第2章

常用电子元器件介绍及电路分析

2.1 常用基本电路定理、公式、元器件介绍

1. 常用基本电路定理

1）欧姆定理 直流电路中电压 U 与电流 I 的比值等于电路的电阻值 R ，即

R ＝

式中， U 为电路两端的电压，V； I 为电路中的电流，A； R 为电路中的电阻，Ω。

2）节点电流定理 在电路中，任何时刻流向任一节点（两条以上支路的汇集点）的电流之和等于零（若流进节点为正，则流出节点为负）。换句话说，流进节点的电流之和等于流出节点的电流之和。

3）回路电压定理 在电路中，任何时刻环行任一闭合回路，其电路上各段电压之和等于零。

2. 常用电子线路公式

1）欧姆定理

I ＝

2）直流电路功率

P ＝ UI ＝ I ² R ＝

3）电阻的串、并联

（1）串联：

R ＝ R ₁ ＋ R ₂ ＋…＋ R _n

（2）并联：

= + +…+

4）电容的串、并联

（1）串联：

= + +…+

（2）并联：

C ＝ C ₁ ＋ C ₂ ＋…＋ C _n

3.常用元器件介绍

1）电阻 主要参数为电阻值、标称电阻值及允许偏差、额定功率、最大工作电压等，单位为Ω。

2）电容 主要参数为额定电压、标称容量及允许偏差等，单位为F,1F＝10 ⁶ μF。

3）电感 凡是能产生电感作用的元件统称电感元件。在电路中，电感元件起抗冲击作用。

4）二极管 单向导电性。

5）三极管 电流型控制器件，分为NPN型和PNP型两种。

6）显示器 件如LED、数码管、LCD等。

7）继电器 是一种自动控制器件。

8）集成电路 包括模拟集成电路和数字集成电路。

2.2 电路分析案例

一个简单的电路如图2.1所示。

1.计算限流电阻R ₁ 的电阻值

R ₁ 为限流电阻一，因为般LED的正常工作电流为4~20mA，所以对应的限流电阻为 R ₁ ＝ ＝ ＝0.25~1.25kΩ

本例中，取 R ₁ ＝1kΩ

2.计算限流电阻的功耗

若 R ₁ ＝1kΩ，则流过 R ₁ 上的电流为：

I ＝ ＝ ＝5mA

功率： P ＝ I ² × R ＝（5mA） ² ×1kΩ＝25mW

一般在进行电路设计时，选用的元器件参数要留有一定的裕量。通常元器件实际工作功率应约为额定功率的50%，最多不应超过70%。

2.3 原理图设计

原理图是电路设计的中间文件，虽然它并不直接用于指导生产，但却是连接设计理念和最终产品的关键纽带。

电子设计工程师是原理图的责任人。多数设计者认为，原理图不过是生成网络表的源文件，至于其设计风格则完全可以依个人喜好而定。

事实上，在整个设计过程中，原理图起着非常关键的作用。

首先，原理图是设计思想的体现，混乱的原理图只能代表混乱的设计思想。

其次，原理图是电子设计工程师与PCB设计工程师沟通的重要工具，当PCB复杂到一定程度时，电子设计工程师不可能通过语言将所有PCB设计时需注意的细节都告知PCB设计工程师。例如，PCB设计工程师从原理图获得网络连接关系表（简称网络表），虽然知道各元器件之间的连接关系，但却无法获得元器件摆放位置等信息，在这种情况下，原理图的标注将成为重要的工具，它一方面可以使PCB设计工程师对设计的要求一目了然，另一方面也能对电子设计工程师起到提醒作用，从而避免在设计、测试时遗忘某些关键细节。

最后，脉络清晰的原理图有助于提高调试、测试、生产等环节的效率。

由此看来，原理图并不只是一份中间文件，为了得到一份优质的原理图，在设计的过程中需要注意以下事项。

（1）在原理图的首页，应绘制PCB的总体框架图，如图2.3所示。

（2）在原理图上电源电路的输出端附近应标注该路电源的电压值和电流值，这有助于PCB设计工程师把握在哪些支路应作加粗布线、增加电源过孔等处理。需说明的是，这种标注只是注释，不属于网络名称的一部分。

（3）原理图上应标明高散热及热敏感器件。若有特殊的放置要求，也可在原理图上加以注释。

（4）对于关键元器件，在原理图上应标明其对应的料号、精度和尺寸等信息。

（5）在原理图上，应对跳线、选焊等进行注释。 WGz8u5y1Ozxp1E2ype94iOHAsvowNH8MnyqpRRFUYYl5azPMVglIkI+5lvl6WGRj