电子工程师必备基础知识

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电容

电容的作用用三个字来说：“充放电。”不要小看这三个字，就因为这三个字，电容能够通过交流电，隔断直流电；通高频交流电，阻碍低频交流电。

电容的作用如果用八个字来说那就：“隔直通交，通高阻低。”这八个字是根据“充放电”三个字得出来的，不理解没关系，先死记硬背住。

能够根据直流电源输出电流的大小和后级（电路或产品）对电源的要求来先择滤波电容，通常情况下，每1安培电流对应1000UF-4700UF是比较合适的。

电容是一种可以装电的容器，就好象装水的杯子一样。所以，电容可以进行充电和放电作用，充放电作用的大小决定了电容的容量。电容的种类比较多，最常见的有电解电容（容量大，有正负极）、陶瓷电容（容量小，没正负极，温度特性差）、涤纶电容（聚脂薄膜电容，容量小、温度特性好）等。陶瓷电容的主要参数是容量和耐压值，特殊用途的耐高压的陶瓷电容会标出耐压值。陶瓷电容的使用不需要分正负极，两端能够任意调换使用。瓷片电容通常工作在高频。

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电感

电感的作用用四个字来说：“电磁转换。”不要小看这四个字，就因为这四个字，电感能够隔断交流电，通过直流电；通低频交流电，阻碍高频交流电。电感的作用再用八个字来说那就：“隔交通直，通低阻高。”这八个字是根据“电磁转换”三个字得出来的。电感是电容的死对头。另外，电感还有这样一个特点：电流和磁场必需同时存在。电流要消失，磁场会消失；磁场要消失，电流会消失；磁场南北极变化，电流正负极也会变化。电感内部的电流和磁场一直在“打内战”，电流想变化，磁场偏不让变化；磁场想变化，电流偏不让变化。但，由于外界原因，电流和磁场都可能一定要发生变化。给电感线圈加上电压，电流想从零变大，可是磁场会反对，因此电流只好慢慢的变大；给电感去掉电压，电流想从大变成零，可是磁场又要反对，可是电流回路都没啦，电流已经被强迫为零，磁场就会发怒，立即在电感两端产生很高的电压，企图产生电流并维持电流不变。这个电压很高很高，甚至会损坏电子元件，这就是线圈的自感现象。给一个电感线圈外加一个变化磁场，只要线圈有闭合的回路，线圈就会产生电流。如果没回路的话，就会在线圈两端产生一个电压。产生电压的目的就是要企图产生电流。当两个或多个丝圈共用一个磁芯（聚集磁力线的作用）或共用一个磁场时，线圈之间的电流和磁场就会互相影响，这就是电流的互感现象。大家看得见，电感其实就是一根导线，电感对直流的电阻很小，甚至能够忽略不计。电感对交流电呈现出很大的电阻作用。电感的串联、并联非常复杂，因为电感实际上就是一根导线在按一定的位置路线分布，所以，电感的串联、并联也跟电感的位置相关（主要是磁力场的互相作用相关），如果不考虑磁场作用及分布电容、导线电阻（Q值）等影响的话就相当于电阻的串联、并联效果。交流电的频率越高，电感的阻碍作用越大。交流电的频率越低，电感的阻碍作用越小。电感和充满电的电容并联在一起时，电容放电会给电感，电感产生磁场，磁场会维持电流，电流又会给电容反向充电，反向充电后又会放电，周而复始……如果没损耗，或能及时的补充这种损耗，就会产生稳定的振荡。

电感是一个电磁转换元件，电能够产生磁，磁能够产生电。电感中磁场的变化会产生电流的变化；电流的变化也会产生磁场的变化电感中电流和磁场的相互作用总是企图互相阻碍。电源变压器就是利用电磁转换的互感进程完成变压作用的。电感在电路中的主要作用有阻交流电，通直流电；阻高频交流电，通低频交流电。电感常用于变压器、谐振回路等用途

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二极管

二极管的作用和功能用四个字来说：“单向导电。”二极管常用来整流、检波、稳压、钳位、保护电路等。在随身听的供电回路中串上一只整流二极管，当直流电源接反时，不会产生电流，不会损坏随身听。给二极管（硅资料）加上低于0.6V的正向电压，二极管基本上不产生电流（反向就更加不能产生电流啦），这个电压就叫死区电压、门槛电压、门限电压、导通电压等。
    三极管的作用和功能因为四个字来完成：“电阻可变。”由于三极管等效成的电阻值能够无限制的变化，所以三极管能够用来设计开关电路、放大电路、震荡电路。三极管的集电极电流等于基极电流乘以放大倍数，当基极电流大到一定水平时，集电极的电流由于各种原因不可能再增大了，这时集电极电压已经等于或接近发射极电压了，相当于电阻值变成0欧姆。确信三极管的放大状态绝招：发射结正偏，集电结反偏。三极管是电流控制型器件，场效应管是电压控制型器件。场效应管性能优量，但在分立元件中，低电源电压适应性比三极管要差。场效应管是电压控制型器件，很容易被静电损坏，所以，场效应管中大多都有保护二极管。
    可控硅实际上是一个高速的、没有机械触点的电子开关，这个开关需要用一个小电流去掌握。这个开关具有自锁功能，即导通后撤走掌握电流仍能维持导通，而一旦截止后，又能维持截止状态。

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电阻

电阻通常都采用色环标示法。色标法就是用棕、红、橙、黄、绿、兰、紫、灰、白、黑十种颜色代表1234567890十个阿拉伯数字，金、银两种颜色代表倍率0.1、0.01或误差5%、10%。套件中附有颜色样本的实物和多款色环电阻常见的四道色环要读取三位有效数字，一二位表示有效数，第三位表示倍率。例：黄紫红金，三位有效数为472，表示47乘以102（或加两个0）等于4700，即4.7K欧姆；再如：棕黑黑金，三位有效数为100，表示10乘以100（或加0个0）等于10，即10欧姆。在实验进程中，如果三极管的基极和其它引脚间不具备有单向导电特性的（或说单向导电特性不明显），就说明三极管是坏的；另外，即使单向导电特性正常，但不能受基极控制或不稳定，也说明三极管是坏的，或性能很差。可控硅在控制极加上合适的触发电流，可控硅就能够从断开状态变成为导通状态，这时，我们取消控制极的触发电流，但可控硅仍然能维持导通状态。如果流过可控硅的电流开始变小，当小于维持导通的能力时，可控硅才关断，直到下次触发时才会导通。

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运算放大器

运算放大器通过简单的外围元件，在模拟电路和数字电路中得到非常广泛的应用。运算放大器有好些个型号，在详细的性能参数上有几个差别，但原理和应用方法一样。

  运算放大器通常有两个输入端，即正向输入端和反向输入端，有且只有一个输出端。部分运算放大器除了两个输入和一个输出外，还有几个改善性能的补偿引脚。

  光敏电阻的阻值随着光线强弱的变化而明显的变化。所以，能够用来制作智能窗帘、路灯自动开关、照相机快门时间自动调节器等。

  干簧管是能够通过磁场来控制电路通断的电子元件。干簧管内部由软磁金属簧片组成，在有磁场的情况，金属簧片能够聚集磁力线并使受到力的作用，从而达到接通或断开的作用。

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耦合

耦合是传递信号的意思，光电耦合器自然就是用光来完成传递电信号的元件，通常是指有一个发光部分和接收部分对应并制作在一体的电子元件。通常四个有效引脚（即四个引脚接入电路中起作用）为一组。 光电耦合器的优点是能够轻松实现电源隔离，在用市电的开关电源初次级隔离中最为常用。另外，在计算机外设通信中，也有较多的应用，一个元件中能够集成有多组光电耦合器（每组最少四个引脚）。 压电陶瓷片能够做性能优良的震动检测器，它是一种电声器件，当加上音频电压后，能够听到声音；当受到振动（产生机械形变）后，能够感应出微弱的电压。 焊接时，适当的调整被焊接处、烙铁头、焊锡丝（带助焊剂），让三点合一，充分接触，当焊接处已经有了适当的焊锡和助焊剂时，就应撤走焊锡丝。焊接进程通常掌握在2-3秒比较合适。 助焊剂：松香水常在工厂当做助焊剂用。大家能够业余自制，用工业酒精（医用酒精较贵，没必要）熔解松香即可。留意：一次不要配得太多，浓度能够灵活掌握。

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电现象和磁现象

早在两千多年前，人们就发现了电现象和磁现象。我国早在战国时期(公元前475一211年)就发明了司南。而人类对电和磁的真正认识和广泛应用、迄今还只有一百多年历史。在第一次产业革命浪潮的推动下，许多科学家对电和磁现象进行了深入细致的研究，从而取得了重大进展。人们发现带电的物体同性相斥、异性相吸，与磁学现象有类似之处。 1785年，法国物理学家库仑在总结前人对电磁现象认识的基础上，提出了后人所称的“库仑定律”，使电学与磁学现象得到了统一。 1800年，意大利物理学家伏特研制出化学电池，用人工办法获得了连续电池，为后人对电和磁关系的研究创造了首要条件。 1822年，英国的法拉第在前人所做大量工作的基础上，提出了电磁感应定律，证明了“磁”能够产生“电”，这就为发电机和电动机的原理奠定了基础 1837年美国画家莫尔斯在前人的基础上设计出比较实用的、用电码传送信息的电报机，之后，又在华盛顿与巴尔的摩城之间建立了世界上第一条电报线路。 1876年，美国的贝尔发明了电话，实现了人类最早的模拟通信。英国的麦克斯韦在总结前人工作基础上，提出了一套完整的“电磁理论”，表现为四个微分方程。这那就后人所称的“麦克斯韦方程组”。麦克斯韦得出结论：运动着的电荷能产生电磁辐射，形成逐渐向外传播的、看不见的电磁波。他虽然并未提出“无线电”这个名词，但他的电磁理论却已经告诉人们，“电”是能够“无线”传播的。

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电源

电源是一个能够维持两个测试点之间电压的装置，它可以是市电，可以是电池，可以是线圈，可以是电容等。电池提供电能的电压极性是长期固定不变的，我们称为直流电。常用的干电池的额定电压每节是1.5V。市电供应的电能是交流电，正极和负极在时刻交替的变换着。那是因为发电机线圈是在周而复始的和磁场做相对运动，如果安装电流换向器，就能够发出直流电。交流电是没正负极之分的，市电中的零线和火线在正负极性、电压高低等各地方的表现是一样的，是完全对称的。市电的电压是220V50Hz，意思是说有效电压为220V，每秒中正负极要变换50次。留意：多少Hz就会变换多少次。建议初学者多采用12V以下的直流电进行电子制作，这样成本比较低，电压比较低，万一有插接错电子元件，烧坏元件的可能性也要小。电压越低越安全（少损坏电子元件）。

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接地

在几个大型的电子系统中往往有一根很粗的导线接入大地。但电子技术中常说的接地并不是真的要求用导线去接到大地。电子技术中常说的接地或地线往往和大地一点关系都没。电子线路中的地线是指直流电、交流电或各种电信号共用的一部分电流回路。说某一座山的海拔多少，那就是以海平面为公共参考点。说某一点的电压有多高，就必需找一个相当于海平面的参考点，也就是电子电路图中的地线。在大多数情况下，电源负极是各种信号共用得最多的一部分电流回路，通常以电源的负极作为地线。这时，如果某元件的脚接电源负极，那么就说那只元件脚接地。 地是我们假定的、公用的一个电压参考点。在比较复杂的电路中，往往可能会有多组电源，同时也可能会选择多个参考点，那么就可能会有多个地，这些地也不一定会连通。

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耦合、旁路、退耦

耦合、旁路、退耦三个词都是传输信号、给信号提供通路的意思。其中耦合是指前后级之间传递，旁路、退耦则是指需要在对地之间提供信号通路（每级内部用）。提供信号通路也就是构成电流回路。没电流回路就不会有电流，任何电路分析都是建立电流回路上分析的。等效电路图就是效果一样的电路图。我们分析电路图时，需要把原来复杂的电路图简化，这样有助于展开思路，把问题简化。等效电路图是省略在某一条件下，几个没影响的电子元件。例一定条件下：分析直流时，电容看成开路；分析交流时，电容看成是短路。电感和电容刚好相反。电容和电感对不同频率的交流电（直流电当成0Hz的交流电）有不同的阻碍作用，在一定条件下，能够当成电阻看待，并能够计算出阻抗值。生活中的反馈是指将某件事的结果取回来，再决定某件事。例，客户反馈电视机耗电大，厂家就加以改良。电子技术中的反馈是将输出端的信号取出来又送到输入端。正反馈是指输出信号如果变大的话，反馈到输入端后，让输出信号变更大；输出信号如果变小的话，反馈到输入端后，让输出端信号变更小。负反馈则刚好相反，输出信号如果变大的话，反馈到输入端后，让输出信号变小；输出信号如果变小的话，反馈到输入端后，让输出端信号变大。正反馈通常用来产生振荡信号，负反馈通常用于稳定直流工作点。在特殊情况下（放大倍数足够），正反馈能够不振荡，负反馈反而会振荡。正温度系数热敏电阻是指阻值随温度的升高而增大，负温度系数是指阻值随温度的升高而减小。有点象正负反馈，通过输入温度信号来决定电阻值。