组可变电容装在一起同轴转动，叫做双连。可变电容的介质有空气和聚苯乙烯两种。空气介质可变电容体积大，损耗小，多用在电子管收音多用

22、在电子管收音机中机中。聚苯乙烯介质可变电容做成密封式的，体积小，多用在晶体管收音机中多用在晶体管收音机中。表表6 几种常用电容的结构和特点几种常用电容的结构和特点过程自动化教研室过程自动化教研室 常用电子元器件的选用电容电容电容电容2.标称容量和允许误差电容器上标有的电容数是电容器的标称容量。电容器的标称容量和它的实际容量会有误差。常用固定电容允许误差的等级见表8。常用固定电容的标称容量系列见表9。表表8 常用固定电容的标称容量系列常用固定电容的标称容量系列 电容类别电容类别允许误差允许误差容量范围容量范围标标称称容容量量系系列列纸介电容、金属化纸介电容、纸膜复合介质电容、低频（有极性）有机薄

23、膜介质电容5%10%20%100pF1uF1.01.52.23.34.76.81uF100uF1246810152030506080100高频（无极性）有机薄膜介质电容、瓷介电容、玻璃釉电容、云母电容5%1.11.21.31.51.61.82.02.42.73.03.33.63.94.34.75.15.66.26.87.58.29.110%1.01.21.51.82.22.73.33.94.75.66.88.220%1.01.52.23.34.76.8铝、钽、铌、钛电解电容10%20%+50/-20%+100/-10%1.1.52.23.34.76.82.(容量单位uF)过程自动化教研室过程自

24、动化教研室 常用电子元器件的选用电容电容电容电容3.电容的耐压电容长期可靠地工作，它能承受的最大直流电压，就是电容的耐压，也叫做电容的直流工作电压。如果在交流电路中，要注意所加的交流电压最大值不能超过电容的直流工作电压值。表表9 常用固定电容的直流电压系列常用固定电容的直流电压系列 表表9 常用固定电容的直流电压系列常用固定电容的直流电压系列 1.646.310162532*405063100125*160250300*400450*5006301000顺顺序序类类别别名名称称简简称称称称号号第一个字母主称电容器容C第二个字母介质材料纸介电解云母高频瓷介低频瓷介金属化纸介聚苯乙烯等有机薄膜涤纶

25、等有机薄膜纸电云瓷ZDYCTJBL第三个字母以后形状筒形管状立式矩形圆片形筒管立圆TGLY结构密封密M大小小型小X过程自动化教研室过程自动化教研室 常用电子元器件的选用电容电容电容电容4.电容的绝缘电阻由于电容两极之间的介质不是绝对的绝缘体，它的电阻不是无限大，而是一个有限的数值，一般在1000兆欧以上。电容两极之间的电阻叫做绝缘电阻，或者叫做漏电电阻。漏电电阻越小，漏电越严重。电容漏电会引起能量损耗，这种损耗不仅影响电容的寿命，而且会影响电路的工作。因此，漏电电阻越大越好。5.在电路图中电容单位的标注规则通常在容量小于10000pF的时候，用pF做单位，大于10000pF的时候，用uF做单位

26、。为了简便起见，大于100pF而小于1uF的电容常常不注单位。没有小数点的，它的单位是pF，有小数点的，它的单位是uF。例如，3300就是3300pF，0.1就是0.1uF等。过程自动化教研室过程自动化教研室 常用电子元器件的选用电容电容电容电容6.电容使用常识电容在电路中实际要承受的电压不能超过它的耐压值。在滤波电路中，电容的耐压值不要小于交流有效值的1.42倍。使用电解电容的时候，还要注意正负极不要接反。不同电路应该选用不同种类的电容。揩振回路可以选用云母、高频陶瓷电容，隔直流可以选用纸介、涤纶、云母、电解、陶瓷等电容，滤波可以选用电解电容，旁路可以选用涤纶、纸介、陶瓷、电解等电容。电容在

27、装入电路前要检查它有没有短路、断路和漏电等现象，并且核对它的电容值。安装的时候，要使电容的类别、容量、耐压等符号容易看到，以便核实。过程自动化教研室过程自动化教研室DiagramTextTextTextAdd YourTitle TextText 1Text 2Text 3Text 4Text 5Add YourTitle TextText 1Text 2Text 3Text 4Text 5TextText过程自动化教研室过程自动化教研室DiagramConceptAdd Your TextTextTextTextTextTextText过程自动化教研室过程自动化教研室DiagramAdd Y

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