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电路设计中可靠性和抗干扰能力提升的注意事项

时间:05-28 来源:网络 点击:

  本文从最基本、最常用的电子元器件和基本电路的着手,介绍电路设计时应该注意的一些问题, 以提高所设计电路的可靠性和抗干扰能力。

  一、基本元件

  1,电阻

  1)基本概念

  我们都知道, I = U/R这个公式, 也知道P = UI. 电阻是一种非储能元件, 它直接将电能转换成热能, 因此, 如果电阻上消耗的功率过大, 会导致其过热而烧毁。

  

  2)基本参数

  阻值,精度,功率。 使用时我们应该注意以下一些问题:

  在数字电路中, 大部分对电阻的阻值要求不是很高(如大量使用的上拉和下拉电阻), 因此应该尽可能减少电阻的阻值的种类, 以方便采购和生产。

  只有在对精度要求特别高的场合, 如电源及运放的反馈电阻, 我们才选用高精度电阻(一般1%), 大部分场合我们选用5%精度的电阻就可以了。

  在流过比较大的电流的电路中, 我们应该好好计算一下电阻消耗的功率, 否则如果实际消耗的功率大于其额定功率会烧毁电阻。

  2,电容

  1)基本概念

  我们应该知道几个基本的公式:

  

  2)特性参数

  容值,精度,耐压值,泄漏电流,频率特性。 在使用的时候, 我们应该要注意以下一些问题:

  耐压值:施加在电容上的电压如果高于其额定的所能承受的电压, 将会导致电容击穿烧毁, 因此, 无论如何高于实际工作电压1.5倍以上的电容耐压值,此电容可选,否则电压一旦超过耐压值,电容就容易被烧坏。

  泄漏电流:泄漏电流是指在没有故障施加电压的情况下,电气中带相互绝缘的金属零件之间,或带电零件与接地零件之间,通过其周围介质或绝缘表面所形成的电流称为泄漏电流。极性电容中又分为正向泄漏电流和反向泄漏电流,反向泄漏电流很大,当在极性电容两端接上反向电压时,由于反向泄露电流很大,P=U·I,电容则会被烧毁,这也就是极性电容一定不能接反的原因。

  频率特性:实际电路中,电容等价于电容与电阻并联再和电感串联。其在高频时呈感性,低频时呈容性。高频滤波用电容量小的独石电容,低频滤波时用电容量大的电解电容。

  3,电感

  1)基本概念

  电感是闭合回路的一种属性。当线圈通过电流后,在线圈中形成磁场感应,感应磁场又会产生感应电流来抵制通过线圈中的电流。这种电流与线圈的相互作用关系称为电的感抗,也就是电感,单位是"亨利(H)"

  

  2)特性参数

  包括电感量,精度,饱和电流,工作频率,工作电流电感量,如图,电感为一根铁氧体磁芯和缠绕在其外部的铜导线组成,当没有磁芯时,电感量很小。

  工作电流:在实际电路中,电感等效于自身串联一个电阻,电流通过会产生涡流形成热量,电感太小,通过的电流就较大,W=1/2·L·i²,会导致过热烧毁电感。

  4,二极管

  1)基本概念

  二极管又称晶体二极管,简称二极管。它是一种具有单向传导电流的电子器件。

  

  2)特性参数

  包括工作电流,正向导通电压,反向电压,正向导通时间,反向恢复时间

  正向导通电压:外加正向电压时,在正向特性的起始部分,正向电压很小,不足以克服PN结内电场的阻挡作用,正向电流几乎为零,这一段称为死区。这个不能使二极管导通的正向电压称为死区电压。当正向电压大于死区电压以后,PN结内电场被克服,二极管正向导通,电流随电压增大而迅速上升。在正常使用的电流范围内,导通时二极管的端电压几乎维持不变,这个电压称为二极管的正向导通电压。

  反向电压:外加反向电压不超过一定范围时,通过二极管的电流是少数载流子漂移运动所形成反向电流。由于反向电流很小,二极管处于截止状态。如果反向电压过大,二极管就会被击穿。

  正向导通时间和反向恢复时间:在实际数字电路中,二极管的正向导通与反向回复都是需要一定的时间才能完成,为了提高电路系统稳定性,我们要尽可能缩短导通与恢复时间,一般会用到肖特基二极管,俗称快速二极管。

  

  5,三极管

  1)基本概念

  半导体三极管又称"晶体三极管"或"晶体管"。是能起放大、振荡或开关等作用的半导体电子器件。

  

  2)特性参数

  包括功耗,频率特性

  频率特性:三极管有三种工作区间,截止区,放大区和饱和区。放大状态亦称为线性工作状态,Ic=ß·Ib,用在模拟电路中。截止和饱和状态也称为开关状态,应用于数字电路中。

  6,电源

  实际电路中,电源存在内阻,相当于串联一个电阻,此时输出电压就会有所下降,对电路中的干扰不可忽略。

  

  7,导线

实际电路中,导线有一定的内阻,R=ρ·L/S,相当与电感与电阻串联,由于电感自身

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