電阻、電感和電容元件的實(shí)際應(yīng)用

1、.電阻、電感和電容元件的實(shí)際應(yīng)用張益翔一、電阻元件1.電阻元件的結(jié)構(gòu)和分類電阻的種類較多，按制作的材料不同，可分為繞線電阻和非繞線電阻兩大類。非繞線電阻因制造材料的不同，有碳膜電阻、金屬膜電阻、金屬氧化膜電阻、實(shí)心碳質(zhì)電阻等。碳膜電阻碳膜電阻穩(wěn)定性較高，噪聲也比較低。一般在無線電通訊設(shè)備和儀表中做限流、阻尼、分流、分壓、降壓、負(fù)載和匹配等用途。金屬膜電阻金屬膜和金屬氧化膜電阻用途和碳膜電阻一樣，具有噪聲低，耐高溫，體積小，穩(wěn)定性和精密度高等特點(diǎn)。實(shí)心碳質(zhì)電阻實(shí)心碳質(zhì)電阻的用途和碳膜電阻一樣，具有成本低，阻值范圍廣，容易制作等特點(diǎn)，但阻值穩(wěn)定性差，噪聲和溫度系數(shù)大。繞線電阻繞線電阻有固定和可調(diào)式

2、兩種。特點(diǎn)是穩(wěn)定、耐熱性能好，噪聲小、誤差范圍小。一般在功率和電流較大的低頻交流和直流電路中做降壓、分壓、負(fù)載等用途。額定功率大都在1W以上。電位器（a）繞線電位器阻值變化范圍小，功率較大（b）碳膜電位器穩(wěn)定性較高，噪聲較?。╟）推拉式帶開關(guān)碳膜電位器使用壽命長，調(diào)節(jié)方便（d）直滑式碳膜電位器節(jié)省安裝位置，調(diào)節(jié)方便另外還有一類特殊用途的電阻，如熱敏電阻、壓敏電阻等。熱敏電阻的阻值是隨著環(huán)境和電路工作溫度變化而改變的。它有兩種類型，一種是隨著溫度增加而阻值增加的正溫度系數(shù)熱敏電阻；另一種是隨著溫度增加而阻值減小的負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻。在電信設(shè)備和其它設(shè)備中作正或負(fù)溫度補(bǔ)償，或作測量和調(diào)節(jié)溫度之用。

3、壓敏電阻在各種自動(dòng)化技術(shù)和保護(hù)電路的交直流及脈沖電路中，作過壓保護(hù)、穩(wěn)壓、調(diào)幅、非線性補(bǔ)償之用。特別是對各種電感性電路的熄滅火花和過壓保護(hù)有良好作用。2.電阻的主要參數(shù)（1）標(biāo)稱阻值：電阻器上面所標(biāo)示的阻值。（2）允許誤差：標(biāo)稱阻值與實(shí)際阻值的差值跟標(biāo)稱阻值之比的百分?jǐn)?shù)稱阻值偏差，它表示電阻器的精度。允許誤差與精度等級對應(yīng)關(guān)系如下：0.5%-0.05、1%-0.1(或00)、2%-0.2(或0)、5%-級、10%-級、20%-級（3）額定功率：在正常的大氣壓力90-106.6KPa及環(huán)境溫度為5570的條件下，電阻器長期工作所允許耗散的最大功率。線繞電阻器額定功率系列為（W）：1/20、1/8

4、、1/4、1/2、1、2、4、8、10、16、25、40、50、75、100、150、250、500非線繞電阻器額定功率系列為（W）：1/20、1/8、1/4、1/2、1、2、5、10、25、50、100（4）額定電壓：由阻值和額定功率換算出的電壓。（5）最高工作電壓：允許的最大連續(xù)工作電壓。在低氣壓工作時(shí)，最高工作電壓較低。（6）溫度系數(shù)：溫度每變化1所引起的電阻值的相對變化。溫度系數(shù)越小，電阻的穩(wěn)定性越好。阻值隨溫度升高而增大的為正溫度系數(shù)，反之為負(fù)溫度系數(shù)。（7）老化系數(shù)：電阻器在額定功率長期負(fù)荷下，阻值相對變化的百分?jǐn)?shù)，它是表示電阻器壽命長短的參數(shù)。（8）電壓系數(shù)：在規(guī)定的電壓范圍內(nèi)，

5、電壓每變化1伏，電阻器的相對變化量。（9）噪聲：產(chǎn)生于電阻器中的一種不規(guī)則的電壓起伏，包括熱噪聲和電流噪聲兩部分，熱噪聲是由于導(dǎo)體內(nèi)部不規(guī)則的電子自由運(yùn)動(dòng)，使導(dǎo)體任意兩點(diǎn)的電壓不規(guī)則變化。 3.電阻器的選?。?）類型選擇：對于一般的電子線路，若沒有特殊要求，可選用普通的碳膜電阻器，以降低成本；對于高品質(zhì)的收錄機(jī)和電視機(jī)等，應(yīng)選用較好的碳膜電阻器、金屬膜電阻器或線繞電阻器；對于測量電路或儀表、儀器電路，應(yīng)選用精密電阻器；在高頻電路中，應(yīng)選用表面型電阻器或無感電阻器，不宜使用合成電阻器或普通的線繞電阻器；對于工作頻率低，功率大，且對耐熱性能要求較高的電路，可選用線繞電阻器。（2）阻值及誤差選擇：阻

6、值應(yīng)按標(biāo)稱系列選取。有時(shí)需要的阻值不在標(biāo)稱系列，此時(shí)可以選擇最接近這個(gè)阻值的標(biāo)稱值電阻，當(dāng)然我們也可以用兩個(gè)或兩個(gè)以上的電阻器的串并聯(lián)來代替所需的電阻器。誤差選擇應(yīng)根據(jù)電阻器在電路中所起的作用，除一些對精度特別要求的電路（如儀器儀表，測量電路等）外，一般電子線路中所需電阻器的誤差可選用、級誤差即可。（3）額定功率的選?。弘娮杵髟陔娐分袑?shí)際消耗的功率不得超過其額定功率。為了保證電阻器長期使用不會(huì)損壞，通常要求選用的電阻器的額定功率高于實(shí)際消耗功率的兩倍以上。4. 電位器的選用 （1）電位器結(jié)構(gòu)和尺寸的選擇：選用電位器時(shí)應(yīng)注意尺寸大小和旋轉(zhuǎn)軸柄的長短，軸端式樣和軸上是否需要緊鎖裝置等。經(jīng)常調(diào)節(jié)的電

7、位器，應(yīng)選用軸端銑成平面的，以便安裝旋鈕，不經(jīng)常調(diào)整的，可選用軸端帶刻槽的；一經(jīng)調(diào)好就不在變動(dòng)的，可選擇帶緊鎖裝置的電位器。（2）阻值變化規(guī)律的選擇：用作分壓器時(shí)或示波器的聚焦電位器和萬用表的調(diào)零電位器時(shí)，應(yīng)選用直線式；收音機(jī)的音量調(diào)節(jié)電位器應(yīng)選用反轉(zhuǎn)對數(shù)式，也可以用直線式代替；音調(diào)調(diào)節(jié)電位器和電視機(jī)的黑白對比度調(diào)節(jié)電位器應(yīng)選用對數(shù)式。二、電容元件1.電容元件的結(jié)構(gòu)和分類電容器基本上分為固定的和可變的兩大類。固定電容器按介質(zhì)來分，有云母電容器、瓷介電容器、紙介電容器、薄膜電容器（包括塑料、滌綸等）、玻璃釉電容器、漆膜電容器和電解電容器等。可變電容器有空氣可變電容器、密封可變電容器兩類。半可變電

8、容器又分為瓷介微調(diào)、塑料薄膜微調(diào)和線繞微調(diào)電容器等。云母電容器用金屬箔或在云母片上噴涂銀層做電極板，極板和云母一層一層疊合后，再壓鑄在膠木粉或封固在環(huán)氧樹脂中制成。其特點(diǎn)是：介質(zhì)損耗小、絕緣電阻大。溫度系數(shù)小，適用于高頻電路。瓷介電容器用陶瓷做介質(zhì)。在陶瓷基體兩面噴涂銀層，然后燒成銀質(zhì)薄膜作極板制成。其特點(diǎn)是：體積小、耐熱性好、損耗小、絕緣電阻高，但容量小，適用于高頻電路。鐵電陶瓷電容容量較大，但損耗和溫度系數(shù)較大，適用于低頻電路。紙介電容器用兩片金屬箔做電極，夾在極薄的電容紙中，卷成圓柱形或者扁柱形芯子，然后密封在金屬殼或者絕緣材料殼中制成。它的特點(diǎn)是體積較小，容量可以做得較大。但是固有電感

9、和損耗比較大，適用于低頻電路。金屬化紙介電容器結(jié)構(gòu)基本相同于紙介電容器，它是在電容器紙上覆上一層金屬膜來代金屬箔，體積小、容里較大，一般用于低頻電路。有機(jī)薄膜電容器結(jié)構(gòu)相同于紙介電容器，介質(zhì)是滌綸或聚苯乙烯。滌綸薄膜電容，介質(zhì)常數(shù)較高，體積小、容量大、穩(wěn)定性較好，適宜做旁路電容。聚苯乙烯薄膜電容器，介質(zhì)損耗小、絕緣電阻高，但溫度系數(shù)大，可用于高頻電路。油質(zhì)電容器它是把紙介電容浸在經(jīng)過特別處理的油里，能增強(qiáng)其耐壓。其特點(diǎn)是電容量大、耐壓高，但體積較大。此外，在實(shí)際應(yīng)用中，第一要根據(jù)不同的用途選擇不同類型的電容器；第二要考慮到電容器的標(biāo)稱容量，允許誤差、耐壓值、漏電電阻等技術(shù)參數(shù)；第三對于有正、負(fù)

10、極性的電解電容器來說，正、負(fù)極在焊接時(shí)不要接反。鉭（或鈮）電容器它用金屬鉭或者鈮做正極，用稀硫酸等配液做負(fù)極，用鉭或鈮表面生成的氧化膜做介質(zhì)制成。其特點(diǎn)是：體積小、容量大、性能穩(wěn)定、壽命長。絕緣電阻大。溫度性能好，用在要求較高的設(shè)備中。鋁電解電容器它是由鋁圓筒做負(fù)極、里面裝有液體電解質(zhì)，插人一片彎曲的鋁帶做正極制成。還需經(jīng)直流電壓處理，做正極的片上形成一層氧化膜做介質(zhì)。其特點(diǎn)是容量大、但是漏電大、穩(wěn)定性差、有正負(fù)極性，適于電源濾波或低頻電路中，使用時(shí)，正、負(fù)極不要接反。半可變（微調(diào)）電容器用螺釘調(diào)節(jié)兩組金屬片間的距離來改變電容量。一般用于振蕩或補(bǔ)償電路中?？勺冸娙萜魉怯梢唤M（多組）定片和一組

11、（多組）動(dòng)片所構(gòu)成。它們的容量隨動(dòng)片組轉(zhuǎn)動(dòng)的角度不同而改變。空氣可變電容器多用于大型設(shè)備中，聚苯乙烯薄膜密封可變電容器體積小，多用于小型設(shè)備中2. 電容的主要參數(shù) 電容的主要參數(shù)是指額定工作電壓、標(biāo)稱容量和允許誤差范圍、絕緣電阻。（1）額定工作電壓 在規(guī)定的溫度范圍內(nèi)，電容器在線路中能夠長期可靠地工作而不致被擊穿所能承受的最大電壓(又稱耐壓)。有時(shí)又分為直流工作電壓和交流工作電壓（指有效值）。單位是伏特，用V表示，其值通常為擊穿電壓的一半。額定工作電壓的大小與介質(zhì)的種類和厚度有關(guān)。（2）標(biāo)稱容量和允許誤差范圍 為了生產(chǎn)和選用的方便，國家規(guī)定了各種電容器的電容量的一系列標(biāo)準(zhǔn)值，稱為標(biāo)稱容量，也就

12、是在電容器上所標(biāo)出的容量。實(shí)際生產(chǎn)的電容器的電容量和標(biāo)稱電容量之間總是會(huì)有誤差的。根據(jù)不同的允許誤差范圍，規(guī)定電容器的精度等級。電容器的電容量允許誤差分為五個(gè)等級；00級表示允許誤差1%；0級表示允許誤差2%；級表示允許誤差5%，級表示允許誤差10%；級表示允許誤差20%。（3）絕緣電阻 電容器絕緣電阻的大小，說明其絕緣性能的好壞。當(dāng)電容器加上直流電壓U長時(shí)間充電之后，其電流最終仍保留一定的值，稱為電容器的漏電電流I。除電解電容器外，一般電容器的漏電電流是很小的。顯然電容器的漏電電流越大，絕緣電阻越小。當(dāng)漏電電流較大時(shí)，電容器發(fā)熱，發(fā)熱嚴(yán)重時(shí)，電容器因過熱而損壞。電容器的絕緣電阻的大小和介質(zhì)的

13、體積，電阻系數(shù)，介質(zhì)厚度以及極片面積的大小都有關(guān)系，為了減小漏電電流的影響，要求電容器具有很高的絕緣電阻，一般應(yīng)為50001M以上。3.電容器的應(yīng)用(1）選擇合適的型號 根據(jù)電路要求，一般用于低頻耦合、旁路去耦等，電氣性能要求較低時(shí)，可以采用紙介電容器、電解電容器等。晶體管低頻放大器的耦合電容器，選用122F的電解電容器。旁路電容器根據(jù)電路的工作頻率來選，如在低頻電路中，發(fā)射極旁路電容選用電解電容器，容量在10220F之間；在中頻電路中，可選用0.010.1F的紙介、金屬化紙介、有機(jī)薄膜電容器等；在高頻電路中應(yīng)選擇高頻瓷介質(zhì)電容器；若要求在高溫下工作，則應(yīng)選玻璃釉電容器等。在電源濾波和退耦電路

14、中，可選用電解電容器。因?yàn)樵谶@些使用場合，對電容器性能要求不高，只要體積不大，容量夠用就可以。對于可變電容器，應(yīng)根據(jù)電容統(tǒng)調(diào)的級數(shù)，確定應(yīng)采用單聯(lián)或多聯(lián)可變電容器，然后根據(jù)容量變化范圍、容量變化曲線、體積等要求確定相應(yīng)品種的電容器。(2）合理確定電容器的容量和誤差 電容器容量的數(shù)值，必須按規(guī)定的標(biāo)稱值來選擇。電容器的誤差等級有多種，在低頻耦合、去耦、電源濾波等電路中，電容器可以選5%、10%、20%等誤差等級，但在振蕩回路、延時(shí)電路、音調(diào)控制電路中，電容器的精度要稍高一些；在各種濾波器和各種網(wǎng)絡(luò)中，要求選用高精度的電容器。(3）耐壓值的選擇 為保證電容器的正常工作，被選用的電容器的耐值不僅要大

15、于其實(shí)際工作電壓，而且還要留有足夠的余地，一般選用耐壓值為實(shí)際工作電壓兩倍以上的電容器。(4）注意電容器的溫度系數(shù)，高頻特性等參數(shù) 在振蕩電路中的振蕩元件、移相網(wǎng)絡(luò)元件、濾波器等，應(yīng)選用溫度系數(shù)小的電容器，以確保其性能。在高頻應(yīng)用時(shí)，由于電容器自身電感，引線電感和高頻損耗的影響，電容器的性能會(huì)變壞。三、電感元件1.電感元件的結(jié)構(gòu)和分類線圈的品種繁多，按功能來分，有高頻阻流圈、低頻阻流圈、調(diào)諧線圈、濾波線圈、提升線圈、穩(wěn)頻線圈、補(bǔ)償線圈、天線線圈、振蕩線圈及陷波線圈等；按結(jié)構(gòu)來分，有單層螺旋管線圈、蜂房式線圈、鐵粉芯或鐵氧體芯線圈線圈、銅芯線圈等。單層螺旋管線圈1.密繞繞法簡單，容易制作，但體積

16、大，分布電容大，一般用于較簡單的收音機(jī)電路中。2.間繞法的特點(diǎn)是具有較高的品質(zhì)因素和穩(wěn)定度，多用于收音機(jī)的短波電路。3.脫胎繞法的特點(diǎn)是分布電容小具有較高的品質(zhì)因數(shù)改變線圈的間距可以改變電感量，多用于超短波電路。蜂房式線圈體積小，分布電容小，電感量大，多用于收音機(jī)中波段振蕩電路。鐵粉芯或鐵氧體芯線圈為了調(diào)整方便，提高電感量和品質(zhì)因數(shù)，常在線圈中加入一種特制材料（鐵粉芯或鐵氧體），不同的頻率，采用不同的磁芯。利用螺紋的旋動(dòng)，可調(diào)節(jié)磁芯與線圈的位置。從而也改變了這種線圈的電感量。多用于收音機(jī)的振蕩電路及中頻調(diào)諧回路。銅芯線圈為了改變電感量和調(diào)整可靠方便、耐用，在一些超短波范圍用的線圈常采用銅芯線圈

17、，利用旋動(dòng)銅芯在線圈中的位置來改變電感量。多用于電視機(jī)的高頻頭內(nèi)。阻流圈（a）高頻阻流圈的電感量較小，分布電容和介質(zhì)損耗小，用來阻止高頻信號通過而讓較低頻率的交流信號和直流通過。通常采用陶瓷和鐵粉芯作骨架。（b）低頻阻流圈具有較大的電感量，線圈中都插有鐵芯，常與電容元件組成濾波電路，消除整流后殘存的一些交流成分而只讓直流通過。2.電感元件的主要參數(shù)（1）電感量L 線圈的電感量L也稱為自感系數(shù)或自感，是表示線圈產(chǎn)生自感應(yīng)能力的一個(gè)物理量。當(dāng)線圈中及其周圍不存在鐵磁物質(zhì)時(shí)，通過線圈的磁通量與其中流過的電流成正比，其比值稱為電感量。（2）品質(zhì)因數(shù)Q 線圈的品質(zhì)因數(shù)Q是表示線圈質(zhì)量的一個(gè)物理量。它是指線圈在某一頻率的交流電壓下工作時(shí)，所呈現(xiàn)的感抗與其等效損耗電阻之比。即：Q=LR=2fLR .式中：L為線圈的電感量；R為當(dāng)交流電的頻率是f時(shí)的等效損耗電阻。f較低時(shí)，可認(rèn)為R等于線圈的直流電阻；f較高時(shí)，R應(yīng)是包括各種損耗在內(nèi)的總等效電阻。在諧振電路中，線圈的Q值越高，回路的損耗越小，因而電路的效率越高。線圈的Q值的提高，往往受一些因素的限制，如導(dǎo)線的直流電阻、線圈骨架的介質(zhì)損耗、屏蔽罩或鐵芯引起的損耗、高頻趨膚效應(yīng)的影響等。線圈的Q值通常為幾十至幾百。（3）分布電容 線圈的匝與