第1章　常用电子元器件及其单元电路

1.1　教你识读电阻串、并联电路

1.1.1　普通电阻器的识别

（1）电阻器的图形符号和文字代号

电阻器是限制电流的元件，通常简称为电阻，是电子产品中最基本、最常用的电子元件之一。电阻器的图形符号如图1-1所示，文字符号用字母“R”和序号表示（如R1），外形如图1-2所示。

（2）电阻类型的识别

常用电阻型号一般由四部分组成。第一部分“R”表示电阻器，第二部分用大写英文字母表示电阻的材料，第三部分为数字或字母，表示电阻的类型，第四部分为数字，表示序号。电阻型号的含义如表1-1所示。

（3）电阻器的主要参数

电阻器的主要参数如图1-3所示。

在选用电阻器时，一般只考虑标称阻值、额定功率、阻值误差。其他几项参数，只在有特殊需要时才考虑。

（4）电阻器阻值标称值的表示方法

电阻器的标称值是指电阻器表面所标注的电阻值。电阻值的单位为欧姆（Ω）、千欧姆（kΩ）、兆欧姆（MΩ），其相互关系为：1MΩ=103kΩ=106Ω。标称阻值的标注方法主要有直标法、文字符号法和色标法三种，分别如图1-4～图1-6所示。

①直标法：就是将数值直接打印在电阻器上，如图1-4所示。

②文字符号法：将文字、数字有规律地组合起来表示电阻器的阻值，如图1-5所示。

③色标法：用不同颜色的色环表示电阻器的阻值误差。电阻器上有四道或五道色环，第五道色环表示误差，如没有第五环，其误差为±20％。精密的色环电阻器采用六色环电阻器。

色环电阻器表面各种颜色代表的数值见表1-2。

色环电阻器各色环代表的含义和识别方法如图1-7所示。

1.1.2　可变电阻器的识别

可变电阻器是一种阻值可以改变的电阻器，用于需要调节电路电流或需要改变电路阻值的场合。常用的可变电阻器有两个固定端，第三个接头连到一个可调的电刷上，如图1-8所示。

可变电阻器首先是一种电阻器，它在电子电路中可以起到电阻的作用，它与一般电阻器不同之处是它的阻值可以在一定范围内连续变化。

（1）可变电阻器的外形特征

可变电阻器的外形与普通电阻器在外形上有很大区别，它具有以下一些特征，根据这些特征可以在线路板中识别可变电阻器。

可变电阻器的外形特征说明有以下几点。

①可变电阻器的体积比一般电阻器的体积大些，同时电路中可变电阻器较少，在线路板中能方便地找到它。

②可变电阻器有三个引脚，这三个引脚有区别，一个为动片引脚，另两个是定片引脚。一般两个定片引脚之间可以互换使用，而定片与动片之间不能互换使用。

③可变电阻器上有一个调整口，用一字螺丝刀（螺钉旋具）可改变动片的位置，进行阻值的调整。

④可变电阻器上标有它的标称值，这一标称值是两个定片引脚之间的阻值。

⑤小型塑料外壳的可变电阻器更小，而用于功率较大场合下的可变电阻器，体积很大，动片可以左右滑动，进行阻值调节。

（2）可变电阻器的电路符号

图1-9所示电路是可变电阻器的电路符号。从电路符号中可以识别两个定片引脚和一个动片引脚，可变电阻器的文字符号用“RP”表示。

图1-10（a）所示是旧电路符号，这一符号比较形象地表示了可变电阻器阻值调节原理和电路中的实际连接情况。图1-10（b）所示是可变电阻器用作电位器时的电路符号。

1.1.3　敏感电阻器的识别

电子电路中除了采用普通电阻器外，还有一些敏感电阻器，如热敏电阻器、磁敏电阻器、光敏电阻器等。

热敏电阻器是电阻值对温度极为敏感的一种电阻器，也称半导体热敏电阻器。这种电阻器的基本特性是其阻值随温度的变化有极为显著的变化，且伏安特性曲线呈非线性。

热敏电阻器的种类繁多，按阻值温度系数可分为负电阻温度系数（英文缩写为NTC）和正电阻温度系数（英文缩写为PTC）热敏电阻器。

负温度系数热敏电阻器的电阻值随温度升高而降低，利用这一特性既可制成测温、温度补偿及控温组件，又可以制成功率型组件，主要用于抑制电路的浪涌电流。负电阻温度系数热敏电阻器常被应用在电源电路中作为限流电阻器。

正温度系数热敏电阻器是一种具有温度敏感性的半导体电阻器。一旦超过一定的温度，其电阻值就会随着温度的升高几乎呈阶跃式地增高。正温度系数热敏电阻器根据其材料的不同可分为陶瓷PTC热敏电阻器和有机高分子PTC热敏电阻器。常见的陶瓷PTC热敏电阻器如图1-11所示，常见的有机高分子PTC热敏电阻器如图1-12所示。

有机高分子PTC热敏电阻器与保险丝之间最显著的差异就是前者可以多次重复使用。有机高分子PTC热敏电阻器能提供电流保护作用，同一个有机高分子PTC热敏电阻器能多次提供这种保护。

热敏电阻器在电路原理图中文字符号和电路图形符号如图1-13所示。光敏电阻器常用字母“LDR”“CDS”表示，在不同厂家绘制的电路原理图中，光敏电阻器的图形符号不完全相同。

1.1.4　普通电阻器单元电路

（1）电阻串联电路

电阻器对直流电和交流电的阻抗相同，任何电流流过电阻器时都要受到一定的阻碍和限制，并且该电流必然在电阻器上产生电压降。

电阻串联可以构成分压电路，图1-15是电阻分压电路输入回路示意图。输入电压加到电阻R1和R2上，它产生的电流流过R1和R2。

分析分压电路的关键点有两个：一是分析输入电压回路及找出输入端；二是找出电压输出端。

分压电路输出的信号电压要送到下一级电路中，理论上分压电路的下一级电路其输入端是分压电路的输出端（前级电路的输出端就是后级电路的输入端）。

串联电阻上电压的分配与电阻成正比。输出端的UO电压为

在图1-15中，改变R1和R2阻值的大小，就可以改变输出电压UO的大小。分析分压电路工作原理时不仅需要分析输出电压大小，往往还需要分析输出电压的变化趋势，因为分压电路中的两个电阻其阻值可能会改变。

图1-16所示电路是R2阻值变化时UO的变化情况示意图。假定输入电压UI、R1固定不变，如果R2阻值增大，输出电压也将随之增大；R2阻值减小，输出电压UO也将随之减小。

（2）电阻并联电路

①两个或更多个电阻连接在两个公共点之间，则这样的接法称为电阻的并联。

②两个并联电阻可用一个等效电阻R来代替，其等效电阻的倒数为各个并联电阻的倒数之和，即，如图1-17所示。

电阻的并联可以构成分流电路，图1-18所示电路是电阻并联分流电路示意图。输入电压UI加到并联电阻R1和R2上，它产生的电流I1、I2分别流过R1和R2。

支路电流I、I1和I2分别为

支路电流I、I1和I2还可通过分流公式来计算：

（3）电阻混联电路

既有电阻串联，又有电阻并联的电路，称为电阻混联电路。

电阻混联电路可分为两大类：一类是能用电阻串、并联的方法简化为无分支回路的电路，称为简单直流电阻电路。如图1-19所示电路最终可化简为无分支的电路，所以是简单直流电阻电路；另一类是不能用电阻串、并联的方法简化为无分支回路的，称为复杂直流电阻电路。如图1-20所示电路最终只能化简为有分支的电路，所以是复杂直流电阻电路。

简单直流电阻混联电路一般不容易直接看出电阻之间的串、并联关系，常用的简化电路的方法是先利用电流的分、合关系，把电路转化为容易判断的串、并联形式，然后再等效变换为无分支回路形式。如图1-21（a）所示的混联电路可简化为图1-21（b）所示的并联电路。

判别混联电路的电阻串并联关系应把握以下三点，下面以图1-22为例说明。

①看电路的结构特点。若两电阻是首尾相接就是串联，是首首尾尾相接就是并联。图1-22中，R2与R3首首尾尾相接，是并联；R1与R2和R3并联的等效电阻首尾相接，是串联。

②看电压电流的关系。若流经两电阻的电流是同一个电流，就是串联；若两电阻上承受的是同一个电压，就是并联。图1-22中，R2与R3承受相同的电压，是并联；R1与R2和R3并联的等效电阻流过相同的电流，是串联。

③对电路作变形等效。对电路结构进行分析，选出电路的节点。以图1-21（a）中的节点a、b为基准，将电路结构变形，然后进行判别。图1-21（b）所示电路就是图1-21（a）电路的等效变换电路。

1.1.5　可变电阻器单元电路

（1）立体声平衡控制中可变电阻器电路

如图1-23所示是音响放大器中左右声道增益平衡调整电路。电路中的RP是可变电阻器，与电阻R1串联。

在分析RP在电路中的作用前，首先了解一下立体声平衡控制电路的工作原理。

双声道放大器中，严格要求左右声道放大器增益相等，但是电路元器件的离散性导致左右声道放大器增益不可能相等，为了保证左、右声道放大器增益相等，需要设置左、右声道放大器增益平衡调整电路。通常的做法是：固定一个声道的增益，如将右声道电路增益固定，将另一个声道的增益设置成可调整，左声道放大器中用RP和R1构成增益可调整电路。电路中的R2和C2构成交流负反馈电路。R2为交流负反馈电阻，其值越大，放大器的放大倍数越小，反之则大。电路中C2只让交流信号电流流过R2，不让直流电流流过R2，这样R2只对交流信号存在负反馈作用。

在了解了音响放大器中左右声道增益平衡调整电路之后，可以方便地分析RP在电路中的工作原理。改变RP阻值大小时，就能改变左声道增益的大小。右声道电路中R2的阻值确定，使右声道放大器增益固定。以右声道放大器增益为基准，改变RP阻值，使左声道放大器的增益等于右声道放大器增益，就能实现左右声道放大器增益的相等。可见，利用调整RP的阻值，实现增益平衡非常简便。

（2）电机转速调整电路

如图1-24所示为卡座中的双速直流电机转速调整电路。电路中的S1是机芯开关，S2是用来转换电机转速的“常速/倍速”转换开关，RP1和RP2分别是常速和倍速下的转速微调可变电阻器，用来对直流电机的转速进行微调。

对这一电路的工作原理分析主要说明下列几点。

①电机的四个引脚中一个为电源引脚，一个为接地引脚，另两个引脚之间接转速控制电路，即R1和RP1、R2和RP2。

②当转换开关在图示的“常速”状态时，R1和RP1接入电路，调整RP1的阻值大小就可以改变电机在常速下的转速，达到常速转速微调的目的。

③当转换开关处于“倍速”状态时，R1和RP1接入电路的同时，R2和RP2通过开关S2也接入电路，与R1和RP1并联。这时电机工作于倍速状态，调整RP2的阻值大小可以改变电机在“倍速”状态下的转速，达到倍速转速微调的目的。

④在倍速状态下，调整RP1的阻值大小也能改变倍速下的电机速度，但这一调整又影响了常速下的电机转速，所以倍速下只能调整RP2。而且，只能先调准常速，再调准倍速，否则倍速调整后又影响常速。

1.1.6　敏感电阻器单元电路

（1）光敏电阻器应用电路

①光敏电阻器自动夜光灯电路：图1-25所示是光敏电阻自动夜光灯电路。用电位器RP设定基准电位，即设定多大照度才能使灯泡自动点亮。当环境照度低时光敏电阻阻值增大，集成运放A的反相端电位变低，低于设定的基准电位，集成运放A输出脚变为高电位驱动三极管VT，VT驱动继电器K，夜光灯自动点亮。

②光敏电阻器调光电路：图1-26所示电路是一种典型的光控调光电路，其工作原理是：当周围光线变弱时引起光敏电阻RG的阻值增加，使加在电容C上的分压上升，进而使晶闸管的导通角增大，达到增大照明灯两端电压的目的。反之，若周围的光线变亮，则RG的阻值下降，导致晶闸管的导通角变小，照明灯两端电压也同时下降，使灯光变暗，从而实现对灯光照度的控制。电路中整流桥给出的必须是直流脉动电压，不能将其用电容滤波变成平滑直流电压，否则电路将无法正常工作。原因在于直流脉动电压既能给晶闸管提供过零关断的基本条件，又可使电容C的充电在每个半周从零开始，准确完成对晶闸管的同步移相触发。

（2）热敏电阻器应用电路

①负温度系数热敏电阻器构成的温度补偿电路：图1-27所示是由负温度系数热敏电阻器构成的温度补偿电路。在该电路中，负温度系数热敏电阻RT连接在晶体管VT1的基极回路中，用来对晶体管的温度特性进行补偿。当温度T上升时，VT1的集电极电流IC会增大。由于负温度系数热敏电阻RT的电阻值随温度升高而减小，从而导致VT1基极电位UB下降，其基极电流IB也随之下降，进而抑制了因温度升高导致的IC的增加，由此达到稳定静态工作点的目的。

②由热敏电阻器构成的惠斯登电桥测温电路：图1-28所示是由热敏电阻构成的惠斯登电桥测温电路，适用于对温度进行测量及调节的场合。电路中，R1、R2、R3、RT构成电桥，根据不同的测量环境，选择不同的桥路电阻值和电源电压值。当环境温度变化时，热敏电阻RT的电阻值则发生变化，电桥的输出电压UO也会随之发生变化。因此，UO的大小即可间接反映所测量温度的大小。

（3）磁敏电阻器应用电路

①由磁敏电阻器构成的微弱信号放大器电路：图1-29中，由磁敏电阻RM1和RM2构成的纸币识别装置，其输出信号非常小，因此，需要采用200倍以上的放大器对其进行放大。采用图1-29所示的放大器即可，放大器设计的关键是要注意基准电压的温度漂移。A1为直流放大器，RF为反馈电阻。A2为电容耦合的交流放大器，其时间常数选择低频信号通过的电阻与电容值。该电路不能放大静止的信号，但容易放大慢速移动磁敏电阻检测到的信号。

②由磁敏电阻器构成的温度补偿电路：图1-30电路是由磁敏电阻等构成的温度补偿电路。由磁敏电阻RM1和RM2与普通电阻R1和R2构成桥路，A-B间接入的RP与负温度系数的热敏电阻RT并联连接，可以使输出UO的温度特性得到较大改善。RT和RP可根据RM1和RM2选择最佳值。