合格的电子工程师需要掌握的知识和技能(doc40)-工程综合(编辑修改稿)

合格的电子工程师需要掌握的知识和技能(doc40)-工程综合(编辑修改稿)内容摘要：

节中描述。 三极管 中国最庞大的下资料库 (整理 . 版权归原作者所有 ) 光电管 电容 电阻 固态继电器 继电器 变压器与整流桥 三端稳压器 开关电源芯片 封装知识、芯片批号等 接插件 器件选购的知识 三极管 三极管的 4种工作状态 1) 饱和导通状态 饱和导通 =0 2) 截止状态 饱和导通 =1 3) 线性放大状态 作为低频放大器时使用，具体的可参见有关电子线路的书籍； 4) 非线性工作状态 在无线电通信系统中，作为混频器等使用。 具体的可参见有关电子线路的书籍； 愚记得南京工学院也就是现在的东南大学在 80 年代初期有一套《电子线路》 5本， 是电子专业的书籍，比较难懂；现在，即使是在电子专业的学生中，也应该降低了 对三极管的哪些复杂的参数的要求了吧；在实际使用时，即使是模拟电路、非线性 中国最庞大的下资料库 (整理 . 版权归原作者所有 ) 电路，也都是集成电路了，谁还使用三极管自己做呢。 如果万一需要，现学也来得 及。 这套书很强的。 编写人在那个年代肯定都是牛人。 学三极管这些参数很繁琐的，要是现在的非电子类的大学生 或者大专生们还学这些 玩意，我只能说是学校在误人子弟了。 好多学校都在扩招，很多学生念了 4年下来，学了一堆过时的理论，跟实际的东西 一点没有接轨，不知道 7407是干什么用得，不知道三极管的几个状态；我只能无话 可说。 所以，念了 4年下来，跟企业的需求还有一段距离，还需要从头来过；聪明的学生 赶紧抓住机会去学习，去实习，这样，还可以赶紧补上实际应用的这一课。 言归正传。 参见下图： 当单片机的口线输出电平为 1时，三极管的 be 结导通， ce 结导通，输出的电压值为 0V； 当单片机的口线输出电 平为 0时，三极管的 be 结不导通， ce结截止，输出的电压值 为 5V； 在这种数字电路的应用中，相当于三极管是一个反相开路门。 计算是否导通，公式如下： I＝ B（放大倍数，希腊字母的贝塔） Ibe 当 IceI时，即为饱和导通； 相差越大，饱和程度越深， Vce越小，三极管的输出内阻越小； 这个概念要用到光电管中。 设计使用时大概算算，心里有个数；在电路板上试试，行的通，那就是它了。 可以 测量 Vce值，至少要小于。 中国最庞大的下资料库 (整理 . 版权归原作者所有 ) 常用的 PNP三极管是 2N5551，驱动 40mA的 LED（电压在 24V）、蜂鸣器等均没有问题。 三极管的具体应用 实际上，已经有象 740 ULN2020可以取代三极管在数字电路中的作用；但是，有 时是受到 PCB面积的制约，有时是为了降低成本，有时是因为布局方便，在 1~2个输 出点时，还是可以使用三极管来做驱动的。 例如：驱动一个蜂鸣器；往往系统中的蜂鸣器跟其它驱动设备，继电器等，距离较 远；这时，没有必要使用一片 7407，或者 ULN2020来驱动；驱动的接口如下： Re:从 51初学者到电子工程师（转帖） 光电管 我这里所谓的光 电管有 2种： 1) 反射型光电管 2) 对射型光电管 这 2种产品在市场上又可分为调理好的和没有调理好的； 这 2种光电管在电子产品世界和电子技术应用杂志上都有大量的广告。 随便找一本 都有。 我所说的调理好的指的是内部已经加了限流电阻和输出的放大驱动电路了。 它的特 点是只有 3根线，电源 2根，输出信号一根， TTL电平的；但是，有时受到某种限制 ，需要使用没有调理好的，怎么办呢。 参见下图：光电管原理框图 这种没有调理好的光电管在使用时，需要做一块小的电路板，在发光管加限流电阻 ，在光电三极管 的集电极加上拉电阻到 5V，如下图所示：光电管工作框图 1。 但是，在使用中我发现，输出的信号不稳定，尤其是在使用比较长的电缆传输到单 中国最庞大的下资料库 (整理 . 版权归原作者所有 ) 片机的时候；究其原因，我认为是由于反射或者对射的红外光落在光电三极管的靶 面上，光强未能导致光电三极管深度饱和，使得输出的内阻偏大，环境的噪声和电 缆的干扰信号容易在线路上叠加的缘故； 为了可靠工作，仿照达林顿管的结构，在光电三极管的输出端加一个限流电阻接到 NPN的 B结，当无光的时候， 2N5551饱和导通，输出电压为 0V；实际测量小于 ； 当有光，甚至是弱 光时， 2N5551截至，输出电压为 5V。 将 3K电阻换成更大或更小的 电阻，可以调整光电三极管的输出的灵敏度。 具体工作过程可以自行分析，做个实验。 电容 电容的主要种类 电容有以下几大类： 1) 电解电容 2) 独石电容 3) 磁片电容 4) 胆（左金右旦）电解电容 5) 涤纶电容等 电容的指标是：耐压值和电容容量。 例如： 220u/50V，就是说，这个电解电容耐压 值为 50V，容量为 220u。 电容的容量跟电容的介质有关。 顾名思义： 电解电容为电解质作为介 质的，铝作为电极； 独石电容是使用石头作为介质的； 磁片电容是磁片作为介质的； 胆（左金右旦）电解电容使用电解质作为介质，但是，电极采用胆（左金右旦）金 中国最庞大的下资料库 (整理 . 版权归原作者所有 ) 属。 涤纶电容采用涤纶作为介质。 有兴趣的网友可以拆一个电容看看。 电容的使用场合 1. 电源稳压和滤波 电解电容主要是用来稳压和低频交流滤波的；高频滤波是使用磁片电容和独石电容。 当电解电容作为稳压时，接在整流桥和三端稳压器的输出端，起到稳定电压的作用。 其工作机理相当于一个水库，从上游来的带有波浪的水到了水库，就变 的平滑了。 但是，铝电解电容的电解质随着时间的推移会干涸，所以在设计时需要留有余量， 保证系统正常工作到它的寿命。 有些远端供电的直流电源，接到电路板的输入端时，需要在电路板的电源输入端加 一个大的电解电容，通常可以是 220u/25V，这样，这块电路板需要供电时，不是直 接从电源处取，而是从电容中取电，可以得到稳定的电流供给； 但是，电解电容只能滤除低频的波动；对于直流电源中的高频波动，可以加一个。 很多教科书都指出，在每一个芯片的电源和地两端 接一个 或者瓷片电容，解决芯片的供电过程中，由于电路板的走线电感产生的电源开关噪 声尖峰。 这种作用下的电容叫去耦电容。 这是电路板的常规的设计； 2. 定时参数 对于象 555这样需要外接电容产生稳定的脉冲的器件，涤纶电容是首选。 可以想象 ，涤纶一层又一层缠绕，受到温度变化引起的涤纶的面积的变化的相对值要远远小 于独石电容的介质石头受到温度变化而引起的变化值。 中国最庞大的下资料库 (整理 . 版权归原作者所有 ) 3. 产生其它电压 有些需要从单一电压产生其它的电压的芯片，如： max232，需要外接电容才能实现。 参见 max232技术资料。 外接。 电容的封装 电容有直插和表面贴的不同封装。 电解电容表面贴封装的通常耐压值不超出 25V，电容值不超出 100u。 再大，就只好 使用直插的了。 其它的电容，磁片和独石都有表面贴封装的。 电阻和电位器 普通电阻 电阻种类按照工艺可以分为碳膜电阻和金属膜电阻； 按照功率可以分为小功率电阻和大功率电阻，大功率电阻通常是金属电阻，实际上 应该是在金属外面加一个金属（铝材料）散热器，所以可以 有 10W以上的功率；在 电子配套市场上专门卖电阻的市场上可以很容易地看到。 金属电阻通常是作为负载，或者作为小设备的室外加热器，如，在 CCTV的一些解码 器箱和全天候防护罩中可以看到。 电阻在电路中起到限流、分压等作为。 通常 1/8W电阻已经完全可以满足使用。 但是 ，在作为 7段 LED中，要考虑到 LED的压降和供电电压之差，再考虑 LED的最大电流， 通常是 20mA（超高亮度的 LED），如果是 26（ 2排 6个串联），则电流是 40mA。 不同厂家选用不同材料的，压降有所不同。 所以，需要加上电试一下，但 是，不要 让 Led的电流超出 20mA（单只 LED），这时加大电流亮度也不会增加，但是 LED的寿 中国最庞大的下资料库 (整理 . 版权归原作者所有 ) 命会下降，限流电阻的大小就是压降除以电流。 电阻的功率随之可以算出。 这个使用初中的知识就够用了。 电位器 电位器就是可调电阻。 在初中学物理时，中学老师拿一个很大的圆筒状的东东，上 面有一个滑杆，跟这个东西很类似。 它的阻值在 1～ n之间变化。 N=10 50 103…… 102=10*10的 2次方，也就是 1000欧姆， 1K 同理， 502=5K。 这种表示的方法跟电容是一样的。 电容 104=10*10的 4次方 pf，电容的基本单位是 pf， 1u=1000000pf，所以， 104=100000pf=； 电位器又分单圈和多圈电位器。 单圈的电位器通常为灰白色，面上有一个十字可调的旋纽，出厂前放在一个固定的 位置上，不在 2头； 多圈电位器通常为蓝色，调节的旋纽为一字，一字小改锥可调； 多圈电位器又分成顶调和侧调 2种，主要是电路板调试起来方便。 有些是仪器仪表设备，通常是模拟电路，有一些不确定的因素，需要调节才能达到 最理想的效果；有些是设备本身就需要输出一个可 变的东东，如电压和电流，也需 要一个电位器。 排电阻 是 sip n的封装，比较常用的就是阻值 502和 103的 9脚的电阻排；象 sip9就是 8个电 阻封装在一起， 8个电阻有一端连在一起，就是公共端，在排电阻上用一个小白点 表示。 排电阻通常为黑色，也有黄色； 51系统的 P0需要一个排电阻上拉，否则，作 中国最庞大的下资料库 (整理 . 版权归原作者所有 ) 为输入的时候，不能正常读入数据；作为输出的时候，接 7407是可以的，不需要上 拉电阻；但是，接其它的芯片，还是不行。 有兴趣可以看看 51的 P0的结构；没有兴 趣，依葫芦画瓢，照做没错。 光敏电阻 当照在光敏电阻上的光强变化时，电阻值也在变化。 显然这是半导体材料的特性。 使用光敏电阻可以检测光强的变化。 思考题 1： 有一个 LED显示设备，要求，当光强变化的时候， LED的亮度随着光强变化；光线越 强， LED越亮；反之亦然。 怎么使用单片机实现此项功能。 可以是多级调光，如 8级 调光；也可以做成无级调光。 电阻的封装 电阻的封装有表面贴和轴向的封装。 轴向封装有： 、 、 ； axial在英语中就是轴的意思 ； 表面贴电阻的封装最常用的就是 0805；当然还有更大的；但是更大的电阻我想就不 是很常用了。 电位器的封装在 protel的书种可以很方便地找到。 但是如果直接使用，可能会有一 些偏差。 老树早期就犯过这种错误，导致电位器旁边的器件安装费劲。 搞硬件和软件是有所不同的，搞硬件的人，一定要精确。 在硬件上的一个小的错误，都会造成这块板的推倒重来；因为产品是不能有飞线的 ；而这个小小的错误相当于软件上的一条语句，在软件调试阶段悄悄改掉，可以神 不知鬼不觉；在 PCB上，特别恶心。 而且谁都知道 老板最 知道。 什么是精确呢。 1． 对你所要实现的工作的目标理解准确； 中国最庞大的下资料库 (整理 . 版权归原作者所有 ) 2． 对你的电路图要清楚每一个器件在其中所起的作用；如果不明白，可以找一个 专家问问，得到确认；如果不清楚，可以先试试； 3． 对每一个器件的封装要严格把握，该是什么形状、外形一定要完全一致；还有 考虑到空间是不是对其它的板卡器件有影响；对边缘连接器件与电路板的边缘之间 的距离。