(circuit)第一章2(电阻电感和电容元件)
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电子元器件电阻电容电感知识大全版集团标准化工作小组 #Q8QGGQT-GX8G08Q8-GNQGJ8-MHHGN#电子元器件之电阻器、电容器、电感器第一部分电阻器系列1、概述电阻器是电子电路中应用最广泛的基本元器件之一,在电子设备中约占元件总数的30%以上,其性能的好坏对电路工作的稳定性有极大影响。
定义电阻器,简称电阻(Resistor,通常用“R”表示),是指具有一定阻值,一定几何形状,一定技术性能的在电路中起特定作用的元件。
作用在电子设备中,电阻器主要用于稳定和调节电路中的电流和电压,其次还可作为消耗电能的负载、分流器、分压器、稳压电源中的取样电阻、晶体管电路中的偏执电阻等。
单位电阻器的基本单位是欧姆,用希腊字母Ω表示。
在实际应用中,常常使用由Ω导出的单位,如千欧(kΩ),兆欧(MΩ)等。
2、分类电阻器种类繁多,形状各异,有多种分类方法。
按结构分:2.1.1固定电阻器2.1.2可变电阻器:有滑线变阻器和电位器。
滑线变阻器电位器2.1.3敏感电阻器:有热敏电阻、光敏电阻、压敏电阻、湿敏电阻、气敏电阻等。
按外形分:有圆柱型、圆盘型、管型、方型、片状、纽扣状电阻。
按材料分:2.3.1合金型:用块状电阻合金拉制成合金线或碾成合金箔片,制成电阻。
如线绕电阻,精密合金箔电阻等。
2.3.2薄膜型:在玻璃或陶瓷基体上沉积一层电阻薄膜,膜的厚度一般在几微米以下。
薄膜材料有碳膜、金属膜、化学沉积膜、金属氧化膜等。
2.3.3合成型:电阻体由导电颗粒(石墨、碳黑)和有机(无机)粘接剂混合而成,可以制成薄膜或实芯两种类型。
碳膜电阻金属膜电阻水泥电阻按安装方式分,有插件电阻和贴片电阻。
插件电阻贴片电阻按用途分:2.5.1普通型(通用型):适用于一般技术要求的电阻,功率在~2W之间,阻值为1Ω~22MΩ,偏差为±5~±20%。
2.5.2精密型:功率小于2W,阻值为Ω~20MΩ,偏差为2%~0. 001%。
hspice基础知识元件描述语句1.1 R、L、C 元件描述语句元件语句一般由元件名、元件所连接的电路节点号和元件参数值组成。
元件在输入中以一行表示,该行不能以“.”开始。
语句中的第一个字母是关键字,它确定了该元件的类型。
一般形式:elname或elname其中:elname: 元件名,是一个带有一个关键字母的不超过15个字符的字符串。
HSPICE 中表示元件的关键字母的含义:C-电容K-耦合互感L-电感R-电阻T-无损耗传输线U-有损耗传输线node1... 节点名,用来说明元件所连接的节点,节点名的第一个字符必须是字母,整个字符串不超过16 个字符(连第一个字母在内)。
=()′[ ]等符号不能出现在节点名中。
mname: 模型参考名,对除了无源器件外所有元件都是必需的。
当基本元件参数不能充分描述时,调用相应的模型来描述。
pname1... 元件参数名,用来标明一些元件的参数值。
val1... 赋于的参数值或模型节点,这些数值可以是数值,也可以是代数表达式。
M=val 元件的倍增因子。
二. 电容、电感和电阻(1) 电容:一般形式:CXXX n1 n2 capval > ++或CXXX n1 n2 C=val++或CXXX n1 n2 C=equation CTYPE=0 or 1例:C1 3 2 10U IC=3VCBYP 13 0 1UFC2 1 2 CMOD 6PF若系统中所用电容是非线性的,则其一般形式是:CXXX n1 n2 POLY C0 C1 C2 ...电容值=C0+C1*V+C2*V**2+…(2) 电感:一般形式:LXXX n1 n2 Lval >+或LXXX n1 n2 L=val+或LXXX n1 n2 L=equation LTYPE=0 or 1例:LLINK 42 69 1UHLSHUNT 23 51 10U 0.001 0 15 IC=15.7MALH8 5 80 LMOD 2MH若系统中所用电感是非线性的,则其一般形式是:LXXX n1 n2 POLY L0 L1 L2 ...电感值=L0+L1*i+L2*i**2+…在非线性电容和电感的表达式中,POLY 表示其中的数值C0,C1,C2…(和L0,L1,L2…)是描述元件值的多项式系数。
ICT基本测试原理ICT基本测试原理1.电阻测试原理2.电容/电感测试原理3.⼆极体及IC保护⼆极体测试原理4.齐纳⼆极体测试原理5.电晶体(三极管)测试原理6.光藕合元件测试原理7.电容极性测试原理1.1 电阻测试原理1.1.1 固定电流源(Constant Current)模式(MODE 0)对于不同的电阻值,ICT本⾝会⾃动限制⼀个适当的固定电流源做为测试的讯号源使⽤,如此才不会因使⽤都的选择不当,因⽽产⽣过⾼的电压⽽烧坏被测试元件,故其测试⽅式为:提供⼀个适当的固定电流源I,流经被测电阻R,再于被测电阻R两端,测量出Vr,由于Vr及I已知,利⽤Vr=IR公式,即可得知被测电阻R值,如附图⼀.RANGE CURRENT1欧姆--299.99欧姆5mA300欧姆-- 2.99K欧姆500uA3K欧姆--29.99K欧姆50uA30K欧姆--299.99K欧姆5uA300K欧姆-- 2.99M欧姆0.5uA3M欧姆--40M欧姆0.1uAVr=IR R Vr1.1 电阻测试原理1.1.2 低固定电流源(Low Constant Current)模式(MODE 1)该测试⽅法和上述固定电流源模式⼀样,只是在被测电阻于电路上并联(Parallel)着⼆极体(Diode)或是IC保护⼆极体(IC Clamping Diode)时,对于该电阻两端测量电压值若超过0.5V⾄0.7V左右时,因为⼆极体导电的关系,该电阻两端电压将被维持在0.5V⾄0.7V 左右,固⽆法量测出真正的Vr值,为了解决此问题,只要将原先的电流源降低⼀级即可.如附图⼆.RANGE CURRENT1欧姆--299.99欧姆500uA300欧姆-- 2.99K欧姆50uA3K欧姆--29.99K欧姆5uA30K欧姆--299.99K欧姆0.5uA300K欧姆-- 2.99M欧姆0.1uAVr=IR R Vr1.1 电阻测试原理1.1.3 交流相位(AC Phase)测试模式(MODE 3 、MODE 4 、MODE 5)由于电路设计关系,被测试电阻,将会并联着电感等元件,对于此电阻值测量,若使⽤固定电流源⽅式测试,电阻值将会偏低⽽⽆法测量出真正的电阻值,故使⽤AC 电压源,利⽤相位⾓度的领先,及落后⽅式⽽得知被测电阻值.故其测试⽅式为:提供⼀个适当频率的AC 电压源V,同时在被测电阻两端测量出Iz,由于V=Iz*Zrl,因为V 及Iz 已知,故可得知Zrl,⼜因为R=Zrl*cos θ,⽽Zrl 及cos θ已知,故即可得知被测电阻R 值.如附图三.SIGNAL RANGE(L) RANGE(R)1KHz 600uH --60H 5欧姆--300欧姆10KHz 60uH --600mH 5欧姆--40K 欧姆100KHz 6uH --6mH 5欧姆--4K 欧姆V = Iz*ZrlR = Zrl*cos θ(图三: 交流相位测试⽅法)RLV1.1 电阻测试原理1.1.4 快速(High-Speed)测试模式(MODE 2)假如被测电阻并联⼀颗0.3uF 以上的电容时,若使⽤上述固定电流源测试时,需要花费很长的时间,让电容充饱电荷,再去测量出Vr 值,⽽得知R 值,如此测试⽅法将增加ICT 测试时间,为解决此问题,可以将固定DC 电流源改为0.2V DC 固定电压源,直接接于被测电阻两端,如此电容将会在短暂时间内使其Ic=0,故电路上所有电流将流经电阻R.其测量⽅式为:提供⼀个0.2V DC 电压源,当Ic=0时,再测试流经电阻两端的Ir,因为V=IrR,⽽V 及Ir 已知,即可得知电阻R 值.如附图四.SIGNAL RANGE(L) RANGE(R)1KHz 600uH --60H 5欧姆--300欧姆10KHz 60uH --600mH 5欧姆--40K 欧姆100KHz 6uH --6mH 5欧姆--4K 欧姆V = Ir*R(图四: 交流相位测试⽅法)RC0.2V2 电容/电感测试原理2.1 固定AC电压源(Constant AC Voltage)测试模式(MODE 0 、MODE 1、MODE 2、MODE )对于不同阻抗的电容或电感,ICT本⾝会⾃动选择⼀个适当频率(frequency)的AC电压源,作为测试使⽤,其频率计有:1KHz ,10KHz , 100KHz , 1MHz ,对于极⼩阻抗值的电容或电感将需要较⾼频率的AC电压源,再测量被测元件两端的电压源,由于V=Ic*Zc或V=Il*Zl,⽽V及Ic或Il已知,故得知Zc=1/2π*f*C或Zl=2πfL,⼜因f已知,故即可得知电容C或电感L值.如附图五.DEBUG SIGNAL CAPACITOR INDUCTORMODE SOURCE RANGE RANGE0 1KHz400pF --30uF 6mH--60H1 10KHz40pF --4uF 600mH以下2 100KHz1pF --40nF 6mH以下3 1MHz1pF --300pF 1uH --60uHIcZcVV = Ic*Zc = 1/2*π*f*C*IV = Il*Zl = 1/2 *π*f*L*I2 电容/电感测试原理2.2 AC相位(AC Phase)测试模式(MODE 5 、MODE 6、MODE 7 )对于电容或电感的测试,若并联电阻时,则利⽤相位⾓度的领先及落后⽅式来测量出阻抗值,故其测量⽅式为:提供⼀个适当频率的AC电压源并在被测元件两端测量出Iz,由于V=Iz*Zrc或V=Iz*Zrl,⽽V及Iz已知,故可得知Zrc或Zrl值,⼜因Zc=Zrc*sinθ或Zl=Zrl*sinθ⽽Zrc及sin θ或Zrl及sin θ已知,故可得知Zc或Zl,⼜因为Zc= 1/2*π*f*C或Zl= 1/2*π*f*L,⽽Zc及f或Zl及f已知,故即可得知电容C值或电感L值.如附图六.DEBUG SIGNAL CAPACITOR INDUCTORMODE SOURCE RANGE RANGE5 1KHz400pF --30uF 6mH--60H6 10KHz40pF --4uF 600mH以下7 100KHz1pF --40nF 6mH以下V = Iz*Zrc ; V = Iz*Zrl;Zc = Zrc*sin θ; Zc = 1/2*π*f*C ;Zc = Zrc*sin θ;Zl = 2 *π*f*L ;(图六: AC相位测试⽅法)VIzRC2 电容测试原理2.3 DC 固定电流(DC Constant Current)模式(MODE 4)对于3uF 以上电容值的电容,若使⽤上述AC 电压源模式测试时,将需要较低频率来测试,⽽增加ICT 测试时间,故可利⽤电容充电曲线的斜率⽅式得知电容值,故其测试⽅式为:提供⼀个固定的DC 电流源,并在T1时间测量电容两端的V1值及T2时间测量电容两端的V2值,由于Slope=(V2-V1)/(T2-T1)=△V/△T,⽽V1、V2及T1、T2已知,故得知Slope,⼜因Slope*C=Constant,Slope 及Constant 已知,故即可得电容C 值,如附图七.Slope = (V2-V1)/(T2-T1) = △V/△TVc CI T1 T2V2V1VT3. ⼆极体(Diode)及IC保护⼆极体原理ICT(In-Circuit Tester)对于IC元件的测试⽅式有三种(1)IC保护⼆极体(IC Clamping Diode)测试(2)IC Pattern测试(3)IC Boundary Scan测试,其中以IC保护⼆极体⽅式最简单,其⽅式和⼀般Diode测试⼀样,它可以测量出IC的短路、开路、IC反插及IC保护⼆极体不良等问题,故其测量⽅式为:提供⼀个3mA或30mA的固定电流及0V –10V可程式电压源(Programmable Voltage)直接加在⼆极体两端,并输⼊该⼆极体正向导通所需电压来测试即可.如附图⼋.CLV DCL : Current LimitSignal Source3mA/30mA Constant(MODE 0 、MODE 1 、MODE 2)0 –10V Programmable Voltage(图⼋: ⼆极体及IC保护⼆极体测试原理)4. 齐纳⼆极体(Zener Diode)测试原理齐纳⼆极体的测试和⼆极体测试⼀样,其差异性只是在测试电压源不同,其电压源为0V –10V及0V –40V可程式电压源两种.如附图九.CLV ZDCL : Current LimitSignal Source(MODE 0 、MODE 1 )3mA/30mA Constant Current0 --10V Programmable Voltage4mA/30mA Constant Current0 –40V Programmable Voltage(图九: 齐纳⼆极体测试原理)5. 电晶体(Transistor)测试原理对于电晶体测试需要三步骤(Step)测试,其中(1)B-E 脚(2)B-C 脚测试是使⽤⼆极体测试⽅式(3)E-C 脚使⽤Vcc 的饱和电压值及截⽌电压值的不同,来测试电晶体是否反插.电晶体反插测试⽅法为:在电晶体的B-E 脚及E-C 脚两端各提供⼀个可程式电压源,并测量出电晶体E-C 脚正向饱和电压值为Vce=0.2V 左右,若该电晶体反插时,则Vce 电压将会变成截⽌电压,并⼤于0.2V,如此即可测出电晶体反插的错误.如附图⼗.Signal Source(MODE 3 、MODE 4 )3mA/30mA Constant Current0 --10V Programmable Voltage(图⼗: 电晶体测试原理)CLV CL : Current LimitVCL C EB6. 光藕合元件(Photo -coupler)测试原理测量光藕合元件是在第1 、2脚及第3 、4脚各提供⼀个DC 可程式电压源,并于第3 、4脚测量其电压是否为正向饱和电压值,如此即可检测出该元件是否反插错误及不良故障等问题.如附图⼗⼀.Signal Source(MODE 0 、MODE 1 )3mA/30mA Constant Current0 --10V Programmable Voltage4mA/30mA Constant Current0 –40V Programmable Voltage(图九: 光电藕合元件测试原理)CLV CL : Current LimitCL V12347. 电容极性(Capacitor Polarization)测试原理电容极性的测试若使⽤电容值测试⽅式,将⽆法测试出来,因为电容于正反插时,其电容值都⾮常接近,但若使⽤测量电容的漏电流(Leakage Current)⽅式,则可以测量出来,因为正向的电容漏电流⼩于反向的电容漏电流.然⽽因为电路效应关系,例如:电容并联IC 或电感等元件时,将会使得两者的漏电流值差异不⼤,⽽⽆法测试,故⼀般电容极性使⽤漏电流测试⽅式,其可测率约45 –55%左右,故其测量⽅式为:提供⼀个DC 可程式电压源,连接于电容两端,再去测量其正向漏电流值即可.如附图⼗⼆.Signal Source(MODE 5 、MODE 6 )3mA/30mA Constant Current0 --10V Programmable Voltage4mA/30mA Constant Current0 –40V Programmable VoltageMV IcM : Current Meter。
第一单元元件与定律A.课文译文电阻器、电容器和电感器在电子电路中,电阻器、电容器和电感器是特不重要的元件。
电阻器和电阻电阻器是二端口元件。
电阻是阻止电流流淌,更确切地讲,是阻止电荷流淌的能力。
在国际单位制中,电阻用欧姆来度量。
希腊字母Ω是欧姆的标准符号。
较大的电阻一般用千欧和兆欧来表示。
模拟这种特性常用的电路元件是电阻器。
图1.1表示电阻器的电路符号,R表示电阻器的电阻值。
图1.1电阻器的电路符号为了进行电路分析,我们必须在电阻器中指明电流和电压的参考方向。
要是我们选择关联参考方向,那么电压和电流之间的关系是:v=iR(1.1) 那个地点v是电压,其单位是伏特,i是电流,其单位是安培,R是电阻,其单位是欧姆。
要是选择非关联参考方向,我们必须写成:v=-iR(1.2) 用在公式〔1.1〕和〔1.2〕中的代数式确实是根基闻名的欧姆定律。
欧姆定律表示了电压作为电流的函数。
然而,要表示电流是电压的函数也是特不方便的。
欧姆定律是电阻两端的电压和电流间的代数关系。
电容器和电容电能能够存储在电场中,存储电能的装置喊电容器。
电容器存储电能的能力喊做电容。
图1.2表示电容器的电路符号。
电容的电路参数用字母C表示,用法拉来度量。
因为法拉是相当大的电容量,实际上电容值通常位于皮法和微法之间。
图1.2电容器的电路符号当电压随时刻变化时,电荷的位移也随时刻变化,引起了众所周知的位移电流。
在终端,位移电流和传导电流没有区不。
当电流参考方向和电压参考方向是关联参考方向时,电流正比于电容两端电压随时刻的变化率的数学表达式为: dt dv C i =(1.3) 那个地点i 的单位是安培,C 的单位是法拉,v 的单位是伏特,t 的单位是秒。
电感器和电感众所周知,电感是电子电路中的模块之一。
所有的线圈都有电感。
电感是反抗流过线圈电流的任何变化的性质。
电感用字母L 表示,其单位是亨利。
图1.3表示一个电感器。
图1.3电感器的电路符号当电流和电压的参考方向关联时,有dtdi L v =(1.4) 那个地点v 的单位是伏特,L 的单位是亨利,i 的单位是安培,t 的单位是秒。
电路基本元件R,C,L(电阻,电容,电感)介绍1.电阻元件电阻是表征电路中电能消耗的理想元件。
一个电阻器有电流通过后,若只考虑它的热效应,忽略它的磁效应,即成为一个理想电阻元件。
电阻元件的图形符号如图1-16所示。
图中电压和电流都用小写字母表示,表示它们可以是任意波形的电压和电流。
图1-16中,u和i的参考方向相同,根据欧姆定律得出即电阻元件上的电压和与通过的电流成线性关系,两者的比值是一个大于零的常数,称为这一部分电路的电阻,单位是欧姆(Ω)。
在直流电路中,电阻的电压与电流的乘积即为电功率,单位是瓦(W)。
在t时间内消耗的电能为W=Pt。
W的单位是焦[耳](J),工程上电能的计量单位为千瓦∙小时(kW∙h),1千瓦∙小时即1度电,1度电与焦的换算关系为1kW∙h=3.6×106J。
这些电能或变成热能散失于周围的空间,或转换成其他形态的能量作有用功了。
因此,电阻消耗电能的过程是不可逆的能量转换过程。
2.电容元件电容是用来表征电路中电场能储存这一物理性质的理想元件。
图1-17是一电容器,当电路中有电容器存在时,电容器极板(由绝缘材料隔开的两个金属导体)上会聚集起等量异号电荷。
电压u越高,聚集的电荷q就越多,产生的电场越强,储存的电场能就越多。
q与u的比值为C=q/u。
C称为电容。
式中,q的单位为库[仑](C);u的单位为伏[特](V);C的单位为法[拉](F)。
由于法[拉]的单位太大,工程上多用微法( F)或皮法(pF),它们的换算关系为1F=10-6pF,1pF=10-12F。
当极板上的电荷量q或电压u发生变化时,在电路中就要引起电流流过。
其大小为(1-5)上式是在u和i的参考方向相同的情况下得出的,否则要加负号。
图1-16 电阻元件图1-17 电容元件当电容器两端加恒定电压时,则由上式可知i=0,电容元件相当于开路。
将式(1-5)两边积分,便可得出电容元件上的电压与电路中电流的一种关系式,即(1-6)式(1-6)中,u0是初始值,即在t=0时电容元件上的电压。