常用电子元器件基础知识总结

一.电阻的作用：限流、降压、分压

1、0欧电阻作用

调试跟兼容设计

当跳线

地与地，电源与IC之间进行连接

2、上、下拉电阻作用

防止输入端悬空

减弱外部电流对芯片产生的干扰

增加或减少驱动电流 (发光二极管一般限流电阻为1-2K)

eg.

1K电阻为限流电阻，由分压公式可知最大采样电压：2k/（10k + 2k）* 12v= 2V ，当电池电压为11V时，IO口侦测到的电压为1.83V（2k/（10k + 2k）* 11v = 1.83V.

二.电容：(瓷介、电解)去耦电容、旁路电容、移向、谐振

在电子电路中，去耦电容和旁路电容都是起到抗干扰的作用，电容所处的位置不同，称呼就不一样了。对于同一个电路来说，旁路（bypass）电容是把输入信号中的高频噪声作为滤除对象，把前级携带的高频杂波滤除，而去耦（decoupling）电容也称退耦电容，是把输出信号的干扰作为滤除对象。所谓退耦，即防止前后电路电流大小变化时，在供电电路中所形成的电流波动对电路的正常工作产生影响，换言之，退耦电路能够有效地消除电路之间的寄生耦合。

在直流电路中，电容器是相当于断路的。在交流电路中，因为交流电流的大小和方向是随时间变化的。电容器在电路中随着交流电流的变化，完成了充放电的过程。因此，电容器在交流电路中相当于有电流通过(实际上，并没有电流流过电容器)。

电容器在电路中起到的作用主要有以下8点：

　　1、起到耦合的作用

　　它是指耦合电路中的电容，用于交流放大器和其他电容耦合电路时被称为耦合电容，通过耦合电容连接前、后级，起着隔直流通交流的作用。

　　2、起到滤波的作用

　　滤波电路中使用的电容器称为滤波电容器，用于电力滤波器和各种滤波电路中，滤波电容能有效地滤除一定频段内的有害信号。

　　3、起到退耦的作用

　　去耦电路中使用的电容称为去耦电容，用于多级放大器的直流电源电路中，去耦电容消除了各级放大器之间有害的低频交叉连接。

　　4、起到旁路的作用

　　旁路电路中使用的电容器称为旁路电容器。如果需要从电路中的信号中去除某个频带的信号，常使用电容器对其旁路。根据除去信号的不同频率外，有全频域(所有交流信号)旁路电容电路和高频旁路电容电路。

　　5、起到定时的作用

　　指的是用在定时电路中的电容器称为定时电容。在需要通过电容器充放电来控制时间的电路中，电容器起着控制时间常数的作用。

　　6、起到微分，积分的作用

　　用于微分电路中的电容器，被称之为微分电容。在触发器电路中为了得到尖顶触发信号，常采用微分电容电路，以从各类主要是矩形脉冲信号中得到尖顶脉冲触发信号。用在积分电路中的电容器称为积分电容。如：电视机场扫描的同步分离电路中，采用了积分电容电路，可以从场复合同步信号中取出场同步信号。

　　7、起到补偿的作用

　　指的是用在补偿电路中的电容器称为补偿电容，如电网中的无功功率补偿。它利用电容器在线路上的电流正好与电感电流相反的原理，只要连接到线路上的电容器数量与负载的电感分量相匹配，那么所产生的电容电流就可以消除或减少负载吸收到电网的无功功率。这样就能减少电气线路和变压设备的负担，也提高了电气线路和变压设备的利用率。

　　8、起到分频的作用

　　指的是在分频电路中的电容器称为分频电容，在音箱的扬声器分频电路中，高频扬声器通过分频电容在高频段工作，中频扬声器工作在中频段，低频扬声器工作在低频段。

电容的使用经验:
（1）在电源和负载之间一定要有一个电容用来储能滤波。

（2）如果负载的电流在150mA以下，这个储能电容一般选择220uF或330uF或是更大的。

（3）实际选取的电容一般会比计算得到的大10~50倍，譬如计算得到的是68uF，实际可能会使用680uF。因为电解电容的误差比较大，所以一般会选择比较大的。

（4）在电源附近的电容有储能的作用，还有滤波的作用，但是储能用的电容的容值一般比较大，所以一般它只能虑除低频波；因此在储能电容的附近还会加一个容值非常小的电容，用来虑除高频波。储能电容一般使用电解电容，而虑高频的电容一般是小的瓷片电容，一般选用104电容。

（5）在1uF以上的电容一般选用电解电容，因为电解电容的容量比较大，虽然精度不高，大容量的话只能选择电解电容；小容量的一般选择瓷片电容（一般是贴片式的也有插件式的，这两种封装在功能上没有任何的区别，仅仅在画PCB的时候需要考虑，譬如如果这个板子对高度有要求，就可以选择贴片的），瓷片电容的特点：容量小但精度高；瓷片电容和电解电容一般在电源部分配合使用。瓷片电容没有极性，电解电容有极性，有加号的一端一定要接正极，反接会使电源短路，电容会爆炸，瓷片电容一般用来滤高频波。

（6）瓷片电容的容值一般是：几皮法到几百纳法之间，譬如：33皮法、68皮法、47皮法、100皮法、200皮法、220皮法、 470皮法、860皮法、1000皮法=1纳法（102电容）、2.2纳法、4.7纳法、10纳法（103电容）、100纳法（104）等等。当电源来了一个很高的电压脉冲（高的dv/dt，也就是电压的变化率很大，高的dv/dt会对后面的电路造成很大的电磁干扰）之后，就可以经过瓷片电容，从而不会对后面的电路造成影响。浪涌电流：高的di/dt；尖峰电压：高的dv/dt。一般选择104电容来滤除高频。

（8）电容的容抗=1/(2πfC)：f指的是电源的频率，C指的是电容的容值；频率越大，容抗越小。

（9）带宽：任何一个电路都是工作在一定的频率范围之内的，这个频率范围就叫做这个电路的带宽。大于或是小于这个带宽电路都可能不会正常工作。电路中肯定是有很多电容的，根据电容容抗的计算公式可以看出，频率过高或过低都会使电容工作不同的特性，也就是电路板是不稳定的，从这个角度也需要有这个带宽的存在。

（10）电压：选耐压值多大的电容，耐压值一般选取电容两端电压的1.5倍（取一些余量，可以增长电容的使用寿命），譬如电容正极的电压是50v，那可以选择耐压值为75v的电容。

三、电感：通直隔交

1.滤波

四、二极管：整流、检波、限幅、稳压、开关、温补、ALC控制

1.普通二极管：主要作用是整流和检波

(1）：半波整流（限幅）

eg.

kbp206是一颗整流桥，交流的正弦波整流过后变成直流的馒头波（半正弦），也就是说整流过后没有接大电解电容平波的话，单整流桥出来的将是一个不稳定的直流。

计算如下：假设供电的是国内市电220VAC，整流后无大电解，Vmax=220*1.414=311V，是一个不稳定的直流，有大电解的话电压稳定很多，Vmax=220*1.414=311V。

(2）：全波整流

(3）：检波

(4)稳压

C1滤波，滤掉交流电流，单个硅二极管导通压降为0.6V左右，导通后，管压降基本不变，三只普通二极管叠加，将直流电压稳压在1.8V 。

2.稳压二极管：工作在反向击穿状态，可反复击穿。顾名思义，用于稳压。

3.瞬态电压抑制二极管

4.开关二极管

如图所示，1N4148为高速开关二极管，与普通二极管的区别在于能相应高频信号，性能不会受影响。当输入端为低电平时，二极管导通，由于二极管压降基本不变，I/O口PG7电压被二极管钳位在0.6V左右。当输入端为3.3v时，二极管截止，由分压公式可得在I/O口PG7电压为2V左右。加该开关二极管主要是防止电流倒灌，损坏IC芯片。

注：倒灌就是电流流进IC内部，电流总是流入电势低的地方。比如说电压源，一般都是输出电流，但是如果有另一个电源同时存在，并且电势高于这个电源，电流就会流入这个电源，称为倒灌。

在电路设计过程中，会碰到处理器MCU的I/O电平与模块的I/O电平不相同的问题，为了保证两者的正常通信，需要进行电平转换。如果两边的电平不一样就直接连接进行通信，像TTL电平就会出现电流倒灌现象。电流太大会将使IO口上的钳位二极管迅速过载并使其损坏，会使单片机复位不成功。会使可编程器件程序紊乱。会出现闩锁效应。如果接口电路没有设计好，严重就会烧芯片，或者烧芯片IO口，轻者就会导致工作紊乱，工作不正常。有时候这种问题自己在设计调试的时候根本发现不了，在批量生产或者用户在使用的时候才出现芯片被烧掉，或者IO口被烧掉。如果我们在设计的时候能考虑到接口的一些问题就可以提高产品的可靠性。

参考文章：百度安全验证https://baijiahao.baidu.com/s?id=1672639828536982382

（1）原理：开关二极管是为在电路上进行"开"、"关"而特殊设计制造的一类二极管。其原理和普通二极管的原理没啥区别，但针对于开关二极管，最重要的特点是高频条件下的表现。高频条件下，二极管的势垒电容表现出来极低的阻抗，并且与二极管并联。当这个势垒电容本身容值达到一定程度时，就会严重影响二极管的开关性能。极端条件下会把二极管短路，高频电流不再通过二极管，而是直接绕路势垒电容通过，二极管就失效了。而开关二极管的势垒电容一般极小，这就相当于堵住了势垒电容这条路，达到了在高频条件下还可以保持好的单向导电性的效果。

（2）应用：用于电子设备的开关电路、检波电路、高频和脉冲整流电路及自动控制电路中。也有好多分类，分为普通开关二极管、高速开关二极管、超高速开关二极管、低功耗开关二极管、高反压开关二极管、硅电压开关二极管等多种。

（3）选型：一般选1N4148这个型号

但是如果想选其他型号，可以根据其主要参数选：

功率：得稍微大点

直流反向耐压和平均整流：根据相应的电路选，尽量大点，但不要太大

五、三极管：（NPN、PNP）放大、振荡、开关、可变电阻、阻抗变换

8050三级管参数类型:开关型极性:NPN 材料:硅最大集存器电流(A):0.5 A 直流电增益:10 to 60 功耗:625 mW 最大集存器发射电(VCEO):25 频率:150 KHz

9013三极管是一种NPN型小功率三极管。三极管是半导体基本元器件之一，具有电流放大作用，是电子电路的核心元件。

1.开关

（1）普通开关

开关电路设计：

有些人设计的开关电路就没有基极电阻，有可能不是他不知道这种电路结构，而是他不会调参数，不管怎么改变Rb，始终电路都没有进入饱和区，最后将Rb短接后发现电路正常了，导致他认为这样电路是可以用的。

事实上，没有基极电阻，如果说是单片机的IO口接的控制引脚，那么单片机工程师控制单片机IO口输出高电平的时候，IO口上的电压只有0.7V左右。那是由于单片机IO口的电流只有10mA左右，不能给三极管提供足够大大的电流，以至于拉低电压至三极管b、e之间的导通电压0.7V左右。当给三极管基极能够提供足够电流，而控制电压大于三极管b、e之间电压极限电压的时候就会烧坏三极管，如果没有大于它的极限电压，但是电流很大，时间久了就会导致三极管热损坏。所以只有设置合适的基极电阻才能保证电路的可靠性。

R1电阻的接入是由于控制端没有接任何东西就会出现高阻状态，三极管的工作状态是不确定的。为了安全起见，没有对三极管进行控制的时候，应该让三极管工作在截止区，要想NPN型三极管截止，Ib就要很小，可以选择在三极管基极接一个下拉电阻，如图所示。取值是要远大于（10倍以上）Rb的，这样才能下拉电阻不影响对三极管的控制。个人的取值习惯是100K。

如果我们想驱动无源蜂鸣器，那么就要在控制端输入一个方波信号进行控制，这时候就需要三极管进行快速切换，想加快三极管切换速度就要如图所示，在Rb上并联一个加速电容C1。其原理是，电容两端的电压不能发生突变，那么控制端给一个高电平的瞬间，电容可以视为短路，此时的电流最大，因此加快了三极管的导通速度，这个暂态过程很快就结束了，电容充电完成后进入了稳态，电容就形如开路，而不影响电路的正常工作。由于电容在控制端高电平期间充了左正右负的电压，当控制端变成低电平（0V）瞬间电容两端的电压不能突变，所以在电容的右端出现了负电压，加快了三极管的关断。大多数情况下，加速电容取值约为几百个pF。为什么加了加速电容就能实现加快关断与导通，那是因为三极管是存在结电容的，导通与关断时间是决定于结电容的充放电时间的，这个现象就叫米勒效应，加了加速电容后，就加快了结电容充放电时间，使得三极管很快跨越了米勒平台，所以能加快三极管的关断与导通。

原文：百度安全验证https://baijiahao.baidu.com/s?id=1671353566660290653&wfr=spider&for=pc

(2)反相器

（3）继电器控制

2.电流镜

3.放大电路设计：百度安全验证https://baijiahao.baidu.com/s?id=1669470005117219712&wfr=spider&for=pc

六、MOS管:N型MOS管（N沟道MOS管）和 P型MOS管（P沟道MOS管）

Mos管是一种开关器件。

（1）有三个极。G:栅极；D漏极；S：源极。

（2）有一个反向二极管封装在Mos的内部，反向接在DS极之间，称为体二极管。当Mos管关闭时，极间电容中储存的能量可以通过体二极管流回到D极，对能量进行回收。

同时，有大的反向电流流过时，电流也会直接流过该反向二极管，不会对MOS管照成损坏。

（3）N型MOS管的特性（和N型三极管类比）

第一：N型三极管是通过电流来导通的，B极有一个大于或等于1mA的电流时，那么CE之间就会导通，并且CE之间的电流大约为100mA，为B极电流的100倍。

第二：N型MOS管是通过电压导通的，G极和S极之间有一个大于阈值电压的电压，那么DS就会导通，并且DS之间可以流过的电流非常大。

具体的最大电流需要查dataset，譬如AON6244型号的N型MOS管DS能流过的最大的电流为86A。

第三：大多数的MOS管的阈值电压为4点几V，譬如4.5V，当电压小于4.5V时，MOS管不工作或是工作在放大区；只有当G极和S极电压大于4.5V时，MOS管才完全导通。

总结：
N型MOS管通过G极和S极之间的门控电压来控制D极与S极之间的导通（类似于N型三极管）。

5.N型MOS管的一般接法

（1）G级和S级一般会接一个电阻（几k到几百K），防止静电击穿mos管。

（2）对于高压小电流的MOS管，G级电阻的阻值一般在100R到500R之间，330R用得比较多。

（3）对于低压大电流的MOS管，G极电阻一般在20R到30R，20R用得多。

6.在工程中N型MOS管比P型MOS管用得多的原因
（1）N型MOS管的开关速度比P型快。因为P型MOS管开关慢所以功率损耗就会多，发热量比N型MOS管大。

（2）N型MOS管耐压比P型高，所以在高压应用领域，几乎看不到P型MOS管。

（3）N型MOS管通过电流的能力比P型MOS管强，N型MOS管能通过的电流更大。

总结，N型Mos管的特点：速度快，耐压高，电流大。通常情况下都是使用N型Mos管。

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