常用电路元器件及集成电路简介

常用电路元器件及集成电路简介

6．1电阻、电容元件简介

6．1．1产品型号的组成及各组成部分的符号意义
　 1．产品型号的组成
　　　　
　 2．产品型号的组成部分的符号意义
　　　　　　　　　　　　　　　　　表6-1-1 “主称”、“材料”部分的符号及意义
　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　表6-1-2 “分类”部分的数字表示
　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　表6-1-3 “分类”部分的字母表示
　　　　　　　

6．1．2电阻器
　　在电路中，电阻器是最常见的电路元件，它的种类很多。以结构形式分，有固定电阻、可调电阻和电位器，其图形符号分别如附图1-1所示。为了区别不同种类的电阻器，通常用字母和数字符号表示电阻的类别（见附表1-1、附表1-2、附表1-3）。
　　　　　　　　　

　　　　　　　固定电阻器　　　　　　　　可变电阻器　　　　　　　　　　　电位器　　　　　　　　 热敏电阻器
　　 1．固定电阻器
　　　⑴固定电阻器的分类：
　　　　按制作材料的不同可分为三大类：合金类、薄膜类、合成类。
　　　　按用途可分为6种类型：通用型、精密型、高阻型、高频型、高压型、半导体电阻。
　　　⑵固定电阻器的技术指标
　　　　①标称系列值 在大多数电阻器上都标有阻值，这就是电阻器的标称阻值。通用型电阻的阻值系列如表6-1-4所示。选用电阻时，应在　　标称值系列中选择，电阻的标称值为表中数值乘以10n （n为正、负整数）。
　　　　②额定功率 电阻器的额定功率也有标称值（见表6-1-5），选用电阻时，其标称功率应是实际电路功率的1.5~2.0倍。
　　　　③精度（允许）误差 电阻器的实际值与标称值往往不完全符合,它们之间的相对误差值称为电阻的精度误差。电阻精度的允许误差表　　示方法见表6-1-6。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　表6-1-4 电阻器阻值标称系列值
　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　表6-1-5 电阻器额定功率标称系列值
　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　表6-1-6 电阻允许误差档次的符号表示法
　　　　　　　　
　　　⑶电阻器的标志方法
　　　　①文字符号直标法
　　　　　电阻的类别：如表6-1-1、6-1-2、6-1-3所示。
　　　　　标称阻值：阻值电位为Ω，KΩ，MΩ（通常“Ω”不标出）。
　　　　　精度误差：普通电阻误差等级分别用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ表示+5%，+10%、+20%，精密电阻的误差等级的符号表示方法见表6-1-6。
　　　　②色环标志法
　　　　　色环标志电阻可分为四环、五环标志方法。其中五环色标法常用于精密电阻，靠近电阻的腿端为第一色环，依次为第二、三……色　　　环,不同的环次和不同的颜色表示不同的含义。色环颜色所代表的数值和含义如图6-1-2和表6-1-7所示。
　　　　　　　　　　　　 　　
　　　　　　　　　　（a）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（b）　　　　　
　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（c）　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图6-1-2 电阻的色环标志方法
　　　　　　　　　　　　　　　表6-1-7 色标法中颜色代表的数值及意义
　　　　　　　
　　2．电位器
　　　⑴电位器的种类
　　　　电位器的种类繁多，用途各异。常见电位器的结构如图6-1-3所示。
　　　⑵电位器的标称值见表6-1-4、6-1-5。

6．1．3电容器
　　电容器的种类很多，按结构形式来分，有固定电容、半可变电容、可变电容。相应的图形符号如图6-1-4所示，常见电容器的外形结构见图6-1-5。
　1．电容器的分类
　　按结构和介质材料的不同，电容器可分为：
　　　⑴固定式：有机介质（纸介、有机薄膜）、无机介质（云母、瓷介、玻璃）、电解（铝、钽、铌）。
　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图6-1-3 常见电位器的外形结构图
　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　固定电容器　　　　　　　电解电容器　　　　　可变电容器　　　　　　　　可调电容器　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图6-1-4 电容器的图形符号
　　　⑵可变式
　　　　可变：空气、云母、薄膜。
　　　　半可变：瓷介、云母。
　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　图6-1-5 常用电容器的外形结构
　2．电容器的标志方法
　　⑴文字符号直标法：标称容量单位为Pf、nF、μF、F。
　　⑵代码标志法：
　　　对于体积较小的电容器常用三位数字来表示其标称容量值，前两位是标称容量的有效数字，第三位是乘数，表示乘以10的几次方，容量　单位是pF。
　　　例：“222”表示 2200pF； “103”表示 104pF。
　　⑶极性
　　　电容器中许多类型的电容器是有极性的，诸如电解电容、油浸电容、钽电容等，一般极性符号（“+”或“-”）都直接标在相应端脚位　至置上，有时也用箭头来指明相应端脚。在使用电容器时，要注意不能将极性接反，否则电容器的各种性能都会有所降低。
　3．电容的检测
　　电容器的质量好坏主要表现在电容量和漏电阻。电容量可用电阻电容测量仪、交流阻抗电桥或万用电桥测量；漏电阻也可用绝缘电阻测定仪、兆欧表等专用仪器测定。现在主要介绍用万用表对电容器进行定性质量检测的方法。
电容器的异常主要表现为失效、短路、断路、漏电等几种，下面具体介绍几种检测方法。
　　⑴漏电电阻的检测
　　　①固定电容器（非电解电容器）漏电电阻的检测。根据电容器的充放电原理，可用万用表Ｒ×１Ｋ或Ｒ×１０Ｋ挡（视电容器的容量而　定）测量。测量时，将两表棒分别接触电容器（容量大于0．01微法）的两引线，如图6-１－６所示。此时，表针会迅速地顺时针方向跳动或　偏转，然后再按逆时针方向逐渐退回“∞”处。如果回不到“∞”，则表针稳定后所指的读数就是该电容器的漏电电阻值。一般，电容器的　漏电电阻很大，约几百到几千兆欧。漏电电阻越大，则电容器的绝缘性能越好。若阻值比上述数据小得多，则说明电容器严重漏电，不能使　用；若表针稳定后靠近“O”处，说明电容器内部短路；若表针毫无反应，始终停在“∞”处，说明电容器内部开路。
　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　图6-1－6电容器漏电电阻的检测
　　　②电解电容器漏电电阻的检测。 用万用表Ｒ×100或Ｒ×1Ｋ挡检测电解电容器的漏电电阻时，正常情况下，其阻值应大于几百千欧。
　　　 当检测大容量的电解电容器（容量为几百至几千微法）时，由于万用表内电池通过欧姆挡内阻向电容器充电的时间较长，表针顺时针方　向偏转幅度很大，甚至会冲过“０”而不动，而且需要经过几十秒到几分钟，才能缓慢回到稳走的漏电电阻值处，所以为加快检测速度，尽　快读取漏电电阻值，可采用如下快速检测法：当表针顺时针偏转到最大值时，迅速将切换开关从Ｒ×１Ｋ挡拨到Ｒ×１０挡。由于Ｒ×１０　挡的内阻值较小，因而向电容器充电的电流较大。当电容器充电结束后，表针便会很快回到“∞”处，然后再将切换开关拨回Ｒ×１Ｋ挡，　表针会顺时针方向偏转至一个稳定的指示值，该值即为电解电容器的漏电电阻。
　　⑵电解电容器正、负极的判别
　　　 电解电容器可用下述方法判别其正、负极。
　　　　①外观判别。例如ＣＤ11型电解电容器，可根据其引线的长短来加以区别，长引线为正极，短引线为负极。对于铝壳电解电容器（Ｃ　ＤＸ型），中心引出端为正极，与铝壳连通处为负极。
　　　　②用万用表判别。电解电容器具有正向漏电电阻大于反向漏电电阻的特点。利用此特点可以判别电解电容器正、负极。具体方法是：　将万用表拨至Ｒ×１Ｋ或Ｒ×１０Ｋ挡，交换黑、红表棒测量电解电容器2 次，观察其漏电电阻的大小，并以漏电电阻大的一次为准，黑表　棒所接的就是电解电容器正极，红表棒所接的为负极。
　　　　测试时应注意，测试前应将电解电容器两引线先短接一下放电，以避免电容器贮存的电能对万用表放电，而毁坏仪表。测量容量较大　的电解电容时，在第2次测量时也应先短接两引线进行放电，以便释放上次测量中累积的充电电荷。如仍有轻微的指针打表现象，属于正常现　象，若2次测量得到的正、反向漏电电阻相差无几，则说明电解电容器正向漏电严重，已不能使用。

6．2．1国产半导体分立器件型号命名方法（表6-2-1）

　　　　　　　　　　　　　　　表6-2-1 国产半导体分立器件型号命名方法
　　　　　　　

6．2．2晶体二极管
　晶体二极管又称半导体二极管。
　　1.晶体二极管的分类
　　　按材料分为：硅管（正向导通压降约为0.7V）；锗管（正向导通压降约为0.2V）。
　　　按结构分为：点接触型、面接触型。
　　　按用途分为：检波管、整流管、稳压管、开关管、光电管、发光管。
　　2.晶体二极管的简易测试及管脚判别
　　　(1)用指针式万用表的Ω档测量
　　　　万用表（R×1K档）的黑（一端或*端）表笔接二极管的一极，红（+端）表笔接另一极，然后将表笔对调再测一次。在测得阻值小的情　　况下，可判断黑表笔（表内电池的正极）所接的是二极管的阳极，红表笔所接的是阴极，如图6-2-1所示。一般要求正向电阻越小越好，反　　向电阻越大越好。若正、反向电阻都很小，说明二极管已失去单向导电作用；若正、反向电阻到很大，说明二极管以断路，无法再用。
　　　　　　
　　　　　　　　(a)二极管反向电阻测量　　　　　　　　　(b) 二极管反向电阻测量　　
　　　　　　　　　　　　　图6-2-1 用指针示式万用表测量二极管
　　　(2)用数字万用表的 档测
　　　　将万用表的红（V、Ω）表笔接二极管的一极，黑（COM）表笔接另一极。在测得正向压降值小的情况下，红表笔（表内电池的正极）　　所接的是阳极，黑表笔所接是阴极。一般所显示的二极管正向压降；硅二极管为0.55~0.70V，锗二极管为0.15~0.30V。若显示“0000”。　　说明管子已短路；若显示“过载”，说明二极管内部开路或处于反向状态（可对调表笔再测）。

6．2．3发光二极管（LED）
　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　图6-2-2 发光二极管的图形符号及外型图　　
　　　　　　　　　　　　　　（a）图形符号　　 （b）外型图
　　发光二极管的伏安特性与普通二极管类似，但它的正向压降和正向电阻要大一些，同时在正向电流达到一定值时能发出某种颜色的光。发光二极管发光颜色与在PN结中所掺加的材料有关，其发光亮度与所通正向电流大小有关。
　　使用发光二极管时注意：若用直流电源电压驱动时，在电路中要串接限流电阻，以防通过LED的电流过大而烧毁管子；若用交流信号驱动时，可在两端反极性并联整流二极管，以防止LED被反向击穿；若用逻辑芯片输出的TTL电平驱动，则可直接连接。发光二极管在电路中的图形和外形结构如图6-2-2所示。管脚及其好坏的判别与普通二极管相同。

6．2．4晶体三极管（半导体三极管）
　1.三极管的外型结构见图6-2-3。
　　　　　　　　　
　　　　　　　　图6-2-3 三极管的外型结构 　　　
　2.从外型结构判断三极管的管脚如图6-2-4所示。
　3.简易测试方法及管脚判别
　　用指针式万用表的Ω档进行测量：
　　　（1）估测穿透电流ICEO
　　　　用万用表的R×100档。如果测PNP型管，按图6-2-5进行连接;如果测NPN型管，红、黑表笔对调。一般测得阻值在几十至几百千欧以上　　较正常；若阻值较小，表明ICEO大，稳定性差；若阻值接近零，表明晶体管已经击穿；若阻值无穷大，表明晶体管内部断路。
　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　图6-2-4 从外型结构判断三极管的管脚
　　　 （2）估测电流放大系数β
　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　图6-2-5 用指针式万用表测三极管参数
　　　　　　　　　　　　　　　（a）测穿透电流ICE0 （b）β值测量
　　　　　用万用表的R×1k（或者R×100）档。如果测PNP型管，按图6-2-5 所示的电路连接。如果测NPN型管，红、黑笔对调。对比开关S在　　　接通和断开时测得的电阻值，两个读数相差越大，表明晶体管的β值越高。图中的100kΩ的电阻和开关S，可以用潮湿的手指捏住电极和　　　基极代替。注意不要让极电极和基极碰在一起，以免损坏晶体管。
　　　（3）判别晶体管管脚
　　　　 判断PNP型和MPN型晶体管：用万用表的R×1k(或者R×100)档。用黑表笔接晶体管的某一个管脚，用红表笔分别接其它两脚。如果表　　　针指示的两个阻值都很大，那么黑表笔接晶体管的某一个管脚，用红表笔接其它两脚。如果表针指示的两个阻值都很大，那么黑表笔所　　　接的那一个管脚是PNP型的基极，如果表针指示的两个阻值都很小，那么黑表笔所接的那个一个管脚是NPN型的基极；如果表针指示的阻　　　值一个很大，一个很小，那么黑表笔所接的那一个管脚不是基极。这就要另换一个管脚来试。以上方法，不但可以判断基极，而且可以　　　判断是PNP型还是NPN型晶体管。
　　　　判断基极后就可以进一步判断集电极和发射极。先假定一个管脚是集电极，另一个管脚是发射极，按照附图6-2-5的方法估测β值。然　　　后反过来，把原先假定的管脚对调一下，再估测β值，其中，β值大的那次的假定是对的。这样就把集电极个发射极也判断出来了。
　　 （4）判断硅管和锗管
　　　　用万用表R×1K档，测量三极管两个PN结的正向和反向电阻，就可以判断是硅管或是锗管。硅管PN结的正向电阻大约为3~10KΩ，反向　　　电阻大于500KΩ；锗管PN结的正向电阻大约500~2000Ω，反向电阻大于100KΩ。使用的万用表不同，测得的数值也不同。可以测量一下　　　已知的硅管，用来作为比较的标准。

6．3．1半导体集成电路型号命名法（国家标准GB3430-82）
　　半导体集成电路的型号由5部分组成，各部分的符号及意义如表6-3-1所示。

6．3．2集成电路芯片管脚识别
　1.双列直插式芯片
　　　双列直插式集成电路一般给出顶式管脚图。芯片上以缺口、小原点或竖线等标记出管脚“1”的位置。如图6-3-1中，左下第一脚即为1管脚，此后管脚号按逆时针方向排序。
　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　图6-3- 1 双列直插式芯片管脚排序
　　　　　　　　　　　　　　　表6-3-1 半导体集成电路型号命名方法
　　　　　　　
　2.圆型芯片
　　圆型集成电路芯片给出的是底脚图。一般在其外壳上有一个突出物，由它标明最大管脚序号所在位置，起它管脚序号的排列方法有的是按逆时针方向排序，也有的是按顺时针方向排序（参阅厂家产品说明书）。如图6-3-2 所示。
　　　
　　图6-3-2 圆形芯片管脚排序　　　　　　　　　　　　　　　　　图6-3-3 LM741的管脚图调零电路


6．3．3线性集成运算放大器
　1． 通用型集成单运放LM741
　　　LM741的管脚图见图6-3-3，特点是电压适应范围较宽，可在+ 5~+18V范围内选用；具有很高的输入共模、差模电压，电压范围分别为　　+15和+30V；内含频率补偿和过载、短路保护电路；可通过外接电位器进行调零，如图6-3-3所示。
　2．通用型低功耗集成四运放LM324
　　　LM324内含4个独立的高增益、频率补偿的运算放大器；既可单电源使用（3~30V），也可双电源使用（+1.5~+15V），驱动功耗低；可与　TTL逻辑电路相容。其管脚图如图6-3-4所示。
　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　图6-3-4 LM324管脚图

6．3．4集成三端稳压器
1.集成三端稳压器根据稳定电压的正、负极性分为78×××，79×××俩大系列。图6-3-5,图6-3-6给出了正、负稳压的典型电路。

2.三端稳压器的型号规格和管脚分布
　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　表6-3-2 三端稳压器输出电流字母表示法
　　　　　　
　　例如78M05三端稳压器可输出+5V，0.5A的稳定电压。
　　7912三端稳压器可输出－12V，1A的稳定电压。
3．外型及管脚分布见图6-3-7。
　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图6-3-7 三端稳压器的管脚图

6．3．5 TTL系列集成电路组件
　　TTL器件的典型产品为54族（军用品）和74（民用品）两大类。下面给出部分常用器件管脚排列和功能说明。
　　　1．74LS00 双输入四与非门，管脚图见图6-3-8
　　　2．74LS02 双输入四或门，管脚图见图6-3-9。
　　　3．74LS20 六反相器，管脚图见图6-3-10。
　　　4．74LS27 三输入三或非门，管脚图如图6-3-11。
　　　5．74LS30 八输入与非门，管脚图如图6-3-12。

　　　　　　　　
　　　　　　　　　　图6-3-11 74LS27 管脚图 　　　　　　　　　 图6-3-12 74LS30管脚图

6．3．6 CMOS系列数字集成电路组件
　　CC4051 八选一模拟开关。它是一个带有禁止端（INH）和三位译码端（A，B，C）控制的8路模拟开关电路；各模拟开关均为双向，既可实现8线 1线传输信号，也可实现1线 8线传输信号。其管脚图及真值表见图6-3-13。
　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　图6-3-13 CC4051 逻辑功能管脚图及真值表

6．3．7光电耦合器
　　光电耦合器内部由发光器件和光敏器件两部分组成，它可把由输入电流产生的光信号再转换为电信号传输出去。其内部结构原理图如图6-3-14。
　　　　　　 　　　　　　　　
　　　　　（a）二极管型　　（b）三极管型　　　　　　　（c）达林顿管型　　（d）晶闸管驱动型
　　　　　　　　　　　　　　　　　　图6-3-14 光电耦合器的几种类型

6．3．8 LED数码管
　　常见的数码管由7个条状和一个点状发光二极管管芯制成，见图6-3-15 ，根据其结构的不同，可分为共阳极数码管和共阴极数码管两种。
　　LED数码管中各段发光二极管的伏安特性和普通二极管类似，只是正向压降较大，正向电阻也较大。在一定范围内，其正向电流与发光亮度成正比。由于常规的数码管起辉电流只有1~2mA，最大极限电流也只有10~30mA，所以它的输入端在5V电源或高于TTL高电平（3.5V）的电路信号相接时，一定要串加限流电阻，以免损坏器件。
　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　图6-3-15 LED数码管内、外结构图及管脚分布
　　　　 　（a）LED数码管的正面图 （b）共阴极数码管等效电路（c）共阳极数码管等效电路