在电子学习和电路板设计领域,很多人都会有这样的困惑:电子元器件有成千上万个型号,该如何记住它们?为什么电路板需要那么多电阻、电容、电感等电子元器件呢?电阻为何有众多阻值,电容有不同容量,电感大小不一,三极管和集成电路也有众多型号?能否将这些电路单独封装成一个芯片,以减小体积和成本呢?
实际上,并非所有电路都能集中在一个通用芯片里。如果把电阻和电容做到芯片内部,芯片的体积会大幅增大,制造的成本也会非常高,而且芯片的利用率不高,不适合量产。在大多数电路中,电阻、电容、三极管、电感等电子元件主要是为集成电路(芯片)工作服务的。一颗集成电路可以通过外围的电阻、电容等设计出不同的电路。
- 电阻:单独电阻应用常见的就是加热丝,可制作成加热棒和加热圈。在电路中,电阻有两大重要作用。一是限制电路的电流,不同的电路和电子元件需要不同的电流,通过电阻可以产生不同的电流;二是产生不同的电压,在电路中所有的检测控制都会转换成电压,就需要进行电压控制,常用两个电阻分压产生一个基准电压。例如,传感器采集回来的电压经过电路放大后,和这个基准电压比较,当大于基准电压时,通过电压比较器输出信号控制继电器吸合,从而控制强电、灯光的亮灭或者温度高低等,这取决于具体的控制设备。因此,需要根据不同传感器放大的电压来选取电阻阻值,设计不同的基准电压。
- 电容:单独电容工作不常见,通常需要配合电阻等元器件组成电路。常见的电容应用于滤波电路,能够滤除电路中的杂波,使信号更加纯净。
- 电感:电感单独工作时也常用于滤波电路,它是电路中比较重要的元器件之一。电感可以产生磁,而磁场又可以通过电感产生电压,不过这些过程都需要有其他电子元件配合。
- 二极管:常见的应用是组成整流桥,把交流电整流成直流电,为后续的电路提供稳定的直流电源。
- 三极管:应用比较多的是开关状态和放大状态,用作开关的应用场景很多,例如在一些需要快速通断的电路中,三极管可以实现高效的开关控制。
- 集成电路:根据不同的应用有不同的芯片,像运算放大器用于放大信号,存储器用于存储数据,电压比较器则用来检测电压变化并进行控制。
这些电子元件都是根据不同的电路进行配置的,电路设计是根据用户需求来进行的。每种芯片都有自己的外围电路,把这些芯片组合连接到一起,就组成了一块电路板。那么,该如何记住那么多的元器件型号呢?实际上,我们不需要死记硬背。了解每种元件的特性是关键,因为电子元器件是用于实际应用的。我们可以多看电路图,观察它们之间的组合方式,然后动手制作几个电路,更改电子元器件的参数,观察电路的变化。通过不断地改变和实验,慢慢就会学会运用电子元器件来设计电路。