电阻的基本应用

从使用数量的角度来看,电阻在电子元器件中的数量要占到30%以上,电阻可以在电路中用于分压、分流、限流、负载、反馈、阻抗匹配、RC充放电电路、上下拉、运算放大器外围电路、兼容设计电路、电流转电压等,下面介绍一下电阻的基本应用

在集总参数电路中,可以通过基尔霍夫定律和欧姆定律对电路中的电阻进行分析。

(一)阻抗匹配
阻抗匹配的通常做法是在源和负载之间插人一个无源网络,使负载阻抗与源阻抗共匹配,该网络也被称为匹配网络。匹配网络中使用最为普遍的器件就是电阻,阻抗匹配在低频场景和高频场景的差异很大,以电压源为例,如图1.306所示,一个实际电压源可以等效成一个理想的电压源与一个电阻:串联的模型
在这里插入图片描述
理想电压源

假设负载电阻为R,电源电动势为U,内阻为r
在这里插入图片描述
对于内阻为r的信号源,负载电阻R由不同的负载决定,由不等式知识可得,当R=r时.P可取得最小值此时负载电阻R上获得的功率最大.P=U*U/4r.即当负载电阻与信号源内阻相等时,负载可获得的输出功率最大,这就是阻抗匹配。

对于纯电阻电路,上述结论在低频电路和高频电路中都成立,但当交流电路中包含容性阻抗或感性阻抗时,负载阻抗除实部需要与信号源的相等外,虚部还需要与信号源的互为相反数,才能实现阳抗匹配

(1)在低频电路中,一般不考虑传输线的匹配问题,只需要考虑负载与信号源之间的阻抗匹配,因为相对于传输线的长度,低频信号的波长很长,所以传输线反射对低频信号的影响可以忽略不计
(2)在高频电路中,传输线的反射对高频信号影响非常大,所以,负载阻抗还需要与传输线的阻抗匹配
注意:有时阻抗不匹配还有另外一层意思,例如,一些仪器输出端是在特定的负载条件下设计的,
如果负载条件改变,别可能达不到原来的性能,这时会称其为阻抗失配

RC充放电电路
RC充放电电路可以做成:RC滤波器同时也是一个低通滤波器。
积分、微分、去耦、延时
RC充放电是电路分析中的基本理论,需要掌握。

RC电路可以视作一个延时电路,也可以视作一个滤波电路。从时域的角度,可认为波形被延迟,输出信号晚于输人信号到达高电平,我们可以通过调整R、C的数值实现不同的上升时间,来满足延时需求。
同时,该电路也可以被视为一个RC滤波电路。我们通过仪器也可以看到RC电路波特图,RC电路是一个低通滤波器,相当于把脉冲信号上升沿和下降沿的高频分量进行了滤波,所以上升沿和下降沿变得平缓。

运算放大器中要用不同的电阻实现不同的放大倍数。欧姆定律、基尔霍夫定律、虚短虚断

(二)兼容设计
为了在同一电路板上实现不同的功能,常使用电阻选焊的方法来做兼容设计。一个实际应用的
案例如图1.30.13所示,通过同一电路板兼容两种功能特性的产品:一种带wifi功能,另一种不带

Wi-Fi功能。对于不带Wi-Fi功能的产品.为了避免Wi-Fi模块不焊接时在PCB上留下长距离的悬空走线.产生干扰,所以在MCU(MicrocontrollerUnit.微控制单元)和Wi-F模块之间的走线上增加0欧姆电阻(Wi-Fi模块不焊接时,这几个电阻也不焊接),电阻靠近MCU引脚放置

(三)电流转电压电路
对于电流型输出的传感器,为了用ADC(Analog-to-Digital Converter,模拟/数字转换器)采集传感
器的输出值,必须先将电流值转换为电压值,然后送到ADC进行采样,此处也运用了欧姆定律

也可以在电源入口处放一个小电阻,用来做整个电源的功率计算。

(四)抗干扰电路
除阻抗匹配外,电阻还能降低干扰,实验数据表明,在RS-232接口上串联1kOhm的电阻,能有效抑制浪涌电压对内部电路的提伤,可以将接口的抗浪涌电压能力提升至500V以上。
(五)负载电路
负载是指连接在电路中的电源两端的电子元器件,其主要功能就是将电能转换成其他形式的能量,以实现能量的转换。负载电阻是电阻的一种,是指电路中的“负载”即电路中的工作设备的电阻。
例如,照明电路中灯泡的电阻就是负载电阻。
有时为了让电路处于预计的功率范围内,会通过串联或并联电阻实现实际功率可控,例如,有些电路为了防止空载,会直接把电源用一个电阻接到GND

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