2022-03-10 23:48
《模电想说爱你不容易》之无源器件篇：番外篇!
硬邦邦的小姐姐:“巩俐，区分有源元件和无源元件的标准是什么？”
李:"有什么油条？什么叫一无是处？来源是什么？”
辛苦小姐姐了:“。。。。。。"
李:"没有他！只有叹息。即源，电子的来源是电，所以电是活性的；没电就是被动！”
无源器件也叫无源器件。在电子电路中，除了电阻、电容、电感和二极管，还有哪些类型的无源元件？让我们一起学习。
[继电器]
继电器是电气控制弱、电流强、信号隔离的常用器件。它们可以将输入端的电压、电流、频率、温度、压力、速度、光线转换成输出端的开关状态，从而实现对被控设备的开关操作。
一、继电器的分类
根据继电器的原理或结构特点，可分为电磁继电器、固态继电器、混合继电器、高频继电器、同轴继电器、真空继电器、热继电器、光电继电器、极化继电器、时间继电器和簧片继电器。
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图|宏发继电器
四。继电器使用中的注意事项
1.对于交流继电器，线圈电源电压的波形最好是正弦波，这样可以很好的抑制嗡嗡声。此外，由于涡流损耗、磁滞损耗和线圈效率的降低，其温升一般高于DC继电器。当电源电压波动超过额定电压的10%时，容易产生蜂鸣声；当线圈断电时，电源回路中不得有残留的DC电压分量，否则继电器可能无法正常脱扣。
2.对于DC继电器，线圈两端电压应采用阶跃电压，避免
施加渐变电压，电压波动应小于5%，否则容易造成继电器工作不稳定，造成触点粘连或异常损耗。另外，如果在线圈两端并联二极管或发光二极管，继电器的释放时间会变长，可能会影响其耐用性。
图|宏发继电器
5.当继电器长时间放置在高温高湿的环境中或连续通电时，如果线圈接地，容易造成线圈被腐蚀而导致断线。因此，尽量不要将继电器线圈接地。如果必须接地，可以将线圈的控制开关设置在线圈的正极。
6.继电器触点的使用寿命受触点材料、触点电压、电流、
图|宏发继电器
[蜂鸣器]
蜂鸣器是一种将电信号转换成声音信号的装置。有了它，电子世界不再未知。它用自己独特的声音向人类传达电路板的状态。嗡嗡声和滴水声刺破了寂静的空气，仿佛故意吸引人类的注意力！
一、蜂鸣器的分类
1.按蜂鸣器的安装方式可分为:贴片蜂鸣器、插件蜂鸣器
来源|鸿腾实业官网
来源|村田官网
2.因为有源蜂鸣器的驱动信号波形是高低电平，而无源蜂鸣器的驱动信号波形是方波，所以无源蜂鸣器可以通过改变方波的占空比来调节蜂鸣器声音，而有源蜂鸣器则不能。
3.用三极管驱动电磁无源蜂鸣器时，要注意三极管集电极的最大电流是否大于蜂鸣器的额定电流，否则容易损坏三极管。
4.对于电磁式无源蜂鸣器，应在其引脚两端并联一个开关二极管，以消耗蜂鸣器线圈的能量，保护驱动电路中的三极管；对于电磁主动蜂鸣器和压电蜂鸣器，不需要并联二极管。
5.蜂鸣器是有极性的，表面一般是丝印正极符号，或者根据其管脚“长正短负”的原理来判断极性。
[发光二极管]
发光二极管，也就是LED灯，可以把电信号转换成光信号。有了它，电子世界不再黑暗。它就像矗立在电路板之间的灯塔，照亮了迷茫信号的道路，指明了电路板的点点滴滴！
随着发光二极管制造技术的进步，发光二极管的体积正朝着两个极端的方向发展:小型化和巨型化。出现了微型LED和LED灯珠。微型LED已经应用于显示屏领域，LED灯珠逐渐取代传统灯具，成为主流照明光源。
一.发光二极管的分类
1.根据安装方式的不同，可分为:贴片LED和插件LED；
2.根据光色是否可见，可分为可见光发光二极管和不可见光发光二极管；
3.可分为红色LED、绿色LED、蓝色LED等。根据发光颜色的不同，
4.根据组合形式的不同，可分为:单色LED、双色LED、三色LED；
5.根据形状和结构的不同，可分为:半球形LED、方形LED、矩形LED、符号式LED和组合式LED。
二、LED的颜色
我们常见的可见光led颜色有红色led、绿色led和蓝色led，而黄色是由红色和绿色led混合而成。led的制造工艺已经相当成熟，但是不同颜色的led成本会有所不同，尤其是蓝色led的成本更高，所以在研发和设计中要避免使用蓝色led，尽量使用红色或绿色led。
对于不可见的发光二极管，比如红外发光二极管，它的颜色是人眼捕捉不到的。这时候我们可以借助手机的摄像头来观察红外发光二极管的发光状态。红外LED具有重量
图|国星光电
5.LED的极性。对于插件二极管，可以通过器件管脚“长正短负”的原理来判断正负极性，也可以通过其表面的槽口痕迹来判断极性，槽口处的管脚为负。对于贴片二极管，可以通过其表面标有绿色的一端的负极来判断，也可以通过器件底部的绿色三角形标记来判断极性，三角形所指的一端为负极。
【连接器】
在电子产品中，随着产品功能和复杂程度的提高，不可
避免的要使用多个电路板和外部器件，所以连接器几乎
成为电路板不可或缺的组成部分。
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保险商实验室(Underwriters Laboratories)，简称UL，是全球知名的检测认证机构。UL实验室发布的电缆标准已成为行业标准。UL标准电缆是单股电缆，有多种颜色和护套结构可供选择。常用的UL线标准如下:
1.UL1571 .本标准为电子设备内部连接线，最高耐受电压30VAC，最高耐受温度80℃。线芯规格大于50AWG，单股裸铜线或镀锡铜线。
2.UL1007 .本标准为电子设备内部连接线，最高耐受电压300VAC，最高耐受温度80℃。线芯规格为32AWG~16AWG，单股裸铜线或镀锡铜线。
3.UL1061 .本标准为电子设备内部连接线，最高耐受电压300VAC，最高耐受温度80℃。线芯规格为30AWG~14AWG，单股裸铜或镀锡铜线。
4.UL1015 .本标准为电子设备内部连接线，最大耐受电压600VAC，最大耐受温度105℃。线芯规格为30AWG~1AWG，单股裸铜或镀锡铜线。
5.UL1571 .本标准为电子设备内部连接线，最高耐受电压30VAC，最高耐受温度80℃。线芯规格大于50AWG，单股裸铜线或镀锡铜线。
三。选择连接器的注意事项
1.引脚间距。常用的连接器引脚间距有1.0mm、1.27mm、1.5mm、2.0mm、2.54mm、3.96mm、5.08mm等。如果结构空间允许，尽量选择引脚间距大的连接器，保证信号的可靠性。
2.引脚电镀。连接器引脚的电镀主要有镀锡、镀银、镀金。在潮湿环境或腐蚀性气体环境下，应选择镀金的连接器引脚，避免引脚长期氧化，导致接触不良。
3.引脚电压和电流。不同尺寸的连接器引脚的最大耐受电压和电流是不一样的，尤其是引脚间距小的连接器引脚，使用时要特别注意不要超过规定值。
4.连接器方向性。对于插座，有直插和弯插两种，要根据实际需要选择。
5.连接器抗震。在剧烈振动环境下，要考虑连接器的抗冲击能力，选择抗振动和抗冲击能力好的连接器类型。
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第二，连接器线
连接器线材主要由线芯和护套组成，其中不同国家线芯直径不同，线径标准也不同，如美国线径AWG(美国线径)、英国线径SWG(标准线径)、伯明翰线径BWG(伯明翰线径)。目前广泛采用美国线规AWG，又称布朗&夏普线规，作为线芯的线规标准。我们常用的AWG线规包括22AWG、24AWG、26AWG等。数字越大，线芯的直径越小，如下表所示:
一. 连接器的分类
1.按用法可分为:线对板连接器，板对板连接器，线对线连接器；
2.根据结构不同，可分为通用型连接器，防潮防水型连接器，气密型连接器，耐火型连接器等。
3.根据用途不同，可分为:PCB板连接器，扁平电缆连接器，同轴电缆连接器，轴型连接器，角型连接器等。
4.按工作频率可分为低频连接器和高频连接器。
轻、省电、价格低、可靠耐用等优点。常用于家电遥控、短距离通信、光电耦合器等场景，但也存在通信距离短、方向性差的缺点。
图|国星光电
4.LED的正向电流会随着环境温度的变化而变化。温度越高，正向电流越低。因此，在实际使用中要注意环境温度对LED的影响，如下图所示:
三。发光二极管的特性
1.直流电压。一般led的直流电压在2V左右，不同颜色的led这个参数会有所不同，所以在计算led的限流电阻时要考虑这个参数的大小。
2.正向电流(IF)。此参数代表LED的最大电流，所以LED的工作电流不能超过此参数值，应降额，否则会影响其使用寿命。
3.LED的直流电压会随着正向电流的变化而变化，正向电流越大，直流电压上升越慢，如下图所示:
3.活动蜂鸣器。这类蜂鸣器的振动源在里面，接通电源蜂鸣器就能发出声音。所以在三极管驱动蜂鸣器的电路中，可以通过控制三极管基极的电平来控制蜂鸣器是否发声。
4.被动蜂鸣器。这类蜂鸣器没有内部振源，需要外部振源。该振动源的波形通常是占空比为50%的方波。
三、使用蜂鸣器的注意事项
1.压电蜂鸣器得益于其结构原理，驱动电流比较小，一般几毫安到十几毫安，尺寸高度可以很低；但是电磁蜂鸣器的驱动电流比较大，一般几十毫安到100毫安，尺寸和高度都比较高。这两种蜂鸣器的特性对比表如下图所示，所以我们在选择蜂鸣器的时候要根据实际需求选择合适的蜂鸣器类型。
、引线蜂鸣器；
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2.压电蜂鸣器。这种蜂鸣器主要由多谐振荡器、压电蜂鸣器、阻抗匹配器、谐振盒、外壳等组成。多谐振荡器由晶体管或集成电路组成。接通电源，多谐振荡器振动，输出1.5 ~ 2.5 kHz的音频信号，阻抗匹配器驱动压电蜂鸣器发声。
2.根据蜂鸣器结构不同，可分为压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器；
3.按蜂鸣器的驱动方式，可分为主动蜂鸣器和被动蜂鸣器；
4.根据蜂鸣器音孔的位置，可分为顶响蜂鸣器和侧响蜂鸣器。
二、蜂鸣器的常见种类
1.电磁蜂鸣器。这种蜂鸣器由振荡器、电磁线圈、磁铁、膜片和外壳组成。接通电源后，振荡器产生的音频信号电流通过电磁线圈，使电磁线圈产生磁场，振膜在电磁线圈和磁铁的相互作用下周期性振动发声。
负载类型、开关频率、环境条件、触点形式、触点抖动等因素的影响。其失效模式包括触点材料转移、粘连、异常消耗、接触电阻增大等，使用时需要特别注意。
图|宏发继电器
7.避免同一继电器同时通断大电流负载和小电流负载，因为通断大电流负载时，容易产生触点飞溅，附着在通断小电流负载的触点上，导致触点失效。
8.由于一般继电器的触点间隙较小，应考虑触点间电弧可能引起的短路，触点切换动作之间应留有一定的时间间隔。
9.感性负载比阻性负载更容易损坏继电器的触点，因此应采取一定的保护电路措施以避免损坏触点。常见的触点保护电路如下图所示:
3.继电器的温升会导致线圈电阻值的增加，从而进一步提高其工作电压。因此，要避免继电器在高温环境下或长时间工作，相关参数要留有一定的余量。
4.如果继电器线圈的供电线路达到几十米以上，应在测量继电器线圈两端电压后选择合适额定电压的继电器；当线圈电源关闭时，长电源线的寄生电容会产生残余电压，导致继电器脱扣不良。此时，线圈两端应连接旁路电阻，如下图所示:
图|宏发继电器
继电器的触点抖动时间因负载不同而不同，一般小于1秒，如下图所示:
三。继电器的主要部件
1.继电器线圈。为了保证继电器稳定可靠的运行，需要在继电器线圈两端施加其说明书中的额定电压；用晶体管驱动继电器线圈时，要考虑晶体管的压降，避免晶体管压降过大造成继电器工作不稳定。对于极化继电器，需要确认线圈电压的极性；对于磁保持继电器，需要保证线圈上的电压不能超过规定的最大电压，以避免继电器误动作。
2.继电器的触点。在不同类型的负载条件下，继电器的触点在闭合和断开的瞬间会有一定的抖动，这种抖动产生的电流远大于其稳态电流，如下表所示:
2.根据继电器触点的负载功率，可分为微功率继电器、弱功率继电器、中功率继电器和大功率继电器。
3.根据继电器的外形尺寸，可分为微型继电器、超小型继电器和微型继电器。
4.根据继电器的保护特性，继电器可分为密封继电器、封闭继电器和开放继电器。
二、继电器常用的触点组合形式
我们常用的继电器触点组合有SPDT和SPDT，每种组合又可分为常开、常闭和切换，如下图所示:
