1.3 电子元器件知识三要素

【元器件知识的重要性】

元器件在电路中的重要性主要体现在下列两方面:

(1)任何复杂的电路都是由电子元器件有机组合而成的,对电路工作原理的分析其实质就是对电路中电子元器件作用的分析,进一步讲就是运用电子元器件的特性,对各种电路进行分析。可见掌握电子元器件知识对电路工作原理进行分析的重要性。

(2)电路故障检修其实质是快速而准确地判定电路中哪只元器件出了故障,然后对该电子元器件进行检测、修理或更换处理。

【元器件知识三要素】

(1)识别元器件是第一要素。如果面对电路板上众多形状“怪异”的电子元器件不认识,面对电路图中的各种电路符号不熟悉,那就无法识图和检修。

(2)了解元器件结构和基本工作原理,掌握电子元器件的特性是分析电路工作原理的关键要素。不能掌握电子元器件的主要特性,电路分析将寸步难行。

(3)掌握电子元器件检测技术是电路故障检修的关键要素。电路故障检修的最后一环是确定所怀疑的元器件是否真的有质量问题,这需要通过检测来完成,不能掌握检测技术显然就无法完成修理。

1.3.1 解说电子元器件识别方法、步骤和技巧

【四项识别内容】

(1)通过外形认识各种电子元器件“长”得啥模样,以便与电路图中的该电子元器件电路符号相对应。

(2)在电路图中每种电子元器件都有一个对应的电路符号,它相当于电子元器件在电路图中的图形代码。

(3)引脚极性和引脚识别。电子元器件至少有两根引脚,有的元器件两根引脚还有正、负极性之分,有的则没有;有的电子元器件多于两根引脚,每根引脚有其特定的作用,必须加以识别。

(4)识别电路板上元器件。在故障检修中,需要根据电路图建立逻辑检修思路,在电路板上寻找所需检查的电子元器件,这时的元器件识别是在修理过程中的识别,对初学者而言困难很大,但却非常重要。

【识别四步骤】

对某个具体的电子元器件识别主要有四项内容,其识别步骤分成四步:

外形特征识别→电路符号与实物对应→引脚及其极性识别→识别电路板上元器件。

电子元器件有数十个大类,数百个品种,从电子元器件具体外形特征角度来讲就更是千姿百态,新型元器件又层出不穷,所以电子元器件识别任务繁重,对初学者而言困难重重。但是,对入门学习而言识别几十种常用电子元器件就可以了。

1.3.2 解说电子元器件电路符号识别方法和识图信息

【电路符号识别方法】

图1-28所示是几种常见电子元器件的电路符号。在电路图中,用电路符号代表元器件。

图1-28 几种常见电子元器件的电路符号

其中,图(a)所示是电阻器的电路符号,从这一符号中可以得到两个信息:有两根不分正、负极性的引脚;电阻器用字母R表示。

图(b)所示是无极性普通电容器电路符号。它有两根不分正、负极性的引脚。另有一种电解电容器,两根引脚有正、负极性之分,电路符号与此不同。电容器用字母C表示。

图(c)所示是变压器电路符号。变压器的种类较多,具体结构变化也多,不同的变压器电路符号有所不同。电路符号能够表示出它的初级线圈和次级线圈结构情况,这一点务必了解。变压器用字母T表示。

图(d)所示是可变电阻器电路符号,一般有3根引脚。符号中用一个箭头表示这种电阻器的阻值可变。可变电阻器用字母RP表示。

图(e)所示是二极管电路符号,它同时标明了二极管正、负极引脚。二极管用字母ⅤD表示。

图(f)所示是三极管电路符号,它的三根引脚通过电路符号可以加以区分。三极管用字母ⅤT表示。三个电极中集电极用C表示,基极用B表示,发射极用E表示,通常在电路符号中并不标注出B、C、E字母。

【电路符号组成方式】

电子元器件电路符号由两部分组成:一是符号,二是字母,如图1-29所示是发光二极管电路符号示意图。

图1-29 发光二极管电路符号示意图

【电路符号识别信息】

理解电路符号中的识别信息,有助于对电路符号的记忆,对电路工作原理分析也十分有益。

关于识别电子元器件电路符号主要说明下列几点:

(1)电子元器件的电路符号中含有不少电路分析中所需要的识图信息,最基本的识图信息是通过电路符号了解该元器件有几根引脚,如果引脚有正、负极性之分,在电路符号中也会有各种表达方式。

举例说明,如图1-30所示是一种变压器的电路符号,从电路符号中可以知道这一变压器有6根引脚,电路符号还进一步表明了这6根引脚的具体作用:①~②脚之间是初级线圈,③~④脚之间是一组次级线圈,⑤~⑥脚之间是另一组次级线圈。

图1-30 变压器电路符号举例

(2)元器件电路符号具有形象化的特点,电路符号的每一个笔画或符号都表达了特定的识图信息。

例如,箭头表示了流过该元器件的电流方向,如图1-31所示是二极管的电路符号,符号中有一个三角形,它表示了流过二极管的电流方向。众所周知,电流从高电位流向低电位,即从二极管正极流向负极,这样可以确定二极管的正、负极引脚,符号中三角形底边为正极,另一端为负极。

图1-31 二极管电路符号举例

(3)电路符号还能表示极性,如图1-32所示是两种不同类型的三极管电路符号,其发射极箭头的方向分别表示了NPN型和PNP型三极管。

图1-32 不同极性三极管的电路符号

(4)电路符号中的字母是该元器件英语单词的第一个字母,如变压器用T表示,它是英语Transformer的第一个字母。如果懂英语也有助于识别电路图中的电路符号,这对一些电路的识图非常有益。

(5)一些元器件的电路符号还能表示该元器件的结构和特性。图1-33所示是电容器的电路符号。电容器的基本结构是两个平行的金属板,两板之间高度绝缘,电容器符号中两条水平线表示了电容器的上、下极板,平行线间的间隙表示高度绝缘,也表示两极板之间不能让直流电流流过(电容器的隔直流特性可以借助这一符号记忆)。

图1-33 电容器电路符号举例

(6)在整机电路图中会出现这样几种表示方式:R1、R2、R3(其他元器件也这样)等,其中的1、2、3等是电路中这组电阻器的编号,一般是从左向右、从上向下连续编号,根据编号大小可以大致判断元器件在整机电路图中的位置;另外,1R1、1R2、2R1、2R2等标注,R前面的编号表示整机电路中的不同系统,1R1、1R2等表示是同一系统电路中的电阻器,2R1、2R2等表示是另一个系统电路中的电阻器。同一个系统内的元器件在整机电路图中相对集中。

元器件电路符号中会出现虚线,这表示具有相关性。如图1-34所示是双刀三掷开关电路符号,S1-1和S1-2分别表示该开关的两组刀,两组刀之间用虚线连接表示操作开关柄时,它的两组刀同步转换,如同步转换到静触点1位置。

图1-34 双刀三掷开关电路符号举例

【引脚极性识别和引脚识别方法】

许多电子元器件的引脚有极性,各个引脚之间是不能相互代用的,这时就要通过电路符号或元器件实物进行引脚的识别和引脚极性的识别。

引脚极性识别和引脚识别方法有两种情况:一是电路符号中的识别,如图1-35所示是有极性电解电容器电路符号示意图;二是电子元器件实物识别。具体识别方法将在后面逐渐说明。

图1-35 有极性电解电容器电路符号示意图

1.3.3 了解元器件结构和基本工作原理

无论是分析电路中元器件工作原理还是用万用表检测电子元器件,了解元器件结构和基本工作原理都是有益的,可以帮助记忆,易于掌握。

【了解元器件结构】

如果不能了解元器件的结构,就不知道元器件外壳内部装有什么,基础知识不扎实,会影响进一步的深入学习,影响对元器件知识的全面掌握。

图1-36所示是中频变压器外形图和内部结构示意图,大多数的振荡线圈外形和内部结构同这个一样。

图1-36 中频变压器外形图和内部结构示意图

中频变压器按照用途划分有调幅收音电路用中频变压器,其谐振频率为465kHz,还有调频收音机电路用中频变压器,其谐振频率为10.7MHz。

学习电子元器件知识需要循序渐进,了解元器件结构有助于理解该元器件工作原理,进而可以学习元器件的主要特性,运用这些特性分析电路的工作原理,这其中的知识链是一环扣一环的,如果知识掌握得不扎实,往往就是因为在知识链中脱了一环。

【掌握元器件工作原理】

每种电子元器件的工作原理都需要了解,有些常用、重要元器件的工作原理则需要深入了解,为掌握元器件的主要特性打下基础。

例如,掌握了电容器的工作原理才能深刻地理解电容器的隔直流作用和交流电流能够通过电容器的机理。如图1-37所示是电容器隔直通交原理图解示意图。加到电容器C1一端直流和交流信号,而从电容器C1输出的只有交流信号,没有直流信号。

图1-37 电容器隔直通交原理图解示意图

1.3.4 牢牢掌握电子元器件主要特性

从分析电路工作原理角度出发,掌握电子元器件的主要特性非常重要,初学者务必掌握元器件的重要特性。

【重点关注元器件的多重特性】

在学习元器件特性时要注意,每一种元器件可能有多个重要的特性,要全面掌握元器件的这些主要特性。

例如,电容器具有隔直流通交流的特性,同时电容器两端的电压不能突变,这两条特性是不同的,电路分析时运用的场合也不同。在分析电容耦合电路时用到隔直流通交流特性,分析加速电容等电路时要用电容器两端的电压不能突变这一特性。

如何灵活、正确运用元器件的这些特性是电路分析中的关键点、难点。

【电路分析时元器件特性的选择运用方法】

学习电子元器件的特性并不困难,困难的是学会灵活运用这些特性去解释、理解电路的工作原理。同一个元器件可以构成不同的应用电路,当该元器件与其他不同类型元器件组合使用时,又需要运用它不同的特性去理解电路工作原理。

举例说明,在整流电路分析中,如图1-38所示,主要运用二极管的单向导电特性理解整流电路工作原理;在二极管限幅电路中,主要运用二极管正向导通后管压降基本不变的特性理解电路工作原理;在二极管参与的温度补偿电路中,又要运用二极管正向导通后管压降随温度变化而有微小变化的特性去理解电路工作原理。

图1-38 整流电路示意图

通过上述例子可以看出,同一个二极管在不同电路中运用时,要运用它的不同特性解释二极管在电路中的作用。如果不能全面、熟练掌握二极管主要特性,显然就无法自如地分析各种二极管应用电路。

在电路分析中,熟练掌握电子元器件的主要特性是关键因素。对电路工作原理分析无从下手的原因是没有真正掌握电子元器件的主要特性。

1.3.5 元器件是故障检修的关键要素

掌握元器件检测技术是修理电子电器故障的关键要素。

【检测元器件五种方法】

表1-4所示是元器件故障处理五种手段和方法解说。

表1-4 元器件故障处理五种手段和方法解说

【元器件检测技术】

电子元器件检测技术通常是指使用万用表对其进行质量的检查,关于电子元器件检测技术主要说明下列几点:

(1)对元器件的质量检测有时非常准确、彻底,但由于万用表的测量功能所限,有时对电子元器件的检测却是很粗略的。对不同的元器件或对同一种元器件的不同特性,测量的效果会不同。

(2)使用万用表检测电子元器件主要是测量两根引脚之间的电阻值,通过测量阻值进行元器件的质量判断。

(3)元器件质量检测分为两种情况:一是在路检测,即元器件装在电路板上进行直接测量,如图1-39所示。这种检测方法比较方便,不必拆下电路板上的元器件,但测量结果有时不准确,易受电路板上其他元器件影响。

图1-39 在路检测示意图

二是脱开电路板后的测量,如图1-40所示是检测电阻器示意图,这样的测量结果相对准确,因为不受其他因素的影响。

图1-40 检测电阻器示意图

【元器件修理技术】

元器件损坏后最理想情况是更换新件,但是在下列几种情况下可以采用修理的方法恢复元器件的正常功能:

(1)有些元器件修理起来相当方便,而且修理后的使用效果良好,例如,音量电位器的转动噪声大这个故障,通过纯酒精清洗可以恢复电位器的正常使用功能。

(2)一些价格贵的元器件,或是市面上难以配到的元器件,要通过修理恢复其功能。

(3)对于机械零部件,有许多故障可以通过修理恢复其功能,例如卡座上的机芯、磁头。

【元器件调整技术】

关于元器件调整技术主要说明下列几点:

(1)电路故障中元器件损坏占据了主要部分,但是也有一部分故障属于元器件调整不当所致,这时通过调整可以解决问题。

(2)可以调整的元器件主要是标称值可调节的元器件,例如,可变电阻器、微调电感器、微调电容器,还有机械类零部件。如图1-41所示是可变电阻器调整电路示意图,电路中的可变电阻器RP1就是用来进行阻值调整的。

【元器件选配原则】

更换元器件时选用同型号、同规格元器件是首选方案。元器件选配原则说明下列几点:

(1)无法实现同型号、同规格时,采用选配方法,而不同的元器件和用于不同场合的元器件其选配原则有所不同。

(2)元器件总的选配原则是满足电路的主要使用要求。例如,对于整流二极管主要满足整流电流和反向耐压两项要求;对于滤波电容器主要满足耐压和容量两项要求。

【更换元器件注意点】

元器件更换过程中需要注意下列几点:

(1)大多数元器件并不“娇气”,拆卸和装配过程中不要“野蛮”操作即可,但是有一些元器件对拆卸和装配有特殊要求,有的还需要专用设备。

(2)发光二极管怕烫,CMOS器件怕漏电,在更换中都要采取相应的防范措施。

(3)拆卸和装配过程中很容易损坏电路板上的铜箔线路,防止铜箔长时间过热非常重要。