一、电阻器的代用与自制
在电工电子作业中，当无法找到所需要的电阻器时，可以采用代用或自制的办法予以解决。代用的办法有多种，最常用的是电阻的串并联。
1．改变电阻器阻值
当没有符合要求的阻值的电阻时，可以通过串并联来改变现有电阻的阻值以满足需要。
（1）电阻串联可以增大总阻值。当两个电阻R1、R2相串联时，等效为一个电阻R，R的阻值等于R1与R2的和，如图4-93所示。当若干个电阻R1、R2、„„Rn相串联时，也等效为一个电阻R，R的阻值等于相串联的所有电阻的和，如图4-94所示。
（2）电阻并联可以减小总阻值。当两个电阻R1、R2相并联时，等效为一个电阻R，其总阻值
，如图4-95所示。当两个相同阻值的电阻R1相并联时，其等效电阻的总阻值
，如图4-96所示。
当若干个电阻R1、R2、„„Rn相并联时，也等效为一个电阻R，其总阻值
，如图4-97所示。当n个相同阻值的电阻R1相并联时，其等效电阻的总阻值，如图4-98所示。
图4-97
2．增大电阻器功率
当现有电阻的功率不能满足需要时，可以采用两个或两个以上电阻串并联的办法增大电阻的功率。
（1）电阻并联增大功率。图4-99所示为两个相同阻值、相同功率的电阻R1并联，其等效电阻的总阻值
，总功率P = 2P1。
图4-100所示为两个不同阻值的电阻R1、R2相并联时的情况。由于两电阻R1、R2的阻值不同，使得流过两电阻的电流I1、I2各不相同，导致R1、R2实际所承受的功率P1、P2也不相同。因此，R1、R2并联后的等效电阻R的总功率P，不是R1、R2两电阻标称功率之和，而是R1、R2两电阻实际承受功率之和。R1实际承受功率P1 = I12×R1；R2实际承受功率P2 = I22×R2，R1、R2并联后的等效电阻的总阻值
，总功率P = P1+P2。
图4-100
（2）电阻串联增大功率。图4-101所示为两个相同阻值、相同功率的电阻R1串联，其等效电阻的总阻值R = 2R1 ，总功率P = 2P1。
图4-101
图4-102所示为两个不同阻值的电阻R1、R2相串联时的情况。由于两电阻R1、R2的阻值不同，使得每个电阻上的电压降U1、U2各不相同，导致R1、R2实际所承受的功率P1、P2也不相同。因此，R1、R2串联后的等效电阻R的总功率P，不是R1、R2两电阻标称功率之和，而是R1、R2两电阻实际承受功率之和。R1实际承受功率P1 = U12/R1；R2实际承受功率P2 = U22/R2，所以R1、R2串联后的等效电阻的总阻值R = R1+R2，总功率P = P1+P2。
图4-102
（3）用4个相同阻值、相同功率的电阻串并联，可以实现阻值不变而功率增大到原来的4倍。如图4-103所示，4个R1串并联后，其等效电阻的总阻值R = R1，总功率P = 4P1。
图4-103
3．自制电阻器
电阻器可以用电阻丝或漆包线自行绕制。
（1）用电阻丝绕制电阻器的方法是：
① 用一小块胶木板制成约10mm长、5mm宽的骨架，在骨架两端各钻一小孔用于固定引线，如图4-104所示。
② 剪取两截直径1mm左右的裸铜丝，按图4-105所示分别穿入骨架两端的小孔并夹紧，作为电阻器的引线。
③ 根据所需要的电阻值截取一段电阻丝（其阻值应用万用表欧姆挡测量准确），将其对折后双股并绕在骨架上，如图4-106所示。将电阻丝对折后双股并绕，是为了消除电阻丝单股绕制所形成的电感。
④ 电阻丝绕制结束后，将其两个线头分别缠绕固定在左右两端的引线上，并将其焊牢，如图4-107所示。
⑤ 最后在自制电阻器上涂上一层清漆，以提高其绝缘性能和防潮能力，电阻器便制作完成了，其外形如图4-108所示。
图4-108
（2）对于数欧姆以下的特小阻值电阻，也可采用细漆包线对折后绕制，方法同上。表4-2所示为几种细漆包线每米长度的电阻值，可供自制电阻器时参考。例如直径0.1mm的漆包线，10cm长度的线段电阻值约为0.224Ω。
二、电容器的代用与自制
电容器也可以用串并联或自制的方法进行代用，以使其满足需要。
1．改变电容器容量
电容器串并联是改变其容量的最基本的方法。
（1）电容并联可以增大总容量。当两个电容C1、C2相并联时，等效为一个电容C，C的容量等于C1与C2的和，如图4-109所示。当若干个电容C1、C2、„„Cn相并联时，也等效为一个电容C，C的容量等于相并联的所有电容的和，如图4-110所示。
（2）电容串联可以减小总容量。当两个电容C1、C2相串联时，等效为一个电容C，其总容量，如图4-111所示。当两个相同容量的电容C1相串联时，等效为一个电容C，其总容量
，如图4-112所示。
当若干个电容C1、C2、„„Cn相串联时，也等效为一个电容C，其总容量
，如图4-113所示。当n个相同容量的电容C1相串联时，其等效电容的总容量
，如图4-114所示。
图4-113
2．提高电容器耐压
当现有电容器的耐压不能满足需要时，可以用串联的方法提高电容器的耐压。图4-115所示为两个相同容量的电容C相串联后接于电源VCC上，每一个电容器上所承受的电压UC只有
。
3．无极性大容量电容器的代用
在一些电路中往往需要用到大容量的无极性电容器，可以用有极性的电解电容器反向串联后代用。图4-116所示为两个相同容量的电解电容器C1负极对负极反向串联后，等效为一个无极性的电解电容器C，但其容量减小为C1的一半。
如要保持容量不变，可以用4个相同容量的有极性电解电容器，按图4-117所示进行反向串并联，即可等效为一个无极性的电解电容器C，其容量C = C1。
4．自制电容器 小容量的电容器自制很方便，制作方法也很多。
（1）将两根互相绝缘的导线（例如漆包线等）绞合在一起，如图4-118所示，便构成了一个小容量电容器，其容量约为几个皮法，与双线绞合的长度有关，绞合越长容量越大。
（2）将一根细漆包线紧密缠绕到一根较粗的漆包线上，如图4-119所示，也可以制成电容器，其容量与缠绕的圈数（即包裹粗漆包线的长度）成正比。此方法可以自制几个皮法至几十皮法的电容器。
（3）如果先在粗漆包线上套上一个可以滑动但又不松动的套管，然后再将细漆包线缠绕在该套管上，即制成了一个微调电容器。来回移动套管在粗漆包线上的位置即可改变容量，如图4-120所示，当向左移动套管使其全部套在粗漆包线上时容量最大；当向右移动套管使其只有部分套在粗漆包线上时容量较小。
图4-118
（4）用弹性铜片和敷铜板可以自制微调电容器。先按图4-121所示，用一小块敷铜板刻制成包含定片和动片连接端的印制电路板；用弹性良好的薄铜片剪成图示形状的动片；用塑料绝缘薄膜剪成绝缘片，绝缘片的长宽均应稍大于动片。在印制电路板、动片、绝缘片上均应按图示位置钻出两个小孔。然后将绝缘片、动片依次放在印制电路板上，用空芯铜铆钉穿过右侧的小孔将动片铆固在电路板上，并将动片左侧向上稍稍翘起，如图4-122所示。绝缘片垫在动、定片之间，应保证动、定片不会相碰。再用一枚螺钉穿过左侧的小孔后，拧紧螺帽。将动片右侧焊牢在印制电路板右侧的动片连接端上，微调电容器便做好了，其外形如图4-123所示。旋动螺钉即可调节电容量，旋紧螺钉时容量最大，逐渐旋松螺钉时容量逐渐减小。
图4-121
图4-122
图4-123
三、整流二极管的代用
整流二极管可以用参数指标不低于原管的相同材料和极性的其他二极管代用，也可以并联运用。晶体三极管的一个PN结可以用来代替二极管使用。
1．整流二极管的代用原则
整流二极管的代用原则主要有以下几点，应在符合这些原则的前提下进行代用。
（1）代用管必须与电路规定的整流二极管的材料与极性一致。这主要是因为锗管与硅管的管压降不一样，如果直接代用，电路将不能正常工作。
（2）代用管的相关参数指标不得低于原整流二极管，特别是最大整流电流和最大反向电压两项极限参数不得低于原管，否则将有可能被烧毁或被击穿。
（3）尽量用用途相同或相近的二极管进行代用。例如，用一种型号的整流二极管代替另一种型号的整流二极管，用4个整流二极管代替整流全桥等。
2．整流二极管的代用方法
整流二极管的代用方法有多种，例如：
（1）两个整流二极管并联可以扩大工作电流。当没有大电流整流二极管时，可以将两个较小电流的整流二极管并联使用，如图4-124所示。
图4-124
（2）大功率晶体三极管可以作整流二极管的代用管，如图4-125所示。图4-125(a)为直接利用三极管的一个PN结（例如：基极与发射极间的PN结）作为整流二极管使用，基极为二极管正极，发射极为二极管负极。即使已烧毁了一个PN结的三极管也可得到利用。图4-125(b)为将三极管的基极与集电极并接在一起作为整流二极管的正极，发射极仍为整流二极管负极。
图4-125
（3）整流桥堆可以用若干个整流二极管代替。图4-126(a)所示为用两个整流二极管正极相连代替公共正极的半桥整流堆；图4-126(b)所示为用两个整流二极管负极相连代替公共负极的半桥整流堆；图4-126(c)所示为用4个整流二极管代替全桥整流堆。
图4-126
四、稳压二极管的代用
稳压二极管代用时，除了需要掌握整流二极管代用的原则外，还应注意代用管的稳定电压必须与原管一样，最大工作电流不低于原管。其他二极管或三极管的PN结可以代用作稳压二极管。稳压二极管还可以串联运用。
1．二极管或三极管代替稳压二极管
半导体PN结具有稳压性能，在PN结正向导通时，即使电流有较大变化其压降仍基本不变，因此，晶体二极管或三极管可以变通作为稳压二极管使用。
（1）整流二极管代替稳压二极管。二极管正向导通时，其管压降基本保持不变，因此可以直接作为低电压稳压二极管使用。硅二极管的正向管压降约为0.7V，可作为稳压值为0.7V的稳压管使用，如图4-127(a)所示。锗二极管的正向管压降约为0.3V，可作为稳压值为0.3V的稳压管使用，如图4-127(b)所示。当需要较高的稳压值时，可以将若干个二极管正向串联。图4-128(a)所示为两个硅二极管正向串联，等效为一个稳压值为1.4V的稳压管。图4-128(b)所示为一个锗二极管与一个硅二极管正向串联，等效为一个稳压值为1.0V的稳压管。
（2）晶体三极管代替稳压二极管。利用硅三极管的一个PN结可作为0.7V稳压二极管使用，如图4-129所示。图4-129(a)采用NPN管，VT1基极作为稳压二极管VD的负极（稳压输出端），VT1发射极作为VD的正极（一般接地）。图4-129(b)采用PNP管，VT1集电极作为稳压二极管VD的负极，VT1基极作为VD的正极。图4-129(c)采用NPN管，VT1基极与集电极连接在一起作为稳压二极管VD的负极，VT1发射极作为VD的正极。
图4-129
（3）发光二极管代替稳压二极管。发光二极管的正向管压降较大，一般为2V左右，可以直接作为2V稳压二极管使用，如图4-130所示。用发光二极管做稳压管，同时还可以作为电源指示灯或工作指示灯，一举两得。
2．稳压二极管的串联运用
没有合适稳压值的稳压二极管时，可以将两个或更多个稳压二极管正向串联使用，也可以将稳压二极管与其他二极管串联使用，以使稳压值符合需要。图4-131(a)所示为两个稳压二极管VD1与VD2正向串联，等效为一个稳压二极管VD，VD的稳压值为VD1和VD2稳压值之和。图4-131(b)所示为一个整流二极管VD1与一个稳压二极管VD2相串联，等效为一个稳压二极管VD，VD的稳压值为VD1和VD2稳压值之和。图4-131(c)所示为一个稳压二极管VD1与一个发光二极管VD2相串联，等效为一个稳压二极管VD，VD的稳压值为VD1和VD2稳压值之和。
图4-130
图4-131
五、晶体闸流管的代用
当没有合适的晶体闸流管时，可以用以下方法代替。
1．单向晶闸管的代用
单向晶闸管可以用晶体管电路模拟。如图4-132所示，PNP型晶体管VT1与NPN型晶体管VT2组合后，等效为一个单向晶闸管VS。VT1的发射极等效为单向晶闸管VS的阳极A，VT2的发射极等效为VS的阴极K，VT2的基极等效为VS的控制极G。
图4-132
2．双向晶闸管的代用
双向晶闸管可以用两个单向晶闸管代替。如图4-133所示，两个单向晶闸管VS1、VS2反向并联后，等效为一个双向晶闸管VS。两个单向晶闸管VS1、VS2的控制极并联后作为双向晶闸管VS的控制极，VS1、VS2的阳极和阴极交叉并联后作为VS的两个主电极T1、T2。
图4-133
六、电源变压器的代用
没有适用的220V单相电源变压器时，可以采取代用办法解决。电源变压器的代用办法主要是绕组的串并联，以解决包括电压、电流、功率、次级绕组不足等问题。
1．改变电源变压器的输出电压
当电源变压器的输出电压不符合要求时，可以通过将其次级绕组适当串联而得到新的输出电压。
（1）次级绕组正向串联提高输出电压。所谓正向串联，是指变压器各绕组不同名端相连接，即：变压器各绕组绕向相同时（几乎所有变压器均如此），一绕组的始端与另一绕组的末端相连接；两绕组绕向相反时，两绕组的始端与始端（或末端与末端）相连接。图4-134示例中，电源变压器T原有两个次级绕组Tb1、Tb2输出电压分别为6V、12V，当将它们正向串联后，即可得到18V的新的输出电压，其最大输出电流等于Tb1、Tb2中额定输出电流较小的绕组的输出电流。
图4-134
（2）次级绕组反向串联降低输出电压。所谓反向串联，是指变压器各绕组同名端相连接。如图4-135所示，电源变压器T原有两个次级绕组Tb1、Tb2输出电压分别为3V、25V，当将它们反向串联后，即可得到22V的新的输出电压。反向串联两绕组的额定电压应有较大差距。
图4-135
（3）两个电源变压器次级绕组正向串联提高输出电压。如图4-136所示，电源变压器T1、T2输出电压均为12V，将它们的初级并联接入220V电源，它们的次级正向串联后即可获得24V的输出电压。连接中须注意识别各绕组的同名端，不能接错。
图4-136
2．提高电源变压器的输出电流
将电源变压器的次级绕组并联使用，可以提高变压器的输出电流。并联的各绕组其额定输出电压必须一致。
（1）同一变压器次级绕组的并联。如图4-137所示，电源变压器T具有两个输出电压12V、额定电流1A的次级绕组Tb1、Tb2，将它们同名端相接（始端与始端、末端与末端相接）并联后，即可将输出额定电流提高到2A。
图4-137
（2）不同变压器次级绕组的并联。如图4-138所示，电源变压器T1和T2分别具有输出电压15V、额定电流1.5A的次级绕组T1b、T2b，将T1与T2的初、次级均同名端相接并联后，即可将输出额定电流提高到3A。
图4-138
3．增大电源变压器的功率
当一个电源变压器的额定功率不能满足要求时，可以用两个或两个以上相同的电源变压器并联使用，以获得较大输出功率。例如，缺少100W的电源变压器，可以用两个60W、次级绕组均符合要求的变压器并联代用，如图4-139所示。两个较小功率变压器的效率比一个较大功率变压器的效率要低一些，因此，并联的两个变压器的功率之和，应稍大于需要的功率值。
图4-139
4．增加电源变压器的次级绕组
当电源变压器的次级绕组数量不足时，可以同时使用两个或更多电源变压器。图4-140示例中，两个电源变压器T1、T2同时使用，可以等效为一个次级多绕组变压器T。T1、T2所有的次级绕组都是等效变压器T的次级绕组。
图4-140
5．电源变压器各绕组同名端的识别
电源变压器的串并联使用，首要的是搞清楚各绕组的同名端，可用以下方法识别。
（1）交流电压判断法。首先用万用表交流电压挡测量出电源变压器各个次级绕组的空载电压，然后将两个次级绕组串联起来再测量其电压。如果测得的电压值为该两次级绕组空载电压之和，则其为正向串联，各绕组同名端如图4-141(a)所示。如果测得的电压值为该两次级绕组空载电压之差，则其为反向串联，各绕组同名端如图4-141(b)所示。
（2）直流脉冲判断法。检测电路如图4-142所示，将万用表置于直流电压最小挡，两表笔接于某一次级绕组两端。当快速按一下按钮SB时（相当于给变压器初级输入一直流脉冲），万用表表针应有摆动。当检测各绕组表针摆动方向一致时，说明红（或黑）表笔所接为同名端。
七、自制小型电源变压器
自制交流220V单相电源变压器，可分为设计计算和具体绕制两个阶段进行。
1．设计计算电源变压器
绕制电源变压器前，首先要根据所需要的电压、电流等，计算确定变压器的各项制作参数。
（1）确定电源变压器的功率。需要变压器次级绕组所提供的电压乘以电流就是该绕组的功率，将所有次级绕组的功率加起来，再乘以1.1（10%作为变压器的损耗），即为整个变压器的功率。例如：需要变压器次级提供6V（2A）和12V（0.5A）两组电源（见图4-143），则变压器功率为P = (6×2+12×0.5)×1.1≈20（W）。
（2）根据变压器的功率P来确定铁芯截面积S的大小。铁芯截面积的概念如图4-144所示，可按经验公式计算：
。例如：20W电源变压器需要铁芯截面积为
。
（3）计算每伏电压的圈数N0。经验公式为：。例如：上述20W变压器的每伏圈数
圈。
（4）计算初、次级各绕组的圈数。初级绕组圈数用N0乘以220即可。次级绕组圈数用N0乘以电压再增加10%以弥补损耗。上例中（见图4-143），初级绕组L1为8×220 = 1760圈；次级绕组L2为8×6×1.1≈53圈；次级绕组L3为8×12×1.1≈106圈。
（5）根据各绕组电流选取漆包线。上例中，初级绕组L1的电流I1 =20W220V≈0.09A，考虑到留有一定的余量，可选用直径0.23mm（34号）漆包线。次级绕组L2的电流I2 = 2A，可选用直径1.04mm（19号）漆包线。次级绕组L3的电流I3 = 0.5A，可选用直径0.51mm（25号）漆包线。
2．具体制作电源变压器
设计计算完成后，即可按以下步骤动手制作。
（1）按图4-145所示，用绝缘纸板制作一个线包框架，其下面侧板两侧分别开有初、次级绕组的引线孔。
（2）绕初级绕组。将漆包线线头与引出线焊牢，焊点等裸露部分用绝缘纸包裹住，引出线从线包框架侧板的引线孔中穿出，如图4-146所示。初级绕组绕好后，其线尾也像线头一样连接好引出线。
（3）在初级绕组外面包裹一层绝缘纸，如图4-147所示，然后绕上次级绕组。由于次级绕组所用漆包线较粗，可以直接作为引出线。
图4-147
（4）所有绕组都绕制完成后，最外层应用绝缘纸包裹，并在两侧分别标明绕组的电压和电流，如图4-148所示。
图4-148
（5）接下来插入硅钢片铁芯。应采用交错插装法，即将“E”形硅钢片上下交错插入线包框架内，如图4-149所示。所有“E”形硅钢片插完后，再将“I”形硅钢片插入。
（6）在铁芯外面装上铁皮制成的夹壳，电源变压器便制作好了，图4-150为其外形。再经过浸漆、烘干等绝缘处理，这个电源变压器就可以使用了。
