第8节 构建简单的电阻电路(修订中)
在学习电的过程中，您会想使用电阻器 (opens new window)和电池构建自己的电路。在电路组装的问题上有一些选项可用，有些选项比其他选项更容易。在本节中，我将探讨一些制造技术，它们不仅可以帮助您构建本章所示的电路，还可以帮助您构建更高级的电路。
# 1. 使用鳄鱼夹跳线进行电路构建
如果我们只想构建一个简单的单电池、单电阻电路，我们可以很容易地使用_鳄鱼夹_跳线，如下所示：
每端带有“鳄鱼”式弹簧夹的跳线提供了一种将组件电连接在一起的安全便捷的方法。
如果我们想用一个电池和三个电阻构建一个简单的串联电路，可以应用使用跳线的相同“点对点”构建技术：
# 2. 将无焊面包板用于更复杂的电路
然而，这种技术对于比这复杂得多的电路证明是不切实际的，因为跳线的笨拙和它们连接的物理脆弱性。业余爱好者更常见的临时构造方法是_无焊面包板_，这是一种由塑料制成的设备，具有数百个弹簧加载连接插座，连接组件和/或 22 号实心线的插入端。此处显示了一张真实面包板的照片，然后是一个插图，显示了一个简单的串联电路：
在面包板的每个孔下方，正面是一个金属弹簧夹，旨在抓住任何插入的电线或元件引线。这些金属弹簧夹连接在面包板面下方，在插入的引线之间建立连接。连接模式沿着垂直柱每五个孔连接一次（如图所示，面包板的长轴水平放置）：
# 2.1. 面包板上的串联电路结构
因此，当电线或元件引线插入面包板上的孔中时，该列中还有四个孔，为其他电线和/或元件引线提供潜在的连接点。结果是构建临时电路的极其灵活的平台。例如，刚刚显示的三电阻电路也可以构建在这样的面包板上：
# 2.2. 面包板上的并联电路结构
并联电路 (opens new window)也很容易在无焊面包板上构建：
# 2.3. 使用面包板的限制
不过，面包板有其局限性。首先，它们仅用于_临时_施工。如果您拿起面包板，将其倒置并摇晃，插入其中的任何组件肯定会松动，并可能从各自的孔中掉出。
此外，面包板仅限于电流相当低 (opens new window)（小于 1 安培）的电路。这些弹簧夹的接触面积很小，因此不能在没有过度加热的情况下支持高电流。
# 3. 焊接或绕线
为了更持久，人们可能希望选择焊接或绕线。这些技术包括将组件和电线固定到提供安全机械位置的某些结构上（例如带有钻孔的酚醛或玻璃纤维板，很像没有固有弹簧夹连接的面包板），然后将电线连接到固定位置元件引线。
焊接是低温焊接的一种形式，使用锡/铅或锡/银合金也会熔化并电连接铜物体。导线末端焊接到元件引线或太小，连接在电路板表面上的铜环“焊盘”用于将元件连接在一起。
在绕线过程中，小规格的电线紧紧地缠绕在元件引线上，而不是焊接到引线或铜焊盘上，绕线的张力提供了良好的机械和电气连接，将元件连接在一起。
# 4. 印刷电路板 (PCB)
这张照片显示了一个供爱好者使用的_印刷电路板_或_PCB_的示例：
这块板的铜面朝上：所有焊接完成的一侧。每个孔都用一小层铜金属环绕，用于与焊料结合。在这个特定的板上，所有孔都是相互独立的，这与无焊面包板上的孔不同，它们以五个一组连接在一起。
不过，可以购买具有与面包板相同的 5 孔连接模式的印刷电路板并将其用于业余电路构建。
生产印刷电路板在酚醛树脂或玻璃纤维基板材料上铺设了_微量_的铜，以形成预先设计的连接路径，在电路中起到导线的作用。此处显示了此类板的一个示例，该单元实际上是一个“电源”电路，旨在从家用墙壁插座获取 120 伏交流 (AC) 电源并将其转换为低压直流 (DC)。
此板上出现了一个电阻器，从底部向上数第五个组件，位于板的右中区域。
该板的底部视图显示了将组件连接在一起的铜“迹线”，以及将组件连接到这些迹线的银色焊料沉积物：
焊接或绕线的电路被认为是永久性的：也就是说，它不太可能意外分崩离析。然而，这些构造技术有时被认为_过于_持久。如果有人希望以任何实质性方式更换组件或更改电路，他们必须花费大量时间来撤消连接。此外，焊接和绕线都需要可能无法立即使用的专用工具。
# 5. 端子排
在整个工业世界中使用的另一种构造技术是_接线板_。端子条，也称为_阻隔条_或_端子块_，由一段非导电材料组成，其中嵌入了几根小金属条。每个金属条具有至少一个机器螺钉或另一个紧固件，电线或部件引线可以固定在该紧固件下。
由一个螺钉固定的多根电线在电气上彼此共用，就像固定在同一根杆上的多个螺钉上的电线一样。下图显示了一种端子排，附有几根电线。
下一张照片中显示了另一个较小的端子排。这种类型，有时被称为“欧洲”风格，带有凹入螺钉，以帮助防止螺丝刀或其他金属物体在端子之间意外短路：
# 5.1. 端子排上的电路结构
在下图中，显示了在端子板上构建的单电池、三电阻电路：
如果端子板使用机器螺钉固定组件和线端，则只需使用螺丝刀即可固定新连接或断开旧连接。一些接线板使用弹簧夹——类似于面包板，除了增加了坚固性——使用螺丝刀作为推动工具接合和分离（不涉及扭曲）。接线板建立的电气连接非常坚固，被认为适用于永久和临时结构。
# 6. 将原理图转换为电路布局
对于任何对电气和电子产品感兴趣的人来说，其中一项基本技能是能够将原理图“转换”为实际的电路布局，其中组件的方向可能不同。
通常绘制原理图是为了最大限度地提高可读性（除了那些为造成最大混乱而绘制的几个值得注意的例子！），但实际的电路结构通常需要不同的组件方向。在端子排上构建简单的电路是培养“拉伸”电线以形成相同连接路径的空间推理技能的一种方法。
# 6.1. 将简单的并联电路转换为电路布局
考虑在端子板上构建的单电池、三电阻并联电路的情况：
从一个漂亮、整洁的原理图到实际电路——尤其是当要连接的电阻器在端子板上以_线性_方式物理布置时——对许多人来说并不明显，所以我将逐步概述该过程 -步。首先，从干净的原理图和固定在端子板上的所有组件开始，没有连接线：
接下来，追踪从电池一侧到原理图中第一个组件的导线连接，在实际电路上的相同两点之间固定一根连接线。我发现用另一条线过度绘制原理图的线以指示我在现实生活中建立的连接很有帮助：
逐线继续此过程，直到原理图中的所有连接都已计算在内。以类似 SPICE 的方式看待公共电线可能会有所帮助：将电路中公共电线的所有连接视为一个步骤，确保与该电线连接的每个组件在继续之前实际上都与该电线连接到下一个。对于下一步，我将展示其余两个电阻器的顶部是如何连接在一起的，这与上一步中固定的电线很常见：
将所有电阻器的顶部（如图所示）连接在一起，并连接到电池的正极 (+) 端子，我们现在要做的就是将底部连接在一起并连接到电池的另一侧：
通常在工业中，所有电线都标有编号标签，并且电气公共电线具有相同的标签编号，就像它们在 SPICE 仿真中所做的那样。在这种情况下，我们可以标记电线 1 和 2：
另一个工业惯例是稍微修改原理图，以指示端子板上的实际接线点。这需要为条带本身建立一个标签系统：条带的“TB”编号（接线端子编号），然后是代表条带上每个金属条的另一个数字。
通过这种方式，原理图可以用作“地图”来定位实际电路中的点，而不管连接线在眼睛看来多么复杂和复杂。对于这里显示的简单的三电阻电路来说，这似乎有些过分，但这样的细节对于大型电路的构建和维护是绝对必要的，特别是当这些电路可能跨越很长的物理距离时，使用位于超过一个面板或盒子。
# 7. 总结
- 无焊面包板是一种用于快速组装临时电路的设备，方法是通过将电线和组件插入布置在塑料板孔行下方的电气通用弹簧夹中。
- 焊锡焊接是一种低温焊接工艺，利用铅/锡或锡/银合金将导线和元件引线接合在一起，通常将元件固定在玻璃纤维板上。
- 绕线是焊接的替代方法，涉及将小规格电线紧紧缠绕在元件引线上，而不是通过焊接接头将元件连接在一起。
- 端子排，是另一种用于安装组件和电线以构建电路的设备。连接到金属条上的螺钉端子或重型弹簧夹为电线末端和元件引线提供连接点，这些金属条单独安装到一块非导电材料上，例如塑料、胶木或陶瓷。
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