20种硬件工程师必知必会基础元器件|最新更新至8.13

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本章知识为硬件工程师基础课程之基本元器件
首先我们需要知道我们为什么要学习硬件？
答案当然是为了钢铁侠的浪漫啊！哪个工程师不喜欢性感的盔甲呢？
学习顺序为：电阻、电容、电感(变压器)、保险、二极管(整流桥)、三极管、接插件、蜂鸣器、IGBT、电源转换器件、晶振、继电器、光耦、缓冲器、触发器、计数器、隔离放大器、运放、电压基准源、555定时器。
从基础到高级，层层深入。功夫在事外，本章有很多不足，讲解不够深入，欢迎评论区或私信讨论。
都点开看看了，整理不易，白嫖不太好吧。求一个小小的赞！！！

电阻

电阻的分类

常见的有：贴片电阻（最常用的）、压敏电阻、功率电阻
此外，还有碳膜电阻，金属膜电阻，柱形贴片电阻，电阻排，光敏电阻，水泥电阻，绕线陶瓷电阻

什么是电阻：.导体对电流通过的阻碍作用。导体的电阻随长度、截面大小、温度和导体成分的不同而改变。单位是欧姆。（伏安特性）电阻是对导体导电特性的描述！（平时口语中指代电阻器）
伏安特性：伏安特性曲线图，纵坐标表示电流，横坐标表示电压，以此画出的I-U图像叫做导体的伏安特性曲线图，常用来研究导体的电阻变化规律
线性 R=U/I
非线性电阻：如压敏电阻，热敏电阻
电阻基本参数：

阻值，
额定功率（P=I^2*R 一般使用1/4w和1/8w的，表示一种耐电流能力）,
允许误差

常见的电阻的表示有：色环电阻识别方法（色标法）与直标法
常见的电阻测量方式有：万能表和数字电桥

电阻在原理图中的表示方法：PCB原理图表示：R1压敏电阻，R3普通电阻，R4滑动电阻

电阻的功能：

分压
限流
测温
防浪涌

如何选择电阻：

1.功能；
2.主要参数（阻值，功率，精度）；
3.电压

压敏电阻

压敏电阻器是一种具有瞬态电压抑制功能的元件，可以用来代替瞬态抑制二极管、齐纳二极管和电容器的组合。压敏电阻器可以对IC及其它设备的电路进行保护，防止因静电放电、浪涌及其它瞬态电流(如雷击等)而造成对它们的损坏。使用时只需将压敏电阻器并接于被保护的IC或设备电路上，当电压瞬间高于某-数值时，压敏电阻器阻值迅速下降，导通大电流，从而保护IC或电器设备;当电压低于压敏电阻器工作电压值时，压敏电阻器阻值极高，近乎开路，因而不会影响器件或电器设备的正常工作。
原理：压敏电阻器广泛地应用在家用电器及其它电子产品中，起过电压保护、防雷、抑制浪涌电流、吸收尖峰脉冲、限幅、高压灭弧、消噪、保护半导体元器件等作用。
采用压敏电压器进行电路浪涌和瞬变防护时的电路连接图。对于压敏电阻的应用连接，大致可分为四种类型:

第一种类型是电源线之间或电源线和大地之间的连接。作为压敏电阻器，最具有代表性的使用场合是在电源线及长距离传输的信号线遇到雷击而使导线存在浪涌脉冲等情况下对电子产品起保护作用。一般在线间接入压敏电阻器可对线间的感应脉冲有效，而在线与地间接入压敏电阻则对传输线和大地间的感应脉冲有效。若进一步将线间连接与线地连接两种形式组合起来，则可对浪涌脉冲有更好的吸收作用。
第二种类型为负荷中的连接。它主要用于对感性负载突然开闭弓|起的感应脉冲进行吸收，以防止元件受到破坏。- 般来说，只要并联在感性负载上就可以了，但根据电流种类和能量大小的不同，可以考虑与R - C串联吸收电路合用。
第三种类型是接点间的连接。这种连接主要是为了防止感应电荷开关接点被电弧烧坏的情况发生，- 般与接点并联接入压敏电阻器即可。
第四种类型主要用于半导体器件的保护连接。这种连接方式主要用于可控硅、大功率三极管等半导体器件，一般采用与保护器件并联的方式，以限制电压低于被保护器件的耐压等级，这对半导体器件是-种有效的保护。

热电偶

工作原理：如果两种不同成分的均质导体形成回路，直接测温端叫测量端，接线端子端叫参比端，当两端存在温差时，就会在回路中产生电流，那么两端之间就会存在Seebeck热电势，即塞贝克效应。热电势的大小只与热电偶导体材质以及两端温差有关，与热电偶导体的长度、直径无关。
特点：构造简单、适用温度范围广、使用方便、承受热、机械冲击能力强以及响应速度快等特点，常用于高温区域、振动冲击大等恶劣环境以及适合于微小结构测温场合;但其信号输出灵敏度比较低，容易受到环境干扰信号和前置放大器温度漂移的影响，因此不适合测量微小的温度变化。

热敏电阻

热敏电阻，包括正温度系数(PTC)和负温度系数(NTC)热敏电阻。热敏电阻的主要特点是:①灵敏度较高，其电阻温度系数要比金属大10~ 100倍以上;②工作温度范围宽，常温器件适用于-55C~ 315C，高温器件适用温度高于315C (目前最高可达到2000C)低温器件适用于-273C~55C; ③体积小，能够测量其他温度计无法测量的空隙、腔体及生物体内血管的温度;④使用方便，电阻值可在0.1~ 100k间任意选择;⑤易加工成复杂的形状，可大批量生产;⑥稳定性好、过载能力强。
由于半导体热敏电阻有独特的性能，所以在应用方面它不仅可以作为测量元件(如测量温度、流量、液位等)，还可以作为控制元件(如热敏开关、限流器)和电路补偿元件。热敏电阻广泛用于家用电器、电力工业、通讯、军事科学、宇航等各个领域，发展前景极其广阔。

tips:
热电偶是一对不同质地的材料配在- 块，温度变化时他们之间会产生不同的电动势(热电效应)，可以算出温度用来制作温度传感器。
热电阻是一个为热敏电阻，温度不同导电系数不同，也用于制作温度传感器。

电容器

电容的定义：通俗来说就是：电容是指容纳电荷的能力。科学的讲就是指在给定电位差下自由电荷的储藏量，记为C，国际单位是法拉（F）。一般的，电荷在电场中会受力而移动，当导体之间有了介质，则阻碍了电荷移动而使得电荷累积在导体上，造成电荷的累积储存，储存的电荷量则称为电容
组成：两个相互靠近的导体，中间夹一层不导电的绝缘介质，这就构成了电容器。当电容器的两个极板之间加上电压时，电容器就会储存电荷。

基本参数：
标称电容量和容差、
额定电压、
绝缘电阻、
损耗率

计算公式：C=Q/U （单位F/uF/nF/pF）
表示方法：直标法，色标法
电容的检测：电桥法，万用表电容挡；
电容好坏的检测：将数字万用表拨至蜂鸣器档，用两支表笔分别与被测电容器C的两个引脚接触，应能听到一阵短促的蜂鸣声，随即声音停止，同时显示溢出符号“1”。接着，再将两支表笔对调测量一次，蜂鸣器应再发声，最终显示溢出符号“1”，此种情况说明被测电解电容基本正常。此时，可再拨至”20M“或“200M”高阻档测量一下电容器的漏电阻，即可判断其好坏。
原理图表示：

电容的特点：1）隔直通交 2）电容器上的电压不能突变。
电容的作用：储能，滤波，推耦，旁路，LC谐振。
如何选择电容：1.功能；2.材质；3.电容容值，电压值。

电感

什么是电感：电感是闭合回路的一种属性，是一个物理量。当电流通过线圈后，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。这种电流与线圈名。它是描述由于线圈电流变化，在本线圈中或在另一线圈中引起感应电动势效应的电路参数。电感是自感和互感的总称。提供电感的器件称为电感器。
电感值是带你干的固有属性，与电路中的频率和电流无关。只于其组成有关，类似电阻的概念，与电压电流无关，与材质有关。
通常我们平时说的电感指电感器。
电感器：(Inductor)是能够把电能转化为磁能而存储起来的元件。电感器的结构类似于变压器，但只有一个绕组。电感的用字母L表示
电感的特性：电感器具有一定的电感，它只阻碍电流的变化。如果电感器在没有电流通过的状态下，电路接通时它将试图阻碍电流流过它；如果电感器在有电流通过的状态下，电路断开时它将试图维持电流不变。理想的电感没有损耗。通直流阻交流
电感的组成：漆包线或纱包线 骨架或磁芯或铁芯
电感的单位是H（mH uH nH） 通常直接表示电感量是有3R3（3.3uH R表示小数点，跟电阻没关系）
电路图表示：
电感的分类：

按照封装形式分类：贴片电感、插件电感
按照频率分类：高频电感、中频电感和低频电感
按照用途分类：震荡电感、隔离电感、滤波电感

电感的作用：

滤波

电感和电容的不同
电感通直流阻交流，电流不突变（适用于电流大，电压小的电路）；电容隔直通交，电压不突变（适用于电压大，电流小的电路）
电感的阻抗与频率成正比，电容的阻抗与频率成反比，所以电感可以阻遏高频通过，电容可以阻遏低频通过。二者适当组合，就可以过滤各种频率信号。
电容滤波属于电压滤波，是直接储存脉动电压来平滑输出电压，输出电压高，接近交流电压峰值；适用于小电流，电流 越小滤波效果越好。
电感滤波属于电流滤波，是靠通过电流产生电磁感应来平滑输出电流，通常输出电压低，低于交流电有效值；适用于大电流，电流越大，滤波效果越好。电感和电容很多特性是恰恰相反的。

震荡
能产生大小和方向都随周期发送变化的电流叫振荡电流，能产生振荡电流的电路叫振荡电路。其中最简单的振荡电路叫LC回路

延迟

变压器 ：利用电磁感应原理改变交流的的装置

变压器的主要构件：初级线圈、次级线圈、磁芯
变压器原理：翻百度、高中物理书
生活中的应用：电焊，特高压
变压器的分类：

按照用途分：

1、电力变压器：用于输配电系统的升、降电压。
2、仪用变压器：如电压互感器、电流互感器、用于测量仪表和继电保护装置。
3、试验变压器：能产生高压，对电气设备进行高压试验。
4、特种变压器：如电炉变压器、整流变压器、调整变压器、电容式变压器、移相变压器等。

按照相数分：

1、单相变压器：用于单相负荷和三相变压器组。
2、三相变压器：用于三相系统的升、降电压。

按照绕组分：

1、双绕组变压器：用于连接电力系统中的两个电压等级。
2、三绕组变压器：一般用于电力系统区域变电站中，连接三个电压等级。
3、自耦变电器：用于连接不同电压的电力系统。也可做为普通的升压或降后变压器用。

什么是高频变压器：工作频率超过中频（10kHz）的电源变压器，主要用于高频开关电源中作高频开关电源变压器，也有用于高频逆变电源和高频逆变焊机中作高频逆变电源变压器的

反激电路

工作原理
绕制的几点注意事项及步骤
1)确定输入电压范围，按照最小输入电压计算
2)确定输出功率、电路的效率、占空比、开关频率
3)磁芯以及漆包线的选型手册
4)主要的计算公式：计算窗口面积，选磁芯；计算原边匝数；计算原边电感量；计算气隙；根据匝比计算副边匝数；计算副边的电流密度；最后算出合适的漆包线是几股并绕（考虑肌肤效应）
具体公式百度，不便于敲出。

保险丝（熔断器）

保险的作用及工作原理：其主要是起过载保护作用。电路中正确安置保险丝，保险丝就会在电流异常升高到一定的高度和热度的时候，自身熔断切断电流，保护了电路安全运行。
保险的分类

按照形式分类：过电保护和过热保护
按照熔断速度分类：特慢速、慢速、中速、快速、特快速
按照是否恢复：不可恢复保险、自恢复保险
自恢复保险丝：一种过流电子保护元件，一种特殊的材质，发送过载或短路时，电阻会特别大，类似断路。

保险的参数和选择
参数：

电压额定值：断开保险两端能承受的最大电压。
电流额定值：保险在工作电路种能工作的最大电流。
熔断特性：保险丝 在不同过载电流负载下熔断的时间范围。
分断能力：最重要的指标，在规定电压下，能安全切断最大电流。

电路图表示：

二极管

二极管的原理及特性

二极管的组成

二极管是由PN结加上外壳和引线组成。由p型半导体和n型半导体形成的p-n结，在其界面处两侧形成空间电荷层，并建有自建电场

工作原理

当不存在外加电压时，由于p-n结两边载流子浓度差引起的扩散电流和自建电场引起的漂移电流相等而处于电平衡状态。 当外界有正向电压偏置时，外界电场和自建电场的互相抑消作用使载流子的扩散电流增加引起了正向电流。当外界有反向电压偏置时，外界电场和自建电场进一步加强，形成在一定反向电压范围内与反向偏置电压值无关的反向饱和电流I0。

关于二极管的个人理解（需要高中物理和结构化学基础）：n区有自由电子，p区有空穴（空轨道）。当正接时，自由电子从N==》P，可以导通，因为，N区的自由电子到P区正好有空穴来承放这些电子。但当反接的时候，P区的自由电子到N区，N区的自由电子抗拒P区自由电子的加入，自由电子在这抢空穴，内耗很大，难以形成通路。

原理图

特性：

伏安特性：类比电阻伏安特性曲线。分四区：导通区，死区，反相截至区，反向击穿区（驱动电压：让二极管可以工作的电压；反向击穿电压：让二极管失去单通性的电压；PS：暂时的，降低电压可以恢复。）
温度曲线

二极管的分类及应用

分类

1.按照半导体材料分类：锗二极管、硅二极管
2.按照不同用途分类：检流二极管、整流二极管、开关二极管、稳压二极管。
3.按照管芯结构分类：点接触型二极管、面接触型二极管、平面型二极管
4.按照二极管的反向恢复时间分类：普通二极管和快速二极管（肖特基二极管和快恢复二极管）

用途：

普通二极管常用于检波
整流二极管用于功率的整流
开关二极管用于计算机脉冲控制的开关电路
稳压二极管用于稳压电路
发光二极管如LED二极管
点接触型二极管用于检波，检频和滤波。用于小电流高频电路
面接触二极管用于低频整流二极管
快速二极管用于高频整流电路，高频开关电源，高频阻容吸收电路，逆变电流等

二极管的参数及选型

参数

1.反向饱和漏电流Is
2.额定整流电流If
3.最大反向工作电压Urm
4.最高工作频率fm（由于pn结结电容的存在，工作频率超过一定值时，单向导电性就变差）
5.反向工作时间trr（指二极管由导通突然反向时，反向电流由很大衰减到接近Is时所用的时间）

选型：根据参数和功能选型，不再多说

二极管的测量：用普通万用表（无二极管挡）：测量正反向电阻，如果反向电阻远大于正向电阻，则没有问题；如果二者相等或是无穷大或0，则说明二极管坏掉了。

整流桥

原理
整流桥的散热：酌情考虑

整流桥的参数与选型
1.整流桥的参数 ：正向电流、反向耐压、反向漏电流、正向压降
2.整流桥的选型.：电压 电流

整流桥的应用
半波整流
全波整流
桥式整流

三极管

三极管的定义及工作原理

基本定义

半导体三极管又称双极结型晶体管（BJT），是以一种具有三个电极的装置。
在一块半导体基片上制作两个相距很近的PN结，两个PN结把整块半导体分成三部分，中间部分是基区，两侧部分是发射区和集电区，排列方式有PNP和NPN两种。

分类

按照结构可以分为：NPN型和PNP型
按照材质分可以分为：硅管和锗管
按照频率可以分为：高频管和低频管
按照功率可以分为：小功率、中功率、大功率

工作原理

误区，不能简单认为是两个二极管串起来形成。可以看这个视频，挺形象易懂的：B站三极管视频
三极管是弱电控制强电很重要的一个部件，建议多深入了解，作者水平有限，先挖坑，后面再更新

三极管的特性曲线 后面再填坑

输入特性曲线

描述的是Uce一定时，Ib与Ube之间的函数关系（同样分死区，线性区，非线性区）

输出特性曲线

描述基极电流Ib为常量时，集电极电流Ic和管压将Uce之间的函数（分截至区，饱和区，放大区）

三极管的参数及封装形式 后面再填坑

参数

1.Icm 集电极最大允许电流
2.Vceo是三极管基极开路时，集电极-发射极反向击穿电压。
3.Pcm是集电极最大允许耗散功率
4.特征频率ft

封装形式

TO-92 SOT-23 SOT-223 TO-220

用万用表判断三极管的类别和极性

判断集电极和发射极

仍将万用表欧姆挡置"R X 1k"处,以NPN管为例,把红表笔接在假设的集电极c上,黑表笔接到假设的发射极e上，并用手捏住b和c极(不能使b、c直接接触),通过人体,相当b、c之间接入偏置电阻,读出万用表所示的阻值然后将两表笔反接重测。若第一次测得的阻值比第二次小,说明原假设成立,因为C、e间电阻值小说明通过万用表的电流大,偏置正常。万用表都有测三极管放大倍数(Hfe)的接口，可以估测一.下三极管的放大倍数。

判断类别(NPN还是PNP)

用数字式万用表判断基极b和三极管的类型:将万用表欧姆挡置"RX 1k"处,先假设三极管的某极为"基极",并把红表笔接在假设的基极上,将黑表笔先后接在其余两个极上，如果两次测得的电阻值都很小(或约为几百欧至几千欧),则假设的基极是正确的,且被测三极管为NPN型管;如果两次测得的电阻值都很大(约为几千欧至几十千欧),则假设的基极是正确的，且被测三极管为PNP型管。如果两次测得的电阻值是一大一小，则原来假设的基极是错误的,这时必须重新假设另一电极为"基极"，再重复上述测试。

三极管的放大电路

共基极电路
共射极电路
共集电极电路

三极管的功能和应用

电流放大
控制开关
稳压

插接件

插接件、按键和拨码开关的本质

三者都属于电子连接器
连接电器线路的一种导体设备
可作为电路间，组件间，系统间电气、电子传输连接部件，使功率，信号，电流能稳定可靠的流通，又便于产品组装，维修和更换。

接插件

功能：连接两个有源器件，传输电源和信号
基本性能

机械性能：插拔力
电气性能：基础电阻，绝缘电阻，抗电强度（耐压值）
环境性能：

优点：拆卸维修方便
分类及选型

按照外形分类：圆形横截面和矩形横截面
按照频率分类：高频和低频
也可以按照用途或者PCB焊接方法分类

按键

按键是单片机组成最小系统中最常见的输入输出元器件，尤其是人机交互功能的实现中。按照按键电路，一啊不能分为一对一的直接连接和动态扫描矩阵式连接两种。
独立按键：一个按键占用单独的一个I/O口。它的工作不受其他按键和I/O的影响。单个按键也可称为独立按键。多个不同功能的按键也可称为独立按键
矩阵键盘：为节省I/O口，通常将按键排列成矩阵形式，每条水平线和垂直线在交叉处不直接连通，而是通过一个按键加以链接。

矩阵按键原理

拨码开关

拨码开关（也叫DIP开关，拨动开关，超频开关，地址开关，拨拉开关，数码开关，指拨开关）是一款用来操作控制的地址开关，采用0/1的二进制编码原理
原理：每个键对应的背面上下各有两个引脚，拨至ON一侧，这下面两个引脚接通；反则断开。这键是独立的，相互没有关联。此类元件多用于二进制编码。
作用：广泛用于数据处理、通信、遥控和防盗自动警铃系统等一系列需要手动程式编制的产品上。
分类：平分拨式、琴键式、直角型、贴片型、IC型。

蜂鸣器

蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器，是一种能将音频信号转化为声音信号的发音器件。采用直流电压供电，广泛应用于电子产品做发生器件。
蜂鸣器在电路中字母“H”或“HA”（旧标准用“FM”、“ZZG”、“LB”、“JD”等）表示

分类

蜂鸣器只要分为压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器两种类型。
也可分为有源蜂鸣器和无源蜂鸣器（源指的是振荡源，不是电源）

压电式蜂鸣器:将压电材料粘贴在金属片上， 当压电材料和金属片两端施加上一个电压后，因为压电效应，蜂鸣片就会产生机械变形而发出声响。
压电式蜂鸣器主要由多谐振荡器、压电蜂鸣片、阻抗匹配器及共鸣箱、外壳等组成。有的压电式蜂鸣器外壳上还装有发光二极管。多谐振荡器由晶体管或集成电路构成。当接通电源后(1.5~15V直流工作电压) ,多谐振荡器起振,输出1.5~2.5kHZ的音频信号，阻抗匹配器推动压电蜂鸣片发声。
压电式蜂鸣器具有体积小、灵敏度高、耗电省、可靠性好，造价低廉的特点和良好的频率特性。最常见的莫过于音乐贺卡、电子手表、袖珍计算器、电子门铃和电子玩具等小型电子用品上作发声器件。

电磁式蜂鸣器:电磁式蜂鸣器是利用电磁线圈对蜂鸣片的作用来发声的电子响讯器用来给电子产品作发声器件。

区别：
蜂鸣器分为压电式及电磁式的二大类:
压电式蜂鸣器是以压电陶瓷的压电效应，来带动金属片的振动而发声;
电磁式蜂鸣器，则是用电磁的原理，通电时将金属振动膜吸下，不通电时依振动膜的弹力弹回，
故压电式蜂鸣器是以方波来驱动，电磁式是1/2方波驱动，压电式蜂鸣器需要比较高的电压才能有足够的音压，一般建议为9V以上。压电的有些规格，可以达到120dB以 上，较大尺寸的也很容易达到100dB。
电磁式蜂鸣器:用1.5V就可以发出85dB以上的音压了，唯消耗电流会大大的高于压电式蜂鸣器，而在相同的尺寸时，电磁式的蜂鸣器，响应频率可以做的比较低;电磁式蜂鸣器的音压-般最多到90dB .机械式蜂鸣器是电磁式蜂鸣器中的一个小类别。

有源蜂鸣器：内部有振荡源，通电就会响
STM32的蜂鸣器的硬件电路: BEEP接STM32 IO,通过R59，功率三极管S8050的基极b给高电平，发射极e接地，be结将导通;集电极c接负载接VCC3.3V，bc结，也将导通，NPN三极管，就处于饱和状态。R59的作用就是用来限流，减小IO口输出电流;而R61则是在防止IO浮空的状态下，蜂鸣器乱叫。
原理图

无源蜂鸣器：内部不带振荡源，如果用直流信号无法令其鸣叫，必须用2~5k的方波去驱动它。

蜂鸣器的分类

目测：
查表：
万用表测量

用万用表电阻档Rxl档测试:用黑表笔接蜂鸣器"+"引脚，红表笔在另一引脚上来回碰触，如果触发出咔、咔声的且电阻只有82(或168 )的是无源蜂鸣器;如果能发出持续声音的，且电阻在几百欧以上的，是有源蜂鸣器。

直流电压测试

一般12MM无源的一般电压是1. 5V,有源电磁式蜂鸣器的一般电压为1.5，3.0,5.0，9.0， 12V, 用直流电压输入相应电压(可以由小调到大)，频率大概2.7KHZ，可以直接响的为有源电磁式蜂鸣器，不直接响的，需要方波来驱动才可以响的为无源电磁式蜂鸣器。

IGBT

IGBT：绝缘栅极双极性晶体管，是由三极管和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件，兼有MOSFET的高输入阻抗和三极管 的低导通压降两方面的优点。

特点

IGBT综合了以上两种器件的优点:
高输入阻抗，低导通压降;
电压控制，驱动功率小，开关速度快;
工作效率可达10~40KHz (比电力三极管高) ;
饱和压降低(比MOSFET小得多，与电力三极管相当) ;
电压、电流容量较大，安全工作区域宽。
非常适合应用于直流电压为600V及以上的变流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。

结构：IGBT是以GTR为主导件，MOSFET为驱动件的复合结构

注释:GTR是三极管的一-种，Giant Transistor,巨型晶体管由于可工作在高电压、高电流下，也称电力晶体管。
符号：

工作原理

若在IGBT的栅极和发射极之间加上驱动正电压，则MOSFET导通，这样PNP晶体管的集电极与基极之间成低阻状态而使得晶体管导通;若IGBT的栅极和发射极之间电压为0V,则MOSFET截止，切断PNP晶体管基极电流的供给，使得晶体管截止。
安全性与可靠性

IGBT栅极与发射极之间的电压;
IGBT集电极与发射极之间的电压;
流过IGBT集电极一发射极的电流;
IGBT结温
如果IGBT栅极与发射极之间的电压，即驱动电压过低,则IGBT不能稳定正常地工作,如果过高超过栅极一发射极之间的耐压则IGBT可能永久性损坏;同样,如果加在IGBT集电极与发射极允许的电压超过集电极一发射极之间的耐压,流过IGBT集电极一发射极的电流超过集电极一发射极允许的最大电流,IGBT的结温超过其结温的允许值,IGBT都可能会永久性损坏。

工作特性

静态特性
A：伏安特性(输出特性): Ic=f (Uce)。IGBT的伏安特性如下图a)所示，与GTR的伏安特性基本相似，不同的是，控制参数是栅源申压，而不是基极申流。
B：转移特性: IGBT的转移特性与MOS管的转移特性相同，Ic=f (Uge)
C：静态开关特性:当栅源电压大于阈值电压时，IGBT即导通。特性如图C

动态特性：IGBT的动态特性指IGBT在开关期间的特性，包括开通过程，关断过程以及擎住效应。
开通过程:
IGBT的开 通过程与功率MOSFET的开通过程相类似，这是因为IGBT在开通过程中大部分时间是作为功率MOSFET运行的。开通时间由4部分组成:一段是从外施栅极脉冲UGM由负到正跳变开始，到栅一-射电压充电到UT的时间(对应t1-t0)的开通延迟时间td。另一段是集电极电流从零开始，上升到90%稳态值的时间(t2-t1) ，称电流上升时间tr。在这两段时间内，集一射极间电压UCE基本不变。f=t2以后，集-射极电压UCE开始下降，UCE的下降过程分为tvf1和tvf2两段。下降时间tvf1是MOSFET单独工作时集-射极电压下降时间(t3-t2) ，tvf2是功率MOSFET和PNP晶体管同时工作时集-射极电压下降时间(t3-t4) ，由于UCE下降时，IGBT中功率MOSFET的栅、漏电容增加，而且IGBT中的PNP晶体管由放大状态转入饱和状态也需要一个过程，因此tvf2段电压下降过程变缓。只有在tvf段结束时，IGBT才完全进入饱和状态。所以，总开通 时间ton=td+tr+tvf1+fvf2.
参数有

开通延时时间td (on);
电流上升时间tr;
开通时间ton;
tfv1 MOSFET单独工作时的电压下降过程;
tfv2 MOSFET与PNP晶 体管同时工作时的电压下降过程;

关断过程

给栅极施加反向脉冲电压-UGM，在此反向电压作用下，内部等效MOSFET输入电容放电，内部等效GTR仍然导通，t5~t6时间内， 集电极电流、电压无明显变化，这段时间定义为存储时间ts。t6时刻后，MOSFET开始退出饱和，器件电压随之上升，PNP管集电极电流无明显变化。t7时刻UCE.上升到接近UCM, t6~t7这段时间称电压上升时间tvr.之后，功率MOSFET退出饱和GTR基极电流下降，集电极电流减小，从栅极电压+UGE的脉冲后沿下降到其幅值的90%的时刻起，到集电极电流下降至90% ICM止(约为t5^ t7)，这段时间为关断延迟时间幻td(off)。此后，UGE继续衰减，到t8时刻，UGE下降到UT，MOSFET关断， PNP管基极电流为零，集电极电流下降到接近于零。集电极电流从90%ICMT降至10%ICM的这段时间为电流下降时间tif。由于晶体管内部存储电荷的消除还需要一定时间，因此f= t8以后还有一个尾部时间tt，这段时间内，由于集-射极电压已经建立，会产生较大的损耗。定义t5~t8这段时间为关断时间toff,即toff=td(I)+tif=ts+tvf+tif。IGBT内部由于双极型PNP晶体管的存在，带来了通流能力增大、器件耐压提高、器件通态压降降低等好处，但由于少子储存现象的出现，使得IGBT的开关速度比功率MOSFET的速度要低。
参数有

关断延时时间td (off)
电流上下降时间tr
关断时间toff
tfil MOSFET关断过程中Ic下降较快
tfi2 PNP 晶体管在关断过程中Ic下降较慢

擎住效应：IGBT失控的一种现象
若Ic瞬间过大，即使撤掉Uge，IGBT也会像 晶闸管一样导通， 使G极失去了控制作用，这种效应就叫做擎住效应。

选型

电压规格
电流规格
电路结构
封装

电路设计注意事项

驱动电路
栅极保护电路
过载保护：1.2~1.5倍的过载保护
对于过载保护不必快速响应，可以采用集中式保护，即检测输入端或直流环节的总电流，在此电流超过设定值 后比较器翻转,封锁所有IGBT驱动器的输入脉冲，使得输出电流降为0。这种一旦动作后要通过复位才能恢复正常工作。
短路保护：(8~ 10倍)的短路保护
过电压保护：驱动电路和控制电路要进行电气隔离，根据电压等级考虑电气间隙，设计余量不足的隔离会损坏驱动电路。
温度保护：IGBT的最高工作温度取决与他所允许的最高结温，在该温度下必须要做散热设计
静电防护
由于IGBT模块为MOS结构，对于静电就要十分注意。IGBT的Vge的保证值为正负20V， 在模块上加超出保证值的电压，会导致损坏的危险。因此在栅极-发射极之间不能超出保证值电压。

1)在使用模块时，手持分装件时，请勿触摸驱动端子部分。
2)在用导电材料连接驱动端子的模块时，在配线未布好之前，请先不要接上模块
尽量在底板良好接地的情况下操作。
当必须要触摸模块端子时，要先将人体或衣服上的静电放电后，再触摸。
在焊接作业时，焊机与焊槽之间的漏泄容易引起静电压的产生，为了防止静电的产生，请先将焊机处于良好的接地状态下。
装部件的容器，请选用不带静电的容器。

PS: 应注意并联问题
用于大容量逆变器等控制大电流场合使用IGBT模块时，可以使用多个器件并联
并联时，要使每个器件流过均等的电流是非常重要的，如果一旦电流平衡达到破坏，那么电过于集中的那个器件将可能被损坏。为使并联时电流能平衡，适当改变器件的特性及接线方法。例如:挑选器件的VCE(sat)相同的并联是很重要的。

应用领域

GBT开发之初主要应用在电机、变换器(逆变器)、变频器、UPS、EPS电源、风力发电设备等工业控制领域。IGBT凭借着电压控制、驱动简单，开关频率高、开关损耗小，可实现短路保护等优点在600V及以上中压应用领域中竞争力逐步显现，在UPS、开关电源、电车、交流电机控制中已逐步替代GTO、GTR.
IGBT在汽车中的应用主要集中在汽车点火器上，已成功地取代达林顿管成为汽车点火器的首选。飞兆、英飞凌、ST在该市场中有很强的竞争力。
中国铁路的发展离不开大量电力机车和高速动车组，电力机车需要500个IGBT，动车组需要超过100个IGBT，一节地铁需要50~80个IGBT模块。粗略估计上述轨道交通市场对IGBT模块的需求将超过3百万个，可以想见轨道交通给IGBT市场所带来的空前机遇和发展空间。
发展趋势: IGBT

模块发展趋向是高耐压、大电流、高速度、低压降、高可靠、低成本为目标的，特别是发展高压变频器的应用，简化其主电路，减少使用器件，提高可靠性，降低制造成本，简化调试工作等，都与IGBT有密切的内在联系。

市场

目前市场上比较流行的IGBT模块主要品牌有英飞凌(西门子、欧派克)、西门康、三菱、富士、SPN、ON、仙童、东艺、三垦、三社、IR、ABB、DW、KEC等

电源转换器件

用途

用于转换电压值，将高电压转换为低电压或者将低电压转换为高电压。
用于稳压，使得输出的电压值稳定，适合于单片机或者PCB板的其它地方使用。
用于隔离，在一些需要隔离的电路中，起到隔离的作用。
转换正负电压，将正电压转换成负电压给电路板供电。

电源转换器件

这里主要介绍78XX/79XX系列的三端稳压器
作用:变换电压、稳压
电子产品中常见到的三端稳压集成电路有正电压输出的78Xx系列和负电压输出的79X X系列。故名思义，三端IC是指这种稳压用的集成电路只有三条弓|脚输出，分别是输入端、接地端和输出端。
用78/79系列三端稳压IC来组成稳压电源所需的外围元件极少，电路内部还有过流过热及调整管的保护电路，使用起来可靠、方便，而且价格便宜。该系列集成稳压IC型号中的78或79后面的数字代表该三端集成稳压电路的输出电压，如7806表示 ;输出电压为正6V，7909表示输出电压为负9V。


注意三端集成稳压电路的输入、输出和接地端绝不能接错，不然容易烧坏。一般三端集成稳压电路的最小输入、输出电压差约为2V，否则不能输出稳定的电压，一般应使电压差保持在4- 5V，即经变压器变压，二极管整流，电容器滤波后的电压应比稳压值高一些
在实际应用中，应在三端集成稳压 电路上安装足够大的散热器( 当然小功率的条件下不用)。当稳压管温度过高时，稳压性能将变差，甚至损坏。
tips:散热片总是和最低电位的弓|脚相连。这样在78系列中，散热片和地相连接，而在79系列中，散热片却和输入端相连接当制作中需要一个能输出1.5A以上电流的稳压电源，通常采用几块三端稳压电路并联起来，使其最大输出电流为N个1.5A。

隔离电源转换

作用:隔离、电压转换、稳压
举例:常用的有金升电源模块、周立功电源模块
优点:封装多样，使用方便，效率高，体积小，可靠性高，隔离效果好，具有多种保护功能，应用范围广

实例

78系列

负电压转换芯片

晶振

什么是晶振
晶振用一种能把电能和机械能相互转化的晶体在共振的状态下工作，以提供稳定，精确的单频振荡。在通常工作条件下，普通的晶振频率绝对精度可达百万分之五十。高级的精度更高。有些晶振还可以由外加电压在一定范围内调整频率，称为压控振荡器(VCO)。
电路标识

应用
通用晶体振荡器，用于各种电路中，产生振荡频率。
时钟脉冲用石英晶体谐振器，与其它元件配合产生标准脉冲信号，广泛用于数字电路中。
微处理器用石英晶体谐振器。
钟表用石英晶体振荡器。

晶振在单片机中的作用

晶振的作用是为系统提供基本的时钟信号。通常-一个系统共用一个晶振，便于各部分保持同步。有些通讯系统的基频和射频使用不同的晶振，而通过电子调整频率的方法保持同步。
晶振通常与锁相环电路配合使用，以提供系统所需的时钟频率。如果不同子系统需要不同频率的时钟信号，可以用与同一个晶振相连的不同锁相环来提供。

有源与无源晶振的区别

无源晶体

无源晶体需要 用单片机内的振荡器[在datasheet上有建议的连接方法。无源晶体没有电压的问题，信号电平是可变的，也就是说是根据起振电路来决定的，同样的晶体可以适用于多种电压，可用于多种不同时钟信号电压要求的单片机而且价格通常也较低，因此对于-般的应用如果条件许可建议用晶体，这尤其适合于产品线丰富批量大的生产者。无源晶体相对于晶振而言其缺陷是信号质量较差，通常需要精确匹配外围电路(用于信号匹配的电容、电感、电阻等)，更换不同频率的晶体时周边配置电路需要做相应的调整。建议采用精度较高的石英晶体，尽可能不要采用精度低的陶瓷警惕。

有源晶振

有源晶振不需要单片机的内部振荡器，信号质量好，比较稳定，而且连接方式相对简单(主要是做好电源滤波，通常使用一一个 电容和电感构成的PI型滤波网络，输出端用一个小阻值的电阻过滤信号即可)，不需要复杂的配置电路。有源晶振通常的用法:一脚悬空，二脚接地，三脚接输出，四脚接电压。相对于无源晶体有源晶振的缺陷是其信号电平是固定的，需要选择好合适输出电平，灵活性较差，而且价格高。对于时序要求敏感的应用，个人认为还是有源的晶振好，因为可以选用比较精密的晶振，甚至是高档的温度补偿晶振。有些单片机内部没有起振电路，只能使用有源的晶振，如TI的6000系列等。有源晶振相比于无源晶体通常体积较大，但现在许多有源晶振是表贴的，体积和晶体相当，有的甚至比许多晶体还要小。

晶振电路设计注意事项

1、需要倍频的单片机需要配置好PLL周边配置电路，主要是隔离和滤波;
2、20MHz以下的晶体晶振基本上都是基频的器件，稳定度好，20MHz以上的大多是谐波的(如3次谐被、5次谐波等等)，稳定度差，因此强烈建议使用低频的器件，毕竟倍频用的PLL电路需要的周边配置主要是电容、电阻、电感，其稳定度和价格方面远远好于晶体晶振器件;
3、时钟信号走线长度尽可能短，线宽尽可能大，与其它印制线间距尽可能大，紧靠器件布局布线，必要时可以走内层，以及用地线包围;当非常低的电流通过IC晶振振荡器时，如果线路太长，会使它对EMC、ESD与串扰产生非常敏感的影响。而且长线路还会给振荡器增加寄生电容。

如何判断晶振的好坏

1、用数字电容表(或数字万用表的电容档)测量其电容，一般损坏的晶振容量明显减小(不同的晶振其正常容量具有于定的范围，可测量好的得到，一般在几十到几百PF。
2、贴近耳朵轻摇，有声音就一定是坏的(内部的晶体已经碎了，还能用的话频率也变了)。
3、测试输出脚电压。一般正常情况下，大约是电源电压的一半。因为输出的是正弦波(峰峰值接近源电压)，用万用表测试时，就差不多是一半。

晶振不起振排错

1. PCB布线是否有错（排除单片机问题）
2.负载电容与匹配电容是否与晶振匹配，电容有没有问题，尝试换一下电容
3.走线是否太长，有干扰。或晶振两个引脚间是否有走线 。走线应尽可能短，杜绝两引脚间走线
4. 外围电路也没有干扰

继电器

继电器工作原理和作用

继电器是一种电控制器件，是当输入量(激励量)的变化达到规定要求时，在电气输出电路中使被控量发生预定的阶跃变化的一种电器。它具有控制系统(又称输入回路)和被控制系统(又称输出回路)之间的互动关系。通常应用于自动化的控制电路中，它实际上是用小电流去控制大电流运作的一-种“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等。
电磁式继电器的作用原理
工作原理分析链接
表示方法

触点形式：常开，常闭，转换型

作用
继电器有如下几种作用：
1）扩大控制范围：例如，多触点继电器控制信号达到某一定值时，可以按触点组的不同形式，同时换接、开断、接通多路电路。
2）放大：例如，灵敏型继电器、中间继电器等，用一个很微小的控制量，可以控制很大功率的电路。
3）综合信号：例如，当多个控制信号按规定的形式输入多绕组继电器时，经过比较综合，达到预定的控制效果。
4）自动、遥控、监测：例如，自动装置上的继电器与其他电器一起，可以组成程序控制线路，从而实现自动化运行。

继电器分类

根据动作原理不同，继电器可以分为:电磁式、感应式、电子式、热效应式、气动式和电动机式等。最常用的是电磁式继电器，它是根据吸弓|线圈中的电流量大小来动作的。
继电器分为交流和直流两种;吸引线圈采用直流控制的叫直流继电器:吸引线圈采用交流控制的叫交流继电器。
控制系统中使用的继电器种类很多，经常用的有电压及电流继电器，时间继电器以及中间继电器。

常用继电器介绍

电压电流继电器
电流继电器是反映电流变化的继电器，它的吸引线圈匝数少，线径粗。能通过较大的电流，使用时与负载串联。
电压继电器是反映电压变化的继电器，它的吸引线圈匝数多，线径细。使用时与电源并联。
电压继电器线圈输入的信号是相对恒定的电压值，一般是电源电压直接加在线圈上或通过网络分配给它以恒定的电压值。因此，回路电流主要取决于线圈阻抗，一般不涉及其它回路元件。为了尽量减小它对其它支路的分流作用，一般导线细，匝数多，电感和电阻都较大，线圈电流不大。
从工作原理来讲，二者均属电磁继电器，没有任何区别。但从继电器的设计讲，二者是有区别的。
电流继电器磁路系统按IW=C来考虑，即在继电器动作过程中由于衔铁的动作而导致线圈电感发生变化时，也不会影响到回路电流值。该电流是由回路中其它电路元件较大的阻抗决定了的，电流继电器线圈阻抗对整个回路阻抗的影响可忽略不计。因此，一般电流继电器线圈导线匝数少，电感和电阻均较小，因而线圈电流较大。供给电流继电器线圈的是恒定的电流值。
电压继电器线圈输入的信号是相对恒定的电压值，一般是电源电压直接加在线圈上或通过网络分配给它以恒定的电压值。因此，回路电流主要取决于线圈阻抗，一般不涉及其它回路元件。为了尽量减小它对其它支路的分流作用，一般导线细，匝数多，电感和电阻都较大，线圈电流不大。
电流继电器是用于电气设备或电动机免于过电流和欠电流的一种保护电器器件。将电流继电器线圈串接在主电路中，感测主电路的工作电流，电流继电器的过电流参数整定值一般为被保护线路额定电流的1.1——4倍。当被保护线路中电流正常时，衔铁不动作，被保护线路中的电流高于额定值，达到过电流继电器的整定值时，衔铁吸合，触点机构动作，常开和常闭触点输出相应的控制信号，从而达到保护的作用。
电流继电器的欠电流参数整定值一般吸引电流为线圈额定电流的30％——65％，释放电流为额定电流的10％——20％，因此，在电路正常工作时，衔铁是吸合的，只有当电流降低到某一整定值时，衔铁释放，触点机构动作，常开和常闭触点输出相应的控制信号，从而达到保护的作用。电压继电器是用于电气设备或电动机免于过电压和欠电压的一种保护电器器件。将电压继电器线圈并联接入在主电路中，感测主电路的线路电压，电压继电器的过电压参数整定值一般为被保护线路额定电压的1.05——1.2倍。当被保护线路电压正常时，衔铁不动作，被保护线路电压高于额定值，达到过电压继电器的整定值时，衔铁吸合，触点机构动作，常开和常闭触点输出相应的控制信号，从而达到保护的作用。
电压继电器的欠电压参数整定值一般为被保护线路额定电压的0.1——0.6倍。当被保护线路电压正常时，衔铁可靠吸合，被保护线路电压降至欠电压继电器的释放整定值时，衔铁释放，触点机构复位，常开和常闭触点复位，从而达到保护的作用。

时间继电器
在控制线路中，为了达到控制的顺序性，完善保护目的，需要是一些装置的动作有一定的延时。
时间继电器的特点就是当得到控制信号后，如继电器线圈接通或是断开电源，其触点状态并不立即改变，而是通过一段时间的延时后，触电才会闭合或者断开，因此也称为延时继电器。

中间继电器
中间继电器有交、直流两种，中间继电器的特点是触点数目较多，一般在3-3对以上，触电形式常采用桥型触点(与接触器辅助触点相同)。动作功率较大的中间继电器与小型接触器的结构相同。

用继电器可实现逻辑电路"与"、”或“、"非”

And:与运算。只有同为真时才为真，近似于乘法。
Or:或运算。只有同为假时才为假，近似于加法。
Xor:异或运算。相同为假，不同为真。

光耦

光耦合器(opticalcoupler, 英文缩写为OC)亦称光电隔离器或光电耦合器，简称光耦。它是以光为媒介来传输电信号的器件，通常把发光器(红外线发光二极管LED)与受光器(光敏半导体管)封装在同一管壳内。当输入端加电信号时发光器发出光线，受光器接受光线之后就产生光电流，从输出端流出，从而实现了“电-光-电”转换。以光为媒介把输入端信号耦合到输出端的光电耦合器，由于它具有体积小、寿命长、无触点，抗干扰能力强，输出和输入之间绝缘，单向传输信号等优点，在数字电路.上获得广泛的应用。
电路模型图

光电耦合器分为两种:一种为非线性光耦，另一种为线性光耦。
常用的4N系列光耦属于非线性光耦，常用的线性光耦是PC817A-C系列。
非线性光耦的电流传输特性曲线是非线性的，这类光耦适合于弄开关信号的传输，不适合于传输模拟量。
线性光耦的电流传输特性曲线接进直线，并且小信号时性能较好，能以线性特性进行隔离控制。开关电源中常用的光耦是线性光耦。如果使用非线性光耦，有可能使振荡波形变坏，严重时出现寄生振荡。

光耦参数

正向电流IF:在被测管两端加一定的正向电压时二极管中流过的电流。
反向电流IR:在被测管两端加规定反向工作电压VR时，二极管中流过的电流。
反向击穿电压VBR:被测管通过的反向电流IR为规定值时，在两极间所产生的电压降。
结电容CJ:在规定偏压下，被测管两端的电容值。
反向击穿电压V(BR)CEO:发光二 极管开路，集电极电流IC为规定值，集电极与发射集间的电压降。
输出饱和压降VCE(sat):发光二极管工作电流IF和集电极电流IC为规定值时，并保持IC/IF≤CTRmin时(CTRmin在被测管技术条件中规定值时，流过集电极的电流为反向截止电流。
电流传输比CTR:输出管的工作电压为规定值时，输出电流和发光二极管正向电流之比为电流传输比CTR (光耦合器的增益)。
此外，在传输数字信号时还需考虑上升时间、下降时间、延迟时间和存储时间等参数。
tips:电流传输比是光耦合器的重要参数，通常用直流电流传输比来表示。当输出电压保持恒定时，它等于直流输出电流IC与直流输入电流IF的百分比。采用一只光敏三极管的光耦合器，CTR的范围大多为20% ~ 300%(如4N35)，而pc817则为80%~ 160%，如EL817可达50%~ 600%。这表明欲获得同样的输出电流，后者只需较小的输入电流。因此，CTR参数与晶体管的hFE有某种相似之处。

线性光耦选取原则

在开关电源的隔离中，以及设计光耦反馈式开关电源时必须正确选择线性光耦合器的型号及参数，除了必须遵循普通光耦的选取原则外，还必须遵循下列原则:
1、推荐采用线性光耦合器，其特点是CTR值能够在一-定范围内做线性调整
2、光耦合器的电流传输比(CTR)的允许范围是50%~ 200%。这是因为当CTR<50%时，光耦中的LED就需要较大的工作电流(IF> 5.0mA)，才能正常控制单片开关电源IC的占空比，这会增大光耦的功耗。若CTR> 200%，在启动电路或者当负载发生突变时，有可能将单片开关电源误触发，影响正常输出。
3、若用放大器电路去驱动光电耦合器，必须精心设计，保证它能够补偿耦合器的温度不稳定性和漂移。

光耦使用技巧

光耦以光信号为媒介来实现电信号的耦合与传递，输入与输出在电气上完全隔离，具有抗干扰性能强的特点。对于既包括弱电控制部分，又包括强电控制部分的工业应用测控系统，采用光耦隔离可以很好地实现弱电和强电的隔离，达到抗干扰目的。但是，使用光耦隔离需要考虑以下几个问题:
①光耦直接用于隔离传输模拟量时，要考虑光耦的非线性问题;
②光耦隔离传输数字量时，要考虑光耦的响应速度问题;
③如果输出有功率要求的话，还得考虑光耦的功率接口设计问题。

光电耦合器非线性的克服
光电耦合器的输入端是发光二极管，因此，它的输入特性可用发光二极管的伏安特性来表示，如图b所示;输出端是光敏三极管，因此光敏三极管的伏安特性就是它的输出特性，如图c所示。由图可见，光电耦合器存在着非线性工作区域，直接用来传输模拟量时精度较差。

利用2个具有相同非线性传输特性的光电耦合器，T1和T2，以及2个射极跟随器A1和A2组成，如下图所示。如果T1和T2是同型号同批次的光电耦合器，可以认为他们的非线性传输特性是完全一致的， 即K1(I1)=K2(I1)，则放大器的电压增益G=Uo/U1=I3R3/I2R2= (R3/R2)[K1(I1 )/K2(I1)]=R3/R2。由此可见，利用T1和T2电流传输特性的对称性，利用反馈原理，可以很好的补偿他们原来的非线性。
提高光电耦合器的传输速度
由于光耦自身存在的分布电容，对传输速度造成影响，光敏三极管内部存在着分布电容Cbe和Cce，如图所示。由于光耦的电流传输比较低，其集电极负载电阻不能太小，否则输出电压的摆幅就受到了限制。但是，负载电阻又不宜过大，负载电阻RL越大，由于分布电容的存在，光电耦合器的频率特性就越差，传输延时也越长。

光耦功率接口设计
微机测控系统中，经常要用到功率接口电路，以便于驱动各种类型的负载，如直流伺服电机、步进电机、各种电磁阀等。这种接口电路一般具有带负载能力强、输出电流大、工作电压高的特点。
下图是采用光电耦合器隔离驱动直流负载的典型电路。因为普通光电耦合器的电流传输比CRT非常小，所以一般要用三极管对输出电流进行放大，也可以直接采用达林顿型光电耦合器来代替普通光耦T1。 >对于交流负载，可以采用光电可控硅驱动器进行隔离驱动设计，例如TLP541G，4N39。光电可控硅驱动器，特点是耐压高，驱动电流不大，当交流负载电流较小时，可以直接用它来驱动。
当负载电流较大时，可以外接功率双向可控硅。

缓冲器

定义:缓冲器是数字元件的其中一种，它对输入值不执行任何运算，其输出值和输入值一样，但它在计算机的设计中有着重要作用。
分类:缓冲器分为两种，常用缓冲器（常规缓冲器）和三态缓冲器。缓冲器又可以分为输入缓冲器和输出缓冲器两种。
常用的74系列

74HC34六缓冲器
74HC35六缓冲器(oc)
74HCO6六高压输出反相缓冲器/驱动器(oc,30v)
74HC07六高压输出缓冲器/驱动器(oc,30v)

工作原理

为减少信息传输线的数目，大多数计算机中的信息传输线均采用总线形式，即凡要传输的同类信息都走同一组传输线，且信息是分时传送的。在计算机中一般有三组总线，即数据总线、地址总线和控制总线。为防止信息相互干扰，要求凡挂在总线上的寄存器或存储器等，它的传输端不仅能呈现0、1两个信息状态，而且还应能呈现第三种状态一一高阻抗状态（又称高阻状态），即此时好像它们的输出被断开，对总线状态不起作用，此时总线可由其它器件占用。三态门即可实现上述的功能，它除具有输入输出端之外，还有一控制端。
当控制端E=1时，输出=输入，此时总线由该器件驱动，总线上的数据由输入数据决定;
当控制端E=O时，输出端呈高阻抗状态，该器件对总线不起作用。当寄存器输出端接至三态门，再由三态门输出端与总线连接起来，就构成三态输出的缓冲寄存器。如图所示就是一个4位的三态输出缓冲寄存器。由于这里采用的是单向三态门，所以数据只能从寄存器输出到数据总线。如果要实现双向传送，则要用双向三态门。

触发器

双稳态器件有两类:一类是触发器，一类是锁存器。锁存器是触发器的原始形式。
触发器
触发器是具有记忆功能,能存储数字信号的基本逻辑单元.触发器有两个稳定状态,1状态和0状态。在输入触发信号的作用下，两个稳定状态可以相互转换，并且能在触发信号消失后保持信号作用时的稳态不变。
触发器有单稳态、,双稳态和无稳态触发器（多谐振荡器）等几种。
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锁存器
锁存器是数字电路中的一种具有记忆功能的逻辑元件。锁存，就是把信号暂存以维持某种电平状态，在数字电路中则可以记录二进制数字信号“0”和“1”。
只有在有锁存信号时输入的状态被保存到输出，直到下一个锁存信号。通常只有0和1两个值。

分类
按结构分类:基本RS触发器、同步RS触发、主从RS触发器、维持阻塞和边沿型触发器
按照功能分:RS、JK、D、T和T`型触发器
按触发方式分:上升沿、下降沿触发器和高电平、低电平触发器

计数器

逻辑功能
计数器的基本功能是对输入时钟脉冲进行计数。它也可用于分频、定时、产生节拍脉冲和脉冲序列及进行数字运算等等。
分类
按照脉冲输入方式，分为同步和异步计数器;
按照进位体制，分为二进制、十进制和任意进制技术;按照逻辑功能，分为加法、减法和可逆计数器。

末尾

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