《电子记分板-毕业论文 (2).doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电子记分板-毕业论文 (2).doc（25页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、电子记分板摘 要：该电路原理简单，采用普通的CMOS集成电路，很容易自制。第一个数码管仅有两种状态，即“0”或显示“l”，后两个数码管可显示“0”“9”十种状态，故该计分器的最高计分可达199分。电路主要由计数器、译码电路、触发电路、显示电路及防抖动开关电路等组成。 本装置可用于工矿、学校篮球场在控制台累计比赛得分并用显示屏显示分数。本实验电路经安装后能正常工作，起到计分作用，只是安装时由于全采用CMOS电路，应断开电源进行焊接，以防损坏CMOS电路。关键词：译码电路、加法器、JK触发器、与非门1 引 言 迈进21世纪，网络与通信技术、多媒体技术以及新型体系结构的计算机设计随时都在向系统级芯片
2、的设计与制造提出新的挑战。现代电子产品的性能越来越高、复杂度越来越大。更新步伐越来越快。相信以后还会有更多的电子产品出现服务于人类，也会有更多的人喜欢电子技术。下面，就以电子计分器电路为例来简单的介绍一下电子产品的特点。由于原电路图用强电启动，我考虑了两套方案。一套是起用原来的电路图纸、另一套是将220v强电压利用稳压电源转换成9v电压输出。由于大多数电路仅用强电部分整流出的9v电压启动，出于安全考虑我决定将强电部分改为稳压电路，输出为9v。因此电路中必须加入变压器、整流桥等，以实现交流变直流。第一模块是降压和桥式整流；第二模块式滤波和稳压。2 设计方案2.1 工作原理本装置可用于工矿、学校蓝
3、球场在控制台累计比赛得分并用显示屏显示分数。该电路采用普通CMOS集成电路，很容易自制。IC1和IC2为十进制加/减计数器，分别组成分数的个位和十位。IC3和IC4为7段译码电路，它把IC1和IC2的十进制数字信号译成可显示09数字的7段码。IC5为分数的百位，它为JK触发器只有二种状态，所以本电路的最高得分为199分。S1为加分开关，每按一次产生一个脉冲信号使IC1做加法计数一次。S2为减分开关，每按一次作减法计数一次。IC1的进位或借位信号会自动传递给IC2使其计数。S3为清零开关，按S3即显示“000”。R1、C1、R2、C2为防止开关抖动所设置。这是因为开关在开或关的瞬间会产生多次抖动
4、从而使电路误计数，所以增设阻容元件来消除开关的抖动。7段数码AG显示部分每段由多个发光二极管并联构成。实验点评：本实验电路经安装后能正常工作，起到计分作用。原理简单容易成功，只是安装时由于全采用CMOS电路，应断开电源进行焊接，以防损坏CMOS电路。2.2 电路原理图 图2-1 电路原理图3 电路的五大模块功能3.1 直流稳压电路实验是用LM78XX系列三端稳压集成电路制作的稳压电源，把7805换成78xx、7808、7809、7812等不同输出电压的三端稳压集成电路，就能得到相应的输出电压。该模块由变压器，桥式整流电路，三端集成稳压块及滤波电容。其中单相桥式整流电路是工程上最常用的单相整流电
5、路，如图3-1所示。 直流稳压电源一般由整流电路、滤波电路和稳压电路三大部分组成。图3-1 单相桥式整流电路3.1.1 整流电路 整流电路的任务是将经过变压器降压以后的交流电压变换为直流电压。变压器的选择，除了应满足功率要求外，它的次级输出电压的有效值2 应略高于要求稳压电路输出的直流电压值。对于高质量的稳压都选用桥式整流电路。 单相桥式整流电路如图3-2所示，图中Tr为电源变压器，它的作用是将交流电网电压vI变成整流电路要求的交流电压 ，RL是要求直流供电的负载电阻，四只整流二极管D1D4接成电桥的形式，故有桥式整流电路之称。图3-2 单相桥式整流电路模拟图单相桥式整流电路的工作原理可分析如
6、下。为简单起见，二极管用理想模型来处理，即正向导通电阻为零，反向电阻为无穷大。在v2的正半周，电流从变压器副边线圈的上端流出，只能经过二极管D1流向RL，再由二极管D3流回变压器，所以D1、D3正向导通，D2、D4反偏截止。在负载上产生一个极性为上正下负的输出电压。其电流通路可用图2-2中实线箭头表示。在v2的负半周，其极性与图示相反，电流从变压器副边线圈的下端流出，只能经过二极管D2流向RL，再由二极管D4流回变压器，所以D1、D3反偏截止，D2、D4正向导通。电流流过RL时产生的电压极性仍是上正下负，与正半周时相同。其电流通路如图2-2中虚线箭头所示。综上所述，桥式整流电路巧妙地利用了二极
7、管的单向导电性，将四个二极管分为两组，根据变压器副边电压的极性分别导通，将变压器副边电压的正极性端与负载电阻的上端相连，负极性端与负载电阻的下端相连，使负载上始终可以得到一个单方向的脉动电压根据上述分析，可得桥式整流电路的工作波形如图3-3。由图可见，通过负载RL的电流iL以及电压vL的波形都是单方向的全波脉动波形。图3-3 桥式整流电路工作波形3.1.2滤波电路 对于一般要求的稳压电源，多采用电容滤波或 型滤波。桥式整流电路经电容滤波后，滤波电路用于滤去整流输出电压中的纹波，一般由电抗元件组成，如在负载电阻两端并联电容器C，或与负载串联电感器L，以及由电容、电感组合而成的各种复式滤波电路。常
8、用的结构如图3-4所示。图3-4 常用滤波电路由于电抗元件在电路中有储能作用，并联的电容器C在电源供给的电压升高时，能把部分能量存储起来，而当电源电压降你时，就把能量释放出来，使负载电压比较平滑，电容C具有平波的作用；与负载串联的电感L，当电源供给的电流增加（由电源电压增加引起）时，它把能量存储起来，而当电流减小时，又把能量释放出来，使负载电流比较平滑，即电感L也有平波作用。滤波电路的形式很多，为了掌握它的分析规律，把它分为电容输入式（电容器C接在最前面，如图3-4中的（a）、（c）和电感输入式（电感器L接在最前面，如图3-4中的（b）。前一种滤波电路多用于小功率电源中，而后一种滤波电路多用于
9、较大功率电源中（而且当电流很大时仅用一电感器与负载串联）。 滤波电路及其经过整流桥后电流的变化如图3-5所示V2是经过变压器后的输出电压值，Vc是输出的直流电压。图3-5 滤波电路及电流的变化3.1.3稳压电路LM7809集成电路的引脚功能及数据见表所列表3-1 LM7809引脚功能及数据引脚功能电压（V）在路电阻（k）开路电阻（k）红笔测量黑笔测量红笔测量黑笔测量输入12充电充电225.5输出9充电充电36地0000078* 、 79 * 系列三端稳压器中最常应用的是 TO-220 和 TO-202 两种封装。这两种封装的图形以及引脚序号、引脚功能如图3-7所示。图中的引脚号标注方法是按照引
10、脚电位从高到底的顺序标注的。这样标注便于记忆。引脚 为最高电位，脚为最低电位，脚居中。从图中可以看出，不论正压还是负压，脚均为输出端。对于 78*正压系列，输入是最高电位，自然是脚，地端为最低电位，即脚，如附图3-6所示。对与79*负压系列，输入为最低电位，自然是脚，而地端为最高电位，即脚，如附图所示。此外，还应注意，散热片总是和最低电位的第脚相连。这样在78*系列中，散热片和地相连接，而在79*系列中，散热片却和输入端相连接。 LM7809是三端稳压集成块。要求输入为直流电压，电加滤波电容。由于压差较大，需要加散热片图3-6 三端稳压（78，79系列）管脚判断技巧3.2译码及加法电路译码及J
11、K电路包括译码器、加法器、与非门等部分。3.2.1 译码器电路（CD4055）BCD-七段译码器/液晶显示驱动器 CD4055 为单位数字BCD-七段译码器/驱动器电路，在单片上具有电平移动功能。此特性允许BCD 输入信号变化范围（VDDVSS）与七段输出信号（VDDVEE）相同或不同。七段输出由fDI 输入端控制，可使所选择的段输出为低、高或方波（对于液晶显示）。当fDI 输入为低电平时，由BCD 输入所选择的段输出为高电平；反之，为低电平。当fDI 输入为一方波时，所选择的段输出也为一方波，且其相位与fDI 输入相差180，那些没被选择的段输出为与输入同相的方波。用于液晶显示的fDI 方波
12、重复频率通常在30Hz（正好高于闪烁率）至200Hz（正好低于液晶显示频率响应的上限）的范围内。提供了电平位移高幅值fDO 输出。可用来驱动液晶显示的公共电极。所以输入组合的译码提供了09 及L、P、H、A 及空白显示。CD4055 提供了16 引线多层陶瓷双列直插（D）、熔封陶瓷双列直插（J）、塑料双列直插（P）和陶瓷片状载体（C）4 种封装形式。图3-7 CD4055管脚图2.2.2 加法器电路加法器40192( 为可预置BCD 可逆计数器，其内部主要由四位D 型触发器组成，与一般计数器不同之处在于加计数器和减计数器分别由两个时钟输入端。40192 具有复位CR、置数控制/LD、并行数据D
13、0D3、加计数时钟CPU、减计数时钟CPD 等输入，当CR 为高电平时，计数器置零。当/LD 为低电平时，进行预置数操作，D0D3 上的 数据置入计数器中，计数操作由两个时钟输入控制。当CPD“1”时，在CPU 上跳变时计数器加1 计数；当CPU“1”时，在CPD 上跳变计数器减1 计数。除四个Q 输出外，40192 还有一个进位输出/CO 和一个借位输出/BO，/CO 和/BO 一般为高电平，只有在加计数模式，当计数器达到最大状态时，/CO 输出一个宽度为半个时钟周期的负脉冲，在减计数模式，当计数器全为零时，/BO 输出一个宽度为半个时钟周期的负脉冲。引出端符号：CR 清除端CPD 减计数时
14、钟输入端CPU 加计数时钟输入端D0D3 并行数据输入端Q0Q3 计数器输出端/BO 借位输出端/CO 进位输出端VDD 正电源VSS 地推荐工作条件：电源电压范围3V15V输入电压范围0VVDD工作温度范围：M类55125E 类.4085极限值： 电源电压.0.5V18V输入电压0.5VVDD+0.5V输入电流.10mA引出端排列： 图3-8 CD40192管脚图图3-9 逻辑图表3-2 CD40192功能表CLK-CLK+PER工作方式HHL加计数HHL不计数HHL减计数HHL不计数LL预置数H清除3.2.3 与非门电路CD4011CD4011内部结构和工作特性：4011内部有四个与非门电
15、路组成，具有功耗低、抗扰度强、电源电压范围宽等特点，而且附加输出缓冲器，因此输入输出传输特性得到改善；当负荷增加而引起的传输时间变化被控制在最小限度。单一的与非门如下图2-12。A、B输入端，Y输出端。当A、B都是高电位时，Y是低电位。当A、B至少有一个为低电位时，Y总是高电位。真值表如下： Y=A*B/表3-3 与非门真值表ABY110101011001可用算式表示为 图3-10 CD4011管脚图CD4011提供了14引线多层陶瓷双列直插（D）、熔封陶瓷双列直插（J）、塑料双列直插（P）和陶瓷片状载体（C）四种封装形式。引出端符号1A-4A, 1B-4B 输入端1Y-4Y, 输出端VDD
16、正电源VSS 地推荐工作条件：电源电压范围3V15V输入电压范围0VVDD工作温度范围M 类55125输入电压范围0VVDD工作温度范围：M 类55125E 类.4085极限值： 电源电压.0.5V18V输入电压0.5VVDD+0.5V输入电流.10mA储存稳定65150引出端排列（俯视） 图3-11 CD4011引出端排列4 JK电路基本功能CD4027 包含了两个相互独立、互补对称的JK 主从触发器的单片集成电路。每个触发器分别提供了J、K、置位、复位、时钟输入和经过缓冲的Q 及Q输出信号。此器件可用作移位寄存器，且通过将Q输出连接到数据输入，可用作计数器和触发器。在时钟上升沿触发时，加在
17、D 输入端的逻辑电平传送到Q 输出端。置位和复位与时钟无关，而分别由置位或复位线上的高电平完成。CD4027 提供了14 引线多层陶瓷双列直插（D）、熔封陶瓷双列直插（J）、塑料双列直插（P）和陶瓷片状载体（C）4 种封装形式。引出端符号：1J2J J 端 1K2K K 端1CP2CP 时钟输入端 1SD2SD 直接置 1 端1RD2RD 直接置 0 端 1Q2Q 原码输出端1Q2Q 反码输出端 VDD 正电源Vss 地推荐工作条件：电源电压范围3V15V 输入电压范围0VVDD工作温度范围：M 类55125 E 类.4085极限值： 电源电压.0.5V18V输入电压0.5VVDD+0.5V输
18、入电流.10mA储存稳定65150逻辑符号：图4-1 CD4027逻辑符号图4-1 CD4027逻辑符号引出端排列（俯视）： 图4-2 CD4027引出端排列图4-3 CD4027逻辑图功能表：表3-1 CD4027功能表输入输出功能CPJKSDRDO OHHLLLHHLLLLLLHLHLLLLLLHHH L翻 转L H保 持保 持H LL HH H5 显示电路7段数码管段数码管又分共阴和共阳两种显示方式。如果把7段数码管的每一段都等效成发光二极管的正负两个极，那共阴就是把abcdefg这7个发光二极管的负极连接在一起并接地；它们的7个正极接到7段译码驱动电路74LS48的相对应的驱动端上（也
19、是abcdefg）！此时若显示数字1，那么译码驱动电路输出段bc为高电平，其他段扫描输出端为低电平，以此类推。如果7段数码管是共阳显示电路，那就需要选用74LS47译码驱动集成电路。共阳就是把abcdefg的7个发光二极管的正极连接在一起并接到5V电源上，其余的7个负极接到74LS47相应的abcdefg输出端上。无论共阴共阳7段显示电路，都需要加限流电阻，否则通电后就把7段译码管烧坏了！限流电阻的选取是：5V电源电压减去发光二极管的工作电压除上10ma到15ma得数即为限流电阻的值。发光二极管的工作电压一般在1.8V-2.2V，为计算方便，通常选2V即可！发光二极管的工作电流选取在10-20
20、ma，电流选小了，7段数码管不太亮，选大了工作时间长了发光管易烧坏！对于大功率7段数码管可根据实际情况来选取限流电阻及电阻的瓦数！ 74LS48芯片是一种常用的七段数码管译码器驱动器，常用在各种数字电路和单片机系统的显示系统中。图5-1 BCD七段译码器驱动器图5-2 七段数码管引脚图共阳极的LED数码管，共阳就是7段的显示字码共用一个电源的正。原理示意图：图5-3数码管各字段引脚 从上图可以看出，要是数码管显示数字，有两个条件：1.是要在VT端（3/8脚）加正电源；2.要使（a,b,c,d,e,f,g,dp)端接低电平或“0”电平。这样才能显示的。一般刚接触数码显示的朋友搞不清字段和编码的关
21、系，其实要看硬件的电路的组成的，本站的实验板上的数码显示是用P0口驱动的，原理图可以参阅实验板的网页，其计算的方法如下，例：如要显示“0”，则要 a,b,c,d,e,f六个字段亮就显示“0”了，而g和dp字段不亮；这样只要向P0口送出相应的代码即可，编码方法如下表：表5-1 数码管编码方法dpgfedcba显示的字符编码P0.7P0.6P0.5P0.4P0.3P0.2P0.1P0.0110000000C0H111100111F3H101001002A4H101100003B0H10011001499H10010010592H10000010682H111110007F8H10000000880
22、H10010000990H10001000A88H10001110F8EH6 启动电路功能模块6.1按钮开关 6.1.1轻触开关用途和知识：轻触开关（如图6-1）现已成为中国需求量最大的一个开关类别。便携式消费数码电子产品与仪器仪表是应用轻触开关最多的领域。比如一台彩电要用6只、一套组合音响要用20只左右。如今轻触开关应用范围还在不断扩大，主要领域在视频类电子产品、家电类、医疗电子产品、车载音响、便携式电子产品、自动化控制系统、检测测量仪器等。市场配套需求继续看好，而商家之间竞争越来越激烈，主要表现在生产专业化、自动化越来越强，产量已经越来越集中在少数几家有实力的、有规模的企业之中。6.1.2
23、轻触开关外形及分类轻触开关是近十多年市场需求增长最快、应用面最广的一个产品。具有外型小、超薄、按力极小（最小N可达0.98）又轻的特点。类型有标准型、密封型、SMD型、防水型、摆杆型、长型、立式型、半圆阵列薄型等。接点镀银、镀金。安装形式主要有插入焊接式、嵌入插脚式、表面贴装等。尺寸有4.54.5mm、63.5mm、66mm、6.66.6mm、88mm、1010mm、1212mm等。优点是适合高密度表面贴装，有的焊接后可清洗，密封型可防尘，最适合恶劣环境选用，电路设计简单。产品寿命10万1000万次不等。产品已成系列。图6-1 轻触开关实物图6.2二极管半导体二极管、三极管、场效应管是电路中最
24、常用的半导体器件，PN结是构成各种半导体器件的重要基础。导电能力介于导体和绝缘体之间的物质称为半导体。具有热敏、光敏、掺杂特性；根据掺入的杂质不同，可分为：N型半导体、P型半导体。PN结是采用特定的制造工艺，使一块半导体的两边分别形成P型半导体和N型半导体，它们交界面就形成PN结。PN结具有单向导电性，即在P端加正电压，N端接负时PN结电阻很低，PN结处于导通状态，加反向电压时，PN结呈高阻状态，为截止,漏电流很小。6.2.1 二极管简介将PN结加上相应的电极引线和管壳就成为半导体二极管。P结引出的电极称为阳极（正极），N结引出的电极称为阴极（负极），原理图中一般常用D1、D2、D？等表示。图
25、6-2 稳压二极管原理图二极管正向导通特性（死区电压）：硅管的死区电压大于0。5V，诸管大于0。1V。用数字式万用表的二极管档可直接测量出正极和负极。利用二极管的单向导电性可以组成整流电路。将交流电压变为单向脉动电压。使用注意事项：1.在整流电路中流过二极管的平均电流不能超过其最大整流电流；2.在震荡电路或有电感的回路中注意其最高反向击穿电压的使用问题；3.整流二极管不应直接串联（大电流时）或并联使用，串联使用时，每个二极管应并联一个均压电阻，其大小按100V（峰值）70K左右计算，并联使用时，每个二极管应串联10欧的电阻均流，以免个别元件过载。4.二极管在容性负载线路中使用时，额定整流电流值
26、应降低20%使用。分类：稳压二极管、光敏二极管、发光二极管、变容二极管、肖特基二极管、快恢复二极管等。光敏二极管，又称光电二极管，其PN结也是工作在反偏状态（和稳压二极管一样），是一种光接受器件；其反向电流随光照强度的增加而上升，反向电流与照度成正比。其可用于光的测量，当制成大面积的光电二极管时，能将光能直接转换成电能，就是光电池。6.2.2二极管的基本应用（1）整流利用二极管正偏时导通、反偏时截止的不对称非线性特性实现整流变换，这是二极管最基本的应用。（2）续流用做续流二极管。当开关S切断电感电路时，为防止电感产生很高的反电动势e=Ldi/dt，而损坏设备，接入一个二极管D，使电感电流有一个
27、继续流动的回路，使开关管S在关断时其两端电压不超过电源电压US，避免了因电感断流而在开关器件两端出现高压。（3）限幅当输入信号电压US变化范围很大时，为了使信号电压的幅值能够限制在某个范围之内，可采用二极管限幅电路。设二极管阈值电压为Uth，当USUth时，二极管导通，二极管电压被限制为正向导通电压。一个硅管约为0.7V，一个锗管约为0.3V。几个二极管串联可得到不同的限幅值。（4）钳位中负载电阻RL改变时，只要二极管D处于正偏导通状态；则输出端电压UO将等于电源电压UG加二极管正向电压降UF，UO=UG+UF而与负载无关。即UO被钳位到UG+UF。当然要保持二极管总是处于正偏导通状态，RL不
28、能过小，RL太小时流过R上的电流过大、R上的电压降太大以致（E-RI）UG时，二极管反偏截止，UO将随RL的改变而改变，钳位电路失去作用。（5）稳压稳压管也是一种半导体二极管。这种二极管的正常工作区是在反向击穿区，第三象限区。二极管反向击穿后反向电流改变时，其反向端电压基本不变。因此当电源电压US改变时，通过稳压管的反向电流改变，使串联电阻R上的压降改变，而使负载电压UO基本不变。这种简单的稳压电路应用也很广泛。图6-3 稳压二极管实物图6.3 电 阻6.3.1概念电阻器(resistor) ：用导体制成具有一定阻值的元件。电阻是导体的一种基本性质，与导体的尺寸、材料、温度有关。作用：主要职能
29、就是阻碍电流流过 ，应用于限流、分流、降压、分压、负载与电容配合作滤波器及阻匹配等。6.3.2电阻的分类a.按阻值特性：固定电阻、可调电阻、特种电阻(敏感电阻) 。不能调节的,我们称之为固定电阻，而可以调节的，我们称之为可调电阻。常见的例如收音机音量调节的，主要应用于电压分配的，我们称之为电位器。b.按制造材料：碳膜电阻、金属膜电阻、线绕电阻等。c.按安装方式：插件电阻、贴片电阻。6.3.3电阻的主要参数a. 标称阻值：标称在电阻器上的电阻值称为标称值.单位：、k、 M。标称值是根据国家制定的标准系列标注的，不是生产者任意标定的。 不是所有阻值的电阻器都存在。b.允许误差：电阻器的实际阻值对于
30、标称值的最大允许偏差范围称为允许误差.误差代码:F 、 G 、 J、 Kc.额定功率：指在规定的环境温度下，假设周围空气不流通,在长期连续工作而不损坏或基本不改变电阻器性能的情况下，电阻器上允许的消耗功率。常见的有1/16W 、 1/8W 、 1/4W 、 1/2W 、 1W 、 2W 、 5W 、10W。6.3.4阻值和误差的标注方法a.直标法将电阻器的主要参数和技术性能用数字或字母直接标注在电阻体上。例如: 5.1k 5%5.1k Jb.文字符号法将文字、数字两者有规律组合起来表示电阻器的主要参数。例如: 0.1=1=0R1，3.3=33=3R3，3K3=3.3Kc.色标法用不同颜色的色环
31、来表示电阻器的阻值及误差等级，普通电阻一般有4环表示，精密电阻用5环。6.3.5色环电阻第一环如何确定请参照色标法图片a.四环电阻：因表示误差的色环只有金色或银色，色环中的金色或银色环一定是第四环。b.五环电阻：(1)从阻值范围判断：因为一般电阻范围是0-10M，如果我们读出的阻值超过这个范围，可能是第一环选错了。(2)从误差环的颜色判断：表示误差的色环颜色有银、金、紫、蓝、绿、红、棕.如里靠近电阻器端头的色环不是误差颜色，则可确定为第一环。表6-1 电阻符号的意义第一部分：主称第二部分：材料第三部分：特征分类第四部分符号意义符号意义符号意义电阻器电位器R电阻器T碳膜1普通普通W电位器H合成膜
32、2S有机实心3超高频N无机4高阻J金属膜5高温Y氧化膜6C沉积膜7精密I玻璃8高压P硼碳9特殊U硅碳G高功率X线绕T可调M压敏W微调G光敏D多圈R热敏B温度CP旁热W稳压Z正温度6.3.6普通电阻的选用常识a.正确选有电阻器的阻值和误差:阻值选用：原则是所用电阻器的标称阻值与所需电阻器阻值差值越小越好。误差选用：时间常数RC电路所需电阻器的误差尽量小。一般可选5%以内.对退耦电路，反馈电路滤波电路负载电路对误差要求不太高。可选10%-20%的电阻器。b.根据电路特点选用：高频电路：分布参数越小越好，应选用金属膜电阻、金属氧化膜电阻等高频电阻。低频电路：绕线电阻、碳膜电阻都适用。功率放大电路、偏
33、置电路、取样电路：电路对稳定性要求比较高，应选温度系数小的电阻器。退耦电路、滤波电路： 对阻值变化没有严格要求,任何类电阻器都适用。电阻是：起限流、降压作用。6.3.7电阻的分类与命名方法：如：RJ7，就表示精密金属膜电阻器；WXD-表示多圈线绕电位器。电阻的阻值及精度等级一般用文字或数字印于电阻器上，现常用色环表示；现在电阻有四色环的也有精度高达1%的五色环电阻。颜色和数字对应如下：表6-2电阻色环数值对照表棕红橙黄绿蓝紫灰白黑金银12345678900.10.016.4电容元件6.4.1 瓷片电容1电容基本描述：电容是表征电容器容纳电荷的本领的物理量。我们把电容器的两极板间的电势差增加1伏
34、所需的电量，叫做电容器的电容。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=1/2f c (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。电容的标示：电容的符号是C。电容的单位是法拉，简称法，符号是F。一个电容器，如果带1库的电量时两级间的电势差是1伏，这个电容器的电容就是1法。2识别方法：电容的识
35、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=103毫法=1xx微法=109纳法=1012皮法容量大的电容其容量值在电容上直接标明，如10 uF/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。字母表示法：1m=1000 uF 1P2=1.2PF 1n=1000PF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10102PF=1000PF 224表示22104PF=0.22 uF3.电容容量误差表符 号FGJ
36、KLM允许误差1% 2% 5% 10% 15% 20%如：一瓷片电容为104J表示容量为0. 1 uF、误差为5%。电容的公式是：C=Q/u, 但电容的大小不是由Q或U决定的，即：C=S/4kd 。是一个常数，与电介质的性质有关。k则是静电力常量很多电子产品中，电容器都是必不可少的电子元器件，它在电子设备中充当整流器的平滑滤波、电源和退耦、交流信号的旁路、交直流电路的交流耦合等。4.电容相关参数：标称电容量(CR)：电容器产品标出的电容量值。云母和陶瓷介质电容器的电容量较低(大约在5000pF以下)；纸、塑料和一些陶瓷介质形式的电容量居中(大约在0005F10F)；通常电解电容器的容量较大。这
37、是一个粗略的分类法。b.类别温度范围：电容器设计所确定的能连续工作的环境温度范围，该范围取决于它相应类别的温度极限值，如上限类别温度、下限类别温度、额定温度(可以连续施加额定电压的最高环境温度)等。c.额定电压(UR)：在下限类别温度和额定温度之间的任一温度下，可以连续施加在电容器上的最大直流电压或最大交流电压的有效值或脉冲电压的峰值。电容器应用在高压场合时，必须注意电晕的影响。电晕是由于在介质/电极层之间存在空隙而产生的，它除了可以产生损坏设备的寄生信号外，还会导致电容器介质击穿。在交流或脉动条件下，电晕特别容易发生。对于所有的电容器，在使用中应保证直流电压与交流峰值电压之和不的超过直流电压
38、额定值。d.损耗角正切(tg)：在规定频率的正弦电压下，电容器的损耗功率除以电容器的无功功率。这里需要解释一下，在实际应用中，电容器并不是一个纯电容，其内部还有等效电阻，它的简化等效电路如下图所示。图中C为电容器的实际电容量，Rs是电容器的串联等效电阻，Rp是介质的绝缘电阻，Ro是介质的吸收等效电阻。对于电子设备来说，要求Rs愈小愈好，也就是说要求损耗功率小，其与电容的功率的夹角要小。这个关系用下式来表达：tg=Rs/Xc=2fcRs因此，在应用当中应注意选择这个参数，避免自身发热过大，以减少设备的失效性。e.电容器的温度特性：通常是以20基准温度的电容量与有关温度的电容量的百分比表示。补充：
39、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=1/2f c (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。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（F）/mju:/、纳法（nF）、皮法（pF）。
40、其中：1法拉=1000毫法（mF），1毫法=1000微法（F），1微法=1000纳法(nF)，1纳法=1000皮法(pF)。容量大的电容其容量值在电容上直接标明，如10 F/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，字母表示法：1m=1000 F 1P2=1.2PF 1n=1000PF。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10102PF=1000PF 224表示22104PF=0.22F。5使用寿命：电容器的使用寿命随温度的增加而减小。主要原因是温度加速化学反应而使介质随时间退化。6绝缘电阻：由于温升引起电子活动增加，因此
41、温度升高将使绝缘电阻降低。电容器包括固定电容器和可变电容器两大类，其中固定电容器又可根据所使用的介质材料分为云母电容器、陶瓷电容器、纸/塑料薄膜电容器、电解电容器和玻璃釉电容器等；可变电容器也可以是玻璃、空气或陶瓷介质结构。以下附表列出了常见电容器的字母符号。6.4.2电解电容电解电容的作用：滤波作用：在电源电路中，整流电路将交流变成脉动的直流，而在整流电路之后接入一个较大容量的电解电容，利用其充放电特性，使整流后的脉动直流电压变成相对比较稳定的直流电压。在实际中，为了防止电路各部分供电电压因负载变化而产生变化，所以在电源的输出端及负载的电源输入端一般接有数十至数百微法的电解电容。由于大容量的
42、电解电容一般具有一定的电感，对高频及脉冲干扰信号不能有效地滤除，故在其两端并联了一只容量为0.001-0.lpF的电容，以滤除高频及脉冲干扰。耦合作用：在低频信号的传递与放大过程中，为防止前后两级电路的静态工作点相互影响，常采用电容藕合。为了防止信号中韵低频分量损失过大，一般总采用容量较大的电解电容。图6-4 电解电容实物图电解电容的使用注意事项：1电解电容由于有正负极性，因此在电路中使用时不能颠倒联接。在电源电路中，输出正电压时电解电容的正极接电源输出端，负极接地，输出负电压时则负极接输出端，正极接地当电源电路中的滤波电容极性接反时，因电容的滤波作用大大降低，一方面引起电源输出电压波动，另一
43、方面又因反向通电使此时相当于一个电阻的电解电容发热。当反向电压超过某值时，电容的反向漏电电阻将变得很小，这样通电工作不久，即可使电容因过热而炸裂损坏。2加在电解电容两端的电压不能超过其允许工作电压，在设计实际电路时应根据具体情况留有一定的余量，在设计稳压电源的滤波电容时，如果交流电源电压为220时变压器次级的整流电压可达22V，此时选择耐压为25V的电解电容一般可以满足要求。但是，假如交流电源电压波动很大且有可能上升到250V以上时，最好选择耐压30V以上的电解电容。3电解电容在电路中不应靠近大功率发热元件，以防因受热而使电解液加速干涸。4对于有正负极性的信号的滤波，可采取两个电解电容同极性串联的方法，当作一个无极性的电容。7 电子计分器电路模块连接、系统调试和完善对于本单元的模块连接就是依照电路图将所选元件连接到电路板上，连接模块时注意元器件