原创 从51初学者到电子工程师5（待续）

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2.9 电阻和电位器

<?xml:namespace prefix = st1 ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:smarttags" />2.9.1电阻的种类
2.9.1.1 普通电阻
电阻种类按照工艺可以分为碳膜电阻和金属膜电阻；
按照功率可以分为小功率电阻和大功率电阻，大功率电阻通常是金属电阻，实际上应该是在金属外面加一个金属（铝材料）散热器，所以可以有10W以上的功率；在电子配套市场上专门卖电阻的市场上可以很容易地看到。
金属电阻通常是作为负载，或者作为小设备的室外加热器，如，在CCTV的一些解码器箱和全天候防护罩中可以看到。
电阻在电路中起到限流、分压等作为。通常1/8W电阻已经完全可以满足使用。但是，在作为7段LED中，要考虑到LED的压降和供电电压之差，再考虑LED的最大电流，通常是20mA（超高亮度的LED），如果是2×6（2排6个串联），则电流是40mA。
不同厂家选用不同材料的，压降有所不同。所以，需要加上电试一下，但是，不要让Led的电流超出20mA（单只LED），这时加大电流亮度也不会增加，但是LED的寿命会下降，限流电阻的大小就是压降除以电流。电阻的功率随之可以算出。
这个使用初中的知识就够用了。
2.9.1.2 电位器
电位器就是可调电阻。在初中学物理时，中学老师拿一个很大的圆筒状的东东，上面有一个滑杆，跟这个东西很类似。
它的阻值在1～n之间变化。
N=102、502、103……
102=10*10的2次方，也就是1000欧姆，1K
同理，502=5K。
这种表示的方法跟电容是一样的。
电容104=10*10的4次方pf，电容的基本单位是pf，1u=1000000pf，所以，104=100000pf=0.1u；
电位器又分单圈和多圈电位器。
单圈的电位器通常为灰白色，面上有一个十字可调的旋纽，出厂前放在一个固定的位置上，不在2头；
多圈电位器通常为蓝色，调节的旋纽为一字，一字小改锥可调；
多圈电位器又分成顶调和侧调2种，主要是电路板调试起来方便。
有些是仪器仪表设备，通常是模拟电路，有一些不确定的因素，需要调节才能达到最理想的效果；有些是设备本身就需要输出一个可变的东东，如电压和电流，也需要一个电位器。
2.9.1.3 排电阻
是sip n的封装，比较常用的就是阻值502和103的9脚的电阻排；象sip9就是8个电阻封装在一起，8个电阻有一端连在一起，就是公共端，在排电阻上用一个小白点表示。排电阻通常为黑色，也有黄色；51系统的P0需要一个排电阻上拉，否则，作为输入的时候，不能正常读入数据；作为输出的时候，接7407是可以的，不需要上拉电阻；但是，接其它的芯片，还是不行。有兴趣可以看看51的P0的结构；没有兴趣，依葫芦画瓢，照做没错。
2.9.1.4 光敏电阻
当照在光敏电阻上的光强变化时，电阻值也在变化。显然这是半导体材料的特性。
使用光敏电阻可以检测光强的变化。
思考题1：
有一个LED显示设备，要求，当光强变化的时候，LED的亮度随着光强变化；光线越强，LED越亮；反之亦然。怎么使用单片机实现此项功能？可以是多级调光，如8级调光；也可以做成无级调光。
2.9.2 电阻的封装
电阻的封装有表面贴和轴向的封装。
轴向封装有：axial0.4、axial0.6、axial0.8等等；axial在英语中就是轴的意思；
表面贴电阻的封装最常用的就是0805；当然还有更大的；但是更大的电阻我想就不是很常用了。
电位器的封装在protel的书种可以很方便地找到。但是如果直接使用，可能会有一些偏差。老树早期就犯过这种错误，导致电位器旁边的器件安装费劲。
搞硬件和软件是有所不同的，搞硬件的人，一定要精确。
在硬件上的一个小的错误，都会造成这块板的推倒重来；因为产品是不能有飞线的；而这个小小的错误相当于软件上的一条语句，在软件调试阶段悄悄改掉，可以神不知鬼不觉；在PCB上，特别恶心。而且谁都知道-老板最知道。
什么是精确呢？
1． 对你所要实现的工作的目标理解准确；
2． 对你的电路图要清楚每一个器件在其中所起的作用；如果不明白，可以找一个专家问问，得到确认；如果不清楚，可以先试试；
3． 对每一个器件的封装要严格把握，该是什么形状、外形一定要完全一致；还有考虑到空间是不是对其它的板卡器件有影响；对边缘连接器件与电路板的边缘之间的距离、ISA和PCI的边缘连接件与挡板之间的关系要完全把握才能去做电路板；否则只是浪费金钱和时间；
对边缘器件与边缘之间的距离要是不能有把握的话，可以找3个人，每个人都计算一遍，取个平均值，基本上就差不多了。
4． 对单片机的资源能不能作成这件事情一定要有把握，CPU运算速度和字长、内存够不够大、程序存储器够不够大，需要仔细的规划；
5． 原理图经过专家认可无误后，画出来的PCB需要做网络检查，做到与原理图完全一致； 

2.10 继电器、固态继电器

2.10.1继电器
继电器，就是利用继电器的线包在加电后产生的磁力，将2个电极吸合在一起；初中还是高中的物理有它的原理。有兴趣可以打开一支看看，很好玩的。
继电器有：
1） 公共端：COM
2） 常开：normal open，NO
3） 常闭：normal close，NC
继电器主要指标：
工作电压：
工作电压有直流和交流的2种；
在PCB上，通常是直流的；交流的继电器通常是AC24V的居多，当然，还有AC220V的。交流的继电器国产的比进口的，比如，idec，OMRON，fujitsu便宜很多，当然，质量也差一些。
可以在百度上专门搜索一下继电器，上面有一些厂家产品的介绍。
常用的小功率的继电器是national 的居多，OMRON也有，便宜一些，一盒50只。
常用的电压有：
DC5V/DC9V/DC12V/DC24V等；
根据触点数量，可以分为：
单刀单掷/SPST
单刀双掷/SPDT
双刀双掷/DPDT
四刀双掷等/?
还要根据触点容量来分。
一般的都是DC30V/1A或者DC30V/2A，AC110V/0.2A，再大，就不能使用继电器了，因为在触点切换，电流通过的瞬间，会产生拉弧，烧毁触点，使得切换不可靠；这是，可以使用固态继电器。
实际上，在PCB上的继电器的任务就是给出一个干接点信号，作为控制信号使用，传递的是一个信号，而不是能量。或者控制一个大功率的开关等，让大功率的开关去控制功率的传递；但是，后者也不如固态继电器来得方便。
继电器的封装通常是DIP16或者以上；也有更小的继电器，但是，价钱跟DIP16的差不多。
注意：DIP16的继电器只有8个管脚；所以设计封装时，不要图省事直接使用DIP16，这样容易在焊接的时候焊反了，导致出错。要专门设计继电器的封装，该有几个脚就使用几个脚。
2.10.2 固态继电器
固态继电器，说白了，就是使用发光管触发的过零触发的可控硅。
可以说，跟光耦很相似，也是4个管脚，只是区别在：
4） 直接使用直流电压控制；可以认为内部已经有了一个限流电阻；
5） 接收光信号的一端是过零触发的可控硅；
可以说是一个电子开关，无触点的继电器。
因为无触点，所以可以通过大电流而不产生拉弧，工作寿命与开关次数无关。
触点作为信号使用的继电器的时间的工作寿命是100万次到300万次，可以查看技术手册；
固态继电器可以认为是无限次的，所以在大电流和频繁开关的场合，使用固态继电器。
固态继电器触点通过的信号通常是交流电压，但是也有直流电压的。
固态继电器可以通过AC220V或者AC380V以下的交流电；它的2个指标：
1） 工作电压，通常为DC5V和DC12V，也有DC24V的；
2） 工作电流：AC220V/1A/2A/4A不等。
国产的固态继电器质量不错，跟进口的没有区别，就是封装的质量太差，一批买回来，个个都不一样，焊在电路板上东倒西歪，不美观；至于小功率的国产的继电器市场上比较少见，有也不敢使。
进口的固态继电器有美国的和日本的，4A以上的比较贵，日本的OMRON的固态继电器2A的才卖8元，侃侃价估计还能便宜，体积小，封装绝对的准确，可以很整齐地在电路板上排列，不占地方；

2.11 线性电源：变压器、整流桥与三端稳压器

什么是线性电源？为什么叫线性？老树查了网络上的资料，也没有答案，只好等待高明教我。
PCB上需要供电，就需要电源。电源分2种，一种是线性电源，象7805，就是线性电源；
一种是开关电源，是将AC220V直接整流滤波成高压，推动功率管工作在100Khz以上，再整流滤波成低压。
开关电源的工作原理可以通过百度查到。
线型电源需要工频变压器，将AC220V变换成低压，经过全桥的整流，和大电容的滤波，成为脉动的直流，再经过三端稳压器，输出直流电压。
输出端还需要大的电解电容滤波。注意这时要选用足够大的电容容量和耐压值的电解电容。耐压值不够，你就等着听响吧。电容容量不够，整流输出的电压和输出的电压的压差不够，输出电压会有纹波，单片机系统工作不正常。
通常电路板上需要的是DC5V，一般来说，现在的电路板，一片7805，再加散热片也基本够用了。功率越大，散热片也越大。
变压器有多种规格：
1、 普通E型矽钢片绕制的变压器，现在最大量的是广西普宁雄英出的变压器，通过了长城认证，质量是不错的，最大的好处是便宜，现货量大；通常的规格是单9V、12V，双9V、12V等；可能这个地方出矽钢片，有这样的矿藏。
2、 环型变压器，象个椭圆型；
3、 最近好像圆形的变压器也多起来了，后2种变压器应该是漏磁小、发热少、效率高，大功率的整流时使用，当然单位瓦数也贵啊，按照1元/W计算预算应该差不多了。
这2种变压器都需要定制，可以定制各种规格的。
4、 焊在电路板上的变压器，比较有名的是兵字品牌。在《电子技术应用》和《电子产品世界》上常年做广告。秦皇岛也有一家，好像叫耀华。
怎么计算变压器需要多大的功率？
首先，计算功耗。比如：Dc5V/0.25A，也就是1.25W的功耗。
7805效率50％，变压器效率50%，就是说，需要6W的变压器。
Dc5V/0.25A的输入压差大概在3V，6V的变压器整流出来的电压是大约6×1.4＝8.4V，也差不多了。所有选用AC6V/6W的变压器。再到市场上找一个差不多的变压器用上就行了。
注意：电流越大，压差越大；在电路工作的时候，可以拿示波器看看电源的波形是不是平稳。
78系列的芯片做的比较多而好的是美国国家半导体公司（national semiconductor）的LM780X和摩托罗拉公司MC780X 等2大系列。
78系列是高压差的稳压芯片，现在有低压差的稳压芯片，其机理参见沙占友老师的书籍。有LM2930、LM2937、LM2940C、LM2990等4个系列。
如果需要更大的电源供给，或者使用开关电源，或者去买成品的线性电源，象辽宁朝阳4NIC的电源，质量不错，价格也不错。