电阻的妙用:限流、分压、滤波,助力电路设计!

电阻可以降低电压,这是通过电阻的分压来实现的事实上,利用电阻来降低电压只是电阻的多种功能之一。电路中的电阻与其他元件(电容、电感)结合用于限流、滤波等。(本文素材来源:https://www.icdhs.com/news/565)

串联电阻可以降低电压

在很多复杂的电路中,我们最终可以通过“技术手段”得到两个电路的基本连接关系,一是电路的并联关系,二是下面要讨论的电路的串联关系。可以串联电阻来降低电压其原因可以用欧姆定律来解释,也就是说电阻上的电压等于电阻的阻值与流过电阻的电流的乘积,即U=IR。通过这个公式可以知道,流过电阻的电流会在电阻上产生压降,可以将电阻串联起来组成分压电路,为其他电子元件提供所需的电压。

例如下图中的三极管放大电路,采用两个电阻串联组成分压电路,为三极管的基极提供偏置电压。 VCC电压为9V,放大电路三极管的基极需要2.8V电压。我们可以通过串联两个电阻轻松得到这个电压值。

有时我们还使用一些光敏电阻、压敏电阻、热敏电阻等来组成自动控制电路。这些敏感电阻的阻值可以通过外部环境的变化而改变,从而达到控制的目的。例如下面的电路是通过光敏电阻实现小光LED的自动控制。白天时,光敏电阻的阻值变得很小,三极管的基极会因高电平而截止,小灯LED不亮;当黑暗时,光敏电阻的电阻变得很大。三极管的基极因低电平而导通,小灯LED点亮。这样就达到了自动控制天黑开灯、白天关灯的效果。这也是通过串联电阻来实现电阻的分压来实现的。

使用电阻降压时应注意以下几点: 

①用电器的电流必须稳定。例如电机、音响等不能用电阻降压。否则,轻负载时,分压电阻会失去降压作用,有可能烧毁电器。 

②这种压降本质上并不是真正的压降,而是用电阻“吃掉”较高的部分,所以不适合大电流、大压差的场合。 

③如果电流较大或电压差太大,最好使用稳压装置。

电路中的电阻可以用来限制电流

电阻除了降低电压(分压)之外,另一个作用就是限制电流。限流电阻在电路中仍然广泛使用。下图所示的电阻用于限流。这样加100K电阻和0.33欧电阻就是为了防止输入电流过大烧坏后面的元件。

从下图中我们可以看到,当电阻不同时,电流表指示的电流值是不同的。电阻越大,电流值越小,从而限制电流。

电阻与其他元件一起构成滤波功能

通过下面的电路图,我们可以看到电阻在两个电解电容C1和C2之间,此时电阻会起到滤波的作用,这种组合通常被称为RC滤波器。RC滤波器可用于不同类型的滤波,包括低通滤波、高通滤波和带通滤波。可以减少直流电压的波动,同时也可以限制电流提供适合 LED 的驱动电流。

  1. 低通滤波器:在低通滤波器中,电阻和电容器串联连接,电阻限制了电流流过电容器的速度,从而使得信号中高频成分的能量被消耗或衰减,而低频成分通过。这样,低通滤波器能够滤除高频噪声或干扰,保留低频信号。

  2. 高通滤波器:在高通滤波器中,电阻和电容器并联连接,电阻和电容器共同构成了一个延迟网络,使得低频信号的能量被衰减或消耗,而高频信号通过。这样,高通滤波器可以滤除低频噪声或直流偏移,保留高频信号。

  3. 带通滤波器:带通滤波器通过串联和并联连接电阻和电容器,结合了低通和高通滤波器的功能,允许特定频率范围的信号通过,而滤除其他频率范围的信号。

在滤波器中,电阻的作用通常是限制电流的流动,控制电容器的充电和放电速率,从而影响信号通过滤波器时的频率响应。这种组合可以有效地滤除不需要的频率成分,实现信号的滤波功能。

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