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初学者指南:什么是面包板?面包板的详细使用方法

IC先生 IC先生 2055 2023-11-28 15:37:06

面包板用于测试和原型设计电子电路,无需焊接或进行永久连接。它使电路的测试和调试过程变得简单,成为专业人士和初学者的理想工具,本文将对面包板进行详细的介绍。

为什么叫面包板?

“面包板”一词起源于电子学的早期,当时人们在用于切片面包的木菜板上制作电路原型,因此得名“面包板”。

从那时起,“面包板”这个名字就变得流行起来。如上图所示:钉子被钉入木板上,电线缠绕在钉子上,组件粘在木板上。当时,元件很大,电路也没有那么复杂,所以它成功了。

在实际面包板上制作的电路

后来,当电路的复杂性增加时,工程师使用了一种称为绕线的方法。

在绕线方法中,使用带孔的板。然后将组件从一侧插入这些孔中。然后将电线缠绕在组件的引脚上以进行连接。在复杂的电路中,人们必须将多根电线缠绕在同一个引脚上,并且松开它们确实很烦人且具有挑战性。

绕线方式

这种方法对于数字组件效果很好,但是对于模拟组件,它会产生串扰、电磁干扰和阻抗等问题。  

绕线技术使用了不同的方法:手动绕线、半自动绕线和自动绕线。由于其缺点和效率低下,该方法已不再使用。但很多人仍然把它当作一种爱好。

面包板简介

现代面包板由罗纳德·葡萄牙(Ronald JPortugal)在20世纪70年代推出。它被命名为“无焊面包板”,后来简称为“面包板”。

现代面包板

现代面包板呈矩形,孔排列成网格图案。这些孔连接到板下方的金属条。这些带用于在不同组件之间进行电气连接。

面包板的背面有一张带有粘性泡沫的黄色蜡纸。背面的泡沫是双面胶带,用于将面包板粘到某物上。如果撕掉泡沫和黄纸,可以看到下面的金属条。它们的间距为2.54毫米。

从里面看面包板

每个金属条有五个金属插座(爪形),其设计方式使得组件的腿可以正确插入。具有五个插座的垂直或端子排彼此平行。而称为电源轨的水平条之间没有中断。每个金属插座的间距为2.54毫米。

面包板内的端子排

注意:当组件插入孔的一半时,下面的金属插座会拉伸。完全插入后,插座将销钉锁定到位,形成稳定的连接。

面包板结构组成

电源轨(+和-):用于为电路创建+ve和-ve节点。假设你想使用9V电池为电路供电。电池的+ve和-ve端子分别连接到+ve(红色)和-ve(蓝色/黑色)电源轨。因此,+电源轨中的每个孔都会获得5V电压。只不过现在有多个5V节点。同样,对于 –电源轨,也有多个接地节点。

横条纹一共有四条,两侧各有一对+和–电源轨。为了在制作项目时充分利用面包板,可能需要两侧都有电源轨。因此,要为每种导轨类型供电,可以单独为它们供电,也可以使用跳线连接它们。

注意:如果面包板有分体电源轨,可以连接跳线(两侧)以桥接分体,并将其转换为全电源轨面包板

端子排:元件插入这些端子排中。如果在任何条带中插入一个元件引脚,该引脚将在内部连接到整个条带,并且将获得另外4个节点(孔)。现在你可以使用这些孔中的任何一个将该引脚连接到电路的其它部分。

中心分隔器:也称为DIP支架,将面包板分成两半。两侧的平行端子板为将DIP IC插入面包板创造了完美空间。

与全尺寸面包板相比,半尺寸面包板的孔数量较少。就迷你面包板而言,只有两排并且没有电源轨。

为什么会有数字和字母?

全尺寸面包板有10列(a 到 j)和30行(1到30),中间有分隔线。小尺寸面包板有63行(1至63),迷你尺寸面包板没有这样的标记。这些标签可帮助你跟踪你正在建立的联系。现在它们在简单的项目中可能没有用,但在复杂的项目中,它们肯定可以节省你很多时间。

例如,下面给出的是一个可调电压调节器面包板电路。电位器的中间端子或游标端子连接到孔A8。

在面包板上使用标签和标记

注意有些面包板没有任何此类标记。

面包板的类型

面包板根据尺寸分类,最常见的是有840个孔,尺寸为7 x 2.9 x 0.6英寸。

半尺寸面包板有400个孔,尺寸为3.2 x 2.4英寸。

迷你面包板有170个孔,尺寸为1.8 x 1.3英寸。

面包板尺寸类型

虽然白色是常见的颜色,但面包板也有各种其它颜色,例如黑色、红色等。透明面包板也被广泛使用,因为它们看起来很整洁。

透明面包板

一些面包板型号带有接线柱。这些接线柱可以轻松地将各种外部电源连接到面包板。请注意,这些接线柱在内部没有连接到任何地方的面包板。因此,你仍然必须将电源轨连接到接线柱。

带接线柱的面包板

如何使用面包板

第1步、收集组件

该项目需要以下组件:

  • LED
  • 220欧姆电阻
  • 按钮
  • 面包板
  • 9V电池
  • 带连接器的电池夹
  • 跳线

第2步:电源轨

将+ve和-ve电源轨连接在一起,如下图所示:

连接在一起的电源轨

如果你有带有分体电源轨的全尺寸面包板,请使用电线连接电源轨,如下所示:

连接在一起的分体电源轨

第3步:将组件放置在面包板上

  • 将面包板水平行 (aj) 和垂直列(1-30或更多)面向你放置。
  • 将LED的阳极(长腿)插入孔E5,将阴极(短腿)插入孔E6。
  • 将220欧姆电阻的一端连接到D6孔,另一端连接到D10孔。
  • 将按钮放在面包板的中央分隔板上,两条腿位于左侧(例如,E10和E13),另外两条腿位于右侧(例如F10和F13)。

放置在面包板上的组件

第4部:使用跳线连接组件

  • 将A5(LED阳极)连接至正极电源轨。
  • 将A12(按钮的另一条腿)连接到负极电源轨。

组件使用跳线连接

第5步:连接电池

  • 将电池夹连接至9V电池(红线为正极,黑线为负极)。
  • 将电池夹上的红线插入任意正极电源导轨孔中。
  • 将电池夹上的黑线插入任何负极电源导轨孔中。

将电池连接至电源轨

在本例中我们使用了9V电池。当然,你还可以使用台式电源或带有USB插头并可提供5V和3.3V电压的面包板电源。

电源模块放置在面包板上

第6步:测试电路

  • 按下按钮进行测试。按下时LED应亮起,松开时熄灭。

注意:确保所有连接牢固并且没有松动的电线或组件。

为什么要使用面包板

面包板价格便宜且广泛使用,使得原型设计变得毫不费力。最初的几次尝试可能看起来很乏味,但通过练习,可以学习如何更有效地制作电路。

使用面包板有很多优点:

  • 轻松制作简单和复杂电路的原型。
  • 在实际电子项目中使用组件之前快速检查组件。
  • 无需学习复杂的CAD软件来测试初始电路。
  • 无焊连接使其可重复使用。

使用面包板的缺点:

  • 暂时设计使用。
  • 相对比较笨重重。
  • 与PCB中正确布局的电路相比,面包板的噪音更大。
  • 它不能承受48V以上的高电压。
  • 它显示高速设计的性能较差。
  • SMD元件无法在面包板上进行测试。
  • 相邻两行之间的寄生电感、电阻和电容较高。

总结

对于任何想要学习电子原型设计的人来说,面包板都是必不可少的工具。它们易于使用、价格实惠,并且允许你快速构建和测试电路,而无需焊接或任何永久连接。

如果你刚刚开始接触电子产品,面包板应该是你首先获得的工具之一。通过一些练习,可以构建更复杂的电路,并将你的电子技能提升到一个新的水平。另外,还有一些在线模拟工具可用于练习面包板和各种其它组件,其中一个在线工具是Tinkercad。

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