《电子线路设计》word文档
第二章 常用电子元器件
电子元器件是组成一个电子产品的重要部分。对于电子工程技术人员来说，全面了解各类电子元器件的结构及特点，正确选择并合理地应用它们，是成功研制电子产品的重要因素之一。
2.1 电阻器
2.1.1 电阻器的命名方法
根据国家标准GB2470—81的规定，电阻器的型号由以下几部分组成。
表2-1 电阻器的分类代号及其意义
表2-2 电阻器的材料代号及其意义
例如，RJ71表示精密金属膜电阻器，WSW1A 表示微调有机实芯电位器。常见的电阻器外形图如图2.1.1所示。
区别代号（用大写字母表示）
序号（用数字表示）
分类（多数用数字表示，个别用字母表示，见表2—1）
主称（用字母表示，R 一般电阻，W 电位器，M 敏感电阻）
材料（用字母表示，见表2—2）
图2.1.1 常用电阻器外形图
2.1.2 电阻器的分类及特点
1．薄膜类
在玻璃或陶瓷基体上沉积一层碳膜、金属膜、金属氧化膜等形成电阻薄膜，膜的厚度一般在几微米以下。
（1）金属膜电阻（型号：RJ）。在陶瓷骨架表面，经真空高温或烧渗工艺蒸发沉积一层金属膜或合金膜。其特点是：精度高、稳定性好、噪声低、体积小、高频特性好。且允许工作环境温度范围大（-55～+125℃）、温度系数低（（50～100）×10-6/℃）。目前是组成电子电路应用最广泛的电阻之一。常用额定功率有1/8W、1/4W、1/2W、1W、2W等，标称阻值在10～10之间。
（2）金属氧化膜电阻（型号：RY）。在玻璃、瓷器等材料上，通过高温以化学反应形式生成以二氧化锡为主体的金属氧化层。该电阻器由于氧化膜膜层比较厚，因而具有极好的脉冲、高频和过负荷性能，且耐磨、耐腐蚀、化学性能稳定。但阻值范围窄，温度系数比金属膜电阻差。
（3）碳膜电阻（型号：RT）。在陶瓷骨架表面上，将碳氢化合物在真空中通过高温蒸发分解沉积成碳结晶导电膜。碳膜电阻价格低廉，阻值范围宽（10～10M），温度系数为负值。常用额定功率为1/8W～10W，精度等级为±5％、±10％、±20％，在一般电子产品中大量使用。
2．合金类
用块状电阻合金拉制成合金线或碾压成合金箔制成电阻，主要包括：
（1）线绕电阻（型号：RX）。将康铜丝或镍铬合金丝绕在磁管上，并将其外层涂以珐琅或玻璃釉加以保护。线绕电阻具有高稳定性、高精度、大功率等特点。温度系数可做到
小于10
-6/℃，精度高于±0.01％，最大功率可达200W。但线绕电阻的缺点是自身电感和分布电容比较大，不适合在高频电路中使用。
（2）精密合金箔电阻（型号：RJ）。在玻璃基片上粘和一块合金箔，用光刻法蚀出一定图形，并涂敷环氧树脂保护层，引线封装后形成。该电阻器最大特点是具有自动补偿电阻温度系数功能，故精度高、稳定性好、高频响应好。这种电阻的精度可达±0.001％,稳定性为±5×10-4％/年，温度系数为±10-6/℃。可见它是一种高精度电阻。
3．合成类
将导电材料与非导电材料按一定比例混合成不同电阻率的材料后制成的电阻。该电阻的最突出的优点是可靠性高，但电特性能比较差。常在某些特殊的领域内使用（如航空航天工业、海底电缆等）。合成类电阻种类比较多，按用途可分为通用型、高阻型和高压型等。
（1）金属玻璃釉电阻(型号：RI)。以无机材料做粘合剂，用印刷烧结工艺在陶瓷基体上形成电阻膜。该电阻具有较高的耐热性和耐潮性，常用它制成小型化贴片式电阻。
（2）实芯电阻（型号：RS）。用有机树脂和碳粉合成电阻率不同的材料后热压而成。体积与相同功率的金属膜电阻相当，但噪声比金属膜电阻大。阻值范围为4.7～22M，精度等级为±5％、±10％、±20％。
（3）合成膜电阻（RH）。合成膜电阻可制成高压型和高阻型。高阻型电阻的阻值范围为10M～106M，允许误差为±5％、±10％。高压型电阻的阻值范围为47～1000，耐压分10kV和35kV两挡。
（4）厚膜电阻网络（电阻排）。它是以高铝瓷做基体，综合掩膜、光刻、烧结等工艺，在一块基片上制成多个参数性能一致的电阻，连接成电阻网络，也叫集成电阻。集成电阻的特点是温度系数小，阻值范围宽，参数对称性好。目前已越来越多的被应用在各种电子设备中。
4．敏感类
使用不同材料和工艺制造的半导体电阻，具有对温度、光照度、湿度、压力、磁通量、气体浓度等非电物理量敏感的性质，这类电阻叫敏感电阻。利用这些不同类型的电阻，可以构成检测不同物理量的传感器。这类电阻主要应用于自动检测和自动控制领域中。
2.1.3 常用电阻器的标志方法
一般电子元器件的标注应反映出它们的种类、材料及主要电气参数。电阻器常用的标注方法有直标法、文字符号法和色标法三种。
1．直标法
把元件的主要参数直接印制在元件的表面上，这种方法主要用于功率比较大的电阻。如电阻表面上印有RXYC-50-T-1
k5-±10％，其含义是耐潮被釉线绕可调电阻器，额定功率为50W，阻值为1.5k，允许误差为±10％。
2．文字符号法
传统的电阻器文字符号标注是将电阻器的阻值、精度、功率、材料等用文字符号在电阻体上表示出来。如阻值单位用、k、表示,精度用等级J（±5％）、K（±10％）、M（±20％），电阻器的材料可通过外表的颜色予以区别等。
随着电子元件的不断小型化，特别是表面安装元器件（SMC和SMD）的制造工艺不断进步，使得电阻器的体积越来越小，其元件表面上标注的文字符号也作出了相应改革。一般仅用三位数字标注电阻器的数值，精度等级不再表示出来（一般小于±5％）。具体规定如下：
（1）元件表面涂以黑颜色表示电阻器。
（2）电阻器的基本标注单位是欧姆（），其数值大小用三位数字标注。
（3）对于十个基本标注单位以上的电阻器，前两位数字表示数值的有效数字，第三位数字表示数值的倍率。如100表示其阻值为10×100＝10；223表示其阻值为22×103＝22k。
（4）对于十个基本标注单位以下的元件，第一位、第三位数字表示数值的有效数字，第二位用字母“R”表示小数点。如3R9表示其阻值为3.9。
3．色标法
小功率电阻器使用最广泛的是色标法，一般用背景区别电阻器的种类：如浅色（淡绿色、淡蓝色、浅棕色）表示碳膜电阻，用红色表示金属或金属氧化膜电阻，深绿色表示线绕电阻。一般用色环表示电阻器的数值及精度。
普通电阻器大多用四个色环表示其阻值和允许偏差。第一、二环表示有效数字，第三环表示倍率（乘数），与前三环距离较大的第四环表示精度。
精密电阻器采用五个色环标志，第一、二、三环表示有效数字，第四环表示倍率，与前四环距离较大的第五环表示精度。有关色码标注的定义见表2-3所示。图2.1.2所示为两种色环电阻的标注图。
精度精度
倍率倍率
第二位数
第三位数
第二位数
第一位数
第一位数
图2.1.2 两种色环电阻的标注图
例如标有蓝、灰、橙、金四环标注的电阻，其阻值大小为：68×103＝68000（68k），允许偏差为±5％。标有棕、黑、绿、棕、棕五环标注的电阻，其阻值大小为：105×101＝1050（1.05k），允许偏差为±1％。
表2-3 色码标注各位色环代表的意义
颜色有效数字倍率（乘数）允许偏差（%）
黑0100
棕1101±1
红2102±2
橙3103
黄4104
绿5105±0.5
蓝6106±0.25
紫7107±0.1
灰8108
白9109
金10-1±5
银10-2±10
无色±20
2.1.4 电阻器的正确选用
在选择电阻器的阻值时，应根据设计电路时理论计算电阻值，在最靠近标称值系列中选用。普通电阻器（不包括精密电阻器）阻值标称系列值见表2-4，实际电阻器的阻值是表中的数值乘以10n（n为整数）。
表2-4 电阻器阻值标称系列值
允许偏差（％）阻值（）
±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
根据理论计算电阻器在电路中消耗的功率，合理选择电阻器的额定功率。一般按额定功率是实际功率的1.5～3倍之间选定。普通电阻器额定功率标称系列值见表2-5。
根据电路的具体要求。适当选用电阻器的类型。如在哪些稳定性、耐热性、可靠性要求比较高的电路中，应选用金属膜或金属氧化膜电阻；对于要求功率大、耐热性能好，工作频率要求不高，可选用线绕电阻；对于无特殊要求的一般电路，可使用碳膜电阻器，以降低成本。
表2-5 电阻器额定功率标称系列值
电阻器类型额定功率（W）
线绕电阻器0.05、0.125、0.25、0.5、1、2、4、8、10、16、25、40、50 、75、100、150、
250、500
非线绕电阻器0.05、0.125、0.25、0.5、1、2、5、10、25、50、100
例：由发光二极管组成的电路如图2.1.3所示。设流过发光二极管的正向电流I F＝15mA，发光二极管的正向压降约1.95V，试选定限流电阻R。
12
1
2
Vcc
R
LED
I
F
图2.1.3 发光二极管组成的电路
解：计算电阻R理论值。Ω
≈
-
=
-
=670
mA
15
V
95
.1
V
12
F
F
CC
I
V
V
R
根据表2-4，实际选择电阻值 R=680
电阻器实际消耗的功率)
W
(
15
.0
680
)
10
15
(2
3
2
F
≈
?
?
=
≈-
R
I
P
实际选用电阻器的额定功率为 0.25W。由于该电阻器不必要使用高精度，温度特性也不必特别考虑，故可选用一般碳膜电阻器即可。
2.2 电位器
电位器是一种可调电阻，也是电子电路中用途最广泛的元器件之一。它对外有三个引出端，其中两个为固定端，另一个是中心抽头。转动或调节电位器转动轴，其中心抽头与固定端之间的电阻将发生变化。常见的电位器外形图如图2.2.1所示。
12V
图2.2.1 常用电位器外形图
2.2.1 电位器的性能指标
电位器与电阻器的性能指标含义在标称阻值、允许偏差、额定功率等方面是一致的，除此之外还有如下指标。
1. 阻值变化规律
阻值变化规律是指电位器旋转角度（或行程）与作为分压器使用时输出电压的关系。常见电位器的阻值变化规律有线性变化型、指数变化型、对数变化型。
2．滑动噪声
当电刷在电阻体上滑动时，电位器中心端与固定端之间的电压出现无规则的起伏，这种现象称为电位器的滑动噪声。它是由材料电阻率分布的不均匀以及电刷滑动时接触电阻的无规律变化引起的。
3．分辨力
对输出量可实现的最精细的调节能力。线绕电位器的分辨力较差。
4．极限电压
电位器在短时间内能承受的最高电压。
5．机械耐久性
通常以旋转（或滑动）多少次为标志，是表示电位器使用寿命的指标。
2.2.2 几种常用电位器型号与规格
1．有机实芯电位器
由导电材料与有机填料、热固性树脂配制成电阻粉，经过热压，在基座上形成实芯电阻体。该电位器的特点是结构简单、耐高温、体积小、寿命长、可靠性高，广泛用于焊接在电路板上作微调使用；缺点是耐压低、噪声大。几种常用的有机实芯电位器性能指标见表2-6所示。
表2-6 常用有机实芯电位器的性能指标
100Ω～4.7MΩ
1kΩ～1MΩ