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