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逻辑元件

发布时间：2022-09-27 14:09

作者：Ameya360

来源：网络

阅读量：3477

逻辑元件或逻辑电路(logical circuit)是具有逻辑功能的元件(电路)，也称门电路。常见的有“与”门、“或”门、“非”门、“与非”门及“或非”门等。利用这些门可以组成电子计算机所需的各种逻辑功能电路。

逻辑元件

逻辑元件的设计特点

不同的逻辑元件具有不同的设计特点。这些特点随着CMOS、TTL和ECL的不同而变化。这些特点包括输入电源能耗、速度/能量关系、封装形式、边沿变化率和电压漂移值。有些逻辑元件具有控制内部逻辑门的内部边沿变化的时钟偏移电路，以便保持精确的传输延迟。

降低EMI并提高信号质量的一个可行办法是尽可能选择最慢速度的逻辑元件，同时保持适当的时序容限，尽量使用上升时间卉大于5 ns的元件。在一般情况下，不要使用比电路实际需要或时序要求速度更快的元件。

大多数工程师选择逻辑元件时重点考虑的是其功能、运行速度和内部逻辑门的传输延迟，很少把精力放在考虑逻辑元件的电磁效应上。但实际情况是，当元件的运行速度加快时，伴随着内部传输延迟下降，射频电流会增大，导致串扰和振铃现象的发生。

气动逻辑元件

缩气体为工作介质，用内部可动件的动作改变气流的流动方向，从而在气压传动中实现逻辑和放大等功能的控制元件。气动逻辑元件有高压截止式、滑阀式和高压膜片式等。为高压截止式气动逻辑元件。它的基本部分由膜片推动的阀芯和阀座组成。当P口气压信号为零时，弹簧使阀芯压向上阀座，压缩气体由 PS口流向PB口；当P口出现气压信号时，将膜片连同阀芯压向下阀座,堵死PS口与PB口的通道，并使 PB口放空，压力为零。这样，PB口压力的有无，与P口气压信号的存在具有“非门”的逻辑关系（当P口的气压信号存在,PB 口的压力就不存在,即为“非”）。适当改变结构和对元件作不同组合，即可得到其他的逻辑关系。P口的信号气压远小于被控制的PB口气压，所以元件同时能起放大作用。气动逻辑元件可用在易燃、易爆、强磁、辐射、潮湿和粉尘等恶劣工作环境中。元件结构简单，对气源净化和稳压要求不高，但响应速度较慢，不宜组成复杂的控制系统。由于元件内有可动件，在强烈冲击和振动工作环境中，有产生误动作的可能。

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一文看懂电子元器件：主要分类、功能与选型基础

　　电子元器件是电子元件和小型机器、仪器的核心组成部分，广泛应用于电器、无线电、仪表等行业。这些器件通常由若干零件构成，能够在同类产品中通用。今天，我们跟大家详细介绍下电子元器件的主要分类。　　元件　　元件是工厂在加工过程中没有改变原材料分子成分的产品，常被称为被动元件(Passive Components)，因为它们不需要外部电源就能工作。　　电阻 / Resistance　　① 电阻器：　　是电子元器件中最常见的一类，用R表示，表示导体对电流的阻碍作用。它的原理是利用电阻材料的电阻特性来限制电流的流动。其作用包括限流、分压和稳压等。　　在实际应用中，例如，在LED电路中，通过加入适当大小的电阻器来限制电流，从而保护LED不受损害;电炉中的电阻丝通过电流产生热量，用于加热;电动机中的电阻用于控制电机速度，将电能转化为机械能等。‌‌　　电阻的参数识别：常用的是色标法、值标法和数标法。　　根据电阻值的不同，电阻器又分为固定电阻器和可变电阻器两种。常见的有插件薄膜(色环)电阻，金属膜电阻，金属氧化膜电阻，碳膜电阻，绕线电阻，水泥电阻，铝壳电阻，陶瓷片式电阻，热敏电阻，压敏电阻等。　　② 电位器：　　是一种可变电阻器，其工作原理是通过改变电阻体上动触点的位置来调节电阻值。‌ 电位器通常由一个电阻体和一个可移动的电刷组成，当电刷沿电阻体移动时，输出端的电阻值会发生变化，从而实现对电压或电流的调节‌。　　在实际应用中，例如，在调光台灯中，通过调节电位器的阻值来改变电路中的电压，从而控制灯的亮度;在直流稳压电源中，通过调节电位器的阻值来稳定输出电压。‌　　常见的有线绕电位器，导电塑料电位器，金属陶瓷电位器，碳膜电位器，微调电位器，面板电位器，精密电位器，直滑式电位器等。　　电容 / Capacitance　　是一种能够存储电能的电子元器件，用C表示。它的原理基于电场的存储特性，通过两个带电板之间的电介质来储存电荷。其作用包括耦合、滤波、谐振、旁路、补偿、分频等。　　在实际应用中，电容可以在充电过程中储存电能，并在需要时通过放电为电路提供能量;可以用于滤除电路中的高频噪声，保证输出信号的稳定性等。‌　　电容器的参数表示也有直标法、文字和符号组合法，以及色标法。　　根据电容值的大小，电容器又可以分为固定电容器和可变电容器两种。常见的有铝电解电容，钽电容，涤纶电容，聚丙烯薄膜电容，金属化聚丙烯薄膜电容，陶瓷电容，安规电容，抗EMI电容等。　　电感 / Inductor　　是利用电磁感应原理来存储能量的电子元器件。它由线圈和磁介质构成，通过电流在线圈中的变化来产生磁场能量的存储。其作用包括储能、滤波、耦合和振荡等。　　例如，在变压器中，电感器通过电磁感应原理存储和释放能量，实现电压和电流的变换;可以与电容器一起组成谐振回路，用于无线通信、无线电广播、射频电路等领域，实现频率选择和信号放大等。　　根据电感值的大小，电感器又可以分为固定电感器和可变电感器两种。常见的有绕线片式电感，叠层片式电感，轴向电感，色码电感，径向电感，环形电感等。　　器件　　器件是在生产过程中改变了原材料分子结构的产品，分为主动器件和分立器件。主动器件需要外部电源供电，而分立器件则具有单独的功能，可以单独运作，不需要外部电源供电。　　01 主动器件/ Active component　　(1)半导体器件：包括二极管、三极管(双极型晶体管)、场效应管等。　　① 二极管：　　是一种由P型半导体和N型半导体构成的PN结，具有单向导电特性。其作用包括整流、稳压、限幅、检波、保护电路等。常用于LED照明、收音机、计算机等设备中。　　常见的有整流二极管、检波二极管、变容二极管等。　　② 三极管：　　是一种控制电流的半导体器件，主要应用于信号放大和无触点开关。它在电子电路中有广泛的应用，包括放大器和开关电路，可以作为开关使用，还应用于振荡器、逻辑门电路等，以及电机控制、LED驱动器等场景中。‌　　常见的有低频三极管、高频三极管、大功率三极管等。　　③ 场效应管：　　是一种电压控制型半导体器件，通过改变栅极电压来控制漏极和源极之间的电流。常作为电路的主电源开关，用于低功耗省电的大功率负载供电，如电机、太阳能电池充电、电动车电池充电等。　　(2)晶闸管(可控硅)：是一种具有三个PN结的四层半导体器件。具有体积小、效率高、寿命长等优点，用于可控整流‌、有源逆变、交流调压、无触点开关等。　　02 分立器件/ Discrete Devices　　包括双极性晶体三极管、场效应晶体管、可控硅、半导体电阻、电容等，被广泛应用到消费电子、计算机及外设、网络通信，汽车电子、led显示屏等领域。　　其它常见电子元器件　　01 变压器/ Transformer　　是一种能够变换交流电压的电子元器件。它由两个或多个线圈组成，通过磁耦合的方式将输入电压变换成输出电压，用于电压变换、电流变换、阻抗变换等。　　在实际应用中，变压器广泛应用于电力系统、电子设备和通信设备等领域，用于提供合适的电压和电流。　　常见的有工频变压器，音频变压器，开关电源变压器，脉冲信号变压器，射频变压器等。　　02 继电器/ Relay　　是一种电控制器件，其工作原理基于电磁感应原理。它由电磁线圈、铁芯、触点和外壳组成。当电磁线圈通电时，产生磁场，使铁芯磁化，吸引或释放触点，从而打开或关闭电路。　　被广泛应用于遥控、遥测、通讯、自动控制、机电一体化及电力电子设备中。日常生活中，比如对汽车电子中的车灯控制、空调系统、发动机控制，以及家用电器如洗衣机、冰箱、空调等的控制。‌　　常见的有直流电磁继电器，交流电磁继电器，磁保持继电器，舌簧继电器，固态继电器等。　　03 集成电路(IC)/ Integrated circuit　　其工作原理基于半导体材料，主要是硅(Si)，将多个晶体管、电阻、电容等元件集成在一块硅片上，实现特定功能的电路。包括稳压器、DC/DC变换器、运算放大器、数字电路(TTL、CMOS)、A/D、D/A转换电路等。　　在实际应用中，从消费类电子产品到精密仪器，从通讯设备到医疗仪器，集成电路都是关键组件。　　04 传感器/Transducer　　其工作原理‌是将被测的非电量按一定规律转换成易于精确处理的电量或电参量输出，通常输出为DC 4mA～20mA，DC 1V～5V等标准化信号，就是将非电学量(如温度、光、压力、磁场等)转换为电学量的装置，如温度传感器、光敏传感器、力传感器等。　　05 显示器件/ Display device　　‌其工作原理‌主要是通过光、电、液晶等原理，将电子信号转换为可见的影像或图形。包括发光二极管(LED)、液晶显示器(LCD)、等离子显示器等，用于显示信息和图像。　　在实际应用中，‌显示器件的应用‌包括计算机显示器、电视、手持设备、汽车仪表盘等。LCD广泛应用于电视、电脑显示器和移动设备。OLED则适用于高端显示应用，如智能手机和电视等。　　06 电声器件/ Electroacoustic device　　其工作原理‌是将电信号转换为声信号的器件，它利用物理学原理，如电磁感应、静电感应或压电效应等，实现电与声的相互转换。　　在实际应用中，包括扬声器、耳机、蜂鸣器、传声器等，用于声音的产生、放大和传输。　　07 片状器件/ Chip device　　其工作原理‌主要基于其内部结构和材料特性。片状器件包括片状电阻、片状电容、片状二极管等，它们通过不同的物理和电气特性来实现特定的功能。　　由于片状器件具有体积小、重量轻、抗振性好等特点，它们在计算机、手机、数码产品、医疗电子仪器等高精电子产品中得到了广泛应用。‌　　08 开关与接插件/Switches and Connectors　　它们的主要功能是实现电路的通断控制。开关通过机械或电子方式控制电路的开启和关闭，而接插件则通过物理接触实现电路的连接和断开。　　开关的种类繁多，包括拉线开关、摇头开关、滑动开关、按钮开关、翘板开关、波段开关及拨码开关等。　　常见接插件有排针排母，欧式连接器，牛角连接器，简牛连接器，IDC连接器，XH连接器，VH链接器，D-SUB连接器等。　　09 石英晶体与陶瓷器件/Quartz crystals and ceramic devices　　石英晶体属于压电晶体，其工作原理基于压电效应。当对石英晶体施加力时，会产生纵向和横向压电效应，导致机械振动。这种振动在晶片上产生电荷，形成交变电流，晶片会随交变电压的频率产生周期性的机械振动。　　陶瓷器件则基于陶瓷谐振器的共振原理进行工作。它需要内置电容器才能正常工作，并且其精度相对较低，但具有较高的体积生产效率和较低的成本，因此广泛应用于对精度要求不高的电子产品中。　　在应用场景方面，石英晶体由于其高精度和稳定性，被广泛应用于高端产品中，如航天器、卫星设备等。而陶瓷器件则更适用于普通机器中，如手机、USB设备、玩具等对时序要求不严格的低成本嵌入式系统。　　电子元器件种类繁多，从基础的电阻、电容、电感到复杂的集成电路、传感器、显示器件等，它们在电子产品的设计和制造中起着至关重要的作用。每个电子元器件都有其特定的参数和额定值，理解这些对于正确选择和使用元器件至关重要。随着纳米科技与新型材料的创新突破，电子元器件逐渐走向微型化、高频、低能耗、智能的趋势，将为人们带来更加便捷、高效、智能的生活体验!

2025-12-16 17:38 阅读量：1446

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