常 用 元 器 件 及 测 量 仪 器 介 绍.docx
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常用元器件及测量仪器介绍
常用元器件及测量仪器介绍
常用元、器件简介
[要点提示]
1、电阻器和电位器
2、电容器
3、电感器
[内容简介]
任何电子电路都是由元器件组成的。
而常用的主要是电阻器、电容器、电感器和各种半导体(如二极管、三极管、场效应管、集成电路等)为了正确地选择和使用这些元、器件,就必须对它们的各种性能、结构与规格有一个完整的了解。
6.1.1电阻器和电位器
一、电阻器R
在电子设备中,电阻器是应用最广泛的一种元件。
其主要用途是稳定和调节电路中电流和电压。
其次还可作为分流器、分压器和消耗能量的负载等。
常用电阻器有实心碳质电阻、薄膜电阻器、线绕电阻器和热敏电阻器等,其中又有固定电阻器和可变电阻器之分。
常用电阻器的外形和符号如图6.1.1所示。
图6.1.1电阻器的外形和符号
二、电位器W
电位器是一种具有三个接头的可变电阻器。
其阻值可在一定范围内连续可调。
电位器的种类有以下几种:
按电阻体的材料可分为碳质、薄膜和线绕三种。
它们的性能和特点与同材料的固定电阻器相似,所不同的只是电位器有可动的触点。
因而使用电位器时需要考虑它的阻值变化特性、接触的可靠性、材料的耐磨性等等。
一般,线绕电位器的误差小于±10%,非线性电位器的误差小于±20%。
其阻值、误差和型号均标在电位器上。
按调节机构的运动方式可分为;旋转式、直滑式。
按机构可分为单联、双联、带开关、不带开关等;开关式又有旋转式、推拉式、按键等。
按用途可分为普通电位器、精密电位器、功率电位器、微调电位器和专业电位器等。
按输出特性和函数关系可分为线性和非线性电位器,如图6.1.2所示。
线绕电位器的阻值变化特性一般都是直线式的。
非线性电位器的阻值变化特性分为直线式(X型)、对数式(D型)、指数式(Z型)三种。
所有X、D、Z字母符号一般印在电位器上,使用时应主意。
常用电位器的外形和符号如图6.1.3所示。
图6.1.2输出特性和函数关系图6.1.3电位器的外形和符号
三、电阻器和电位器的命名法
电阻器和电位器的命名法如表6.1.1所示
表6.1.1
第一部分
第二部分
第三部分
第四部分
用字母表示主称
用字母表示材料
用数字或字母表示特征
用数字表示序号
符号
意义
符号
意义
符号
意义
R
W
电阻器
电位器
T
P
U
C
H
I
J
Y
S
N
X
R
G
M
碳膜
硼碳膜
硅碳膜
沉积膜
合成膜
玻璃釉膜
金属膜(箔)
氧化膜
有机实芯
无机实芯
线绕
热敏
光敏
压敏
1,2
3
4
5
7
8
9
G
T
X
L
W
D
普通
超高频
高阻
高温
精密
电阻器—高压
电位器—特殊 函数
特殊
高功率
可调
小型
测量用
微调
多圈
包括:
额定功率
阻值
允许误差
精度
等级
示例:
RJ71-0.125-5.1KI型电阻器
由此可见,这是精密金属膜电阻器,其额定功率为1/8W,标称电组值为5.1KΩ,允许误差为±0.5%
四、电阻器和电位器的主要性能指标
⒈额定功率:
电阻器在规定的气压、温度等条件下长期工作时允许消耗的最大功率叫做额定功率。
当超过额定功率时,电阻器的阻值将发生变化,甚至发热烧毁,为使电阻器能经久耐用,应采用比实际消耗功率大1~2倍的电阻器。
⒉标称阻值:
是指产品标志的“名义”阻值,其单位为欧姆(Ω)、千欧(KΩ)、
兆欧(MΩ),其中1KΩ=103Ω,1MΩ=106Ω。
标称阻值系列如表6.1.2所示
表6.1.2
允许误差
系列代号
标称阻值系列
±5%
E24
1.01.11.21.31.51.61.82.02.22.73.0
3.33.63.94.34.75.15.66.26.87.58.29.1
±10%
E12
1.00.21.51.82.22.73.33.94.75.66.88.2
±20%
E6
1.01.52.23.34.76.8
实际电阻器的阻值是表中数据乘10nΩ,其中n为1,2……。
表中标准值的特点是:
对两个相邻的标称值,如果较小一个是正向误差,较大的一个负向误差,则二者就十分接近。
因此,在各级电阻器中用表中所列的标称值系列即可包括全部使用的阻值。
⒊允许误差:
是指电阻器和电位器阻值对标称阻值的最大允许偏差范围。
它是产品的精度。
允许误差的等级一般分为六级,见表6.1.3
表6.1.3
级别
005
01
02
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
允许误差
±0.5%
±1%
±2%
±5%
±10%
±20%
电阻器的阻值和误差,一般常用数字标印在电阻上,但对于小型电阻值常用四道色环来表示。
四道色环的意义分别是:
第一、第二色环表示阻值的有效数字,第三色环表示乘倍数(零的个数),第四色环为电阻的误差等级。
各种色环的意义见表6.1.4。
五、电路中电阻器数值的标注规则
为了简便,电路图中的电阻阻值常按以下规则来标注:
一欧以下的电阻在注明阻值后,应写上“Ω”的字母;一欧到一千欧的电阻,有时只写出阻值,不注单位。
例如20、200,分别表示20Ω、200Ω;一千欧到十千欧的电阻,以千欧为单位,符号是“K”。
例如5.1K、51K等;百万欧以上的以兆欧为单位,符号是“M”。
例如1M、3M等;在一百千欧到一个兆欧之间的电阻值,可用千欧为单位,也可用兆欧为单位。
例如0.47M和470K都表示四十七万欧姆。
六、电阻器和电位器的简单测试方法
当测量精度要求不高时,可用万用表的欧姆档直接测量电组值。
测试的方法:
首先将万用表的功能选择档拨至“Ω”档,量程置合适档。
将两根测试笔短路,表头指针应在Ω刻度线零点,若不在零点,则要调节“Ω”旋钮(零欧姆调整电位器)。
调零后即可把被测电阻串接于两根测试笔之间,此时指针偏转(使指针尽量处于电阻标尺的1/2~2/3的位置,故误差最小),待稳定后可从Ω刻度线上直接读出所示的数值,并乘上该档的倍率。
当另换量程时,必须再次短接两根测试笔重新调零。
电位器有三个线端子,在电路中可通过旋转轴能使电阻值在最大与最小之间变化。
与电阻的测量方法相同,其阻值应与标称值相同。
若用万用表的“Ω”档测量时,指针不动,说明已断路。
6.1.2电容器
一、电容器的种类
电容器是一种储能元件。
在电路中用于调谐、滤波、耦合、旁路和能量转换等。
电容器的种类如下。
⒈按其结构,可分为以下三种:
⑴固定电容器:
其电容量是固定不可调的,称之为固定电容器。
图6.1.4所示为几种固定电容器的外形和符号。
(a)固定电容器 (b)电解电容器
图6.1.4固定电容器的外形和符号
⑵半可调电容器(微调电容器):
电容量可在小范围内变化,其可变容量为十几~几十皮法,最高达一百皮法(以陶瓷为介质时)。
图6.1.5所示为两种半可变电容器的外形和符号。
⑶可变电容器:
其电容量可在一定范围内连续变化。
常有“单联”、“双联”之分,可变电容器容量的改变是用改变极片间相对位置的方法来实现的。
固定不动的一组极片称为定片,可动的一组极片称为动片。
一般以空气作介质,也有用有机薄膜作介质的。
其外形和符号如图6.1.6所示。
⒉按电容器的介质材料可分为以下几种:
⑴电解电容器(CD):
它是以电解液作介质的电容器,容量较大,耐压高(体积大),一般在500V以下。
常用于交流旁路和滤波。
缺点是容量的误差大,且随频率而变动,绝缘电阻低。
电解电容器有正、负极之分,一般外壳为负端,另一接头为正端,安装时不能接错。
图6.1.5微调电容器外形和符号图6.1.6可变电容器外形和符号
若接错,电解作用会反向进行,氧化膜很快变薄,漏电流急剧增加,如果所加的直流电压过大,则电容器很快发热,甚至会引起爆炸。
⑵云母电容器(CY):
是以云母作介质的电容器。
它具有很高的绝缘性能,即使在高频时使用亦只有很小的介质损耗。
因此,它的工作频率高,稳定性良好,耐压高(几百伏~几千伏),但容量小(几十皮法~几万皮法)。
⑶瓷片电容器(CCX):
其特点是体积小、损耗小、温度系数小,但耐压较低(一般为60~70V),容量较小(一般为1pF~1000pF)。
⑷巨型混合介质电容器(CH):
此电容器耐压很高(可高于2KV),体积较小,容量也比较大。
还有CT—3的玻璃釉电容器,CZJX金属膜纸介电容器等。
⒌几种微调电容器(CM、CCWX):
空气微调—以空气为介质,性能好,温度系数小,但体积大,容量不大。
瓷微调—可调范围不大,损耗大、易碎、体积小。
二、电容器的型号命名法
电容器的命名法见表6.1.5
表6.1.5
第一部分
第二部分
第三部分
第四部分
名称
材料
特征
序号
电容器
符号
意义
符号
意义
符号
符号
C
C
T
I
Y
Z
J
L
D
A
高频瓷
低频瓷
玻璃
釉云母
纸介
金属化纸
涤纶
铝电解
钽电解
T
W
J
X
D
M
Y
C
S
铁电
微调
金属化
小型
电压
密封
高压
穿心式
独石
用字母或数字
示例:
CJX—250—0.33—±10%电容器
三、电容器的主要性能指标
⒈电容器:
是指电容器加上电压后,储存电荷的能力。
其单位有法拉(F)、微法(μF)和皮法(pF)。
皮法也称为微微法(μμF)。
三者的关系为:
⒉标称电容量:
标称电容量是标志在电容器上的“名义”电容量。
我国固定电容器标称电容量系列为E24、E12、E6。
⒊允许误差:
允许误差是实际电容器对于标称电容量的最大允许偏差范围。
固定电容器的允许误差范围分为:
±1%、±2%、±5%、±10%、±20%、+20%~-30%、+50%~-20%、+100%~-10%八级。
常用固定电容器标称容量系列见表6.1.6。
表6.1.6
电容类别
允许误差
容量范围
标称容量系列
纸介电容、金属化纸介电容、纸膜复合介质电容、低频(有极性)有机薄膜介质电容
±5%
±10%
±20%
100pF~1Μf
1.0;1.5;2.2;3.3;4.7;6.8
1Μf~100μF
1;2;4;6;8;10;15;20;30;50;60;80;100
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%
1.0;1.1;1.2;1.3;1.5;1.6;1.8;2.0;2.2;2.4;2.7;3.0;3.3;3.6;3.9;4.3;4.7;5.1;5.6;6.2;6.8;7.5;8.2;9.1
±10%
1.0;1.2;1.5;1.8;2.2;2.7;3.3;3.9;4.7;5.6;6.8;8.2;
±20%
1.0;1.5;2.2;3.3;4.7;6.8
铝、钽、铌、钛电解电容
±10%
±20%
+50%
-20%
+100%
-20%
1.0;1.5;2.2;3.3;4.7;6.8(容量单位μF)
⒋额定工作电压:
是指电容器在规定的工作温度范围内,长期、可靠地工作所能承受的最高电压。
⒌绝缘电阻:
是指电容器两端所加入直流电压与漏电流之比,它决定于所用介质的质量和几何尺寸。
绝缘电阻越大越好。
一般应在5000MΩ以上,优质电容器可达到TΩ(1012Ω,称为太欧)级。
⒍损耗:
是指电容器在电场的作用下,总有一部分电能转换为热能,所损耗的能量称为电容器的损耗。
电容器能量损耗是指加在交流电压时电容器所损耗的功率,它包括金属极板的损耗和介质损耗两部分,小功率电容器主要介质损耗。
由于介质损耗,电容器会消耗一定功率,这种损耗通常用损耗功率和电容器无功功率之比,即损耗角的正切值表示:
tgδ=损耗功率/无功功率
在同容量、同工作条件下,损耗角越大,电容器损耗也越大。
损耗角大的电容不适于高频工作。
四、电路图中电容器参数的标注规则
容量自1微微法~1千微微法的电容一般以微微法为单位,符号用μμF或pF。
容量大于100pF时,一般可省去pF符号,例如250即表示250pF。
容量在10,000pF以上的往往以“μF”为单位。
当容量小于1μF时,可省去μF符号,例如0.05即表示0.05μF。
电解电容器一般都以微法为单位。
五、电容器质量优劣的简单测试
一般可用万用表的欧姆档就可简单地测量出电容器的优劣情况,粗略的辨别其漏电、容量衰减或失效的情况。
具体方法是:
⒈选档:
选择“R×1K”或“R×100”档(应先调零)。
⒉接法:
一般电容器,万用表的测试笔可任意接电容的两根引线。
电解电容器,万用表黑笔接正极,红笔接负极(电解电容器测试前应先将正、负极短路放电)。
测试时的现象和结论见表6.1.7
表6.1.7
分类
现象
结论
一般电容
电解电容
表针基本不动(在∞附近)
表针先较大幅度右摆,然后慢慢向左退回“∞”
好电容
一般电容电解电容
表针不动(停在∞上)
坏电容(内部断路)
一般电容电解电容
表针指示阻值很小
坏电容(内部短路)
一般电容电解电容
表针指示较大(几百MΩ<阻值<∞)
表针先大幅度右摆,然后慢慢向左退,但退不回∞处(几百MΩ<阻值)
漏电(表针指示称为漏电阻)
6.1.3电感器
一、电感器的分类
电感器是根据电磁感应原理制成的器件。
在电子设备中电感器分为两大类:
一类是应用自感作用的电感线圈,另一类是应用互感作用的变压器或互感器。
根据电感器的结构和用途,一般可分类如下:
⒈电感线圈可分为:
单层线圈、多层线圈、蜂房式线圈、带磁芯线圈和磁芯有间隙的电感器等。
根据电感器的电感量是否可调,分为固定、可变和微调电感器。
⒉变压器可分为:
电源变压器、低频输入变压器、低频输出变压器、中频变压器和宽频带变压器等。
电感器在电路中的符号一般有表6.1.8中的几种形式。
表6.1.8
符号
名称
空心线圈
带抽头的电感线圈
铁心电感
铁氧体电感
符号
名称
可变电感线圈
有滑动接点的电感线圈
带磁芯的可调电感线圈
带非磁性金属芯子的电感线圈
二、电感器型号命名法
⒈电感线圈的型号 ⒉变压器型号
三、电感器的主要性能指标
⒈电感量L:
是指电感器通过变化电流时产生感应电动势的能力。
其大小由电感线圈的匝数N、直径D、长度L,磁介质的磁导率μ来决定。
当线圈的长度L远大于直径D时,或者线圈是环状时,电感量为:
式中n为线圈单位长度内的匝数,V为体积,L的单位为亨利。
电感器常用单位为亨利(H)、毫亨(mH)、微亨(μH)它们之间的关系为:
⒉品质因数Q:
品质因数是反映电感器传输能量的本领。
Q值越大,传输能量的本领越大,即损耗越小。
用公式表示为:
式中ω—工作频率(ω=2πf),L—线圈的电感,R—线圈的总损耗电阻。
线圈的品质因数Q,根据使用的要求而确定。
一般要求Q=50—300。
⒊额定电流:
主要是对高频电感器和大功率谐振线圈而言的,当电感器超过额定电流值时,电感器将发热,严重时会烧坏。
四、电感器的简单测试
利用万用表的欧姆档可简单地测量出电感器的优劣情况。
具体方法是:
⒈选档:
选择万用表的R×1档(先调零)
⒉接法:
用万用表的测试笔任意接电感器的两角。
测试时的现象和结论如表6.1.9所示。
表6.1.9
现象
可能原因
结论
表针指示电阻很大
电感线圈多股线中有几股断线
坏电感
表针不动(停在∞上)
电感线圈开路
坏电感
表针指示电组值为零
电感线圈严重短路
坏电感
表针指示电组值为零点几欧~几欧
好电感
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