电子产品工艺第3版教学课件作者李水樊会灵04第7～8学时1.5机电元件电声元件片状元器件等课件幻灯片

第1章 从工艺的角度认识电子元器件,1.5电子产品中常用的元器件,教学目标,1掌握机电元件、电声元件、光电器件的主要技术参数； 2根据用途进行接插件、开关、继电器及元器件选用，建立产品的成本、质量意识；,1.5.1 机电元件,1 ）接插件： 接插件的分类：按频率，按外形，按功率， 按使用方法 主要指标 2 ）开关件 主要指标 3 ）机电元件的选用,机电元件是利用机械力或电信号实现电路接通、断开或转接的元件。电子产品中常用的开关、继电器和接插件就属于机电元件。,它的主要功能有： （1） 传输信号和输送电能； （2）通过金属接触点的闭合或开启，使其所联系的电路接通或断开。,它的选用： （1） 工作频率 （2） 结构 （3）工作电压 （4）工作电流,1. 接插件的分类和几种常用接插件, 圆形接插件,有插接和螺接两类连接方式 。,插接,螺接,拔插次数较多、连接点数少、电流1A,连点数多、电流1几百A、工作电压300500V, 矩形接插件,IDE接口,“Integrated Drive Electronics”，即“电子集成驱动器”,把硬盘，光驱和磁带驱动器连接到PC的硬件接口, 印制板接插件,显卡、声卡等与主板连接, 同轴接插件,工作频率数千兆赫以上如示波器的探头, 带状电缆接插件,用于低电压、小电流场合、主板与硬盘、软盘驱动器等的连接, 插针式接插件,民用：如电视机电源, D形接插件, 条形接插件,印制板与导线的连接, 音视频接插件, 直流电源接插件,2.开关,表1,开关的主要技术参数,额定电压：正常工作状态下所能承受的最 大直流电压或交流电压有效值。,额定电流：正常工作状态下所允许通过的 最大直流电流或交流电流有效值。,接触电阻：一对接触点连通时的电阻，一般要求20m。,绝缘电阻：不连通的各导电部分之间的电阻， 一般要求100M。,抗电强度（耐压）：不连通的各导电部分之间所能承受的电压，一般开关要求100V，电源开关要求500V。,工作寿命：在正常工作状态下使用的次数，一般开关为500010000次，高可靠开关可达到5×1045×105次。, 旋转式开关, 波段开关,旋转波段开关的中轴带动它各层的接触点联动，同时接通或切断电路。, 刷形开关,靠多层簧片实现接点的摩擦接触，额定工作电流可达1A以上。, 按动式开关, 按钮开关, 键盘开关, 直键开关, 波形开关, 拨动开关, 钮子开关, 拨动开关,3. 其它连接元件, 接线柱, 接线端子,4 . 继电器,继电器是根据输入电信号变化而接通或断开控制电路、实现自动控制和保护的自动电器。,从广义的角度说，继电器是一种由电、磁、声、光等输入物理参量控制的开关。,继电器的型号命名与分类,主称,产品分类,形状特征,序号,防护特性,按功率的大小可分为微功率、小功率、中功率、大功率继电器。按用途的不同可分为控制、保护、时间继电器等。,P67,电磁式继电器的主要参数如下：,·额定工作电压：继电器正常工作时加在线圈上的直流电压或交流电压有效值。它随型号的不同而不同。,·吸合电压或吸合电流：继电器能够产生吸合动作的最小电压或最小电流。实际工作电流略大于吸合电流，实际工作电压不能超过额定电压的1.5倍。,·直流电阻：指线圈绕组的电阻值。,·释放电压或电流：继电器由吸合状态转换为释放状态，所需的最大电压或电流值，一般为吸合值的1/10至1/2。,·触点负荷：继电器触点允许的电压、电流值。,一般继电器的触点负荷,正确选用机电元件 能否正确地选用开关及接插件，对于电子产品 可靠性的影响极大，下面是必须考虑的有关问题。 应该严格按照使用和维护所需要的电气、 机械、环境要求来选择机电元件。例如，在大电流工作 的场合，选用接插件的额定电流必须比实际工作电流大很多； 在高电压下，要特别注意绝缘材料和触点间隙的耐压程度；插 拔次数多的接插件或开关频度高的开关，应注意其触点镀层的 耐磨情况和弹性元件的屈服限度。 为了保证连通，一般应该把多余的接触点并联 使用，并联的接触点数目越多，可靠性就越高。, 要特别注意接触面的清洁。 在焊接开关和接插件的连线时，应避免加热时 间过长、焊锡和焊剂使用过多。 接插件和开关的接线端要防止虚焊或连接不良， 为避免接线端上的导线从根部折断，在焊接后应 加装塑料热缩套管。 要注意开关及接插件在高频环境中的工作情况。 当工作频率超过100kHz时，应该特别注意避免高、低电 平信号的相互串扰。高频同轴电缆与接插件连接时，电缆 的屏蔽层要均匀梳平，内外导体焊接后都要修光，焊点不 宜过大，不允许残留可能引起放电的毛刺。, 当信号电流小于几个微安时，应该选用密 封型或压力较大的滑动接触式开关。 多数接插件一般都设有定位装置以免插错方向，插接时应该特别注意；对于没有定位装置的接插件，更应该在安装时做好永久性的接插标志，避免使用者误操作。 插拔力大的连接器，安装一定要牢固。, 电路通过电缆和接插件连通以后，不要为追 求美观而绷紧电缆，应该保留一定的长度裕量， 防止电缆在震动时受力拉断；选用没有锁定装置 的多线连接器（例如微型计算机系统中的总线插座），应在确定整机的机械结构时采取锁定措施，避免在运输、搬动过程中由于震动冲击引起接触面磨损或脱落。,1.5.2 电声元件,扬声器、耳机 蜂鸣器 传声器,电声元件用于电信号和声音信号之间的相互转换，常用的有扬声器、耳机、传声器（送话器、受话器）等。,一、扬声器,扬声器结构和原理,三部分组成： 振动系统：包括锥形纸盆、音圈和定心支片等； 磁路系统：包括永义磁铁、导磁板和场心柱等； 辅助系统：包括盆架、接线板、压边和防尘盖等。,当处于磁场中的音圈有音频电流通过时，就产生随音频电流变化的磁场，这一磁场和永久磁铁的磁场发生相互作用，使音圈沿着轴向振动,扬声器的主要性能指标,扬声器的主要性能指标有： 灵敏度 频率响应 额定功率 额定阻抗 指向性 失真度等参数,1、额定功率,扬声器的标称功率称额定功率、不失真功率。它是指扬声器在额定不失真范围内容许的最大输入功率，在扬声器的商标、技术说明书上标注的功率即为该功率值。扬声器的输入功率一般为额定功率的1223倍。,2、额定阻抗,扬声器的阻抗一般和频率有关。额定阻抗是指音频为400Hz时，从扬声器输入端测得的阻抗。它一般是音圈直流电阻的1.21.5倍。一般动圈式扬声器常见的阻抗有4、8、16、32等。,3、频率响应,给一只扬声器加上相同电压而不同频率的音频信号时，其产生的声压将会产生变化。一般中音频时产生的声压较大，而低音频和高音频时产生的声压较小。当声压下降为中音频的某一数值时的高、低音频率范围，叫该扬声器的频率响应特性。 理想的扬声器频率特性应为2020KHz，这样就能把全部音频均匀地重放出来，然而这是做不到的。每一只扬声器只能较好地重放音频的某一部分。,扬声器的测量P19,扬声器的选用,1、额定功率要合适 2、阻抗要匹配, 动圈式传声器,结构,二、传声器,常见的话筒种类有动圈式、晶体式、铝带式、电容式等，以动圈式和驻极体电容式应用最广泛。,1、原理 2、主要参数 3、性能检测,传声器的原理,传声器又叫话筒、拾音器或MIC，是接收声波并将其转变成对应电信号的声电转换器件。传声器首先把声能变换成机械能，然后再把机械能变换成电能，这种能量变换特性，可以用传声器的灵敏度、频率响应、指向性、信噪比及失真度等指标来衡量其性能的优劣。,2.传声器的结构与工作原理,(1)动圈式传声器 目前通用的电动式传声器绝大多数是动圈式传声器。动圈式传声器采用了最基本的电磁换能原理。动圈式传声器是历史最悠久的传声器，直到今天仍有很强的生命力。这种传声器由于结构简单，稳定可靠，使用方便，固有噪声低，因此广泛应用于语言广播和扩声中。动圈式传声器的不足之处是灵敏度较低，容易产生磁感应噪声，频响较窄等。动圈式传声器如图5-1。,结构,实物,（2）电容式传声器,电容式传声器是音响系统中常用的传声器，优点频率响应好，固有噪声电平低，失真小，是一种性能优良的传声器。它被广泛应用在广播电台、电视台、电影制片厂及厅堂扩声等各种场合。,电容式传声器结构及实物外型如图5-2 所示。电容式传声器主要由振膜、后极板、极化电源、前置放大器组成。电容传声器的极头，实际上是一只平板电容器，只不过两个电极中一个是固定电极板，一个是可动电极板，可动电极就是极薄的振膜（约2530m）,一般为金属化的塑料膜或金属膜。,电容式传声器结构及实物外型,实物,结构,（3）驻极体式传声器 驻极体式传声器又叫自极化电容传声器或预极化电容传声器。这类传声器的构造与一般的电容式传声器很相似。有所不同的是它所使用的振动膜片和固定极板的材料中存在着永久性电荷。这样可省去一般的电容传声器所必需的极化电压，使传声器的体积和重量明显减少。驻极体传声器的结构和实物外观如图5-6所示。,驻极体式传声器,实物,结构,3. 选用电声元件的注意事项 电声元件应该远离热源: 因为电动式电声元件内大多有磁性材料，如果长期受热，磁铁就会退磁，动圈与音膜的连接就会损坏；压电陶瓷式、驻极体式电声元件会因为受热而改变性能。 扬声器应该安装在木箱或机壳内: 电声元件的振动膜是发声、传声的核心部件，但共振腔是它产生音频谐振的条件之一。假如共振腔对振动膜起阻尼作用，就会极大降低振动膜的电-声转换灵敏度。,扬声器安装在木箱或机壳内才能扩展音量、改善音质；外壳还可以保护电声元件的结构部件。 避免潮湿的环境： 纸盆式扬声器的纸盆会受潮变形，电容式传声器会因为潮湿降低电容的品质。 避免撞击和振动： 防止磁体失去磁性、结构变形而损坏。 扬声器的长期输入功率不得超过其额定功率。,1.5.3光电器件,发光二极管：原理、构造、主要参数 数码管：构造原理、主要参数、 光电二、三极管：原理、主要参数 光电耦合器,1 .光电二极管（Photodiode）, 光电二极管的结构和工作原理,电路符号,反向电流与入射光线的照度之间的关系曲线,不同照度下反向电压与反向电流之间的关系曲线, 特征参数和极限参数,光电灵敏度E：它表示照度增加时，反向电 流增大了多少（单位：nA/lx）。,其他重要的特征参数 ：,最大光电灵敏度波长ES,截止频率fg,耗尽层电容CS,2. 光电晶体管, 结构和工作原理, 特征参数和极限参数,集电级亮电流ICh； 集电级暗电流ICd； 最大光电灵敏度的波长ES； 光电灵敏度E。,常用光电晶体管的典型特征参数如下： E0.15A/lx；ES0.85m； ICh0.8mA； ICd0.2A。,3. 发光二极管（LED）,LED灯, 结构和工作原理,电路符号及外形,发光二极管（LED）是将电能转化为光能的一种器件 ，发光二极管由诸如砷化镓（GaP）、磷砷化镓（GaAsP）、磷化镓（AsP）这样一些半导体材料制成。工作在正向偏置状态 。, 特征参数和极限参数,主要特征参数 ：发光面积A 发光强度IV,极限参数 ：最大允许正向直流电流IFmax 最大允许反向电压VRmax 最大允许功耗PTOT 允许的环境温度范围UT,发光二极管的典型极限参数如下： IFmax50mA； VRmax3V； PTOT120mW； UT-40+100。,4 .七段字符显示器, 结构和工作原理,共阴极连接,共阳极连接, 多位七段字符显示器,5 .光电耦合器 （PhotoCoupler）, 结构和工作原理,光电耦合器由光发送器和一个光接收器组成 ， 常用的是以砷化镓发光二极管为发光部分和以硅光敏器件为受光部分构成 。,光电耦合器的主要特点是： 输入端与输出端之间没有电的直接联系，实现了输入电路与输出电路之间的电气隔离；,信号单向传递，输出信号对输入信号无影响； 抗干扰能力强。, 光电耦合器的主要极限参数,信号输入端