选择未规定的元件
本帖最后由 能量海 于 2017-11-10 13:07 编辑
第十二章：基础电子学
选择未规定的元件
有人觉得很难选择一个合适元件——没有指定确切的元件或必须选择一个替代的，所以也许一些常规的建议可能是有用的。组件值之所以被省略的原因很可能是因为可以用一个非常广泛的替代值，而如果指定某个特定的，新手对于电子产品的感觉，就是他们必须用那个值，否则电路将无法工作，（这几乎是从来不会有的事）。例如，有人问我，是否一个额定25伏的电容器可用于代替电路中所示的额定16伏的同值电容器，对此回答是“是的，绝对没问题”。较低的电压额定是适当的，而且买的元件更便宜，但如果市面上有更高的电压额定，那么也可以用。
对于电容器，你需要考虑实际尺寸和导线的连接、电容量、额定电压、以及泄漏。电容器的成本和大小直接关系到它的额定电压，而一旦额定电压超过了正常的使用，价格随着销量的迅速减少而急遽飙涨，这反过来又阻碍了进一步的销售。这有时会导致电路制造商把一系列较便宜的电容链连接在一起，去做成一个较小容量的高压电容器。对于特斯拉线圈的建造者来说，他们便可以串联连接多个这些系列去增加电容量。
如果额定电压被超过（通常由一个非常大的量），电容器将被损损，并且即会成为短路，或更可能的是断路。无论哪种情况，它都不会再作为一个电容器运行。在家用电路中，电容器对于电路被用作为电源的一部分，额定电压不必比电源电压高很多，也就是说，16伏用于一个12伏的电路。你可用电容器额定电压为25伏、40伏、63伏、100伏或400伏，而这就很理想了，但它会大很多，且成本高得多。但是，如果你有一个闲置不用的，没理由你就不该用它，而去花钱买另一个。
如果电容器用在一个定时电路里，这里一个高值电阻器给它馈送电流，那么电容器的泄漏电流就变得非常重要。电解电容器依其年龄长短而不同程度地存在着少量的、捉摸不定的泄漏电流，是很难适于这种应用的。为了用电容器精确定时，应使用陶瓷、聚丙烯、聚酯薄膜或钽类型的。
电解电容器的额定电压为直流，所以，如果你用它在交流电源里限制电流，即，这里的电流是流过电容器，而不是电容器被置于电源的两端，并起着抑制涟波的作用，则需要格外小心。电容器由于能流的通过而变热，而这可能对于以这种方式使用的电解电容器由于电解质的沸腾而裂开或“爆炸”。或者，你需要用贵得多的充油罐电容器（如第10章接近尾部所示）。那种风格的用法对于自制者来说是不寻常的。
对于双极晶体管，你需要使用常识。假设一个555定时器芯片需要给控制继电器的晶体管供电：
此刻，我们将忽略的事实是555可以无需晶体管而直接驱动继电器，比方说，当连接到一个12伏的电源时，继电器消耗30毫安的电流。因此，晶体管要能够处理30毫安的电流。所有小型的开关晶体管，如BC109或2N2222，都可以轻松搞定那个电流。晶体管还要能够处理12伏。如果有疑问，在这里通过键入晶体管名“BC109”查找您所选择的晶体管的规格参数，或者是在屏幕顶部诸如此类的输入框里输入并点击它右侧的按钮。最终，它会让你下载一个PDF文档，详述这个晶体管，并且会告诉你该晶体管可以处理的电压。上述两个晶体管可以处理远远超过12伏的电压。
下一个问题是，“在这个电路里，晶体管能够足够快地切换运行？”而数据表将显示它们可以每秒切换导通和关闭一百万次。由于继电器只能每秒切换导通和关闭数次，晶体管则可以轻松运行足够快去应付这样的切换。
接下来，我们需要知道多大的电阻是合适的。数据表也将显示晶体管的直流电流增益。这通常标为“hfe”，而对于这些晶体管，可能最低值为——比方说——200。这意味着，流入晶体管基极的电流需要继电器的30毫安的二百分之一，即0.15毫安。当它完全导通时，电阻器在555计时器的管脚3将有约+11伏，而在晶体管的基极为+0.7伏左右。这意味着继电器接通时，电阻器在其两端约有10.3伏：
那么，当有10.3伏在它两端降下时，多大的电阻将有0.15毫安流过它？我们知道，一个1K的电阻每伏传递1毫安，因此在它两端以10.3伏会传递10.3毫安。那是远远超过我们所需要的。一个10K的电阻会传递1.03毫安，这仍然太多，但肯定可用。由于这是一个电阻器，我们可以用欧姆定律：R = V / A（欧姆等于伏特除安培），或R =10.3 / 0.00015，即68K。所以，任何68K和大概15K之间的电阻应该能很好工作。
这里的二极管是为了防止继电器的线圈引起的过电压损坏晶体管的。当线圈突然关闭时，它产生一个可以是数百伏的反向电压，把晶体管的集电极拉到远远高过+12伏电源线。当那情形开始出现，它实际上反转了二极管的方向，使其传导并短路那个巨大的电压尖峰：
由于短路，电压无法再高，而通过二极管的电流并不大，因此大多数二极管——如普通的和廉价的1N4001或1N4007类型的都可以用。
当晶体管像那样连接并导通时，它实际上在它的集电极和发射极之间短路，而那在继电器两端放置了满12伏，非常稳当地给它供电。这种连接方法被称为“共发射极”电路，因为所有用到的晶体管都把它们的发射极共同接通到0伏线。另一种配置是“射极跟随”电路：
以这个电路配置，晶体管的发射极“跟随”555定时器的管脚3上的电压。它始终是一个低于它的恒定电压，一般约为0.7伏。555定时器的输出有一个低于电源电压约0.7伏的最大值，因此在这个电路中，它的最大值约为11.3伏。晶体管把它进一步下降0.7伏，这意味着继电器在它两端仅得到约10.6伏，而不是电源的满12伏，这意味着它应该是一个10伏的继电器，而不是一个12伏的继电器。
那些是简单的情况，因为555定时器通过它的输出管脚至少可以提供200毫安，而同时保持稳定折输出电压。对于简单的晶体管电路并非如此。看看如下情形：
对于音频工作——话筒前置放大器以及类似等等——其经验法则是，通过第一个晶体管的电流至少应该是第二个晶体管的基极所需电流的十倍，以使不拉低和扭曲音频波形。
继电器切换并非那么重要，但应用相同的普遍原理并需要对前述的晶体管的集电极电阻给予关注。例如，如果流过前述的晶体管的电流很小——比方说，0.5毫安，而输出晶体管需要1.5毫安流入它的基极，则会有问题。在这个电路中，例如：
这里，“A”点的电压走高，因为第一个晶体管关闭，所以变成与一个1兆欧或更大的电阻一样。通常，那个电阻值比它的电阻的27K大得那么多，以致于点“A”的电压将近+12伏，但如果你连接只有1K的值的电阻“R”，那么情况就完全改变了。“Tr”的基极不能高过0.7伏。由于第一个晶体管电阻很高，可以忽略。这样，剩下电阻的一个分压器对——27K和1k，其跨压为11.3伏，终止提升点“A”的电压高于1.13伏，而不是原来的12伏，而晶体管“Tr”只得到0.43毫安，而不是想要的1.5毫安。晶体管“Tr”实际上从+12伏轨输送电流给一个28K的电阻。
一个解决办法是通过用一个比目前的27K小得多的电阻去加大通过第一个晶体管的电流。另一种选择是通过使它成为一个达林顿对，或通过用一个具有高得多的增益的晶体管来降低晶体管“Tr”的输入电流要求。
第十二章：基础电子学
选择未规定的元件
有人觉得很难选择一个合适元件——没有指定确切的元件或必须选择一个替代的，所以也许一些常规的建议可能是有用的。组件值之所以被省略的原因很可能是因为可以用一个非常广泛的替代值，而如果指定某个特定的，新手对于电子产品的感觉，就是他们必须用那个值，否则电路将无法工作，（这几乎是从来不会有的事）。例如，有人问我，是否一个额定25伏的电容器可用于代替电路中所示的额定16伏的同值电容器，对此回答是“是的，绝对没问题”。较低的电压额定是适当的，而且买的元件更便宜，但如果市面上有更高的电压额定，那么也可以用。
对于电容器，你需要考虑实际尺寸和导线的连接、电容量、额定电压、以及泄漏。电容器的成本和大小直接关系到它的额定电压，而一旦额定电压超过了正常的使用，价格随着销量的迅速减少而急遽飙涨，这反过来又阻碍了进一步的销售。这有时会导致电路制造商把一系列较便宜的电容链连接在一起，去做成一个较小容量的高压电容器。对于特斯拉线圈的建造者来说，他们便可以串联连接多个这些系列去增加电容量。
如果额定电压被超过（通常由一个非常大的量），电容器将被损损，并且即会成为短路，或更可能的是断路。无论哪种情况，它都不会再作为一个电容器运行。在家用电路中，电容器对于电路被用作为电源的一部分，额定电压不必比电源电压高很多，也就是说，16伏用于一个12伏的电路。你可用电容器额定电压为25伏、40伏、63伏、100伏或400伏，而这就很理想了，但它会大很多，且成本高得多。但是，如果你有一个闲置不用的，没理由你就不该用它，而去花钱买另一个。
如果电容器用在一个定时电路里，这里一个高值电阻器给它馈送电流，那么电容器的泄漏电流就变得非常重要。电解电容器依其年龄长短而不同程度地存在着少量的、捉摸不定的泄漏电流，是很难适于这种应用的。为了用电容器精确定时，应使用陶瓷、聚丙烯、聚酯薄膜或钽类型的。
电解电容器的额定电压为直流，所以，如果你用它在交流电源里限制电流，即，这里的电流是流过电容器，而不是电容器被置于电源的两端，并起着抑制涟波的作用，则需要格外小心。电容器由于能流的通过而变热，而这可能对于以这种方式使用的电解电容器由于电解质的沸腾而裂开或“爆炸”。或者，你需要用贵得多的充油罐电容器（如第10章接近尾部所示）。那种风格的用法对于自制者来说是不寻常的。
对于双极晶体管，你需要使用常识。假设一个555定时器芯片需要给控制继电器的晶体管供电：
此刻，我们将忽略的事实是555可以无需晶体管而直接驱动继电器，比方说，当连接到一个12伏的电源时，继电器消耗30毫安的电流。因此，晶体管要能够处理30毫安的电流。所有小型的开关晶体管，如BC109或2N2222，都可以轻松搞定那个电流。晶体管还要能够处理12伏。如果有疑问，在这里通过键入晶体管名“BC109”查找您所选择的晶体管的规格参数，或者是在屏幕顶部诸如此类的输入框里输入并点击它右侧的按钮。最终，它会让你下载一个PDF文档，详述这个晶体管，并且会告诉你该晶体管可以处理的电压。上述两个晶体管可以处理远远超过12伏的电压。
下一个问题是，“在这个电路里，晶体管能够足够快地切换运行？”而数据表将显示它们可以每秒切换导通和关闭一百万次。由于继电器只能每秒切换导通和关闭数次，晶体管则可以轻松运行足够快去应付这样的切换。
接下来，我们需要知道多大的电阻是合适的。数据表也将显示晶体管的直流电流增益。这通常标为“hfe”，而对于这些晶体管，可能最低值为——比方说——200。这意味着，流入晶体管基极的电流需要继电器的30毫安的二百分之一，即0.15毫安。当它完全导通时，电阻器在555计时器的管脚3将有约+11伏，而在晶体管的基极为+0.7伏左右。这意味着继电器接通时，电阻器在其两端约有10.3伏：
那么，当有10.3伏在它两端降下时，多大的电阻将有0.15毫安流过它？我们知道，一个1K的电阻每伏传递1毫安，因此在它两端以10.3伏会传递10.3毫安。那是远远超过我们所需要的。一个10K的电阻会传递1.03毫安，这仍然太多，但肯定可用。由于这是一个电阻器，我们可以用欧姆定律：R = V / A（欧姆等于伏特除安培），或R =10.3 / 0.00015，即68K。所以，任何68K和大概15K之间的电阻应该能很好工作。
这里的二极管是为了防止继电器的线圈引起的过电压损坏晶体管的。当线圈突然关闭时，它产生一个可以是数百伏的反向电压，把晶体管的集电极拉到远远高过+12伏电源线。当那情形开始出现，它实际上反转了二极管的方向，使其传导并短路那个巨大的电压尖峰：
由于短路，电压无法再高，而通过二极管的电流并不大，因此大多数二极管——如普通的和廉价的1N4001或1N4007类型的都可以用。
当晶体管像那样连接并导通时，它实际上在它的集电极和发射极之间短路，而那在继电器两端放置了满12伏，非常稳当地给它供电。这种连接方法被称为“共发射极”电路，因为所有用到的晶体管都把它们的发射极共同接通到0伏线。另一种配置是“射极跟随”电路：
以这个电路配置，晶体管的发射极“跟随”555定时器的管脚3上的电压。它始终是一个低于它的恒定电压，一般约为0.7伏。555定时器的输出有一个低于电源电压约0.7伏的最大值，因此在这个电路中，它的最大值约为11.3伏。晶体管把它进一步下降0.7伏，这意味着继电器在它两端仅得到约10.6伏，而不是电源的满12伏，这意味着它应该是一个10伏的继电器，而不是一个12伏的继电器。
那些是简单的情况，因为555定时器通过它的输出管脚至少可以提供200毫安，而同时保持稳定折输出电压。对于简单的晶体管电路并非如此。看看如下情形：
对于音频工作——话筒前置放大器以及类似等等——其经验法则是，通过第一个晶体管的电流至少应该是第二个晶体管的基极所需电流的十倍，以使不拉低和扭曲音频波形。
继电器切换并非那么重要，但应用相同的普遍原理并需要对前述的晶体管的集电极电阻给予关注。例如，如果流过前述的晶体管的电流很小——比方说，0.5毫安，而输出晶体管需要1.5毫安流入它的基极，则会有问题。在这个电路中，例如：
这里，“A”点的电压走高，因为第一个晶体管关闭，所以变成与一个1兆欧或更大的电阻一样。通常，那个电阻值比它的电阻的27K大得那么多，以致于点“A”的电压将近+12伏，但如果你连接只有1K的值的电阻“R”，那么情况就完全改变了。“Tr”的基极不能高过0.7伏。由于第一个晶体管电阻很高，可以忽略。这样，剩下电阻的一个分压器对——27K和1k，其跨压为11.3伏，终止提升点“A”的电压高于1.13伏，而不是原来的12伏，而晶体管“Tr”只得到0.43毫安，而不是想要的1.5毫安。晶体管“Tr”实际上从+12伏轨输送电流给一个28K的电阻。
一个解决办法是通过用一个比目前的27K小得多的电阻去加大通过第一个晶体管的电流。另一种选择是通过使它成为一个达林顿对，或通过用一个具有高得多的增益的晶体管来降低晶体管“Tr”的输入电流要求。
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