电子设计大赛培训讲义.docx
《电子设计大赛培训讲义.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电子设计大赛培训讲义.docx（25页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
电子设计大赛培训讲义
电子设计大赛培训讲义
电子基本知识和protel基本知识
一、电子基本知识
1、常用的元器件介绍及识别方法
一、电阻
电阻在电路中用“R”加数字表示，如：
R1表示编号为1的电阻。
电阻在电路中的主要作用为
分流、限流、分压、偏置等。
1、参数识别：
电阻的单位为欧姆（Ω），倍率单位有：
千欧（KΩ），兆欧（MΩ）等。
换算
方法是：
1兆欧=1000千欧=1000000欧
电阻的参数标注方法有3种，即直标法、色标法和数标法。
a、数标法主要用于贴片等小体积的电路，如：
472表示47×100Ω（即4.7K）；104则表示100K
b、色环标注法使用最多，现举例如下：
四色环电阻五色环电阻（精密电阻）
2、电阻的色标位置和倍率关系如下表所示：
颜色有效数字倍率允许偏差（）
银色/x0.01±10
金色/x0.1±5
黑色00/
棕色1x10±1
红色2x100±2
橙色3x1000/
黄色4x10000/
绿色5x100000±0.5
蓝色6x1000000±0.2
紫色7x10000000±0.1
灰色8x100000000/
白色9x1000000000/
二、电容
1、电容在电路中一般用“C”加数字表示（如C13表示编号为13的电容）。
电容是由两片金属膜紧靠，中间用绝缘材料隔开而组成的元件。
电容的特性主要是隔直流通交流。
电容容量的大小就是表示能贮存电能的大小，电容对交流信号的阻碍作用称为容抗，它与交流信号的频率和电容量有关。
容抗XC=1/2πfc（f表示交流信号的频率，C表示电容容量）
电话机中常用电容的种类有电解电容、瓷片电容、贴片电容、独石电容、钽电容和涤纶电容
等。
2、识别方法：
电容的识别方法与电阻的识别方法基本相同，分直标法、色标法和数标法3
种。
电容的基本单位用法拉（F）表示，其它单位还有：
毫法（mF）、微法（uF）、纳法（nF）、皮法（pF）。
其中：
1法拉=10^3毫法=10^6微法=109纳法=10^12皮法
容量大的电容其容量值在电容上直接标明，如10uF/16V
容量小的电容其容量值在电容上用字母表示或数字表示
数字表示法：
一般用三位数字表示容量大小，前两位表示有效数字，第三位数字是倍率。
如：
102表示10×10^2PF=1000PF224表示22×10^4PF=0.22uF
3、电容容量误差表
符号FGJKLM
允许误差±1±2±5±10±15±20
如：
一瓷片电容为104J表示容量为0.1uF、误差为±5。
三、晶体二极管
晶体二极管在电路中常用“D”加数字表示，如：
D5表示编号为5的二极管。
1、作用：
二极管的主要特性是单向导电性，也就是在正向电压的作用下，导通电阻很小；而在反向电压作用下导通电阻极大或无穷大。
正因为二极管具有上述特性，无绳电话机中常把它用在整流、隔离、稳压、极性保护、编码控制、调频调制和静噪等电路中。
电话机里使用的晶体二极管按作用可分为：
整流二极管（如1N4004）、隔离二极管（如1N4148）、肖特基二极管（如BAT85）、发光二极管、稳压二极管等。
2、识别方法：
二极管的识别很简单，小功率二极管的N极（负极），在二极管外表大多采用一种色圈标出来，有些二极管也用二极管专用符号来表示P极（正极）或N极（负极），也有采用符号标志为“P”、“N”来确定二极管极性的。
发光二极管的正负极可从引脚长短来识别，长脚为正，短脚为负。
3、测试注意事项：
用数字式万用表去测二极管时，红表笔接二极管的正极，黑表笔接二极管的负极，此时测得的阻值才是二极管的正向导通阻值，这与指针式万用表的表笔接法刚好相反。
4、常用的1N4000系列二极管耐压比较如下：
型号1N40011N40021N40031N40041N40051N40061N4007
耐压（V）501002004006008001000
电流（A）均为1
四、稳压二极管
稳压二极管在电路中常用“ZD”加数字表示，如：
ZD5表示编号为5的稳压管。
1、稳压二极管的稳压原理：
稳压二极管的特点就是击穿后，其两端的电压基本保持不变。
这样，当把稳压管接入电路以后，若由于电源电压发生波动，或其它原因造成电路中各点电压变动时，负载两端的电压将基本保持不变。
2、故障特点：
稳压二极管的故障主要表现在开路、短路和稳压值不稳定。
在这3种故障中，前一种故障表现出电源电压升高；后2种故障表现为电源电压变低到零伏或输出不稳定。
常用稳压二极管的型号及稳压值如下表：
型号1N47281N47291N47301N47321N47331N47341N47351N47441N47501N47511N4761
稳压值3.3V3.6V3.9V4.7V5.1V5.6V6.2V15V27V30V75V
五、电感
电感在电路中常用“L”加数字表示，如：
L6表示编号为6的电感。
电感线圈是将绝缘的导线在绝缘的骨架上绕一定的圈数制成。
直流可通过线圈，直流电阻就是导线本身的电阻，压降很小；当交流信号通过线圈时，线圈两端将会产生自感电动势，自感电动势的方向与外加电压的方向相反，阻碍交流的通过，所以电感的特性是通直流阻交流，频率越高，线圈阻抗越大。
电感在电路中可与电容组成振荡电路。
电感一般有直标法和色标法，色标法与电阻类似。
如：
棕、黑、金、金表示1uH（误差5）的电感。
电感的基本单位为：
亨（H）换算单位有：
1H=103mH=106uH。
七、晶体三极管
晶体三极管在电路中常用“Q”加数字表示，如：
Q17表示编号为17的三极管。
1、特点：
晶体三极管（简称三极管）是内部含有2个PN结，并且具有放大能力的特殊器件。
它分NPN型和PNP型两种类型，这两种类型的三极管从工作特性上可互相弥补，所谓OTL电路中的对管就是由PNP型和NPN型配对使用。
电话机中常用的PNP型三极管有：
A92、9015等型号；NPN型三极管有：
A42、9014、9018、9013、9012等型号。
2、晶体三极管主要用于放大电路中起放大作用，在常见电路中有三种接法。
为了便于比较，将晶体管三种接法电路所具有的特点列于下表，供大家参考。
名称共发射极电路共集电极电路（射极输出器）共基极电路
输入阻抗中（几百欧～几千欧）大（几十千欧以上）小（几欧～几十欧）
输出阻抗中（几千欧～几十千欧）小（几欧～几十欧）大（几十千欧～几百千欧）
电压放大倍数大小（小于1并接近于1）大
电流放大倍数大（几十）大（几十）小（小于1并接近于1）
功率放大倍数大（约30～40分贝）小（约10分贝）中（约15～20分贝）
频率特性高频差好好
续表
应用多级放大器中间级，低频放大输入级、输出级或作阻抗匹配用高频或宽频带电路及恒流源电路
八、场效应晶体管放大器
1、场效应晶体管具有较高输入阻抗和低噪声等优点，因而也被广泛应用于各种电子设备中。
尤其用场效管做整个电子设备的输入级，可以获得一般晶体管很难达到的性能。
2、场效应管分成结型和绝缘栅型两大类，其控制原理都是一样的。
如图1-1-1是两种型号的
表示符号：
3、场效应管与晶体管的比较
（1）场效应管是电压控制元件，而晶体管是电流控制元件。
在只允许从信号源取较少电流的情况下，应选用场效应管；而在信号电压较低，又允许从信号源取较多电流的条件下，应选用晶体管。
（2）场效应管是利用多数载流子导电，所以称之为单极型器件，而晶体管是即有多数载流子，也利用少数载流子导电。
被称之为双极型器件。
（3）有些场效应管的源极和漏极可以互换使用，栅压也可正可负，灵活性比晶体管好。
（4）场效应管能在很小电流和很低电压的条件下工作，而且它的制造工艺可以很方便地把很多场效应管集成在一块硅片上，因此场效应管在大规模集成电路中得到了广泛的应用。
2、元器件的测量
一、电阻器的检测方法与经验：
1固定电阻器的检测。
A将两表笔（不分正负）分别与电阻的两端引脚相接即可测出实际电阻值。
为了提高测量精度，应根据被测电阻标称值的大小来选择量程。
由于欧姆挡刻度的非线性关系，它的中间一段分度较为精细，因此应使指针指示值尽可能落到刻度的中段位置，即全刻度起始的20％～80％弧度范围内，以使测量更准确。
根据电阻误差等级不同。
读数与标称阻值之间分别允许有±5％、±10％或±20％的误差。
如不相符，超出误差范围，则说明该电阻值变值了。
B注意：
测试时，特别是在测几十kΩ以上阻值的电阻时，手不要触及表笔和电阻的导电部分；被检测的电阻从电路中焊下来，至少要焊开一个头，以免电路中的其他元件对测试产生影响，造成测量误差；色环电阻的阻值虽然能以色环标志来确定，但在使用时最好还是用万用表测试一下其实际阻值。
2水泥电阻的检测。
检测水泥电阻的方法及注意事项与检测普通固定电阻完全相同。
4电位器的检测。
检查电位器时，首先要转动旋柄，看看旋柄转动是否平滑，开关是否灵活，开关通、断时“喀哒”声是否清脆，并听一听电位器内部接触点和电阻体摩擦的声音，如有“沙沙”声，说明质量不好。
用万用表测试时，先根据被测电位器阻值的大小，选择好万用表的合适电阻挡位，然后可按下述方法进行检测。
A用万用表的欧姆挡测“1”、“2”两端，其读数应为电位器的标称阻值，如万用表的指针不动或阻值相差很多，则表明该电位器已损坏。
B检测电位器的活动臂与电阻片的接触是否良好。
用万用表的欧姆档测“1”、“2”（或“2”、“3”）两端，将电位器的转轴按逆时针方向旋至接近“关”的位置，这时电阻值越小越好。
再顺时针慢慢旋转轴柄，电阻值应逐渐增大，表头中的指针应平稳移动。
当轴柄旋至极端位置“3”时，阻值应接近电位器的标称值。
如万用表的指针在电位器的轴柄转动过程中有跳动现象，说明活动触点有接触不良的故障。
二、电容器的检测方法与经验
1固定电容器的检测
A检测10pF以下的小电容 因10pF以下的固定电容器容量太小，用万用表进行测量，只能定性的检查其是否有漏电，内部短路或击穿现象。
测量时，可选用万用表R×10k挡，用两表笔分别任意接电容的两个引脚，阻值应为无穷大。
若测出阻值（指针向右摆动）为零，则说明电容漏电损坏或内部击穿。
B检测10PF～001μF固定电容器是否有充电现象，进而判断其好坏。
万用表选用R×1k挡。
两只三极管的β值均为100以上，且穿透电流要小。
可选用3DG6等型号硅三极管组成复合管。
万用表的红和黑表笔分别与复合管的发射极e和集电极c相接。
由于复合三极管的放大作用，把被测电容的充放电过程予以放大，使万用表指针摆幅度加大，从而便于观察。
应注意的是：
在测试操作时，特别是在测较小容量的电容时，要反复调换被测电容引脚接触A、B两点，才能明显地看到万用表指针的摆动。
C对于001μF以上的固定电容，可用万用表的R×10k挡直接测试电容器有无充电过程以及有无内部短路或漏电，并可根据指针向右摆动的幅度大小估计出电容器的容量。
2电解电容器的检测 A因为电解电容的容量较一般固定电容大得多，所以，测量时，应针对不同容量选用合适的量程。
根据经验，一般情况下，1～47μF间的电容，可用R×1k挡测量，大于47μF的电容可用R×100挡测量。
B将万用表红表笔接负极，黑表笔接正极，在刚接触的瞬间，万用表指针即向右偏转较大偏度（对于同一电阻挡，容量越大，摆幅越大），接着逐渐向左回转，直到停在某一位置。
此时的阻值便是电解电容的正向漏电阻，此值略大于反向漏电阻。
实际使用经验表明，电解电容的漏电阻一般应在几百kΩ以上，否则，将不能正常工作。
在测试中，若正向、反向均无充电的现象，即表针不动，则说明容量消失或内部断路；如果所测阻值很小或为零，说明电容漏电大或已击穿损坏，不能再使用。
C对于正、负极标志不明的电解电容器，可利用上述测量漏电阻的方法加以判别。
即先任意测一下漏电阻，记住其大小，然后交换表笔再测出一个阻值。
两次测量中阻值大的那一次便是正向接法，即黑表笔接的是正极，红表笔接的是负极。
D使用万用表电阻挡，采用给电解电容进行正、反向充电的方法，根据指针向右摆动幅度的大小，可估测出电解电容的容量。
一.万用表检测普通二极管的极性与好坏。
检测原理：
根据二极管的单向导电性这一特点性能良好的二极管，其正向电阻小，反向电阻大；这两个数值相差越大越好。
若相差不多说明二极管的性能不好或已经损坏。
测量时，选用万用表的“欧姆”挡。
一般用Rx100或Rxlk挡，而不用Rx1或Rx10k挡。
因为Rxl挡的电流太大，容易烧坏二极管，Rxlok挡的内电源电压太大，易击穿二极管.
测量方法：
将两表棒分别接在二极管的两个电极上，读出测量的阻值；然后将表棒对换再测量一次，记下第二次阻值。
若两次阻值相差很大，说明该二极管性能良好；并根据测量电阻小的那次的表棒接法（称之为正向连接），判断出与黑表棒连接的是二极管的正极，与红表棒连接的是二极管的负极。
因为万用表的内电源的正极与万用表的“—”插孔连通，内电源的负极与万用表的“＋”插孔连通。
如果两次测量的阻值都很小，说明二极管已经击穿；如果两次测量的阻值都很大，说明二极管内部已经断路：
两次测量的阻值相差不大，说明二极管性能欠佳。
在这些情况下，二极管就不能使用了。
必须指出：
由于二极管的伏安特性是非线性的，用万用表的不同电阻挡测量二极管的电阻时，会得出不同的电阻值；实际使用时，流过二极管的电流会较大，因而二极管呈现的电阻值会更小些。
二.特殊类型二极管的检测。
①稳压二极管。
稳压二极管是一种工作在反向击穿区、具有稳定电压作用的二极管。
其极性与性能好坏的测量与普通二极管的测量方法相似，不同之处在于：
当使用万用表的Rxlk挡测量二极管时，测得其反向电阻是很大的，此时，将万用表转换到Rx10k档，如果出现万用表指针向右偏转较大角度，即反向电阻值减小很多的情况，则该二极管为稳压二极管；如果反向电阻基本不变，说明该二极管是普通二极管，而不是稳压二极管。
稳压二极管的测量原理是：
万用表Rxlk挡的内电池电压较小，通常不会使普通二极管和稳压二极管击穿，所以测出的反向电阻都很大。
当万用表转换到Rx10k挡时，万用表内电池电压变得很大，使稳压二极管出现反向击穿现象，所以其反向电阻下降很多，由于普通二极管的反向击穿电压比稳压二极管高得多，因而普通二极管不击穿，其反向电阻仍然很大。
②发光二极管LED（LightEMittingDiode）。
发光二极管是一种将电能转换成光能的特殊二极管，是一种新型的冷光源，常用于电子设备的电平指示、模拟显示等场合。
它常采用砷化嫁、磷化嫁等化合物半导体制成。
发光二极管的发光颜色主要取决于所用半导体的材料，可以发出红、橙、黄、绿等四种可见光。
发光二极管的外壳是透明的，外壳的颜色表示了它的发光颜色。
发光二极管工作在正向区域，其正向导通（开启）工作电压高于普通二极管。
外加正向电压越大，LED发光越亮，但使用中应注意，外加正向电压不能使发光二极管超过其最大工作电流，以免烧坏管子。
对发光二极管的检测方法主要采用万用表的Rx10k挡，其测量方法及对其性能的好坏判断与普通二极管相同。
但发光二极管的正向、反向电阻均比普通二极管大得多。
在测量发光二极管的正向电阻时，可以看到该二极管有微微的发光现象。
③光电二极管。
光电二极管又称为光敏二极管，它是一种将光能转换为电能的特殊二极管，其管壳上有一个嵌着玻璃的窗口，以便于接受光线。
光电二极管工作在反向工作区。
无光照时，光电二极管与普通二极管一样，反向电流很小（一般小于o．1uA），光电管的反向电阻很大（几十兆欧以上）；有光照时，反向电流明显增加，反向电阻明显下降（几千欧到几十千欧），即反向电流（称为光电流）与光照成正比。
光电二极管可用于光的测量，可当做一种能源（光电池）。
它作为传感器件广泛应用于光电控制系统中。
光电二极管的检测方法与普通二极管基本相同。
不同之处是：
有光照和无光照两种情况下，反向电阻相差很大：
若测量结果相差不大，说明该光电二极管已损坏或该二极管不是发光二极管。
1中、小功率三极管的检测
A已知型号和管脚排列的三极管，可按下述方法来判断其性能好坏
（a）测量极间电阻。
将万用表置于R×100或R×1k挡，按照红、黑表笔的六种不同接法进行测试。
其中，发射结和集电结的正向电阻值比较低，其他四种接法测得的电阻值都很高，约为几百千欧至无穷大。
但不管是低阻还是高阻，硅材料三极管的极间电阻要比锗材料三极管的极间电阻大得多。
（b）三极管的穿透电流ICEO的数值近似等于管子的倍数β和集电结的反向电流ICBO的乘积。
ICBO随着环境温度的升高而增长很快，ICBO的增加必然造成ICEO的增大。
而ICEO的增大将直接影响管子工作的稳定性，所以在使用中应尽量选用ICEO小的管子。
通过用万用表电阻直接测量三极管e－c极之间的电阻方法，可间接估计ICEO的大小，具体方法如下：
万用表电阻的量程一般选用R×100或R×1k挡，对于PNP管，黑表管接e极，红表笔接c极，对于NPN型三极管，黑表笔接c极，红表笔接e极。
要求测得的电阻越大越好。
e－c间的阻值越大，说明管子的ICEO越小；反之，所测阻值越小，说明被测管的ICEO越大。
一般说来，中、小功率硅管、锗材料低频管，其阻值应分别在几百千欧、几十千欧及十几千欧以上，如果阻值很小或测试时万用表指针来回晃动，则表明ICEO很大，管子的性能不稳定。
（c）测量放大能力（β）。
目前有些型号的万用表具有测量三极管hFE的刻度线及其测试插座，可以很方便地测量三极管的放大倍数。
先将万用表功能开关拨至挡，量程开关拨到ADJ位置，把红、黑表笔短接，调整调零旋钮，使万用表指针指示为零，然后将量程开关拨到hFE位置，并使两短接的表笔分开，把被测三极管插入测试插座，即可从hFE刻度线上读出管子的放大倍数。
另外：
有此型号的中、小功率三极管，生产厂家直接在其管壳顶部标示出不同色点来表明管子的放大倍数β值，其颜色和β值的对应关系如表所示，但要注意，各厂家所用色标并不一定完全相同。
B检测判别电极
（a）判定基极。
用万用表R×100或R×1k挡测量三极管三个电极中每两个极之间的正、反向电阻值。
当用第一根表笔接某一电极，而第二表笔先后接触另外两个电极均测得低阻值时，则第一根表笔所接的那个电极即为基极b。
这时，要注意万用表表笔的极性，如果红表笔接的是基极b。
黑表笔分别接在其他两极时，测得的阻值都较小，则可判定被测三极管为PNP型管；如果黑表笔接的是基极b，红表笔分别接触其他两极时，测得的阻值较小，则被测三极管为NPN型管。
（b）判定集电极c和发射极e。
（以PNP为例）将万用表置于R×100或R×1k挡，红表笔基极b，用黑表笔分别接触另外两个管脚时，所测得的两个电阻值会是一个大一些，一个小一些。
在阻值小的一次测量中，黑表笔所接管脚为集电极；在阻值较大的一次测量中，黑表笔所接管脚为发射极。
C判别高频管与低频管
高频管的截止频率大于3MHz，而低频管的截止频率则小于3MHz，一般情况下，二者是不能互换的。
D在路电压检测判断法
在实际应用中、小功率三极管多直接焊接在印刷电路板上，由于元件的安装密度大，拆卸比较麻烦，所以在检测时常常通过用万用表直流电压挡，去测量被测三极管各引脚的电压值，来推断其工作是否正常，进而判断其好坏。
2大功率晶体三极管的检测
利用万用表检测中、小功率三极管的极性、管型及性能的各种方法，对检测大功率三极管来说基本上适用。
但是，由于大功率三极管的工作电流比较大，因而其PN结的面积也较大。
PN结较大，其反向饱和电流也必然增大。
所以，若像测量中、小功率三极管极间电阻那样，使用万用表的R×1k挡测量，必然测得的电阻值很小，好像极间短路一样，所以通常使用R×10或R×1挡检测大功率三极管。
3普通达林顿管的检测
用万用表对普通达林顿管的检测包括识别电极、区分PNP和NPN类型、估测放大能力等项内容。
因为达林顿管的E－B极之间包含多个发射结，所以应该使用万用表能提供较高电压的R×10k挡进行测量。
4大功率达林顿管的检测
检测大功率达林顿管的方法与检测普通达林顿管基本相同。
但由于大功率达林顿管内部设置了V3、R1、R2等保护和泄放漏电流元件，所以在检测量应将这些元件对测量数据的影响加以区分，以免造成误判。
具体可按下述几个步骤进行：
A用万用表R×10k挡测量B、C之间PN结电阻值，应明显测出具有单向导电性能。
正、反向电阻值应有较大差异。
B在大功率达林顿管B－E之间有两个PN结，并且接有电阻R1和R2。
用万用表电阻挡检测时，当正向测量时，测到的阻值是B－E结正向电阻与R1、R2阻值并联的结果；当反向测量时，发射结截止，测出的则是（R1＋R2）电阻之和，大约为几百欧，且阻值固定，不随电阻挡位的变换而改变。
但需要注意的是，有些大功率达林顿管在R1、R2、上还并有二极管，此时所测得的则不是（R1＋R2）之和，而是（R1＋R2）与两只二极管正向电阻之和的并联电阻值。
二、Protel使用方法
1、原理图的绘制
2、新建设计数据库文件
在WINDOWS95/98或NT界面下双击Protel99图标，点击File（文件）中new项，新建设计数据库。
在Browse选项中选取需要存储的文件夹，然后点击OK即可建立自己的设计数据库。
１设计组（DesignTeam）
我们可以先在DesignTeam中设定设计小组成员，Protel99可在一个设计组中进行协同设计，所有设计数据库和设计组特性都由设计组控制。
定义组成员和设置他们的访问权限都在设计管理器中进行，确定其网络类型和网络专家独立性不需要求助于网络管理员。
无限制数量的设计组成员能同时访问相同的设计数据库。
每个组成员都能看到什么文件当前是打开的以及谁在编辑，并能锁定文件以防止意外重写。
访问设计数据库可以通过建立设计组成员和指定其权限来控制。
设计组成员建立在成员文件夹中。
在成员文件夹中单击右键就会弹出浮动菜单，选择新成员。
为保证设计安全，为管理组成员设置一个口令。
这样如果没有注册名字和口令就不能打开设计数据库。
提示：
成员和成员权限只能由管理员建立。
2回收站（RecycleBin）
相当于Windows中的回收站，所有在设计数据库中删除的文件，均保存在回收站中，可以找回由于误造作而删除的文件．
３设计管理器（Documents）
所有Protel99设计文件都被储存在唯一的综合设计数据库中，并显示在唯一的综合设计编辑窗口。
在Protel99中与设计的接口叫设计管理器。
使用设计管理器，可以进行对设计文件的管理编辑、设置设计组的访问权限和监视对设计文件的访问。
组织设计文件
过去组织和管理40个或更多的原理图、PCB、Gerber、Drill、BOM和DRC文件，要花费几天的时间，而Protel99把设计文件全部储存在唯一的设计数据库。
在设计数据库内组织按分层结构文件夹建立的文件。
显示在右边的个人安全系统设计数据库有一文件夹叫设计文件，这个文件夹中是主设计文件（原理图和PCB），还有许多的子文件夹，包括了PCB装配文件、报告和仿真分析。
这里对在设计数据库中创建文件夹的分层深度没有限制。
设计数据库对存储Protel设计文件没有限制。
你能输入任何类型的设计文件进入数据库
升级会员 