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从51初学者到电子工程师(5)          【字体:
从51初学者到电子工程师(5)
作者:穆玉隆    文章来源:网络    点击数:    更新时间:2006-11-14    

从51初学者到电子工程师(5) 

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。


2.9 电阻和电位器

2.9.1电阻的种类

2.9.1.1 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2×6(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

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。

2.9.1.2 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=102、502、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=0.1u;

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。

2.9.1.3 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

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。

2.9.1.4 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。

2.9.2 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:axial0.4、axial0.6、axial0.8等等;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;

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、ISA和PCI的边缘连接件与挡板之间的关系要完全把握才能去做电路板;否

则只是浪费金钱和时间;

对边缘器件与边缘之间的距离要是不能有把握的话,可以找3个人,每个人都计算

一遍,取个平均值,基本上就差不多了。

4. 对单片机的资源能不能作成这件事情一定要有把握,CPU运算速度和字长、内

存够不够大、程序存储器够不够大,需要仔细的规划;

5. 原理图经过专家认可无误后,画出来的PCB需要做网络检查,做到与原理图完

全一致;

 

2.10 继电器、固态继电器

2.10.1 继电器

继电器,就是利用继电器的线包在加电后产生的磁力,将2个电极吸合在一起;初

中还是高中的物理有它的原理。有兴趣可以打开一支看看,很好玩的。

继电器有:
1) 公共端:COM
2) 常开:normal open,NO
3) 常闭:normal close,NC

继电器主要指标:

工作电压:

工作电压有直流和交流的2种;

在PCB上,通常是直流的;交流的继电器通常是AC24V的居多,当然,还有AC220V的

。交流的继电器国产的比进口的,比如,idec,OMRON,fujitsu便宜很多,当然,

质量也差一些。

可以在百度上专门搜索一下继电器,上面有一些厂家产品的介绍。

常用的小功率的继电器是national 的居多,OMRON也有,便宜一些,一盒50只。

常用的电压有:

DC5V/DC9V/DC12V/DC24V等;

根据触点数量,可以分为:

单刀单掷/SPST

单刀双掷/SPDT

双刀双掷/DPDT

四刀双掷等/?

还要根据触点容量来分。

一般的都是DC30V/1A或者DC30V/2A,AC110V/0.2A,再大,就不能使用继电器了,

因为在触点切换,电流通过的瞬间,会产生拉弧,烧毁触点,使得切换不可*;这

是,可以使用固态继电器。

实际上,在PCB上的继电器的任务就是给出一个干接点信号,作为控制信号使用,

传递的是一个信号,而不是能量。或者控制一个大功率的开关等,让大功率的开关

去控制功率的传递;但是,后者也不如固态继电器来得方便。

继电器的封装通常是DIP16或者以上;也有更小的继电器,但是,价钱跟DIP16的差

不多。

注意:DIP16的继电器只有8个管脚;所以设计封装时,不要图省事直接使用DIP16

,这样容易在焊接的时候焊反了,导致出错。要专门设计继电器的封装,该有几个

脚就使用几个脚。


2.10.2 固态继电器

固态继电器,说白了,就是使用发光管触发的过零触发的可控硅。
可以说,跟光耦很相似,也是4个管脚,只是区别在:

4) 直接使用直流电压控制;可以认为内部已经有了一个限流电阻;
5) 接收光信号的一端是过零触发的可控硅;

可以说是一个电子开关,无触点的继电器。

因为无触点,所以可以通过大电流而不产生拉弧,工作寿命与开关次数无关。

触点作为信号使用的继电器的时间的工作寿命是100万次到300万次,可以查看技术

手册;

固态继电器可以认为是无限次的,所以在大电流和频繁开关的场合,使用固态继电

器。

固态继电器触点通过的信号通常是交流电压,但是也有直流电压的。

固态继电器可以通过AC220V或者AC380V以下的交流电;它的2个指标:

1) 工作电压,通常为DC5V和DC12V,也有DC24V的;
2) 工作电流:AC220V/1A/2A/4A不等。

国产的固态继电器质量不错,跟进口的没有区别,就是封装的质量太差,一批买回

来,个个都不一样,焊在电路板上东倒西歪,不美观;至于小功率的国产的继电器

市场上比较少见,有也不敢使。

进口的固态继电器有美国的和***的,4A以上的比较贵,***的OMRON的固态继电

器2A的才卖8元,侃侃价估计还能便宜,体积小,封装绝对的准确,可以很整齐地

在电路板上排列,不占地方;

2.12 线性电源:变压器、整流桥与三端稳压器

什么是线性电源?为什么叫线性?老树查了网络上的资料,也没有答案,只好等待

高明教我。

PCB上需要供电,就需要电源。电源分2种,一种是线性电源,象7805,就是线性电

源;

一种是开关电源,是将AC220V直接整流滤波成高压,推动功率管工作在100Khz以上

,再整流滤波成低压。

开关电源的工作原理可以通过百度查到。

线型电源需要工频变压器,将AC220V变换成低压,经过全桥的整流,和大电容的滤

波,成为脉动的直流,再经过三端稳压器,输出直流电压。

输出端还需要大的电解电容滤波。注意这时要选用足够大的电容容量和耐压值的电

解电容。耐压值不够,你就等着听响吧。电容容量不够,整流输出的电压和输出的

电压的压差不够,输出电压会有纹波,单片机系统工作不正常。

通常电路板上需要的是DC5V,一般来说,现在的电路板,一片7805,再加散热片也

基本够用了。功率越大,散热片也越大。

变压器有多种规格:

1、 普通E型矽钢片绕制的变压器,现在最大量的是广西普宁雄英出的变压器,通

过了长城认证,质量是不错的,最大的好处是便宜,现货量大;通常的规格是单9V

、12V,双9V、12V等;可能这个地方出矽钢片,有这样的矿藏。

2、 环型变压器,象个椭圆型;

3、 最近好像圆形的变压器也多起来了,后2种变压器应该是漏磁小、发热少、效

率高,大功率的整流时使用,当然单位瓦数也贵啊,按照1元/W计算预算应该差不

多了。

这2种变压器都需要定制,可以定制各种规格的。

4、 焊在电路板上的变压器,比较有名的是兵字品牌。在《电子技术应用》和《电

子产品世界》上常年做广告。秦皇岛也有一家,好像叫耀华。

怎么计算变压器需要多大的功率?

首先,计算功耗。比如:Dc5V/0.25A,也就是1.25W的功耗。

7805效率50%,变压器效率50%,就是说,需要6W的变压器。

Dc5V/0.25A的输入压差大概在3V,6V的变压器整流出来的电压是大约6×1.4=8.4V

,也差不多了。所有选用AC6V/6W的变压器。再到市场上找一个差不多的变压器用

上就行了。

注意:电流越大,压差越大;在电路工作的时候,可以拿示波器看看电源的波形是

不是平稳。

78系列的芯片做的比较多而好的是美国国家半导体公司(national semiconductor

)的LM780X和摩托罗拉公司MC780X 等2大系列。

78系列是高压差的稳压芯片,现在有低压差的稳压芯片,其机理参见沙占友老师的

书籍。有LM2930、LM2937、LM2940C、LM2990等4个系列。

如果需要更大的电源供给,或者使用开关电源,或者去买成品的线性电源,象辽宁

朝阳4NIC的电源,质量不错,价格也不错

文章录入:穆玉隆    责任编辑:穆玉隆 
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