书接上回~
写了电容的作用,本想再写写电容的其他小事,细想来也没啥好写的,就讲一点比较有意思的。如何测量电容的容值。
电阻的阻值可以使用万用表进行测量,但电容的容值万用表却测不了,那什么仪器可以测量电容值呢?
其实跟万用表类似,有电容表,淘宝搜一下就可以看到了,几十块钱,就可以买到一个精度不错的电容表。
不过呢,更推荐大家买一个“数字电桥表”或“LCR表”,虽然有点贵吧,一两千的样子。。。
有个LCR表,就可以判断出没有标识的电容的电容值了,还可以确认电感的电感值,以及微小电阻的阻值。虽说万用表是可以测量电阻的,但对于小于1欧姆的电阻,一方面万用表1米长的线都不止1欧姆的阻值,另一方面万用表对于小电阻确实不够准确,用LCR表的话,测量微小电阻就很准确了。
——————————上一篇文章的补充到此为止————————
除了电阻和电容,常见的板级器件还有这些:
1、电感(电感、变压器、共模扼流圈)
2、二极管(肖特基二极管、TVS管、稳压二极管、发光二极管)
3、晶体管(三极管、MOSFET、IGBT)
4、晶体、晶振
5、光耦
6、磁珠
除了晶体管以外,其他的器件的作用都比较单一,即使参数和规格不同,应用场景不同,其作用和功能还是类似的,几句话就能解释清楚。
晶体管就相当复杂了,下图给大家展示了一本关于晶体管的专著的部分目录,包含了一些晶体管的应用。
虽然我在大学里系统的学习过晶体管,但作为数字电路设计人员,难以接触到复杂的模拟电路设计,大部分功能都不太明确具体的电路是什么样的,只在需要的时候查找相关的资料,进行计算和确认。
毕竟已经集成好的运放、接口芯片、逻辑芯片摆在面前,直接使用就好了,很少会有人去自己搭建一个模拟电路。大厂的芯片覆盖了各种功能,自己搭建的电路远远比不上成品的芯片可靠性好、精度高。
上面的目录就来自于下面这本书,书是ADI的工程师写的,非常详细,感兴趣的同学可以下载下来翻一翻。
晶体管不好讲,就简述一下我列举出来的器件的大致功能。
1、电感(电感、变压器、共模扼流圈)
电感一般用于降压DC/DC电源的滤波、信号的滤波,有些升压的DC/DC电源需要使用电感和二极管作为核心器件才能实现其电路原理;
Buck DC/DC的电路
Buck电路的电压和电流变化过程
变压器一般用于交流信号的升降压和隔离,有些隔离的升压DC/DC也利用变压器作为核心器件;
隔离开关电源的电路原理
共模扼流圈比较有意思,是专用于抑制共模干扰的器件,共模扼流圈的抑制效果相当好,在低频和中频的阻抗很高,磁环也可以用于共模抑制,但只在高频的抑制效果好。共模扼流圈的结构跟变压器类似,但接法不同,变压器是原边和副边分别接正负极,共模扼流圈则是让电源或信号的正和负分别通过线圈,如下图。
变压器
共模扼流圈
共模扼流圈一般用在电源输入的防护上,可以抑制外部电源对电路板的共模信号,也可以防止电路板的共模干扰对外产生传导骚扰。
2、二极管(肖特基二极管、TVS管、稳压二极管、发光二极管)
以前我一直以为二极管就是2个引脚的圆柱状器件,后来才知道其实很多二极管也有表贴的封装,大功率的二极管还有散热的大焊盘。
肖特基二极管的正向压降小,一般用于电源或信号的防反接;
TVS管一般用于接口的防静电和干扰;
稳压二极管可以用作电压源,也可以用作过压的防护,动作速度没有TVS快,但动作的电压值很稳定;
发光二极管一般用作指示灯或液晶屏背光;
功率二极管则会用在整流桥、电源拓扑等电路中。
3、晶体管(三极管、MOSFET、IGBT)
晶体管的功能太多,就不一一介绍了,斗胆简述一下吧。
三极管可以放大交流小信号、输出高低电平信号、用作模拟信号或电源的开关,三极管的缺点在于开通时存在固定的压降,电流较大时则功率损耗严重,并且放大信号的电流与控制信号的电流是成比例的,但放大比例一般只有几十,因此单支三极管一般不能直接用于功率驱动,所以三极管有很多多级放大电路的应用;
以前我一直以为三极管是一个有三个引脚的管状物,但三极管其实封装的样式还是挺多的,大功率的会带有一个大的散热焊盘,小信号的三极管也可以做的非常小,几毫米的贴片器件。
MOSFET,场效应管,MOS管一般用作电源或功率信号的开关,或者有一定功率的IO信号输出,MOS相比于三极管,不再是用电流控制电流,而是用电压控制电流,因此控制端几乎没有功率消耗,并且开启后没有固定的压降,有一个较小的阻抗,作为功率信号的开关是很好的器件;
IGBT,绝缘栅双极型晶体管,IGBT内部其实是三极管和MOS管的结合,可以看做MOS管的升级,IGBT的控制方法和MOS管是一样,用较小的电压即可控制开启和关闭,IGBT的优点在于可以用相对较低的成本,做到高压大功率的驱动和控制,有些MOS管也可以控制几百V的电压,但却不能控制几百V下几十A的电流,也有些MOS管也可以控制几十A的电流,但却承受不了几十V的电压,但IGBT可以做到几百V、几十A的性能,甚至是几千V、几百A的能力,IGBT的缺点也比较明显,就是关闭的速度会明显慢与MOS管。
MOS管和IGBT都有一个明显的缺点,就是容易被静电损坏,经常用手一摸就坏掉了,所以他们的控制端虽然对电流的需求小,但对防护的要求却高一些,经常会加上TVS和电容。
4、晶体、晶振
晶体是CPU的重要外围电路,只有高精度的晶体或晶振,才能保证CPU能够准确的定时,完成通信和计算。晶振的内部有一个晶体,只要输入稳定的电压就能输出方波。晶体则只是一个晶体,需要外加电压才能输出振荡的信号。大部分CPU都有晶体的起振和输入电路,有些CPU则只能接受晶振输出的方波信号。
晶体一般会用2个引脚的封装,晶振则一般使用4个引脚的封装。
5、光耦
在大学的电路教程里,基本从来没有涉及过光耦的相关内容,因为在理想的电路中并不需要光耦,但其实光耦是工业领域非常常见的器件。光耦常见的用法就是下面图片的电路原理图,可以实现不同电压等级之间信号的传递和隔离。
近年出现了光MOSFET和光继电器(photorelay)等器件,在某些场合能够完美的替代光耦,有些光耦不具备的优点,比如耐压高、电流大、阻抗小、双向同流等,不足之处在于开启和关闭会有毫秒级别的延迟,比光耦稍大了一点,另外也不能传递模拟量信号,无法替代线性光耦。对于工业的IO应用来说,光继电器极大的简化了应用电路,成本也不高,非常适合在IO信号的应用中替代光耦。
6、磁珠
磁珠是用于高频信号的滤波和干扰脉冲的吸收的,有2种常见的外形,如下图。第二种跟贴片电阻的外形很像。
磁珠的电气特性跟电感基本一致,都是对交流信号有阻抗和衰减,但磁珠起作用的频率在高频段,一般都是100MHz到1GHz这种范围,而电感的作用范围很少有超过50MHz的。磁珠的基本介绍可以看看百度百科。
磁珠的应用一般都是在需要滤除高频干扰的场合,比如模拟电源的电源输入、晶振的电源输入、高频信号的输出等。
音频信号输出的磁珠
晶振的电源输入的磁珠
以上的内容就是我所知道的常见的板级器件的简介了~
说个题外话,对于初学者来说,知道很多器件的名字、原理,但不知道这些器件长什么样子、哪个品牌在生产、量产的是哪些型号、采购又该去哪里买,这些经验虽然是浅显易懂的东西,但也是重要的见识。
下图是晶体管的一些大的生产商,他们不仅生产晶体管,也有很多其他的电子元器件。有些电子元器件,如果不知道生产商有谁,也可以去e络盟、贸泽电子等网络分销商上直接搜一搜,看看有哪些排名靠前的大厂商。
下一篇文章准备写写关于PCB的内容~