第1单元 基本电子元器件
基本电子元器件,顾名思义,就是构成电路的最基本、最常用的“砖块”,必须对它们的性能、参数和型号有足够的了解,才可能建造符合预期的建筑——电子应用系统。限于篇幅,本书尽量聚焦关于电子元器件的基本而又必需的知识,也包括在教科书上限于系统性等原因很少介绍的知识,更重要的是一些在实际电路应用中所必需的知识。
在本书中,黑体字的概念或内容需要读者给予特别注意。
对于电子元器件和电路的参数,有以下几类必须引起注意。
(1)绝对极限值:绝对不允许电子元器件或电路工作在超过这些参数(如电子元器件的耐压值、最大功率耗散值等)的条件下,否则将导致电子元器件或电路的损毁。例如,二极管1N4001的耐压为50V,当其承受的反向电压超过50V时将击穿并损毁。又如,标注为100μF/16V的电解电容在其承受的电压超过16V时,漏电(指漏电流,一般简称漏电)急剧增加,使其极可能击穿并损毁。
(2)额定值:指电子元器件或电路正常工作时应该给定的工作条件值或可以达到的性能参数值。例如,74HC系列中小规模数字集成电路的额定电压为5V,工作电压范围为2~6V,高于6V意味着超过其极限电压,可能导致其烧毁;低于2V意味着它完全不能工作;接近2V或6V意味着其性能下降或可靠性下降。又如,一个10W的节能灯是指其工作在额定电压为交流220V的条件下时,额定的功耗(耗散功率)为10W,如果电压低于或高于220V,则其功耗也会低于或高于10W。
(3)典型值、最大值与最小值:典型值是指“合格”的电子元器件的某项参数的最大可能值,最大值和最小值构成其最大范围。在选取电子元器件时,应该根据设计要求核实其参数,使其在最差的情况下(参数值最大或最小)也能够满足工作要求。例如,某厂商生产的LM324的开环增益的典型值、最大值与最小值分别为80dB、100dB与25dB。
当设计要求很严格,而该参数所标明的最大值或最小值有可能超出所需要的范围时,需要更换更高性能型号的电子元器件,或在该型号的电子元器件中筛选出满足要求的产品。
有时,也会用不低于(即大于)和不高于(即不小于)的方式表明电子元器件的某些参数。这是在某些电子元器件的数据手册简单介绍它们的特性时,用以突出说明其某项参数“优秀”的常见手法,在一些新产品或高端产品中尤为常见。例如,某型号运放的失调电压不大于10μV,共模抑制比(CMRR)不低于140dB。
为了保持各章篇幅的大致平衡,本章只介绍电阻、电容、电感和二极管等,晶体三极管、运放和其他电子元器件将放到后续的章节中进行介绍。