電子系統(tǒng)設(shè)計基本知識（ADD）.doc

-電子系統(tǒng)設(shè)計基本知識- 重慶國通土木工程技術(shù)有限公司 伍祥勇整理畢業(yè)於成都信息工程學(xué)院測控技術(shù)與儀器 電子系統(tǒng)設(shè)計基本知識注：所有目錄可按住CTRL，并單擊鼠標(biāo)跟蹤鏈接*寫在開頭的話：搞硬件和軟件是有所不同的，搞硬件的人，一定要精確-模擬電路電阻-電容-電感器-二極管-三極管-電位器-驅(qū)動繼電器的芯片-光耦-光電管-光敏電阻-繼電器-固態(tài)繼電器-數(shù)字電路74系列-數(shù)據(jù)鎖存-數(shù)據(jù)緩沖-譯碼器-CD4000系列-單片機(jī)電路 單片機(jī)-看門狗電路-晶振-排電阻-單片機(jī)編程使用Keil c時應(yīng)做的和應(yīng)該避免的- 單片機(jī)系統(tǒng)可靠性與抗干擾技術(shù)-ARM硬件ARM編程電源電路線性電源：變壓器、整流橋、三端穩(wěn)壓器與開關(guān)電源-通信系統(tǒng)平衡信號與非平衡信號- RS-485總線通信系統(tǒng)-電路設(shè)計、調(diào)試如果你的單片機(jī)系統(tǒng)沒有工作，檢查步驟-器件選購、芯片批號、封裝知識等-*搞硬件和軟件是有所不同的，搞硬件的人，一定要精確什么是精確呢？精確，實際上是敬業(yè)的精神。1 對你所要實現(xiàn)的工作的目標(biāo)理解準(zhǔn)確；2 對你的電路圖要清楚每一個器件在其中所起的作用；如果不明白，可以找一個專家問問，得到確認(rèn)；如果不清楚，可以先試試；3 對每一個器件的封裝要嚴(yán)格把握，該是什么形狀、外形一定要完全一致；還有考慮到空間是不是對其它的板卡器件有影響；對邊緣連接器件與電路板的邊緣之間的距離、ISA和PCI的邊緣連接件與擋板之間的關(guān)系要完全把握才能去做電路板；否則只是浪費(fèi)金錢和時間；對邊緣器件與邊緣之間的距離要是不能有把握的話，可以找3個人，每個人都計算一遍，取個平均值，基本上就差不多了。4 對單片機(jī)的資源能不能作成這件事情一定要有把握，CPU運(yùn)算速度和字長、內(nèi)存夠不夠大、程序存儲器夠不夠大，需要仔細(xì)的規(guī)劃；5 原理圖經(jīng)過專家認(rèn)可無誤后，畫出來的PCB需要做網(wǎng)絡(luò)檢查，做到與原理圖完全一致； 返回模擬電路電阻電阻的種類1、按阻值可否調(diào)節(jié)分：有固定電阻器、可變電阻器兩大類。2、按制造材料分：有線繞電阻、非線繞電阻。3、按用途分：有通用型、高阻型、高壓型、高頻無感型電阻器的主要技術(shù)參數(shù) 標(biāo)稱阻值、允許誤差和額定功率是固定電阻器的主要參數(shù)。電阻器標(biāo)有的電阻數(shù)值，這就是電阻器的阻值標(biāo)稱值。電阻標(biāo)稱值往往和它的實際值不完全相符，實際值和標(biāo)稱值的差值除以標(biāo)稱值所得的百分?jǐn)?shù)，就是電阻的誤差，它反映了電阻器的精密程度。下表為常用電阻器的誤差等級。 允許誤差0.5% 1% 2%5% 10% 20%級 別005 01 02 類 型精密型普通型 額定功率是指電阻器長時間正常工作下能承受最大功率。額定功率較大的電阻器，一般都將額定功率直接印在電阻器上。額定功率較小的電阻器，可以從它的幾何尺寸和表面面積上看出，如下表：電阻種類按照工藝可以分為碳膜電阻和金屬膜電阻外 形 尺 寸額定功率碳膜電阻金屬膜電阻LDLD0.06W82.50.125W（1/8W）122.572.20.25W（1/4W）154.582.60.5W（1/2W）254.510.84.21W286136.62W46818.58.6電阻器主要技術(shù)參數(shù)的標(biāo)志方法1、直標(biāo)法直標(biāo)法是用數(shù)字和文字符號在電阻器上直接標(biāo)出主要參數(shù)的標(biāo)志方法，電阻值為5.1K，誤差為5%。若電阻器上未標(biāo)注誤差，則均為20%。2、文字符號法文字符號法是用數(shù)字和文字符號或兩者有規(guī)律的組合，在電阻器上標(biāo)志出主要參數(shù)的標(biāo)志方法。具體方法為：阻值的整數(shù)部分寫在阻值單位標(biāo)志符號的前面，阻值的小數(shù)部分寫在阻值單位標(biāo)志符號的后面，標(biāo)志符號規(guī)定如下：歐姆(1歐姆),用表示，例：0.1標(biāo)志為1千歐(103歐姆),用K表示，例：1K標(biāo)志為1K兆歐(106歐姆),用M表示，例：2.2M標(biāo)志為2M2千兆歐(109歐姆),用G表示，例：5.6109標(biāo)志為5G6兆兆歐(1012歐姆),用T表示，例：4.71012標(biāo)志為4T73、色標(biāo)法 色標(biāo)法是按規(guī)定的顏色在電阻器上標(biāo)志主要參數(shù)的標(biāo)志方法。具體規(guī)定參見下表：顏色有效數(shù)字乘數(shù)允許誤差%黑色0100棕色11011紅色21022橙色3103黃色4104綠色51050.5藍(lán)色61060.25紫色71070.1灰色8108白色9109金色10-15銀色10-210五色環(huán)電阻：一般第3色環(huán)為黑色；K級電阻第4色環(huán)（倍率環(huán)）為棕色；10K級的電阻第4色環(huán)（倍率環(huán)）為紅色。4、數(shù)碼表示法 數(shù)碼表示法是在電阻器上用三位數(shù)碼表示標(biāo)稱值的標(biāo)志方法。數(shù)碼從左至右，第一、二位為有效值，第三位為乘數(shù)，即零的個數(shù)，單位為。誤差通常采用文字符號J(5%)、K(10%)表示；按照功率可以分為小功率電阻和大功率電阻，大功率電阻通常是金屬電阻，實際上應(yīng)該是在金屬外面加一個金屬（鋁材料）散熱器，所以可以有10W以上的功率；在電子配套市場上專門賣電阻的市場上可以很容易地看到。金屬電阻通常是作為負(fù)載，或者作為小設(shè)備的室外加熱器，如，在CCTV的一些解碼器箱和全天候防護(hù)罩中可以看到。電阻在電路中起到限流、分壓、分流、偏置等作用。通常1/8W電阻已經(jīng)完全可以滿足使用。但是，在作為7段LED中，要考慮到LED的壓降和供電電壓之差，再考慮LED的最大電流，通常是20mA（超高亮度的LED），如果是26（2排6個串聯(lián)），則電流是40mA。不同廠家選用不同材料的，壓降有所不同。所以，需要加上電試一下，但是，不要讓Led的電流超出20mA（單只LED），這時加大電流亮度也不會增加，但是LED的壽命會下降，限流電阻的大小就是壓降除以電流。電阻的功率隨之可以算出。電阻器的好壞判別目測可以看出引線折斷或電阻體燒壞等外表故障；用萬用表歐姆檔或其他專用測試儀器可測試電阻器內(nèi)部是否良好及阻值是否正常。 返回電容電容有以下幾大類：1) 電解電容2) 獨(dú)石電容3) 瓷片電容4) 膽（左金右旦）電解電容5) 滌綸電容等電容器的主要技術(shù)參數(shù)標(biāo)稱容量、允許誤差、額定電壓、絕緣電阻、漏電流、損耗因數(shù)及時間常數(shù)均為電容器的主要技術(shù)參數(shù)。1、 電容器的標(biāo)稱容量及允許誤差的基本含義與電阻器一樣。電容的基本單位為F（法拉），即在1V電壓下電容器所能儲存的電量為1庫倫，其容量即為1F。用F作單位在應(yīng)用中往往太大，所以常用毫法(mF)、微法(F)、納法(nF)和皮法(pF)。其關(guān)系如下：1F=103mF1mF=103F 1F=106F1F=103nF1nF=103pF 1F=106 pF2、額定電壓 (耐壓)額定電壓通常也稱作耐壓，是指在允許的環(huán)境溫度范圍內(nèi)，電容長時間正常工作施加的最大電壓有效值。電容的額定電壓通常是指直流工作電壓。3、絕緣電阻及漏電流 電容介質(zhì)不可能絕對不導(dǎo)電，當(dāng)電容加上直流電壓時，電容器會有漏電流產(chǎn)生。若漏電流太大，電容器就會發(fā)熱損壞。除電解電容外，其他電容器的漏電流是極小的，故用絕緣電阻參數(shù)來表示其絕緣性能；而電解電容因漏電較大，故用漏電流表示其絕緣性能（與容量成正比）。4、損耗因數(shù) 電容的損耗因數(shù)指有功損耗與無功損耗功率之比。通常電容在電場作用下，其儲存或傳遞的一部份電能會因介質(zhì)漏電及極化作用而變?yōu)橛泻Φ臒崮?，這部分發(fā)熱消耗的能量就是電容的損耗，顯然損耗越大，發(fā)熱也越嚴(yán)重。電容器參數(shù)的標(biāo)志方法電容器的標(biāo)稱容量及允許誤差一般標(biāo)在電容器上，其方法可分為以下幾種。1、直標(biāo)法直標(biāo)法是將電容器的標(biāo)稱容量及允許誤差直接標(biāo)在電容器上的標(biāo)志方法。CXJD為型號，2200F為標(biāo)稱容量，10%為允許誤差，02.5為生產(chǎn)時間。2、文字符號法 標(biāo)稱容量的整數(shù)部分通常寫在容量單位標(biāo)志符號的前面，小數(shù)部分寫在容量單位標(biāo)志符號的后面。如3.3F標(biāo)為33，2.2pF標(biāo)為2p2。3、數(shù)碼表示法電容器的數(shù)碼表示法與電阻器的相同。但電容器數(shù)碼表示法中，其單位為pF。如0.1F標(biāo)為104。電容器的用途主要用用交流耦合、隔離直流、濾波、交流或脈沖旁路及選頻等。電容的使用場合1. 電源穩(wěn)壓和濾波電解電容主要是用來穩(wěn)壓和低頻交流濾波的；高頻濾波是使用磁片電容和獨(dú)石電容。當(dāng)電解電容作為穩(wěn)壓時，接在整流橋和三端穩(wěn)壓器的輸出端，起到穩(wěn)定電壓的作用。其工作機(jī)理相當(dāng)于一個水庫，從上游來的帶有波浪的水到了水庫，就變的平滑了。但是，鋁電解電容的電解質(zhì)隨著時間的推移會干涸，所以在設(shè)計時需要留有余量，保證系統(tǒng)正常工作到它的壽命。有些遠(yuǎn)端供電的直流電源，接到電路板的輸入端時，需要在電路板的電源輸入端加一個大的電解電容，通?？梢允?20u/25V，這樣，這塊電路板需要供電時，不是直接從電源處取，而是從電容中取電，可以得到穩(wěn)定的電流供給；電解電容只能濾除低頻的波動；對于直流電源中的高頻波動，可以加一個0.1u或0.01u的獨(dú)石電容或者磁片電容。很多教科書都指出，在每一個芯片的電源和地兩端接一個0.1u或0.01u的獨(dú)石電容或者瓷片電容，解決芯片的供電過程中，由于電路板的走線電感產(chǎn)生的電源開關(guān)噪聲尖峰。這種作用下的電容叫去耦電容。這是電路板的常規(guī)的設(shè)計；2. 定時參數(shù)對于象555這樣需要外接電容產(chǎn)生穩(wěn)定的脈沖的器件，滌綸電容是首選?？梢韵胂?，滌綸一層又一層纏繞，受到溫度變化引起的滌綸的面積的變化的相對值要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于獨(dú)石電容的介質(zhì)石頭受到溫度變化而引起的變化值。3. 產(chǎn)生其它電壓有些需要從單一電壓產(chǎn)生其它的電壓的芯片，如：max232，需要外接電容才能實現(xiàn)。外接01.u的膽電容。電容的封裝：電容有直插和表面貼的不同封裝。電解電容表面貼封裝的通常耐壓值不超出25V，電容值不超出100u。再大，就只好使用直插的了。其它的電容，磁片和獨(dú)石都有表面貼封裝的。 返回電感器 電感器也叫電感線圈，是利用電磁感應(yīng)原理制成的，電感器在電路中起著阻流、變壓、傳送信號等作用。電感器的分類 電感器的種類很多，而且分類標(biāo)準(zhǔn)也不一樣，通常按電感量變化情況分為固定電感器、可變電感器、微調(diào)電感器等；按電感器線圈芯性質(zhì)又可分為空芯電感器、磁芯電感器、銅芯電感器等；按繞制特點(diǎn)可分為單層電感器、多層電感器、蜂房電感器等。部分電感器外形及圖形符號 1、電感器外形2、電感器圖形符號電感器的主要技術(shù)參數(shù)1、電感量L 電感量L 也稱為自感系數(shù)，是表示電感元件自感應(yīng)能力的一種物理量。當(dāng)通過一個線圈的磁通發(fā)生變化時，線圈中便會產(chǎn)生電勢，這是電磁感應(yīng)現(xiàn)象。所產(chǎn)生的電勢稱感應(yīng)電勢，電勢大小正比于磁通變化的速度和線圈匝數(shù)。電感量的基本單位為H（亨），實際應(yīng)有中還有毫亨（mH），微亨（H），其換算關(guān)系如下：1H=103 mh=106H。2、感抗XL 感抗在電感元件參數(shù)表上一般查不到，但它與電感量、品質(zhì)因數(shù)Q等參數(shù)密切相關(guān)，由于電感線圈的自感電勢總是阻止線圈中電流變化，故線圈對交流電有阻力作用，阻力大小就用感抗XL表示。XL與線圈電感量L和交流電頻率成正比，計算公式為： XL=2L。（式中XL單位為，單位為HZ，L單位為H）不難看出，線圈通過低頻電流時XL小，通過直流電時XL為零，此時僅線圈的直流電阻起阻力作用（電感線圈的直流電阻很小，可近似短路）。通過高頻電流時XL很大，若L也大，則可看作開路。3、品質(zhì)因素 品質(zhì)因素也稱作Q值或優(yōu)值，即線圈在一定頻率的交流電壓下工作時感抗和等效損耗電阻之比。4、直流電阻 即電感受線圈自身的直流電阻，可用萬用表直接測得。5、額定電流 指電感器長時間正常工作允許通過電感元件的最大直流電流值。電感器的標(biāo)志方法電感器的標(biāo)志方法與電阻器、電容器的標(biāo)志方法相同，有直標(biāo)法、文字符號法和色標(biāo)法。常用的固定電感器過去多彩色碼標(biāo)志法，統(tǒng)稱為色碼電感器。目前我國生產(chǎn)的固定電感器有的采用色碼標(biāo)志法，有的在電感器上直接標(biāo)出數(shù)值，即直標(biāo)法。在一些電子機(jī)器中，如電視機(jī)，廣泛使用的是固定電感器。它是將銅線繞在磁芯上。然后再用環(huán)氧樹脂或塑料封裝起來，這種電感器的特點(diǎn)是體積小，重量輕、結(jié)構(gòu)牢固、使用方便。 返回二極管二極管是由一個PN結(jié)，加上引線、接觸電極和管殼而構(gòu)成二極管的分類1、按用途分 有整流二極管、穩(wěn)壓二極管、檢波二極管、發(fā)光二極管、開關(guān)二極管、光電二極管等。2、按制造材料分 有鍺二極管、硅二極管、砷化鎵二極管等。3、按制造工藝分 有點(diǎn)接觸二極管和面接觸二極管兩種。4、按工作原理分 有變?nèi)荻O管、雪崩二極管、齊納二極管等。主要參數(shù)最大整流電流IOM最大整流電流是指二極管能夠允許通過的最大正向平均電流值。當(dāng)電流超過這個允許值時，二極管會因過熱而燒壞。反向擊穿電壓URB與最高反向工作電壓URMURB是指二極管反向擊穿時的電壓值，擊穿后其反向電流劇增，二極管的單向?qū)щ娦员黄茐摹ＭǔＪ謨陨辖o出的最高反向工作URM電壓約為反向擊穿電壓的一半或三分之二，以確保二極管安全運(yùn)行。最大反向電流IRMIRM指在二極管上加最高反向工作電壓時的反向電流值。IRM愈小，則管子的單向?qū)щ娦阅苡谩Ｕ鞫O管的應(yīng)用（如1N4004） 利用二極管的單向?qū)щ娦詫⒔涣麟娹D(zhuǎn)換為單向脈動直流電的電路，稱為整流電路，此時的二極管可看成開關(guān)元件，即所謂理想二極管。穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓管是一種特殊的面接觸型半導(dǎo)體硅二極管，由于它在電路中能起穩(wěn)定電壓的作用，故稱穩(wěn)壓管，其外形與普通二極管類似，但其伏安特性不同于普通二極管就在于它的反向特性很陡穩(wěn)壓二極管在電路中常用“ZD”加數(shù)字表示，如：ZD5表示編號為5的穩(wěn)壓管。常用穩(wěn)壓二極管的型號及穩(wěn)壓值如下表：型 號 1N4728 1N4729 1N4730 1N4732 1N4733 1N4734 1N4735 1N4744 1N4750 1N4751 1N4761穩(wěn)壓值 3.3V 3.6V 3.9V 4.7V 5.1V 5.6V 6.2V 15V 27V 30V 75V我用的穩(wěn)壓管功率有1/2W發(fā)光二極管目前較常用的是圓形、方形等發(fā)光管，發(fā)光顏色以紅、綠、黃等單色為主，也有一些能發(fā)出兩、三種色光的發(fā)光管瞬態(tài)電壓抑制二極管（TVS管）瞬態(tài)電壓抑制二極管常稱為防雷管，是一種安全保護(hù)器件。這種器件在電路系統(tǒng)中起到分流、箝位作用，可以有效降低由于雷電、電路中開關(guān)通斷時產(chǎn)生的高壓脈沖，避免雷電、高壓脈沖損壞其它器件。瞬態(tài)電壓抑制二極管有單向、雙向兩種。單向的圖形符號與穩(wěn)壓管相似。當(dāng)輸入端有高壓浪涌脈沖引入時，不論脈沖方向如何，TVS管能快速進(jìn)入擊穿狀態(tài)，對輸入電壓進(jìn)行箝位。下表為常用的雙向TVS管參數(shù)：型號截止電壓（V）擊穿電壓（Vmin）擊穿電壓（Vmax）測試電流（mA）最大箝位電壓（V）最高脈沖電流（A）反向漏電流（uA）P6KE6.8CA5.86.457.141010.558.11000P6KE12CA10.211.4012.6116.735.35P6KE22CA18.820.9023.10130.619.95肖特基二極管（如BAT85）肖特基二極管是由金屬和半導(dǎo)體采用平面工藝制造形成的，它僅用一種載流子（電子）輸送電荷，因而沒有少數(shù)載流子的存儲效應(yīng)。所以它具有反向恢復(fù)時間短（7ns）和正向壓降低（0.4V）的突出優(yōu)點(diǎn)，它主要用于開關(guān)穩(wěn)壓電源做整流和逆變器中作續(xù)流二極管?？旎謴?fù)二極管快恢復(fù)二極管工作原理與普通二極管相似，亦是利用PN結(jié)單導(dǎo)性，但制造工藝與普通二極管不同。它的擴(kuò)散深度及處延層可以精確控制。因而可獲得較高的開關(guān)速度。同時，在耐壓允許范圍內(nèi)，外延層可做得較薄。它的反向恢復(fù)時間是快恢復(fù)二極管的重要參數(shù)，定義是電流通過零點(diǎn)由正向轉(zhuǎn)換成反向，再從反向轉(zhuǎn)換到規(guī)定低值的時間間隔。和肖特基二極管相比，其耐壓高得多，主要也用在逆變電源中做整流元件，以降低關(guān)斷損耗，提高效率和減少噪聲。通常把它用在整流、隔離（如1N4148）、穩(wěn)壓、極性保護(hù)、編碼控制、調(diào)頻調(diào)制和靜噪等電路中。識別方法：二極管的識別很簡單，小功率二極管的N極（負(fù)極），在二極管外表大多采用一種色圈標(biāo)出來；有些二極管也用二極管專用符號來表示P極（正極）或N極（負(fù)極）；也有采用符號標(biāo)志為“P”、“N”來確定二極管極性的。發(fā)光二極管的正負(fù)極可從引腳長短來識別，長腳為正，短腳為負(fù)。常用的1N4000系列二極管耐壓比較如下：型號 1N4001 1N4002 1N4003 1N4004 1N4005 1N4006 1N4007耐壓（V） 50 100 200 400 600 800 1000電流（A） 均為1 返回三極管PN結(jié)是構(gòu)成二極管、三極管、場效應(yīng)管等半導(dǎo)體器件的基礎(chǔ)三極管的分類三極管按工作頻率分，有高頻三極管和低頻三極管；按功率大小分有大功率、中功率及小功率三極管；按封裝形式分，有金屬封裝和塑料封裝；按電極性不同分有PNP和NPN三極管三極管的4種工作狀態(tài)1) 飽和導(dǎo)通狀態(tài)：飽和導(dǎo)通=02) 截止?fàn)顟B(tài)：飽和導(dǎo)通=13) 線性放大狀態(tài)：作為低頻放大器時使用，具體的可參見有關(guān)電子線路的書籍；4) 非線性工作狀態(tài)：在無線電通信系統(tǒng)中，作為混頻器等使用。三極管的主要參數(shù)1、電流放大系數(shù)電流放大系數(shù)是三極管的重要參數(shù)，關(guān)于它的定義，前面出做介紹，這里不再重復(fù)。2、反向飽和電流ICBO它是指集電區(qū)的少數(shù)載流子在集電結(jié)反向偏置作用下漂移而形成的反向電流。它與二極管中的反向飽和電流在本質(zhì)上是相同的，因此當(dāng)發(fā)射極開路（IE=0）時，集電極電流值即為反向飽和電流。ICBO大小是管子質(zhì)量好壞的標(biāo)志之一，ICBO越小越好。小功率管約為幾個微安，此值雖小但受溫度影響很大，是三極管工作不穩(wěn)定的主要因素之一。3、穿透電流ICEO 它是指基極開路（IB=0）時，集電極與發(fā)射極之間的反向電流。ICEO的大小為ICBO的倍。ICEO受溫度影響更嚴(yán)重，因此它對三極管的工作影響更大。常用的PNP三極管是2N5551，驅(qū)動40mA的LED（電壓在24V）、蜂鳴器等均沒有問題。驅(qū)動一個蜂鳴器；往往系統(tǒng)中的蜂鳴器跟其它驅(qū)動設(shè)備，繼電器等，距離較遠(yuǎn)，這時，沒有必要使用一片7407，或者ULN2003來驅(qū)動；c9013：to-92Btip127：to-220MC3558：放大器（Moto）DIP-8 返回電位器電位器就是可調(diào)電阻。它的阻值在1n之間變化。N=102、502、103102=10*10的2次方，也就是1000歐姆，1K同理，502=5K。（我個人是這么記的：在50后面加兩個0，即5000），這種表示的方法跟電容是一樣的。電位器又分單圈和多圈電位器。單圈的電位器通常為灰白色，面上有一個十字可調(diào)的旋紐，出廠前放在一個固定的位置上，不在2頭；多圈電位器通常為藍(lán)色，調(diào)節(jié)的旋紐為一字，一字小改錐可調(diào)；多圈電位器又分成頂調(diào)和側(cè)調(diào)2種，主要是電路板調(diào)試起來方便。 有些是儀器儀表設(shè)備，通常是模擬電路，有一些不確定的因素，需要調(diào)節(jié)才能達(dá)到最理想的效果；有些是設(shè)備本身就需要輸出一個可變的東東，如電壓和電流，也需要一個電位器。電位器的封裝在protel的書種可以很方便地找到。但是如果直接使用，可能會有一些偏差。導(dǎo)致電位器旁邊的器件安裝費(fèi)勁。 返回驅(qū)動繼電器的芯片ULN2003/ULN2008它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)也是達(dá)林頓的，專門用來驅(qū)動繼電器的芯片，甚至在芯片內(nèi)部做了一個消線圈反電動勢的二極管。ULN2003的輸出端允許通過IC 電流200mA，飽和壓降VCE 約1V左右，耐壓BVCEO 約為36V。用戶輸出口的外接負(fù)載可根據(jù)以上參數(shù)估算。采用集電極開路輸出，輸出電流大，故可以直接驅(qū)動繼電器或固體繼電器(SSR)等外接控制器件，也可直接驅(qū)動低壓燈泡。經(jīng)常在工控的板卡中見到這個芯片。有個完全一樣的型號：MC1413（4013，7達(dá)林頓管，ON Semi公司 DIP-16），不過現(xiàn)在好像不怎么見到這個型號了，但是管腳與2003完全兼容。ULN2003可以驅(qū)動7個繼電器；ULN2008驅(qū)動8個繼電器。ULN2003下載地址：/document.detail.asp?pdid=148212 返回光耦在各種應(yīng)用中，往往有一些遠(yuǎn)距離的開關(guān)量信號需要傳送到控制器，如果直接將這些信號接到單片機(jī)的I/O上，有以下的問題：1) 信號不匹配，輸入的信號可能是交流信號、高壓信號、按鍵等干接點(diǎn)信號；2) 比較長的連接線路容易引進(jìn)干擾、雷擊、感應(yīng)電等，不經(jīng)過隔離不可靠所以，需要光耦進(jìn)行隔離，接入單片機(jī)系統(tǒng)。常見的光耦有：1) TLP521-1/ TLP521-2/ TLP521-4，分別是1個光耦、2個光耦和4個光耦，HP公司和日本的東芝公司生產(chǎn)。發(fā)光管的工作電流要在10mA時，具有較高的轉(zhuǎn)換速率；在5V工作時，上拉電阻不小于5K，一般是10K；太小容易損壞光耦；2) 4N25/4N35，motorola公司生產(chǎn)：.tw/pdf_file/4N25-8,35-7,H11A1-5.PDF隔離電壓高達(dá)5000V；3) 6N136，HP公司生產(chǎn)下載地址：.tw/pdf_file/6N135-6.PDF要想打開6N136，需要比較大的電流，大概在1520mA左右，才能發(fā)揮高速傳輸數(shù)據(jù)的作用。如果對速率要求不高，其實TLP5211也可以用，實際傳輸速率可以到19200波特率。選擇光耦看使用場合，tlp521-1是最常用的，也便宜，大概0.71元；要求隔離電壓高的，選用4N25/4N35，大概在3元左右；要求在通訊中高速傳輸數(shù)據(jù)的，選用6N136，大概在4元左右。光耦應(yīng)用的原理框圖如下所示：1. 輸入干接點(diǎn)隔離2. 輸入TTL電平隔離3. 輸入交流信號隔離4. 輸出RS232信號隔離5. 輸出RS422信號隔離 返回光電管這里所謂的光電管有2種：1) 反射型光電管2) 對射型光電管這2種產(chǎn)品在市場上又可分為調(diào)理好的和沒有調(diào)理好的；所說的調(diào)理好的指的是內(nèi)部已經(jīng)加了限流電阻和輸出的放大驅(qū)動電路了。它的特點(diǎn)是只有3根線：電源2根，輸出信號一根，TTL電平的；但是，有時受到某種限制，需要使用沒有調(diào)理好的沒有調(diào)理好的光電管在使用時，需要做一塊小的電路板，在發(fā)光管加限流電阻，在光電三極管的集電極加上拉電阻到5V，但是，在使用中我發(fā)現(xiàn)，輸出的信號不穩(wěn)定，尤其是在使用比較長的電纜傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)的時候；為了可靠工作，仿照達(dá)林頓管的結(jié)構(gòu)，在光電三極管的輸出端加一個限流電阻接到NPN的B結(jié)，當(dāng)無光的時候，2N5551飽和導(dǎo)通，輸出電壓為0V，實際測量小于0.1V；當(dāng)有光，甚至是弱光時，2N5551截至，輸出電壓為5V。將3K電阻換成更大或更小的電阻，可以調(diào)整光電三極管的輸出的靈敏度。 返回光敏電阻當(dāng)照在光敏電阻上的光強(qiáng)變化時，電阻值也在變化。顯然這是半導(dǎo)體材料的特性。使用光敏電阻可以檢測光強(qiáng)的變化。光敏電阻的封裝：封裝有表面貼和軸向的封裝。軸向封裝有：axial0.4、axial0.6、axial0.8等等；axial在英語中就是軸的意思；表面貼電阻的封裝最常用的就是0805；當(dāng)然還有更大的； 返回繼電器繼電器：就是利用繼電器的線包在加電后產(chǎn)生的磁力，將2個電極吸合在一起；繼電器的分類 繼電器的種類很多，常用的有電磁式和干簧式通常將繼電器分為直流、交流、舌簧及時間繼電器四種。二、主要技術(shù)參數(shù)1、額定工作電壓或額定工作電流 這是指繼電器正常工作時線圈需要的電壓或電流值。2、吸合電壓或電流 指繼電器能夠產(chǎn)生吸合動作的最小電壓或電流。在一般情況下吸合電壓為額定工作電壓的75%左右。3、釋放電壓或電流 繼電器線圈兩端的電壓減小到一定數(shù)值時，繼電器就從吸合狀態(tài)轉(zhuǎn)換到釋放狀態(tài)。4、接點(diǎn)負(fù)荷 指接點(diǎn)的負(fù)載能力。如繼電器接點(diǎn)負(fù)載是DC28V/10A或AC220V/5A，它表示這種繼電器的接點(diǎn)在工作時的電壓和電流值不應(yīng)超過該值，否則會使接點(diǎn)損壞。干簧管繼電器 干簧管全稱“干式舌簧開關(guān)管”，是由兩片導(dǎo)磁又導(dǎo)電的材料做成的簧片平行地封入充有惰性氣體（如氮?dú)?、氦氣等）的玻璃管中組成開關(guān)元件，重疊并留有一定間隙以構(gòu)成接點(diǎn);干簧管的工作原理為：當(dāng)永久磁鐵靠近干簧管或者由繞在干簧管上的線圈通電后形成磁場使簧片磁化時，簧片的接點(diǎn)部分就被磁化感應(yīng)出極性相反的磁極，如下圖所示，異名的磁極相互吸引，當(dāng)吸引的磁力超過簧片的彈力時，接點(diǎn)就會吸合；當(dāng)磁力減小到一定值時，接點(diǎn)又會被簧片的彈力彈開。干簧管有以下幾個優(yōu)缺點(diǎn)：接點(diǎn)與大氣隔絕，管內(nèi)又充有惰性氣體，這樣就大大減少了接點(diǎn)在開、閉過程中由于接點(diǎn)火花而引起的接點(diǎn)氧化和碳化。并防止外界有機(jī)蒸氣和灰塵等雜質(zhì)對接點(diǎn)的侵蝕。簧片細(xì)而短，有較高的固有頻率，提高了接點(diǎn)的通斷速度，其開關(guān)速度要比一般的電磁繼電器快510倍體積小，重量輕。其缺點(diǎn)是開關(guān)容量小，接點(diǎn)易產(chǎn)生抖動以及接點(diǎn)接觸電阻大。繼電器有：1） 公共端：COM2） 常開：normal open，NO3） 常閉：normal close，NC繼電器主要指標(biāo)：工作電壓：工作電壓有直流和交流的2種；在PCB上，通常是直流的；交流的繼電器通常是AC24V的居多，當(dāng)然，還有AC220V的。交流的繼電器國產(chǎn)的比進(jìn)口的，比如，idec，OMRON，fujitsu便宜很多，當(dāng)然，質(zhì)量也差一些。常用的小功率的繼電器是national 的居多，OMRON也有，便宜一些，一盒50只常用的電壓有：DC5V/DC9V/DC12V/DC24V等；根據(jù)觸點(diǎn)數(shù)量，可以分為：單刀單擲/SPST單刀雙擲/SPDT雙刀雙擲/DPDT四刀雙擲等/?還要根據(jù)觸點(diǎn)容量來分。一般的都是DC30V/1A或者DC30V/2A，AC110V/0.2A，再大，就不能使用繼電器了，因為在觸點(diǎn)切換，電流通過的瞬間，會產(chǎn)生拉弧，燒毀觸點(diǎn)，使得切換不可靠；這時，可以使用固態(tài)繼電器。實際上，在PCB上的繼電器的任務(wù)就是給出一個干接點(diǎn)信號，作為控制信號使用，傳遞的是一個信號，而不是能量。或者控制一個大功率的開關(guān)等，讓大功率的開關(guān)去控制功率的傳遞；但是，后者也不如固態(tài)繼電器來得方便。繼電器的封裝通常是DIP16或者以上；也有更小的繼電器，但是，價錢跟DIP16的差不多。注意：DIP16的繼電器只有8個管腳；所以設(shè)計封裝時，不要圖省事直接使用DIP16，這樣容易在焊接的時候焊反了，導(dǎo)致出錯。要專門設(shè)計繼電器的封裝，該有幾個腳就使用幾個腳。 返回固態(tài)繼電器（SSR）固態(tài)繼電器，說白了，就是使用發(fā)光管觸發(fā)的過零觸發(fā)的可控硅。可以說是一個電子開關(guān)，無觸點(diǎn)的繼電器?？梢哉f，跟光耦很相似，也是4個管腳，只是區(qū)別在：1） 直接使用直流電壓控制；可以認(rèn)為內(nèi)部已經(jīng)有了一個限流電阻；2） 接收光信號的一端是過零觸發(fā)的可控硅；因為無觸點(diǎn)，所以可以通過大電流而不產(chǎn)生拉弧，工作壽命與開關(guān)次數(shù)無關(guān)。觸點(diǎn)作為信號使用的繼電器的時間的工作壽命是100萬次到300萬次，可以查看技術(shù)手冊；固態(tài)繼電器可以認(rèn)為是無限次的，所以在大電流和頻繁開關(guān)的場合，使用固態(tài)繼電器。固態(tài)繼電器觸點(diǎn)通過的信號通常是交流電壓，但是也有直流電壓的。固態(tài)繼電器可以通過AC220V或者AC380V以下的交流電；它的2個指標(biāo)：1） 工作電壓，通常為DC5V和DC12V，也有DC24V的；2） 工作電流：AC220V/1A/2A/4A不等。國產(chǎn)的固態(tài)繼電器質(zhì)量不錯，跟進(jìn)口的沒有區(qū)別，就是封裝的質(zhì)量太差，一批買回來，個個都不一樣，焊在電路板上東倒西歪，不美觀；至于小功率的國產(chǎn)的繼電器市場上比較少見，有也不敢使。進(jìn)口的固態(tài)繼電器有美國的和日本的，4A以上的比較貴，日本的OMRON的固態(tài)繼電器2A的才賣8元，侃侃價估計還能便宜，體積小，封裝絕對的準(zhǔn)確，可以很整齊地在電路板上排列，不占地方； 返回數(shù)字電路74系列1）、 7404 - 6個反相門下載地址：/document.detail.asp?pdid=125533將輸入的TTL邏輯反相，如：0-1，1-02）、 7407 - 6個集電極開路門下載地址：/document.detail.asp?pdid=125518由于集電極開路門可以外接高電壓，可以最高到DC30V，電流最大到39mA，通常用它驅(qū)動8字?jǐn)?shù)碼管和繼電器等大電流的負(fù)載；開路門內(nèi)部結(jié)構(gòu)是達(dá)林頓管的，輸出的邏輯是正的；與其類似的芯片是7406，只不過是反相開路門。3）、 74LS573與74LS373 -8 數(shù)據(jù)鎖存器74LS373下載地址：/document.detail.asp?pdid=12917174LS573下載地址：/yddzsourse/pdf/74hc573.pdf高阻態(tài)：就是輸出既不是高電平，也不是低電平，而是高阻抗的狀態(tài)；在這種狀態(tài)下，可以多個芯片并聯(lián)輸出；但是，這些芯片中只能有一個處于非高阻態(tài)狀態(tài)，否則會將芯片燒毀；高阻態(tài)的概念在RS232和RS422通訊中還可以用到。HD74HC14：非門（Hitachi America公司）DIP-1474HC125：三態(tài)門(ST公司) DIP-14 返回數(shù)據(jù)鎖存當(dāng)輸入的數(shù)據(jù)消失時，在芯片的輸出端，數(shù)據(jù)仍然保持；這個概念在并行數(shù)據(jù)擴(kuò)展中經(jīng)常使用到。常用芯片：74LS573與74LS37374ls573跟74LS373邏輯上完全一樣，只不過是管腳定義不一樣，數(shù)據(jù)輸入和輸出端各在一側(cè)，PCB容易走線；所以大家都喜歡使用這個芯片。 返回數(shù)據(jù)緩沖加強(qiáng)驅(qū)動能力；74LS244/74LS245/74LS373/74LS573都具備數(shù)據(jù)緩沖的能力。OE：output_enable，輸出使能；LE：latch_enable，數(shù)據(jù)鎖存使能，latch是鎖存的意思；Dn：第n路輸入數(shù)據(jù)；On：第n路輸出數(shù)據(jù)；/mov P0,A 將數(shù)據(jù)輸出到并行數(shù)據(jù)端口clr LEsetb LEclr LE 上面三條指令完成LE的波形從0-1-0的變化/74LS244 數(shù)據(jù)緩沖器下載地址：/download/digitpdf/74xx/74F244.pdf數(shù)據(jù)輸出能力比較強(qiáng)，輸出電流可以到40mA以上；4個緩沖器分成2組，具有高阻態(tài)控制端口74LS245 總線緩沖器下載地址：/download/digitpdf/74xx/74F245.pdf雙向數(shù)據(jù)接口，通常在ISA板卡上可以看到；早期的51系統(tǒng)中，為了擴(kuò)展RAM、eprom、A/D、D/A、I/O等經(jīng)?？梢钥吹竭@個片子；為了增強(qiáng)驅(qū)動能力，有時是為了隔離輸入和輸出，主要是布線方便，象74LS573一樣，輸入、輸出在一側(cè)，經(jīng)常用到這個片子 返回譯碼器74LS138 - 三八譯碼器 /download/digitpdf/74xx/74F138.pdf在早期的51系統(tǒng)的擴(kuò)展中，作為地址選通的片子，可以經(jīng)?？吹?。另外一個類似的芯片是74LS154，是4-16譯碼器，現(xiàn)在更是少見了。 返回CD4000系列CD4000系列的芯片，跟74系列的電氣特性有所區(qū)別，例如：1) 電壓范圍寬，應(yīng)該可以工作在3V15V，輸入阻抗高，驅(qū)動能力差外，跟74系列的功能基本沒有區(qū)別；2) 輸入時，1/2工作電壓以下為0，1/2工作電壓以上為1；3) 輸出時，1=工作電壓；0=0V4) 驅(qū)動能力奇差，在設(shè)計時最多只能帶1個TTL負(fù)載；5) 如果加上拉電阻的話，至少要100K電阻；6)