实验教案元器件选型.docx
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实验教案元器件选型
实验一电阻元件的选型
一、实验目的：
1、了解电阻元件分类、特性、选型指标；
2、掌握电阻元件的选型方法.。
二、实验原理：
1、电子元器件的命名与标注
通常，电子元器件的名称应该反映出它们的种类、材料、特征、型号、生产序号及区别代号，并且能够表示出主要的电气参数。
电子元器件的名称由字母（汉语拼音或英语字母）和数字织成。
对于元件来说，一般用一个字母代表它的主称，如R表示电阻器，C表示电容器，L表示电感器，W表示电位器，等等；用数字或字母表示其他信息。
器件（半导体分立器件、集成电路的名称也由国家标准规定了具体意义，但由于近年来市场上已经很少见到国产半导体，在选用时必须查阅它们的技术资料，所以不再详述。
电子元器件的型号及各种参数，应当尽可能在元器件的表面上标注出来。
有直标法、文字符号法和色标法三种。
（1）直标法
把元器件的主要参数直接印制在元器件的表面上即为直标法较大的元器件。
例如，电阻器的表面上印有RXYC—50—T—1k5—±10％，表示其种类为耐潮被釉线绕可调电阻器，额定功率为50W，阻值为1.5kΩ，允许偏差为±10％；又如，电容器的表面上印有CDll—16—22，表示其种类为单向引线式铝电解电容器，额定直流工作电压为16v，标称容量为22μF。
（2）文字符号法
现在，在大批量制造元件时，把电阻器的阻值偏差控制在±5％之内、把电容器的容量偏差和电感器的电感量偏差控制在±10％之内已经很容易实现。
因此，除了那些高精度元件以外，一般仅用三位数字标注元件的数值，而允许偏差（精度等级）不再表示出来。
具体规定如下：
①用元件的形状及其表面的颜色，区别元件的种类，如在表面安装元件中，除了形状的区别以外，黑色表示电阻，棕色表示电容，淡蓝色表示电感。
②电阻的基本标注单位是欧姆（Ω），电容的基本标注单位是皮法（pF），电感的基本标注单位是微亨（μH）；用三位数字标注元件的数值。
③对于十个基本标注单位以上的元件，前两位数字表示数值的有效数字，第三位数字表示数值的倍率。
例如：
●对于电阻器上的标注：
100表示其阻值为10×100＝10Ω，
223表示其阻值为22×103＝22kΩ
●对于电容器上的标注，103表示其容量为10×103＝10000pF；
●对于电感器上的标注，820表示其电感量为82×100=82uH
④对于十个基本标计单位以下的元件，第一位、第三位数字表示数值的有效数字，第二位用字母“R”表示小数点。
例如，
●对十电阻器上的标注，3R9表示其阻值为3.9Ω
●对于电容器上的标注，lR5表示其容量为1.5pF；
●对于电感器上的标注，6R8表示其电感量为3.8μH
（3）色标法
①用背景颜色区别种类——用浅色（淡绿色、淡蓝色、淡棕色）表示碳膜电阻，用红色表示金属膜或金属氧化膜电阻，深绿色表示线绕电阻。
②用色码（色环、色带或色点）表示数值及允许偏差——国际统一的色码识别规定如表2-4
③色码还可用来表示元器件的某项参数，原电子工业部标准规定，用色点标在半导体三极管的顶部，表示共发射极直流放大倍数β和hFE的分档。
2、电阻元件的检验和筛选
（1）外观质量检验
在电子整机产品的生产过程中，元器件外观质量检验的—般标准如下：
①外形尺寸、电极引线的位置和直径应该符合产品标准外形图的规定。
②外观应该完好无损，其表面无凹陷、划痕、裂口、污垢和锈斑；外部徐层不能有起泡、脱落和擦伤现象。
③电极引出线应该镀层光洁.无压折或扭曲，没甘影响焊接的氧化层、污垢和伤痕。
④各种型号、规格标志应完整、清晰、牢固；其标志、字符不能模糊不清或脱落。
⑤对于电位器，在其调节范围内应该活动平顺、松紧适当，无机械杂音。
（2）电气性能使用筛选
①老化筛选
原理及作用是，给电阻元件施加热的、电的、机械的或者多种结合的外部应力，模拟恶劣的工作环境，使它们内部的潜在故障加速暴露出来，然后进行电气参数测量，筛选剔除那些失效或变值的元器件，尽可能把早期失效消灭在正常使用之前。
筛选的指导思想是，经过老化筛选，有缺陷的元器件会失效，而优质品能够通过。
这里必须注意实验方法正确和外加应力适当，否则，可能对参加筛选的元器件造成不必要的损伤。
在电子整机产品生产厂家里，广泛使用的老化筛选项目有高温存储老化、高低温循环老化、高低温冲击老化和高温功率老化等，其中高温功率老化是目前使用最多的试验项目。
高温功率老化是给元器件通电，模拟它们在实际电路中的工作条件，再加上80～180℃之间的高温进行几小时至几十小时的老化，这是一种对元器件的多种潜在故障都有筛选作用的有效方法。
②简易筛选法：
对于那些工作条件比较苛刻的关键元器件，可以按照图2—6所示的方法进行简易电老化。
其中应该采用输出电压可以调整并且未经过稳压的脉动直流电压源，使加在元器件两端的电压略高于额定（或实际）工作电压，调整限流电阻值，使通过元器件的电流达到1.5倍额定功率的要求，通电5min，利用元器件自身的功耗发热升温（注意不能超过允许温度的极限值），来完成简易功率老化。
还可以利用图2—6的电路对存放时间超过一年的电解电容器进行电锻老化：
先加三分之一的额定直流工作电压0.5h，再升到三分之二的额定直流工作电压lh，然后加额定直流工作电压2h。
③参数性能测试。
经过外观检验及老化的元器件，再进行电气参数测量。
3、电阻元件的选型
如图所示电路，稳压二极管选取:
LM385-1.2、额定电压：
1.235V±1%、温度系数：
20ppm/℃。
要求输出电压：
1.00V±1.5%、温度系数：
30ppm/℃。
分析电阻R2、R3的选型。
分析提示：
若取R3=10kΩ，则R2=2.35kΩ。
假定为最坏情况（Vref高，R2低，R3高；Vref低，R2高，R3低），且R2、R3的容差相同。
三、实验设备：
1、自备笔记本电脑并安装Multisim软件；
2、MF47型万用表，数量1台；
3、数字电桥，数量1
4、元器件若干。
四、实验内容：
1、电阻器的识别与检测。
按标注法读取实验对象的参数，通电老化试验后用万用表测量器实际值，填表。
测量
对象
标称值
测量值
测量1
测量2
测量3
测量3
测量4
平均值
电阻器
2、电阻器的选型。
计算上述稳压电源电路中的R2、R3的选型参数，用Multisim画出上述稳压电源电路图，按理论计算参数仿真输出电压验证。
实验二电容元件的选型
一、实验目的
1、了解电容元件分类、特性、选型指标；
2、掌握电容元件的选型方法.。
二、实验原理
电容器在电子电路中的主要作用是滤波、谐振、交流耦合、旁路和去耦等，其基本特征是电容内部储存的电荷Q与其两端的电压V成正比，比例系数就是其电容值C=Q/V
根据内部介质不同，可分为纸介、无机介质（如云母、玻璃釉和陶瓷）、有机介质（涤纶、聚丙烯、聚碳酸酯）、气体介质和电解电容器;根据容量可调性，可分为固定、微调和可变电容器;根据有无极性，可分为非电解电容器和电解电容器
1、电容器模型
实际电容值随容差、温度、电压、频率和时间的变化最大可以达到10倍以上，故不能忽视，尤其是在定时、调谐、振荡器等对电容值的精度及稳定性要求高的电路中。
对于不同类型的电容，容差和漂移的影响程度是不一样的。
对于不同类型的电容，决定容值变化的关键因素是不一样的，如聚碳酸酯主要受初始容差支配，而钽珠电容在高频段表现出了最坏的性能。
低频模型
等效串联电感效串联电阻泄漏电阻
高频简化模型
电容器阻抗公式
电容器的工作频率范围应在自谐振频率之下，因此高频寄生参数的存在限制了电容器的使用频率范围。
2、使用最为广泛的两类电容器
小容量：
陶瓷电容器（多层陶瓷电容器MLCC，亦称独石电容器）
大容量：
铝电解电容器（非固体电解质电容器）
3、选用电容器的基本思路
（1）、选用电容器时首先要满足电子设备对电容器主要参数的要求。
第一、不管是电解电容器、纸介电容器、瓷介电容器等它们的主要技术参数均是标称容量和允许偏差，额定工作电压，绝缘电阻，能量损耗，使用环境温度和温度系数等。
有的还要考虑工作频率范围。
这些参数中最主要的是标称容量与允许偏差、额定工作电压和绝缘电阻。
第二、选用的电容器的额定工作电压要符合电路要求。
第三、优先选用绝缘电阻大、介质损耗小、漏电流小的电容器。
比如，在振荡电路，中频回路、滤波电路等，要求损耗要尽量小，这可以改善电路的性能。
在晶体管收音机的输入回路、本振回路、彩电的滤波电路、开关电源电路等应选用温度系数小的电容器。
另外，在选用高频电路的电容器时，要考虑电容器的频率特性。
因电容器在高频应用时，电量、介电常数随频率的增大而减小，其损耗增加。
所以，在选用混频电路、中放电路及振荡电路的电容器要考虑其高频特性。
高频性能较好的电容器有云母电容器和CC1型、CC2型、CC11型等瓷介电容器，它们具有工作频率高、电容量随外界条件变化小等优点。
这些电容器适合彩电的滤波电路，调谐等电路选用。
电容器的选用不仅要考虑上述电容器的电性能参数，还要考虑使用环境条件、电子设备电路特点、体积以及成本等情况。
（2）、选用电容器时，要选用符合电路要求的类型。
什么电路，什么情况，什么条件使用什么电容，都要认真选择。
比如，在中频电路中可选用金属纸介和有机薄膜电容器。
在高频电路中，应选用CC型瓷介电容器、云母电容器。
在高压电路中可选用高压瓷介电容器、云母电容器等。
调谐电路中可选用小型密封可变电容器、空气介质电容等。
要求可靠性高、稳定性高的电路，可选用云母电容器、独石瓷介电容器等。
（3）、选用电容器时，最后还要从电容器的外表面和形状上考虑。
各类电容器均有多种形状，有管状的。
筒形的、圆形的、方形的柱形的等。
选用时也要根据实际情况来选拔电容器的形状，同时还要注意选用其表面光滑，完整无缺，标志清楚，引线不松动的电容器。
4、各类电容器的具体选用方法
（1）、电解电容器的选用。
电解电容器的种类和型号也很多，有铝电解电容；有固体电解质电容器、有液体电解电容器等，其型号更是繁多。
铝电解电容器就有CD03、CD15等普通型的，CD03HU、CD29H等耐高压型的电解电容器；钽电解电容器有CA70、CA76、CA42、CA35、CAK35型等。
在直流或脉动电路中，我们可选用CD282、CD15、CD03LL、CD03HU；在电视机反馈电路和扫描电路可选用CD03HS型电容器；在电视机校正电路可选用CD7-S型铝电解电容器等。
在选用铝电解电容器时，应尽量选择绝缘电阻大、损耗小的电容器。
如果对可靠性、稳定性、损耗等特性要求较高的电路，可选用钽电解电容器，它比铝电解电容器的绝缘电阻大，漏电流小，损耗更低。
在各种旁路、耦合电路、电源滤波电路、高稳定性混频电路中，可选用CA42H型环氧树脂包封装钽电解电容器。
在通信、高精密电子设备的电路中，可选用GCA30型非固体钽电解电容器。
（2）、瓷介电容器的选用。
瓷介电容器是用陶瓷材料为介质制成的，它的显著优点是耐高温性、腐蚀性好，稳定性、绝缘性好，可以制成高压电容器。
瓷介电容器的型号很多，选用时，要注意选择合适的型号。
比如，高功率型电容器有CCG11型瓶形瓷介电容器、CCG20型管形瓷介电容器，其额定功率为2.5.KW~20KW或0.6KW~3.5KW。
在耦合和旁路电路中，可选用这种型号的电容器。
高频型电容器有CC10型、CC11型瓷介电容器等；低频型有CT1型、CT2型电容器。
高压型有CT1B、CC81A、CT87型等瓷介电容器；还有高压低频型电容器等。
选用瓷介电容器时，除了注意选用适合的型号，还要注意标称容量和精度、额定电压和绝缘电阻大小的选择。
（3）、有机薄膜电容器的选用。
这类电容器的型号也不少，聚丙烯薄电容器CBB系列，有CBB60、CBB61、CBB62型等；聚苯乙烯薄膜电容器有CB10、CB11、CB14型薄膜电容器等；还有涤纶电容器等型号系列。
涤纶电容器介电常数较大；耐热性好，工作温度最高可达130摄氏度。
在电视机、收音机及其他电子设备的退耦、旁路、隔直流等电路中，可选用这种电容器。
但在高频电路中不宜选用此种电容器。
聚苯乙烯电容器具有绝缘电阻大（一般可达10000MQ，有的达20000MQ），稳定性好，损耗小等特点。
但它用在高频电路时，损耗较大，绝缘电阻也明显下降，所以在高频电路，不宜选用聚苯乙烯电容器。
同时这类电容器的使用温度范围不大（-40~+70摄氏度），最高温度上限为75摄氏度，选用和安装时也要注意聚丙烯电容器的绝缘电阻大，高频特性好，电容器容量和损耗在很大频率范围与频率和温度变化关系很小。
它的耐温性好，机械性能比聚苯乙烯电容器好。
在电视机的高频电路型电路中，可选用它作为积分电容。
在交流电路单相电动机的启动电路中，在电风扇、抽油烟机等小型电路中，可选用CBB61型金属化聚丙烯电容器。
CBB60、CBB65型金属化聚丙烯电容器，可选用作为空调器、电冰箱、洗衣机电动机启动和运转电路的电容器。
CBB62型金属化聚丙烯电容器为阻燃环氧树脂包封，容量稳定性好，温度系数小。
可选用于要求损耗小的电子设备的直流或脉动电路的电容器。
（4）、可变电容器和微调电容器的选用。
可变电容器有空气介质和固体介质的可变电容器，它们又都有单连和双连之分。
双连可变电容器又有等容双连和差容双连之分。
单波段小型收音机电路可选用差容双连可变电容；外差式收音机的调谐电路可选用双连可变电容器；调谐晶体管收音机、收录机的调谐电路，可以选用CBM-403BF等型密封固体四连可变电容器。
微调电容器也称半可变电容器，它的类型有云母微调电容器、瓷介微调电容器、拉线微调电容器、短波专用微调电容器、薄膜微调电容器等。
微调电容器的容量很小，其值一般在2PF~40PF之间可调，调整后固定某个值。
在收音机、收录机和音响设备的输入调谐回路、振荡回路中采用的电容器可选用微调电容器。
小型圆片瓷微调电容器常在家用电器和其他电子设备电路中作补偿使用。
三、实验设备
1、自备笔记本电脑并安装Multisim软件；
2、数字万用表，数量1台；
3、数字电桥，数量1台；
4、电容元器件若干。
四、实验内容：
1、电容器的识别与检测。
按标注法读取实验对象的参数，通电老化试验后用数字万用表测量器实际值，填表。
测量
对象
标称值
测量值
测量1
测量2
测量3
测量3
测量4
平均值
电容器
2、电容器的选型
根据下图所示整流电路，要求输出电路波纹系数ACv不超过8%，给出滤波电容器的规格型号（种类、容量、额定电压）。
用Multisim画出该电路图，仿真验证你的选择。
提示：
滤波电容器的容量可以用公式C>=0.289/[f×（U/I）×ACv计算得出
实验三二极管的选型
一、实验目的
1、了解二极管分类、特性、选型指标；
2、掌握二极管的选型方法。
二、实验理论知识
1．稳压二极管的选用稳压二极管一般用在稳压电源中作为基准电压源或用在过电压保护电路中作为保护二极管。
选用的稳压二极管，应满足应用电路中主要参数的要求。
稳压二极管的稳定电压值应与应用电路的基准电压值相同，稳压二极管的最大稳定电流应高于应用电路的最大负载电流50%左右。
2．检波二极管的选用检波二极管一般可选用点接触型锗二极管，例如2AP系列等。
选用时，应根据电路的具体要求来选择工作频率高、反向电流小、正向电流足够大的检波二极管。
3、开关二极管的选用开关二极管主要应用于收录机、电视机、影碟机等家用电器及电子设备有开关电路、检波电路、高频脉冲整流电路等。
中速开关电路和检波电路，可以选用2AK系列普通开关二极管。
高速开关电路可以选用RLS系列、1SS系列、1N系列、2CK系列的高速开关二极管。
要根据应用电路的主要参数（例如正向电流、最高反向电压、反向恢复时间等）来选择开关二极管的具体型号。
4、变容二极管的选用选用变容二极管时，应着重考虑其工作频率、最高反向工作电压、最大正向电流和零偏压结电容等参数是否符合应用电路的要求，应选用结电容变化大、高Q值、反向漏电流小的变容二极管。
5．整流二极管的选用整流二极管一般为平面型硅二极管，用于各种电源整流电路中。
选用整流二极管时，主要应考虑其最大整流电流、最大反向工作电流、截止频率及反向恢复时间等参数。
普通串联稳压电源电路中使用的整流二极管，对截止频率的反向恢复时间要求不高，只要根据电路的要求选择最大整流电流和最大反向工作电流符合要求的整流二极管即可。
例如，1N系列、2CZ系列、RLR系列等。
开关稳压电源的整流电路及脉冲整流电路中使用的整流二极管，应选用工作频率较高、反向恢复时间较短的整流二极管（例如RU系列、EU系列、V系列、1SR系列等）或选择快恢复二极管。
当二极管接有容性负载时，即使负载电流（二极管的平均电流）相同，二极管的峰值电流将会增大，从而使管子的温升增加。
所以，在选择整流二极管时，一定要注意峰值电流，也就是说，在选择二极管的正向电流时，不能仅考虑工作电流（负载电流），而必需根据所接电容的容量大小，增加富余量，至于增加多少，没有必要进行精确定量的计算，工程上，一般情况下，我们按大于工作电流的1.6倍来选择二极管的正向电流IF。
至于二极管承受的反向电压，由于电容电压的叠加，显然是两倍的输入电压，因此，所选二极管的反向电压VRRM必须大于两倍的输入电压峰值。
在感性负载的整流电路中，二极管将承受较高的反向电压。
选用时，二极管的VRRM至少必需大于三倍的输入电压峰值（是指电感能量有良好洩放回路的情况下）。
三、实验设备
1、自备笔记本电脑并安装Multisim软件；
2、数字万用表，数量1台；
3、晶体管图示仪，数量1台；
4、二极管器件若干。
四、实验内容：
1、二极管的识别与检测。
按标注法读取实验对象的型号和极性，用万用表测量，判断其质量性能，填表。
型号
测量1
测量2
测量3
结论
正向
反向
正向
反向
2、二极管的选型
根据下图所示整流电路所示参数，给出你所选用二极管的规格型号。
用Multisim画出该电路图，仿真验证你的选择。
提示：
1zb30齐纳稳压二极管 的性能参数：
稳定电压27-33V典型30V工作电流10mA耗散功率1W
实验四三极管的选型
一、实验目的
1、了解三极管分类、特性、选型指标；
2、掌握三极管的选型方法。
二、实验原理
1、晶体管命名方法
（1）国内命名的法则，拿型号3DG1815-Y为说明：
第一部分用阿拉伯字表示器件的电极数目2：
表示二极管；3：
表示三极管；
第二部分表示器件的材料和极性A：
PNP锗；B：
NPN锗；C：
PNP硅；D：
NPN硅；E：
化合物材料；
第三部分表示器件的类型G：
高频小功率；D：
低频大功率；A：
高频大功率；K：
开关管；X：
低频小功率，大于等于1W为大功率管，小于1W为小功率管，功率不是很大，封装比较大为中功率管；
第四部分用阿拉伯字表示序号（型号）；
第五部分表示器件的规格（放大档次）；
（2）国外命名方法（如日本工业标准（JIS）规定命名）：
2SC1815-Y
第一部分用数字表示类型或有效电极数1：
表示二极管；2：
表示三极管；
第二部分“S”表示日本电子工业协会（EIAJ）注册产品；
第三部分用字母表示器件的极性及类型A：
PNP高频；B：
PNP低频；C：
NPN高频；D：
NPN低频；J：
P沟道场效应管；K：
N沟道场效应管
第四部分用数字表示在日本电子工业协会登记的顺序号；
第五部分表示器件的规格（放大档次）
2、三极管主要技术参数三极管主要技术参数
选用三极管需要了解三极管的主要参数。
若手中有一本晶体管特性手册最好。
三极管的参数很多，根据实践经验，我认为主要了解三极管的四个极限参数：
ICM,BVCEO,PCM及fT即可满足95%以上的使用需要。
（1）.ICM是集电极最大允许电流，三极管工作时，当它的集电极电流超过一定数值时，他的电流放大系数β将下降。
为此规定三级电流放大系数β变化不超过允许值时的集电极最大电流称为ICM。
所以在使用中当集电极电流IC超过ICM时不至于损坏三级管，但会使β值减小，影响电路的工作性能；
（2）.BVCEO是三级管基极开路时，集电极-发射极反向击穿电压。
如果在使用中加载集电极与发射极之间的电压超过这个数值时，将可能使三极管产生很大的集电电流，这种现象叫击穿。
三极管击穿后会造成永久性损坏或性能下降；
（3）.PCM是集电极最大允许耗散功率。
三极管在工作是，集电极电流集电在集电结上会产生热量而使三极管发热。
若耗散功率过大，三极管将烧坏。
在使用中如果三极管在大于PCM下长时间工作，将会损坏三极管。
需要注意的是大功率的三极管给出的最大允许耗散功率都是在加有一定规格散热器情况下的参数。
使用中一定要注意这一点。
（4）.特征频率fT。
随着工作频率的升高，三极管的放大能力将会下降，对应β=1时的频率fT叫作三极管的特征频率。
小功率三极管在电子电路的应用最多。
主要用作小信号的放大、控制或振荡器。
选用三极管时首先要搞清楚电子电路的工作频率大概是多少。
如中波收音机的振荡器的最高频率是2MHz左右；而调频收音机的最高震荡频率为120MHz左右；电视机中VHF频段的最高振荡率为250MHz左右：
UHF频段的最高振荡率接近1000MHz.因此工程设计中一般要求三极管的fT大于3倍的实际工作频率。
所以可按照此要求来选择三极管的特征频率fT。
由于硅材料高频三极管的fT一般不低于50Hz，所以在音频电子电路中使用这类管子可不考虑fT这个参数。
小功率三极管BVCEO的选择可以根据电路的电源电压来决定，一般情况下只要三极管的BVCEO大于电路中电源的最高电压即可。
当三极管的负载是感性负载是，如变压器、线圈等时BVCEO数值的选择要慎重，感性负载上的感应电压可能达到电源电压的2~3倍（如节能灯中的升压三极管）。
一般小功率三极管的BVCEO都不低于15V，所以在无电感元件的低电压电路中也不用考虑这个参数。
一般小功率三极管的ICM在30-50mA之间，对于小信号电路一般可以不予以考虑。
但对于驱动继电器及推动大功率音箱的管子要认真计算一下。
当然首先要了解继电器的吸合电流是多少毫安，一次来确定三极管的ICM。
当我们估算了电路中三极管的工作电流（即集电极电流），有知道了三极管电集到发射极之后的电压后，就可以根据P=U*I来计算三极管的集电极最大允许耗散功率PCM。
国产及国外产的小功率三极管的型号极多，它们的参数有一部分是相同的，有一部分是不同的。
只要你根据以上分析的使用条件，本着“大能代小”的原则（即BVCEO高的三极管可以代替BVCEO低的三极管：
ICM大的三极管可以代替ICM小的三极管等），就可以对三极管应用自如了。
对于大功率三极管，只要不是高频发射电路，我们都不必考虑三极管的特征频率fT。
对于三极管的集电极-发射极反向击穿电压BVCEO这个极限参数的考虑与小功率三极管也是一样的。
对于集电极最大允许电流ICM的选择主要也是根据三极管所带的负载情况而计算的，三极管的集电极最大允许耗散功率PCM是大功率三极管重点考虑的问题，需要注意的是大功率三极管必须有良好的散热器并考虑它的安装条件。
3、晶体管损坏原因
1）．
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