基础电子中的电路基础知识

基本电子产品入门比您想象的要容易。这个Instructable有望使电子学的基础神秘化，以便对建筑电路感兴趣的任何人都可以踏上第一步。这是对实用电子学的快速概述，而我的目标不是深入研究电气工程科学。如果您有兴趣了解有关基础电子学的更多信息，那么Wikipedia是开始搜索的好地方。

在这本Instructable的结尾，任何有兴趣学习基本电子学的人都应该能够阅读原理图并使用标准的电子组件构建电路。

步骤1：电力

有两种类型的电信号，即交流电（AC）和直流电（DC）。

在交流电的作用下，电流在整个电路中的流动方向不断变化。您甚至可以说这是交替的方向。反转速率以赫兹为单位，即每秒的反转次数。因此，当他们说美国电源为60Hz时，它们的意思是每秒反转次（每个周期两次）。

使用直流电时，电流在电源和地面之间沿一个方向流动。在这种布置中，总有一个正电压源和一个接地（0V）电压源。您可以通过用万用表读取电池来进行测试。有关如何执行此操作的详细说明，请查看Ladyada的万用表页面（您将特别要测量电压）。

说到电压，通常将电定义为具有电压和额定电流。电压的单位显然是伏特，电流的单位是安培。例如，全新的9V电池的电压为9V，电流约为mA（毫安）。

电也可以根据电阻和瓦特来定义。在下一步中，我们将稍微讨论阻力，但是我不会深入探讨瓦特。当您深入研究电子产品时，会遇到具有瓦特额定值的组件。切勿超过组件的额定功率，这一点很重要，但是幸运的是，可以通过将电源的电压和电流相乘轻松地计算出直流电源的功率。

如果您想更好地了解这些不同的度量，它们的含义以及它们之间的关系，请观看有关欧姆定律的视频。

大多数基本电子电路都使用直流电。因此，所有有关电的进一步讨论都将围绕直流电展开。

（请注意，此页面上的某些链接是会员链接。这不会为您改变商品的成本。我将获得的所有收益再投资到新项目的开发中。如果您对替代供应商有任何建议，请让我知道。）

步骤2：电路

电路是电流可以流经的完整闭合路径。换句话说，闭合电路将允许电流在电源和地面之间流动。开路会中断电源与地面之间的电流。

属于此封闭系统且允许电流在电源与地面之间流动的任何事物均被视为电路的一部分。

步骤3：抵抗

要记住的下一个非常重要的考虑因素是必须在电路中使用电。

例如，在上面的电路中，电流流经的电动机为电流增加了阻力。因此，所有通过电路的电都被投入使用。

换句话说，需要在正极和地面之间连接一些东西，以增加电流的阻力并用尽它。如果正电压直接接地，并且不首先通过会增加电阻的物体（例如电动机），则将导致短路。这意味着正电压直接接地。

同样，如果电流通过的一个组件（或一组组件）没有为电路增加足够的电阻，则同样会发生短路（请参见欧姆定律视频）。

短路很糟糕，因为它们会导致电池和/或电路过热，断裂，着火和/或爆炸。

确保绝对不要将正电压直接接地，以防止短路，这一点非常重要。

就是说，请始终记住，电始终遵循对地面电阻最小的路径。这就是说，如果您给正电压选择通过电动机接地，还是沿着一条导线直接接地，那么它将跟随导线，因为导线的电阻最小。这也意味着通过使用导线绕过电阻源直接接地，会造成短路。平行布线时，请务必确保绝不要将正电压意外接地。

还要注意，开关不会给电路增加任何电阻，仅在电源和地之间增加一个开关就会造成短路。

步骤4：串联Vs。平行线

您可以通过两种不同的方式将事物连接在一起，称为串联和并联。

当事物串联连接时，事物又要彼此连接，这样，电流必须先穿过一件东西，然后再穿过另一件东西，再依次穿过，依此类推。

在第一个示例中，电动机，开关和电池都串联连接，因为唯一的电流流动路径是一条，另一条和另一条。

当事物并行布线时，它们并排布线，以使电流同时从一个公共点流到另一个公共点。

在下一个示例中，电动机并联连接，因为电流从两个公共点流过两个电动机，因此电流从一个公共点流到另一个公共点。

在最后一个示例中，电动机并联连接，但成对的并联电动机，开关和电池均串联连接。因此，电流以并联方式在电动机之间分配，但仍必须从电路的一部分到另一部分串联通过。

如果这还没有意义，请不要担心。当您开始构建自己的电路时，所有这些都将变得清晰起来。

步骤5：基本组件

为了构建电路，您需要熟悉一些基本组件。这些组件看似很简单，但却是大多数电子项目中的基础。因此，通过学习这几个基本部分，您将可以走很长一段路。

当我详细说明接下来的步骤中的每个步骤时，请耐心等待。

步骤6：电阻

顾名思义，电阻器会增加电路的电阻并减少电流。在电路图中，它以尖锐的曲线形式表示，旁边是一个值。

电阻上的不同标记代表不同的电阻值。这些值以欧姆为单位。

电阻器还具有不同的功率额定值。对于大多数低压直流电路，应使用1/4瓦电阻器。

您从左向右（通常）的金条读取值。前两种颜色代表电阻值，第三种代表乘数，第四种（金带）代表组件的公差或精度。您可以通过查看电阻颜色值图表来判断每种颜色的值。

或者...为了使您的生活更轻松，您可以使用图形电阻计算器简单地查找值。

无论如何...带有棕色，黑色，橙色，金色标记的电阻将转换为：

1（棕色）0（黑色）x1,=10,，公差为+/-5％

任何超过1欧姆的电阻器通常都使用字母K进行短路。例如，1,表示1K；而1表示1K。3,，将转换为3.9K；,欧姆将变成K。

超过百万的欧姆值用字母M表示。在这种情况下，1,,欧姆将变为1M。

步骤7：电容器

电容器是存储电能的组件，然后在出现电能下降时将其放电到电路中。您可以将其视为储水罐，该储水罐在发生干旱时会释放水以确保水流稳定。

电容器的单位为法拉。大多数电容器中通常会遇到的值以皮法拉（pF），纳法拉（nF）和微法拉（uF）为单位。这些通常可以互换使用，这有助于准备转换表。

最常见的电容器类型是看起来像微型M＆M的陶瓷圆盘电容器，其中伸出了两根电线，而看起来更像是小的圆柱形管的电解电容器，其中有两条电线从底部（或有时在两端）伸出。

陶瓷盘式电容器是非极化的，这意味着无论将其插入电路中的哪种方式，电流都可以通过它们。它们通常标有需要解码的数字代码。阅读陶瓷电容器的说明可在此处找到。这种类型的电容器通常在示意图中表示为两条平行线。

电解电容器通常是极化的。这意味着需要将一个分支连接到电路的接地侧，而另一个分支必须连接到电源。如果向后连接，它将无法正常工作。电解电容器上写有值，通常用uF表示。它们还会用减号（-）标记连接到地面的腿。该电容器在示意图中以并排的直线和曲线表示。直线表示连接电源的一端，曲线表示接地。

步骤8：二极管

二极管是极化的组件。它们仅允许电流沿一个方向通过它们。这很有用，因为可以将其放置在电路中以防止电流以错误的方向流动。

要记住的另一件事是，它需要能量穿过二极管，这会导致电压下降。通常损耗约为0.7V。在以后讨论一种称为LED的特殊形式的二极管时，请记住这一点很重要。

二极管一端的环表示二极管接地的一侧。这是阴极。然后，另一端接上电源。这一侧是阳极。

二极管的零件号通常写在其上，您可以通过查找其数据表来找到其各种电性能。

它们在示意图中表示为一条直线，三角形指向该直线。该线是连接到地面的那一侧，三角形的底部连接到电源。

步骤9：晶体管

甲晶体管需要在一个小的电流在其基部销并放大它，使得更大的电流可以在其集电极之间并发射针通过。在这两个引脚之间流过的电流量与施加在基础引脚上的电压成正比。

晶体管有两种基本类型，即NPN和PNP。这些晶体管在集电极和发射极之间具有相反的极性。有关晶体管的非常全面的介绍，请查看此页面。

NPN晶体管允许电流从集电极引脚流到发射极引脚。它们在示意图中用基座的线，连接到基座的对角线和背离基座的对角箭头表示。

PNP晶体管允许电流从发射极引脚流到集电极引脚。它们在示意图中用基座的线，连接到基座的对角线和指向基座的对角箭头表示。

晶体管上印有其零件号，您可以在线查找其数据表以了解其引脚布局和特定特性。一定要注意晶体管的电压和电流额定值。

步骤10：集成电路

一个集成电路是已经与所述芯片连接到电路中的一个点的每个腿小型化并配合到一个小的芯片的整个专用电路。这些小型化电路通常由诸如晶体管，电阻器和二极管的组件组成。

例如，定时器芯片的内部原理图中包含40多个组件。

像晶体管一样，您可以通过查找数据手册来全面了解集成电路。在数据手册中，您将学习每个引脚的功能。它还应说明芯片本身和每个单独引脚的电压和电流额定值。

集成电路具有各种不同的形状和尺寸。作为初学者，您将主要使用DIP芯片。这些具有用于通孔安装的销。随着技术的进步，您可能会考虑将SMT芯片表面贴装焊接到电路板的一侧。

IC芯片的一个边缘上的圆形凹口表示芯片的顶部。芯片左上方的引脚被认为是引脚1。从引脚1开始，您依次从侧面向下读取直到到达底部（即引脚1，引脚2，引脚3..）。到达底部时，您移至芯片的另一侧，然后开始向上读取数字，直到再次到达顶部为止。

请记住，一些较小的芯片在引脚1旁边有一个小点，而不是在芯片顶部有一个槽口。

没有将所有IC都集成到电路图中的标准方法，但是通常将它们表示为带有数字的方框（数字表示引脚号）。

步骤11：电位器

电位器是可变电阻器。用简单的英语来说，它们具有某种旋钮或滑块，您可以转动或推动这些旋钮或滑块来改变电路中的电阻。如果您曾经在立体声或滑动式调光器上使用过音量旋钮，那么您就在使用电位计。

电位计像电阻一样以欧姆为单位进行测量，但是它们没有色带，而是直接在其上标明了其额定值（即“1M”）。它们还标有“A”或“B”，表示其具有的响应曲线的类型。

标有“B”的电位器具有线性响应曲线。这意味着，当您旋转旋钮时，电阻均匀增加（10、20、30、40、50等）。标有“A”的电位器具有对数响应曲线。这意味着，当您旋转旋钮时，数字将对数增加（1、10、、10,等）

电位器具有三个分支，以创建一个分压器，该分压器基本上是两个串联的电阻。当两个电阻器串联时，它们之间的点是电压，该电压是源值和地之间的某个值。

例如，如果在电源（5V）和接地（0V）之间串联两个10K电阻，则这两个电阻相遇的点将是电源（2.5V）的一半，因为这两个电阻的值相同。假设该中间点实际上是电位计的中心引脚，那么当您旋转旋钮时，中间引脚上的电压实际上将朝着5V增大或朝着0V减小（取决于您朝哪个方向旋转）。这对于调节电路中电信号的强度（因此将其用作音量旋钮）很有用。

这在电路中以电阻器表示，箭头指向其中间。

如果仅将外部引脚和中心引脚之一连接到电路，则仅更改电路内的电阻，而不更改中间引脚上的电压电平。这也是用于电路构建的有用工具，因为通常您只想更改特定点的电阻，而不创建可调的分压器。

此配置通常在电路中表示为电阻器，箭头从一侧伸出并向内循环指向中间。

步骤12：LED

LED代表发光二极管。它基本上是一种特殊类型的二极管，当电流通过时会点亮。像所有二极管一样，LED是偏振的，并且电流只能沿一个方向通过。

通常有两个指示灯可让您知道电流将通过哪个方向和LED。第一个指示LED将具有较长的正极引线（阳极）和较短的接地引线（阴极）。另一个指示器是LED侧面的平坦凹口，用于指示正极（阳极）。请记住，并非所有的LED都有此指示标记（或有时是错误的）。

像所有二极管一样，LED在电路中产生电压降，但通常不会增加太多电阻。为了防止电路短路，您需要串联一个电阻。要确定您需要多大的电阻才能获得最佳强度，您可以使用此在线LED计算器来确定单个LED需要多少电阻。通常最好的做法是使用一个电阻值稍大于计算器返回值的电阻。

您可能会尝试串联LED，但是请记住，每个连续的LED都会导致电压下降，直到最终没有足够的功率来保持它们点亮。因此，理想的是通过并联连接多个LED来点亮它们。但是，在执行此操作之前，必须确保所有LED具有相同的额定功率（不同的颜色通常具有不同的额定值）。

LED会以示意图形式显示为二极管符号，并带有闪电，表明该二极管是发光二极管。

步骤13：开关

甲开关基本上是创建在电路的断开的机械装置。当您激活开关时，它会打开或关闭电路。这取决于它的开关类型。

常开（NO）开关在激活后会闭合电路。

常闭（NC）开关在激活后会断开电路。

随着开关变得越来越复杂，它们在激活时既可以打开一个连接又可以关闭另一个连接。这种类型的开关是单刀双掷开关（SPDT）。

如果要将两个SPDT开关组合为一个开关，则将其称为双刀双掷开关（DPDT）。每当开关被激活时，这将断开两个单独的电路并断开另外两个电路。

步骤14：电池

甲电池是其中将化学能转化为电能的容器。为简化起见，您可以说它“积蓄力量”。

通过串联放置电池，您要增加每个连续电池的电压，但电流保持不变。例如，AA电池为1.5V。如果串联3个，则其总和为4.5V。如果要添加第四个串联，它将变为6V。

通过并联放置电池，电压保持不变，但可用电流增加了一倍。与串联放置电池相比，这样做的频率要低得多，通常仅在电路需要的电流大于单个串联电池可以提供的电流时才需要这样做。

建议您购买一系列AA电池座。例如，我会得到一个分类，该分类可容纳1、2、3、4和8个AA电池。

电池在电路中由一系列不同长度的交替线表示。还有用于电源，接地和额定电压的其他标记。

步骤15：面包板

面包板是用于电子原型设计的特殊板。它们被孔的网格覆盖，孔被分成电连续的行。

在中央部分有两列并排的行。这样设计的目的是使您能够将集成电路插入中心。插入后，集成电路的每个引脚将具有与其连接的一行电连续孔。

这样，您可以快速建立电路，而不必进行任何焊接或绞合。只需将连接在一起的零件连接到电气连续的行之一即可。

在面包板的每个边缘上，通常有两条连续的总线。一个用作电源总线，另一个用作接地总线。通过分别将电源和地线分别插入其中，您可以从面包板上的任何位置轻松访问它们。

步骤16：连线

为了使用面包板将事物连接在一起，您需要使用组件或电线。

电线很不错，因为它们使您可以连接东西而几乎不增加电路电阻。这使您可以灵活地放置零件，因为以后可以使用电线将它们连接在一起。它还允许您将零件连接到其他多个零件。

建议对面包板使用绝缘的22awg（22号）实芯线。您以前可以在Radioshack上找到它，但可以使用上面链接的连接线。红线通常表示电源连接，黑线表示接地。

要在电路中使用导线，只需将导线切成一定尺寸，从导线的两端剥去1/4英寸的绝缘层，然后用它将面包板上的点连接在一起。

步骤17：您的第一个赛道

3更多图像

零件清单：1K欧姆-1/4瓦电阻5mm红色LEDSPST拨动开关9V电池连接器

如果查看原理图，您会发现1K电阻器，LED和开关都与9V电池串联连接。构建电路时，您将能够通过开关打开和关闭LED。

您可以使用图形电阻计算器查找1K电阻的颜色代码。另外，请记住，LED必须以正确的方式插入（提示-长脚伸到电路的正极）。

我需要将实心线焊接到开关的每个分支上。有关如何执行此操作的说明，请查看“如何焊接”指导。如果您不愿意这样做，只需将开关置于电路之外即可。

如果决定使用该开关，请打开并关闭它，以查看在接通和断开电路时会发生什么。

步骤18：您的第二条路

9更多图像

零件清单：2NPNP晶体管2NNPN晶体管47欧姆-1/4瓦电阻1K欧姆-1/4瓦电阻K欧姆-1/4瓦电阻10uF电解电容器0.01uF陶瓷圆盘电容器5mm红色LED3VAA电池座

可选：10K欧姆-1/4瓦电阻1M电位器

下一个原理图可能看起来令人生畏，但实际上相当简单。它使用了我们刚刚检查过的所有部件来自动使LED闪烁。

任何通用的NPN或PNP晶体管都可用于电路，但如果您想在家中使用，我正在使用29（NPN）和2N（PNP）晶体管。我通过查找数据表了解了它们的引脚布局。Octopart.

转载请注明：http://www.abuoumao.com/hykz/1140.html