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【PCB工艺】基础:电子元器件

电子原理图(Schematic Diagram)是电路设计的基础,理解电子元器件和集成电路(IC)的作用,是画好原理图的关键。 本专栏将系统讲解 电子元器件分类、常见 IC、电路设计技巧,帮助你快速掌握电子电路设计!

以下是一些常用的电子元器件。

电子元器件分类

电子元器件可分为 无源器件(RLC)有源器件(半导体器件、IC)

1. 无源元件
元件符号作用典型型号
电阻(R)🔲分压、限流1kΩ、10kΩ、4.7kΩ
电容(C)🏺滤波、耦合、储能100nF、10μF
电感(L)🌀滤波、储能1mH、10μH
变压器🔄电压变换EI 变压器

📌 电阻用于分压、电流限制,电容用于滤波,电感用于储能和抗干扰。

2. 有源元件

📍 1️⃣ 二极管(Diode)

类型符号作用典型型号
整流二极管⬆️交流 → 直流1N4007(普通整流),1N5819(肖特基)
稳压二极管⬆️电压稳定3.3V、5.1V Zener
发光二极管(LED)💡指示灯、显示红、绿、蓝 LED

📌 二极管的核心作用是单向导电,肖特基二极管适用于高频整流。

📍 2️⃣ 晶体管(BJT / MOSFET)

类型符号作用典型型号
NPN 晶体管🔺放大、开关2N3904、BC547
PNP 晶体管🔻放大、开关2N3906、BC557
N 沟道 MOSFET📈开关、电源控制IRF540、2N7002
P 沟道 MOSFET📉高端开关IRF9540

📌 BJT(双极型晶体管)用于放大,MOSFET 适用于功率开关。

📍 3️⃣ 集成电路(IC)

类型作用典型型号
运算放大器(Op-Amp)信号放大LM358、TL072
逻辑门(Logic IC)逻辑控制74HC系列
定时器(Timer)产生脉冲NE555
稳压芯片(LDO / DC-DC)稳定电压7805(5V)、AMS1117(3.3V)
单片机(MCU)控制系统STM32、ATmega328P
通信芯片协议转换MAX485(RS485)、ESP8266(WiFi)

📌 IC 是电路的核心,选型时要注意电压、功耗、封装等参数。


一. 按键

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上图的这个矩阵按键的软键盘怎么去确定这个键盘的行与列呢?
1、万用表的档位打在蜂鸣器档;
2、万用表的一端放在接口pin脚,按下数字按键“1”,另一端逐个的测其他pin脚。发声则一端是行,一端是列;
3、万用表一端仍然不动,而这次按下数字键"5",另一端逐个接触,如果有发声,则说明万用表不动的那端为列;

矩阵键盘的扫描原理为,先让三个横行或者三个竖列输出高电平,另外三个为输入模式,若扫描到高电平,则表示该行或该列有按键按下,接着切换输入输出,扫描另外三个,得到另外的坐标,由此确定按键按下的位置。
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二. 电阻

作用:限流,分压
电阻,它是导体的一种基本性质,与导体的尺寸、材料、温度有关。
欧姆定律: I = U/R
电阻的基本单位Ω,还有千欧kΩ,兆欧MΩ,毫欧mΩ

r
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原理图R

压敏电阻(Varistor):
是一种具有瞬态电压抑制功能的元件,可以用来代替瞬态抑制二极管、齐纳二极管和电容器的组合,压敏电阻器可以对IC及其它设备的电路进行保护,防止因静电放电、浪涌及其它瞬态电流(如雷击等)而造成对它们的损坏;


使用时只需将压敏电阻器并接于被保护的IC或设备电路上,当电压瞬间高于某一数值时,压敏电阻器阻值迅速下降,导通大电流,从而保护IC或电器设备;当电压低于压敏电阻器工作电压值时,压敏电阻器阻值极高,近乎开路,因而不会影响器件或电器设备的正常工作。

热敏电阻:
是一种传感器电阻,其电阻值随着温度的变化而改变。按照温度系数不同分为正温度系数热敏电阻和负温度系数热敏电阻,正温度系数热敏电阻器的电阻值随温度的升高而增大,负温度系数热敏电阻器的电阻值随温度的升高而减小,它们同属于半导体器件。

光敏电阻:
常用的制作材料为硫化镉,另外还有硒、硫化铝、硫化铅和硫化铋等材料,这些制作材料具有在特定波长的光照射下,其阻值迅速减小的特性,这是由于光照产生的载流子都参与导电,在外加电场的作用下作漂移运动,电子奔向电源的正极,空穴奔向电源的负极,从而使光敏电阻器的阻值迅速下降。

RPot是数字电位器元件。数字电位器(DigitalPotenTIometer)亦称数控可编程电阻器,是一种代替传统机械电位器(模拟电位器)的新型CMOS数字、模拟混合信号处理的集成电路。

三. 电容

特性:阻直流,通交流
作用:存储电荷
电容符号:C,单位是法拉F
三个参数重要参数,分别是耐压、耐温和容量

贴片电容
电解电容
电容1

四. 电感

电感用字母L表示
电感的单位是H
单位的换算关系 1H=1000mH 1mH=1000uH 1uH=1000nH
电感特性:通直流,阻交流

按照封装形式分:贴片电感和插件电感
按照频率分:高频电感、中频电感和低频电感
按照用途分:震荡电感、隔离电感、滤波电感等等

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电感和电容的滤波有什么不同?
电感通直流阻交流,电流不突变;电容隔直通交,电压不突变。
电感的阻抗与频率成正比,电容的阻抗与频率成反比。所以电感可以阻扼高频通过,电容可以阻扼低频通过。二者适当组合,就可过滤各种频率信号。如在整流电路中,将电容并在负载上或将电感串联在负载上,可滤去交流纹波。
电容滤波属电压滤波,是直接储存脉动电压来平滑输出电压,输出电压高,接近交流电压峰值;适用于小电流,电流越小滤波效果越好;
电感滤波属电流滤波,是靠通过电流产生电磁感应来平滑输出电流,通常输出电压低,低于交流电压有效值;适用于大电流,电流越大滤波效果越好,电容和电感的很多特性是恰恰相反的;

能产生大小和方向都随周期发生变化的电流叫振荡电流,能产生振荡电流的电路叫振荡电路; 其中最简单的振荡电路叫LC回路。

LC1
LC2

上图所示电路是单管半导体收音机电路,其中VT1为高频半导体管,它是用来进行放大的,L1为天线线圈,它是在磁棒上用多股导线绕制而成的,L1与C1,C2组成并联谐振电路,对磁棒天线接收到的无线电信号进行选频,选出的信号由L1感应到L2,由VT1进行放大,放大了的信号送到L3,L3为一固定电感器,其作用是利用感抗阻止高频信号进入耳机,而仅让音频信号通过。

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五. 保险丝

按形式分:过电流保护和过热保护保险丝
按熔断速度分:特慢速、慢速、中速、快速、特快速
按是否可恢复:不可恢复保险和自恢复保险

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六. 二极管

1.分类
按照半导体材料分:锗二极管和硅二极管
按照不同用途分:检流二极管、整流二极管、开关二极管、稳压二极管
按照管芯结构分:点接触型二极管、面接触型二极管和平面型二极管
按照二极管的反向恢复时间分:普通二极管和快速二极管(肖特基二极管和快恢复二极管)


2.用途:
普通二极管通常用于检波(从已调信号中检出调制信号的过程,是调制的逆过程)
整流二极管用于功率的整流
开关二极管用于计算机脉冲控制的开关电路
稳压二极管用于稳压电路
发光二极管如LED二极管

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桥式整流电路的工作原理:E2为正半周时,对D1和D3加正向电压,D1和D3导通;D2和D4加反向电压,D2和D4截止,电路构成了E2、D1、Rfz、D3回路,并在Rfz形成上正下负的半波整流电压,如图6A E2为负半周时,对D2和D4加正向电压,D1和D3截止,电路构成了E2、D2、Rfz、D4回路,并在Rfz形成上正下负的另外半波整流电压。

七. 三极管

按结构可将其分为NPN型和PNP型。
按材质分可以分为硅管和锗管。
按照频率分为低频管和高频管。
按照功率分为小功率、中功率和大功率管。

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1、判断集电极和发射极
将万用表欧姆挡置"R×1k" 处,以NPN管为例,把红表笔接在假设的集电极c上,黑表笔接到假设的发射极e上,并用手捏住b和c极(不能使b、c直接接触 ),通过人体, 相当b、c之间接入偏置电阻, 读出万用表所示的阻值,然后将两表笔反接重测; 若第一次测得的阻值比第二次小,说明原假设成立,因为c、e间电阻值小说明通过万用表的电流大,偏置正常;


2、判断类别(NPN型还是PNP型)

将万用表欧姆挡置"R×1k"处,先假设三极管的某极为"基极",并把红表笔接在假设的基极上,将黑表笔先后接在其余两个极上,如果两次测得的电阻值都很小(或约为几百欧至几千欧),则假设的基极是正确的,且被测三极管为NPN型管;如果两次测得的电阻值都很大(约为几千欧至几十千欧),则假设的基极是正确的,且被测三极管为PNP型管; 如果两次测得的电阻值是一大一小,则原来假设的基极是错误的,这时必须重新假设另一电极为"基极",再重复上述测试;

ts1
ts2
ts3
ts4

八. MOS管

MOS管学名是场效应管,是金属-氧化物-半导体型场效应管,属于绝缘栅型。

MOS2

不管是P沟道还是N沟道,两线相交的地方就是S极
不管是P沟道还是N沟道,单独引线的那端就是D极

MOS1

不论是N沟道还是P沟道MOS管,G极电压都是和S极电压做比较;
N沟道: Ug > Us时导通,简单认为 Ug = Us 时截止

MOS3

P沟道: Ug<Us 时导通,简单认为 Ug=Us 时截止

MOS4

通常使用二极管来实现电路的单向导通而阻止反向导通,但是二极管导通时会有压降,损失一部分电压,而用MOS管时加合适的控制电压令其饱和导通,几乎没有压降

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九. DC-DC

1、用于转换电压值,将高电压转换为低电压或者将低电压转换为高电压;
2、用于稳压,使得输出的电压值稳定,适合于单片机或者PCB板的其它地方使用;
3、用于隔离,在一些需要隔离的电路中,起到隔离的作用;
4、转换正负电压,将正电压转换成负电压给电路板供电;(78xx正电源,79xx负电源)

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十. 晶振

晶振的作用是为系统提供基本的时钟信号;
通常一个系统共用一个晶振,便于各部分保持同步;
有些通讯系统的基频和射频使用不同的晶振,而通过电子调整频率的方法保持同步;
晶振通常与锁相环电路配合使用,以提供系统所需的时钟频率;
如果不同子系统需要不同频率的时钟信号,可以用与同一个晶振相连的不同锁相环来提供;

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1、无源晶体——无源晶体需要用单片机内的振荡器,在datasheet上有建议的连接方法。无源晶体没有电压的问题,信号电平是可变的,也就是说是根据起振电路来决定的,同样的晶体可以适用于多种电压,可用于多种不同时钟信号电压要求的单片机,而且价格通常也较低,因此对于一般的应用如果条件许可建议用晶体,这尤其适合于产品线丰富批量大的生产者; 无源晶体相对于晶振而言其缺陷是信号质量较差,通常需要精确匹配外围电路(用于信号匹配的电容、电感、电阻等),更换不同频率的晶体时周边配置电路需要做相应的调整。


2、有源晶振 —— 有源晶振不需要单片机的内部振荡器,信号质量好,比较稳定,而且连接方式相对简单(主要是做好电源滤波,通常使用一个电容和电感构成的PI型滤波网络,输出端用一个小阻值的电阻过滤信号即可),不需要复杂的配置电路; 相对于无源晶体,有源晶振的缺陷是其信号电平是固定的,需要选择好合适输出电平,灵活性较差,而且价格高。

注意事项:
1、需要倍频的单片机需要配置好PLL周边配置电路,主要是隔离和滤波;
2、20MHz以下的晶体晶振基本上都是基频的器件,稳定度好,20MHz以上的大多是谐波的(如3次谐波、5次谐波等等),稳定度差,因此强烈建议使用低频的器件,毕竟倍频用的PLL电路需要的周边配置主要是电容、电阻、电感,其稳定度和价格方面远远好于晶体晶振器件;
3、时钟信号走线长度尽可能短,线宽尽可能大,与其它印制线间距尽可能大,紧靠器件布局布线,必要时可以走内层,以及用地线包围; 当非常低的电流通过IC晶振振荡器时,如果线路太长,会使它对EMC、ESD与串扰产生非常敏感的影响。而且长线路还会给振荡器增加寄生电容。

十一. 蜂鸣器

蜂鸣器在电路中用字母“H”或“HA”(旧标准用“FM”、“ZZG”、“LB”、“JD”等)表示;
分为源蜂鸣器和无源蜂鸣器(这里的源是指振荡源,而不是电源)

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上图:有源蜂鸣器
BEEP接STM32的 IO,通过R59功率三极管S8050的基极b给高电平,发射极e接地,be结将导通,集电极c接负载接VCC3.3V,bc结也将导通,NPN三极管就处于饱和状态,R59的作用就是用来限流,减小IO口输出电流,而R61则是在防止IO浮空的状态下蜂鸣器乱叫。

十二. 继电器

继电器是一种电控制器件,是当输入量(激励量)的变化达到规定要求时,在电气输出电路中使被控量发生预定的阶跃变化的一种电器。它具有控制系统(又称输入回路)和被控制系统(又称输出回路)之间的互动关系。通常应用于自动化的控制电路中,它实际上是用小电流去控制大电流运作的一种“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等。

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十三. 光耦

光耦合器(英文缩写为OC)亦称光电隔离器或光电耦合器,简称光耦。它是以光为媒介来传输电信号的器件,通常把发光器(红外线发光二极管LED)与受光器(光敏半导体管)封装在同一管壳内。当输入端加电信号时发光器发出光线,受光器接受光线之后就产生光电流,从输出端流出,从而实现了“电—光—电”转换。


它对输入、输出电信号有良好的隔离作用。

光耦以光信号为媒介来实现电信号的耦合与传递,输入与输出在电气上完全隔离,具有抗干扰性能强的特点。对于既包括弱电控制部分,又包括强电控制部分的工业应用测控系统,采用光耦隔离可以很好地实现弱电和强电的隔离,达到抗干扰目的。但是,使用光耦隔离需要考虑以下几个问题:
① 光耦直接用于隔离传输模拟量时,要考虑光耦的非线性问题;
② 光耦隔离传输数字量时,要考虑光耦的响应速度问题;
③ 如果输出有功率要求的话,还得考虑光耦的功率接口设计问题。

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我是一个十分热爱技术的程序员,希望这篇文章能够对您有帮助,也希望认识更多热爱程序开发的小伙伴。
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文章目录 引言1. **创建Socket**2. **绑定Socket**3. **监听Socket**4. **接受客户端连接**5. **连接服务器**6. **发送数据**7. **接收数据**8. **发送数据&#xff08;UDP&#xff09;**9. **接收数据&#xff08;UDP&#xff09;**10. **关闭Socket**11. **设置/获取Socket选…...

系统思考—啤酒游戏经营决策沙盘模拟

再次感谢文华学院的邀请&#xff0c;为经纬集团管理层带来 《啤酒游戏经营决策沙盘》&#xff01; 很多朋友问&#xff1a;“最近是不是啤酒游戏上的少了&#xff1f;” 其实&#xff0c;真正的关键不是游戏本身&#xff0c;而是——如何让大家真正看见复杂系统中的隐性结构。 …...

利用设计模式构建事件处理系统

在现代软件开发中&#xff0c;设计模式提供了一种可重用的解决方案来解决常见的设计问题。在这篇博客中&#xff0c;我们将探讨如何利用模板方法模式、责任链模式、建造者模式以及线程安全设计来构建一个灵活且可扩展的事件处理系统。 设计模式及其应用 1. 模板方法模式 应用…...

ThreadLocal 的详细使用指南

一、ThreadLocal 核心原理 ThreadLocal 是 Java 提供的线程绑定机制&#xff0c;为每个线程维护变量的独立副本。其内部通过 ThreadLocalMap 实现&#xff0c;每个线程的 Thread 对象都有一个独立的 ThreadLocalMap&#xff0c;存储以 ThreadLocal 对象为键、线程局部变量为值…...

全员DeepSeek时代,前端能做些什么?

全员DeepSeek时代&#xff0c;前端能做些什么&#xff1f; 前些天发现了一个巨牛的人工智能学习网站&#xff0c;通俗易懂&#xff0c;风趣幽默&#xff0c;可以分享一下给大家。点击跳转到网站。 https://www.captainbed.cn/ccc #mermaid-svg-VNyL95jkz9jEXgUq {font-family:&…...

阿里云 AI 搜索产品荣获 Elastic Innovation Award 2024

阿里云AI搜索产品荣获Elastic Innovation Award 2024&#xff0c;该奖项于近日在新加坡ElasticON 2025的Elastic合作伙伴峰会上颁发&#xff0c;旨在表彰基于Elastic平台开发企业级生成式人工智能&#xff08;GenAI&#xff09;应用的顶尖合作伙伴&#xff0c;这些应用有效帮助…...

html5制作2048游戏开发心得与技术分享

2048游戏开发心得与技术分享 这里写目录标题 2048游戏开发心得与技术分享项目概述技术架构1. 核心技术栈2. 项目结构 核心功能实现1. 数据结构设计2. 移动逻辑实现3. 触摸支持 性能优化1. DOM操作优化2. 事件处理优化 开发心得1. 代码组织2. 调试技巧3. 用户体验优化 项目亮点技…...

AI日报 - 2025年3月21日

&#x1f31f; 今日概览&#xff08;60秒速览&#xff09; ▎&#x1f916; AGI突破 | OpenAI成立安全委员会&#xff0c;加速AGI治理框架构建 ▎&#x1f4bc; 商业动向 | 微软发布医疗大模型DAX Copilot 3.0&#xff0c;覆盖全球临床场景 ▎&#x1f4dc; 政策追踪 | 中国发布…...

MyBatis-Plus:告别手写 SQL 的高效之道

目录 1. MyBatis-plus 简介 2. MyBatis-Plus 快速上手 2.1 项目准备 2.2 导入 MyBatis-Plus 依赖 2.3 配置数据库连接 2.4 配置 MyBatis-Plus 日志打印 3. 使用 MyBatis-Plus 3.1 创建 model 类 3.2 创建 mapper 接口 3.3 MyBatis-Plus 映射机制 3.3.1 TableName &a…...

【AI News | 20250320】每日AI进展

AI Repos 1、servers 该仓库提供详细入门指南&#xff0c;用户可通过简单步骤连接Claude客户端&#xff0c;快速使用所有服务器功能。此项目由Anthropic管理&#xff0c;展示MCP的多样性与扩展性&#xff0c;助力开发者为大语言模型提供安全、可控的工具与数据访问。 2、awe…...

让“树和二叉树”埋在记忆土壤中--性质和概念

Nice to meet your! 目录 树的介绍&#xff1a; 树的创建&#xff1a; 二叉树的概念和结构&#xff1a; 二叉树的存储结构&#xff1a; 树的介绍&#xff1a; 概念和结构&#xff1a; 不知你们是否在现实中看见过分为两个叉的枯树&#xff0c;大概长这样&#xff1a; 那…...

210、【图论】课程表(Python)

题目 思路 这道题本质上是一个拓扑排序。每次先统计每个点的入度个数、然后再统计点与点之间的邻接关系&#xff0c;找到入度为0的点作为起始遍历点。之后每遍历到这个点之后&#xff0c;就把这个点后续的邻接关系边的点入度减去一。当某个点入度为0时&#xff0c;继续被加入其…...

【Linux篇】进程控制

&#x1f4cc; 个人主页&#xff1a; 孙同学_ &#x1f527; 文章专栏&#xff1a;Liunx &#x1f4a1; 关注我&#xff0c;分享经验&#xff0c;助你少走弯路&#xff01; 1. 进程创建 1.1 fork函数 在linux中fork函数是非常重要的函数&#xff0c;它从已存在进程中创建一个…...

freeswitch(在呼叫失败的情况下如何播放语⾳提⽰)

亲测版本centos 7.9系统–》 freeswitch1.10.9 本人freeswitch安装路径(根据自己的路径进入) /usr/local/freeswitch/etc/freeswitch⼀般我们在打电话时会听到『您拨的电话正在通话中,请稍后再 拨.』,或『电话⽆应答』之类的提⽰,我们在 FreeSWITCH ⾥也可以这样做。 …...

软考系统架构设计师之计算机组成与体系结构笔记

一、计算机硬件组成 1. 冯诺依曼结构与哈佛结构 冯诺依曼结构&#xff1a;以存储器为中心&#xff0c;指令和数据统一存储&#xff0c;通过总线连接运算器、控制器、输入输出设备。其核心思想是“存储程序控制”&#xff0c;但存在存储器访问瓶颈问题。哈佛结构&#xff1a;指…...

gonet开源游戏服务器环境配置

1.mysql搭建 搜索mysql-server apt安装包名 sudo apt search mysql-server 安装mysql-server sudo apt-get install mysql-server 安装完成后会&#xff0c;启动mysql服务及创建系统服务 查看服务状态 systemctl status mysql.service 使用超级权限登陆mysql sudo mysql 授…...

软件工程之软件验证计划Software Verification Plan

个人主页&#xff1a;云纳星辰怀自在 座右铭&#xff1a;“所谓坚持&#xff0c;就是觉得还有希望&#xff01;” 本文为基于ISO26262软件验证计划模板&#xff0c;仅供参考。 软件验证计划&#xff0c;包括&#xff1a; 1. 软件需求验证计划 2. 软件架构设计验证计划 3. 软件单…...

大模型详细配置

Transformer结构 目前主力大模型都是基于Transformer的&#xff0c;以下是Transformer的具体架构 它由编码器(Encoder)以及解码器(Decoder)组成&#xff0c;前者主要负责对输入数据进行理解&#xff0c;将每个输入 词元都编码成一个上下文语义相关的表示向量&#xff1b;后者…...

Web爬虫利器FireCrawl:全方位助力AI训练与高效数据抓取

Web爬虫利器FireCrawl&#xff1a;全方位助力AI训练与高效数据抓取 一、FireCrawl 项目简介二、主要功能三、FireCrawl应用场景1. 大语言模型训练2. 检索增强生成&#xff08;RAG&#xff09;&#xff1a;3. 数据驱动的开发项目4. SEO 与内容优化5. 在线服务与工具集成 四、安装…...