初學電子知識

2020-12-04 電子產品世界

  初學電子知識,請先把「電」當做「水」,「電路」就等於「水路」;接著了解一些常用名詞術語,對照實物認識幾種常用的電子元件及其功能;最後動手做一些實驗。

  任何電子產品都是電子元件組成的,學習電子技術就要先學電子元件。

  電子元件的組合就成了電子電路,這也是基礎知識。有了電子元件、電子電路的知識,電子工具也會用了,你就應該多動手進行產品實戰了。

  學電子最能儘快受益的莫過於自裝音響和功放了。欣賞音樂本身是一種美的享受,可是能用自己的成果來享受則更是達到一種新的境界。

  懂電子的朋友學電腦比不懂電子朋友學電腦要快要容易。懂電子的朋友用電腦是由電腦內部學到外部,不懂電子的朋友則是從電腦外部學到電腦內部。

  什麼是「場」?運動場常指大家可以做運動的一個範圍,電場是指電產生作用力的一個範圍,磁場是指磁產生作用力的一個範圍,其它類同。

  導體,電比較容易通過的物體。絕緣體,電比較難通過的物體。導體和絕緣體並沒有明顯的介限,導體和絕緣體是導電能力相差很多很多倍的兩個物體相對而言的。

  有很多物體,它們在常見的不同的物理情況(溫度、電場、磁場、光照、摻雜等等)下呈現出不同的導電狀態。我們稱這類物體為半導體。

  有了導體、絕緣體和半導體,就可以生產出各種各樣的電子元件,我們就可以方便簡單的檢測和利用電能了。

  開關實際上是一個短路器和開路器,是一個電阻在零歐姆和無窮大兩個阻值上變換的元件,這跟自來水開關的效果和原理是一樣的。

  任何時候,只要有電流流過,就必定有一個閉合的通路。這個通路就是電流迴路。不考慮電源內部的情況下,電流一定是從正極流向負極。

  電源相當於一個特殊的電子元件,有閉合的通路才能產生電流。沒有導體以及其它電子元件連接成閉合的通路就不會產生電流。

  沒有迴路就一定沒有電流,有電流就一定有迴路。(交流電流並不需要物理上的通路,真空、空氣也能形成電流迴路。)

  兩個不同的水位線存在一個水差,就是水壓。水壓之間有一根水管的話,水就會流動,水流動就會受到阻力。水管越細,阻力越大,水流越小;水壓越高,水流越大。電壓是指兩個物體之間的電勢差,就是電壓。如果電壓之間有一個導電通路的話,這個通路裡面就會產生電流。電阻越大,電流越小;電壓越高,電流越大。

  水壓、水流、水阻。水流動的方向是從高處流向低處(不算抽水機在內);對應電的比喻:電壓、電流、電阻。電流動的方向是從正極流向負極(不算電源在內)。

  兩個水位之間的水位差等於水壓;兩個電極之間的電勢差等於電壓。高水位相當於正電極,低水位相當於負電極。

  電阻、電容、二極體等電子元件有兩個引腳,這些元件在使用過程中,必須按照某種規律將引腳連接起來。

  三極體相當於一個阻值可以受控制的電阻器,就是將三極體的集電極和發射極這兩個腳等效成一個電阻,基極起控制作用。

  所有的電子元件有兩種基本的連接方法,並聯:並聯電路兩端的電壓是相等的。串聯:串聯電路中的電流是相等的。

  並聯和串聯是最基本的電路連接,不論多複雜的電路都可以分解成基本的並聯和串聯,所有的電子元件也都是因為並聯和串聯的接法才形成電流迴路。

  電阻的阻值是越並越小,相當於水管變多,通路變寬,水流的阻力變小;電阻的阻值是越串越大,相當於水管變長,通路變長,水流的阻力變大。

  測量電壓時一定是要把電壓表並聯在需要測試的兩端上,電壓表存在內阻會消耗小小的電流讓指針偏轉。一般來說,電壓表內阻較大可以忽略不計。

  測量電流時一定是要把電流表串聯在需要測試的迴路(需要先斷開迴路)上,電流表會對電流起小小的阻礙作用。一般來說,電流表內阻較小可以忽略不計。

  電源是一個可以維持兩個測試點之間電壓的裝置,它可以是市電,可以是電池,可以是線圈,可以是電容等。

  電池提供電能的電壓極性是長期固定不變的,我們稱為直流電。常用的乾電池的額定電壓每節是1.5V。

  市電供應的電能是交流電,正極和負極在時刻交替的變換著。那是因為發電機線圈是在周而復始的和磁場做相對運動,如果安裝電流換向器,就可以發出直流電。

  交流電是沒有正負極之分的,市電中的零線和火線在正負極性、電壓高低等各方面的表現是一樣的,是完全對稱的。

  市電的電壓是220V50Hz,意思是說有效電壓為220V,每秒中正負極要變換50次。注意:多少Hz就會變換多少次。

  建議初學者多採用12V以下的電子製作,這樣成本比較低,電壓比較低,萬一有插接錯電子元件,燒壞元件的可能性也要小。電壓越低越安全(少損壞電子元件)

  在一些大型的電子系統中往往真的有一根很粗的導線接入了大地。但是,電子技術中常說的接地並不是真的要求用導線去接到大地。

  電子技術中常說的接地或者地線往往和大地一點關係都沒有。電子線路中的地線是指直流電、交流電或者各種電信號共用的一部分電流迴路。

  說某一座山的海拔多少,就是以海平面為公共參考點。說某一點的電壓有多高,就必需找一個相當於海平面的參考點,這就是電子電路圖中的地線。

  現在大多數情況,電源負極是各種信號共用得最多的一部分電流迴路,一般以電源的負極作為地線。這時,如果某元件的腳接電源負極,那麼就說那隻元件腳接地。

  地是我們假定的、公用的一個電壓參考點。在比較複雜的電路中,往往可能會有多組電源,同時也可能會選擇多個參考點,那麼就可能會有幾個地,這些地也不一定會連通。

  耦合、旁路、退耦三個詞都是傳輸信號、給信號提供通路的意思。其中耦合是指前後級之間傳遞,旁路、退耦則是指需要在對地之間提供信號通路(每級內部用)。

  提供信號通路也就是構成電流迴路。沒有電流迴路就不會有電流,任何電路分析都是建立電流迴路上分析的。

  等效電路圖就是效果相同的電路圖。我們分析電路圖時,需要把原來複雜的電路圖簡化,這樣有助於展開思路,問題簡化。

  等效電路圖是省略在某一條件下,一些沒有影響的電子元件。例如某條件下:分析直流時,電容看成開路;分析交流時,電容看成是短路。電感和電容剛好相反。

  電容和電感對不同頻率的交流電(直流電當成0Hz的交流電)有不同的阻礙作用,在某條件下,可以當成電阻看待,並可以計算出阻抗值。

  生活中的反饋是指將某件事的結果取回來,再決定某件事。例如,客戶反饋電視機耗電大,廠家就加以改良。電子技術中的反饋是將輸出端的信號取出來又送到輸入端。

  正反饋是指輸出信號如果變大的話,反饋到輸入端後,讓輸出信號變更大;輸出信號如果變小的話,反饋到輸入端後,讓輸出端信號變更小。

  負反饋則剛好相反,輸出信號如果變大的話,反饋到輸入端後,讓輸出信號變小;輸出信號如果變小的話,反饋到輸入端後,讓輸出端信號變大。

  正反饋一般用來產生振蕩信號,負反饋一般用於穩定直流工作點。在特殊情況下(放大倍數足夠),正反饋可以不振蕩,負反饋反而會振蕩。

  正溫度係數熱敏電阻是指阻值隨溫度的升高而增大,負溫度係數是指阻值隨溫度的升高而減小。有點象正負反饋,通過輸入溫度信號來決定電阻值。

  在電子電路中,可以用指定範圍界限的正負電壓代表日常生活中的有無、亮滅、開關等相對的二值,這些正負電壓就是高電平和低電平。

  數字電路的輸入和輸出都是高電平和低電平,數字電路是可以根據一些二值關係進行邏輯判斷從而得到新的二值結果;二進位是用0和1兩個數字來表示所有的數量。

  數字電路就是專門來處這些數位訊號的電路或者電路系統。學習數字電路建議先理解二進位數。

  二進位數用0和1代表了數字電路中的二值(低電平和高電平),用0和1代替了所有的信號。

  模擬信號是一個在正負電壓之間變化的信號,它應該要儘可能的避免變化到正負電壓這個最高值和最低值,否則,信號就可能會失真。

  D/A(數/模)、A/D(模/數)轉換器是數字電路和模擬電路緊密結合的常見方法。

  高頻電路對很小的電容、電感非常敏感。任何導線、以及導線之間都可以等效成電感和電容,即分布電感和分布電容。

  工作在高頻狀態下的電子元件,引腳長短、安裝距離都對電路性能有非常大的影響。

  大家在做一些高頻電路(例如FM無線話筒、FM收音機)方面的實驗時,記住,連線要儘量短粗,元件要儘量的貼近線路板。
 
  將各個電子元件或者電子元件的組合以及它們的連接關係用符號代替就是電路原理圖。大家只要記住各種電子元件的符號和繪圖規則就會看電路原理圖。

  有著良好習慣和豐富經驗的工程師精心繪製出的圖紙,一般都布局美觀合理、標註清晰明確,讓人很容易讀懂。當讀不懂某個電路圖時,不一定就是你的錯。

  印刷線路板是電路原理圖向實物的轉變,是產品從設計階段走向市場普及的必經之路。

  看印刷板圖比看原理圖更簡單,只要你認識導體、絕緣體和常見的電子元件,你就完全可以照著印刷板實物繪製出電路原理圖。

  在元件較多的情況下,擁有電路原理圖對印刷電路板進行檢測和維修是一件很幸運的事情。

  自已動手電子小製作也好,幫別人維修也好,這時就是你集累經驗、學習技術的最好時機。經驗是靠積累的。

  很複雜的線路或者很精密的產品中,往往需要用雙面線路板、多層線路板。

  多層線路板除了線路板的內外層可以分布連接導線以外,在板的中間層也可以有布線。多層板除了可以高密度的安裝元件以外,還可以加入屏蔽,提高性能。

  在電路板上找某個小電阻或小電容時,不要直接去找它們,請先找到與它們相連的三極體或集成電路,再找到它們,這樣比較快。

  觀察線路板上元器件與銅箔線路連接情況、觀察銅箔線路走向時,可以用燈照著看,將燈放置在有銅箔線路的一面。

  電容是能夠裝電的一個容器,就好象裝水的杯子一樣。因此,電容能夠進行充電和放電作用,充放電作用的大小決定了電容的容量。

  電容的種類比較多,最常見的有電解電容(容量大,有正負極)、陶瓷電容(容量小,沒正負極,溫度特性差)、滌綸電容(聚脂薄膜電容,容量小、溫度特性好)等。

  陶瓷電容的主要參數就是容量,特殊用途的耐高壓的陶瓷電容才會標出耐壓。陶瓷電容的使用不需要分正負極,兩端可以任意調換使用。瓷片電容一般宜工作在高頻。

  電感是一個電磁轉換元件,電可以產生磁,磁可以產生電。電感中磁場的變化會產生電流的變化;電流的變化也會產生磁場的變化

  電感中電流和磁場的相互作用總是企圖互相阻礙。電源變壓器就是利用電磁轉換的互感過程完成變壓作用的。

  電感在電路中的主要作用有阻交流電,通直流電;阻高頻交流電,通低頻交流電。電感常用於變壓器、諧振迴路等用途。

  反向電壓過高和正向電流過大都可能使二極體永久性損壞,二極體以及其它電晶體的損壞主要是因為功耗過大(反向高壓擊穿瞬時功耗很大)導致PN結物理損壞。

  我們可以把三極體看成是電阻值可以控制的電阻,阻值範圍可以在接近零到無窮大之間變化。因此,三極體可以用來設計放大電路和開關電路。

  三極體有三個管極,集電極、發射極和基極。基極用來控制另外兩極對電流的阻礙作用。分析電流和電壓的變化,就是在分析三極體的工作狀態。

  場效應管的作用和三極體的作用基本上完全一樣。場效應管一般也是三個引腳,名字叫源極、漏極和柵極。柵極是用來控制另外兩極對電流的阻礙作用的。

  三極體是靠基極電流的大小變化來控制另外兩極,場效應管是靠柵極電壓的高低變化來控制另外兩極,場效應管柵極基本上不需要消耗電流就可以控制另外兩極。

  場效應管也分兩種類型,n溝道和p溝道。但是,場效應管是電壓控制器件,較低的電源電壓很難發揮它的優秀性能

  可控矽共有三個引腳,陽極、陰極和控制極(也有稱柵極)。控制極是用來控制另外兩極對電流的通斷作用的。可控矽對電流的控制作用只能是接通或者斷開兩種狀態。

  可控矽的主要作用就是用做開關,這是一種無機械觸點、無火花、高速度的電子開關。有些書上也稱可控矽為晶閘管。

  有一種被稱為膜電路的集成電路(分厚膜集成電路和薄膜集成電路),其集成過程是把電阻與連線在一塊絕緣矽表面上製作而成;而三極體、二極體並不是在矽片上直接擴散生成的,只是將它們安裝在這個表面上,然後用塑料把整個電路封裝起來。

  與門電路相當於一個乘法電路。一般有兩個或以上輸入端。基本規則有四種:1

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