电阻是电路中最常见的元件,无论是片式电阻、直列电阻还是功率电阻,在各种电路板上总是少不了它。电阻在电路中起什么作用?越是常用的东西,越是难以解释清楚。本文试与大家探讨一下电阻的作用。
直接插入阻力
电阻的分压效应
大家都知道欧姆定律,U=IR。当电流流过电阻时,会在电阻两端产生压降,其中电阻起到分压的作用。利用电阻的分压可以实现什么功能?比如单片机采样时,在电阻两端的电压和实际物理量之间建立对应关系,通过计算电压值就可以得到物理量的变化。这里以NTC温度检测为例进行说明,示意图如下:
电阻的分压效应
在上图中,一个电阻固定的R1和一个电阻可变的NTC串联在一起。当温度变化时,NTC的电阻发生变化,导致R1所分担的电压发生变化。通过计算R1的电压,可以得到NTC的电流电阻,从而计算出电流对应的温度值。
电阻的限流效应
电阻的作用是限制电流。在串联电路中,电阻越大,电路中的电流越小。因此,该功能可用于限制回路中的电流,从而防止负载设备因电流过大而烧毁。以LED为例,如下图所示:
电阻的限流效应
LED需要2-10mA的电流才能点亮,电流过大就会烧坏。上图中,电阻R3串联在LED的回路中,限制电流,防止LED因电流过大而烧毁。以VCC=12V为例,假设LED的压降为2V,要求的电流为2mA,那么电阻R3 = (12-2)/2 = 5kω,也就是用5kω电阻将回路中的电流限制在2mA。
电阻的上拉和下拉效应
学习单片机课程时,遇到过上拉电阻和下拉电阻。所谓上拉,是指通过电阻将接口上拉到电源,使接口的电平在初始状态为高;所谓下拉,就是通过一个电阻把接口下拉到GND,使接口的电平在初始状态为低。这样可以保持水平稳定,误操作也不会造成不必要的结果。
电阻的上拉效应
在上图中,PNP晶体管用于控制LED。在正常状态下,希望关闭LED。MCU控制的三极管基极的管脚通过电阻R7上拉至高电平,三极管不工作时关断。
电阻下拉效应
在上图中,NPN晶体管用于控制LED。在正常状态下,希望关闭LED。晶体管的基极通过电阻R5下拉到底部,防止上电瞬间初始化程序时误操作。
电阻器充当跳线。
设计电路时,为了方便后期调试,通过电阻连接管脚或芯片,不用时去掉电阻,短路时焊一个0欧姆的电阻。特别是在铺设接地线时,可以使用0欧姆的电阻进行单点/多点接地。
电阻的单点接地效应
电阻的滤波效应
电阻和电容可以构成滤波器。常见的滤波器有高通滤波器和低通滤波器,如下图所示:
RC低通滤波器
上图显示了一个由电阻和电容组成的滤波器。电容器的容抗与输入频率成反比。频率越高,电容器的容抗越小,低频越不容易通过,因此构成低通滤波器。
电阻器是最常见的元件,它有许多用途。以上总结了几种常用的,其他的就不总结了。请留言讨论。
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