電阻器的應(yīng)用及在電路中的使用方式

讓我們來看看它的應(yīng)用以及它在電路中的使用方式。使用電阻器

作為分壓器饋送參考電壓

電流限制器可防止組件損壞

提供反饋

作為輸入信號(hào)的濾波器

產(chǎn)生延時(shí)時(shí)的定時(shí)電路

上拉和下拉電阻用于固定數(shù)字電路中的邏輯電平。

負(fù)載電阻器

分壓器：

分壓器是一種非常著名的使用電阻器的設(shè)置，廣泛用于電路中。分壓器的主要工作是將輸入電壓分成分?jǐn)?shù)作為輸出。這對(duì)于在我們的電路中產(chǎn)生基準(zhǔn)電壓特別有用?；鶞?zhǔn)電壓常用于比較器、傳感器電路、觸發(fā)電路等。讓我們看一個(gè)示例電路，其中分壓器設(shè)置用于產(chǎn)生基準(zhǔn)電壓。

分壓器中的電阻器

如上電路圖所示。Vcc至分壓器的輸入電壓約為+9v，輸出電壓為3v。這里發(fā)生的情況是電阻R1下降6v，R2下降3v，總計(jì)9v。分壓器的輸出電壓由下式控制

Vout = Vin x R2 / （R1 + R2） 。

輸出電壓 = 9V x 5K / （ 10K + 5K ）

= 3V

如前所述，分壓器廣泛用于電子電路中，以產(chǎn)生參考電壓，轉(zhuǎn)換信號(hào)電平等。但請(qǐng)始終記住，分壓器不應(yīng)用作為電路供電的電壓源。如果您嘗試這樣做，分壓器的電壓將顯著下降。發(fā)生這種情況是因?yàn)榉謮浩鳠o法提供電流以滿足電路的需求，因此當(dāng)從中汲取更多電流時(shí)，它會(huì)降低電壓。

關(guān)于分壓器，要記住的另一件事是，當(dāng)R1和R2相等時(shí)，輸出電壓將是輸入電壓的一半。如果R1遠(yuǎn)大于R2（R1》》R2），則輸出電壓將接近或幾乎等于零。當(dāng)R1非常小于R2（R1《《R2）時(shí)，產(chǎn)生的輸出電壓將接近或幾乎等于輸入電壓。這些東西將在分析電路時(shí)為您節(jié)省一些時(shí)間。

限流電阻：

這是電阻器的另一個(gè)重要應(yīng)用。顧名思義，它限制了通過電路的電流。我們這樣做的原因是，在少數(shù)情況下，我們只需要允許一定量的電流流過，否則電路/組件最終可能會(huì)損壞。限流電阻通常用于LED，電機(jī)，電池充電，繼電器等。

用于限制電流的電阻器

在上面的電路中，顯示了LED的限流電阻。讓我們進(jìn)入上述限幅電阻的計(jì)算部分。該電路由9v電池供電，但是我們這里的LED具有2.2v的正向電壓，僅消耗20mA即可工作。因此，我們需要使用電阻將電流從9v電池限制為20mA。

R = V – V LED / ILED

= 9 – 2.2 / 20mA

6.8 / 20毫安

= 340 歐姆

我們選擇最接近的 330 歐姆值作為 R1。該 330 歐姆電阻器將 LED 的電流限制在

20mA，并防止電流損壞。上述公式適用于需要限制電機(jī)、繼電器、電池等的電流的情況。

電阻器作為反饋元件：

反饋是運(yùn)算放大器（通常稱為運(yùn)算放大器）中使用的概念。為了理解電阻作為反饋元件的需求，我們需要了解運(yùn)算放大器的工作原理。我不打算在這里深入介紹

OpAmp，但會(huì)稍微觸及表面。簡(jiǎn)單地說，Opamp是一種放大裝置，它放大了其兩個(gè)輸入端子（同相和反相一個(gè)）之間的差異。該運(yùn)算放大器具有無限增益，這意味著它能夠無限放大輸入信號(hào)。雖然實(shí)際上是不可能的，但運(yùn)算放大器的增益非常高，以至于當(dāng)您施加輸入信號(hào)時(shí)，輸出擺動(dòng)到其峰值飽和電壓。我們不希望在放大器中這樣做，因?yàn)槲覀冃枰斎胄盘?hào)的增強(qiáng)副本，這就是我們使用放大器的原因。

負(fù)面反饋

如果我們需要從Opamp獲得放大信號(hào)，我們需要控制其增益。為此，一部分輸出被反饋到運(yùn)算放大器的反相輸入，使其成為負(fù)反饋系統(tǒng)。上述電路R1為反饋電阻。這會(huì)將部分輸出反饋給運(yùn)算放大器的反相輸入。負(fù)反饋會(huì)影響運(yùn)算放大器的增益，并使放大得到控制。因此，我們將得到一個(gè)放大的信號(hào)，該信號(hào)仍然可以用于我們的目的。因此，簡(jiǎn)而言之，反饋是電路中的一種校正機(jī)制，使電路在穩(wěn)定和平衡狀態(tài)下運(yùn)行。

對(duì)于正反饋系統(tǒng)，部分輸出被反饋到運(yùn)算放大器的同相輸入。這種類型的反饋用于增加增益。正反饋不像負(fù)反饋配置那樣被廣泛使用。

過濾 器：

當(dāng)與電容器一起使用時(shí)，電阻器還用于濾除輸入信號(hào)。濾波器廣泛用于許多電子電路中，它將允許特定頻率的信號(hào)并衰減不需要的頻率。過濾器有兩種形式：被動(dòng)和主動(dòng)。電阻器與電容器和電感器一起構(gòu)成無源濾波器的組成部分。有三種重要類型的濾波器可以使用無源元件（如電阻器，電容器和電感器）構(gòu)建。低通濾波器、高通濾波器和帶通濾波器。

低通濾波器：

低通濾波器設(shè)計(jì)

上圖是使用電阻器和電容器設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)單低通濾波器。低通濾波器僅允許頻率小于截止頻率的低頻信號(hào)通過，并阻止輸入信號(hào)中的高頻分量。這里發(fā)生的情況是，在低頻下，與電阻R相比，電容器表現(xiàn)出高電抗。與電阻兩端的電壓相比，此時(shí)電容器兩端的電壓非常高。因此，它可以安全地允許低頻信號(hào)通過。在高頻下，電容器電抗變低，因此電阻處的壓降變高，從而衰減輸入信號(hào)。

高通濾波器：

高通濾波器設(shè)計(jì)

上圖所示電路是一個(gè)高通濾波器，它將低頻信號(hào)衰減到截止點(diǎn)以下，只允許高頻信號(hào)。這里發(fā)生的情況是，當(dāng)輸入信號(hào)頻率非常低時(shí)，電容器顯示出高電抗，因此充當(dāng)開路導(dǎo)致衰減。當(dāng)輸入頻率高于截止頻率時(shí)，電容器表現(xiàn)出低電抗，因此允許信號(hào)通過。

帶通濾波器：

帶通濾波器設(shè)計(jì)

帶通濾波器是高通和低通濾波器的組合。與上述濾波器不同，帶通濾波器具有兩個(gè)截止頻率。因此，該濾波器僅允許特定頻率范圍內(nèi)的信號(hào)。頻率超出該頻段的信號(hào)將被衰減。

在上述所有情況下，截止頻率非常重要，因?yàn)樗鼪Q定了允許信號(hào)通過或衰減的頻率。過濾器設(shè)計(jì)是一個(gè)相當(dāng)大的概念，本文將很快為其編寫專門的教程。對(duì)于本文的范圍，了解濾波器中的電阻部分非常重要。

定時(shí)電路：

在定時(shí)電路中使用電阻器是一種非常常見的應(yīng)用。定時(shí)元件通常稱為RC電路，其中電阻器和電容器一起工作以根據(jù)元件值產(chǎn)生一定的時(shí)間延遲。

遙控定時(shí)電路

上面給出的是一個(gè)RC電路，它僅使用電阻器和電容器來產(chǎn)生所需的時(shí)間延遲。此時(shí)序由公式 T = RC 控制，其中 T

稱為時(shí)間常數(shù)。因此，在此給定公式中應(yīng)用上述值將使用此電路產(chǎn)生 1

秒的時(shí)間延遲。但這并不是這個(gè)電路的全部，為了充分了解RC電路，您需要了解電容器的工作原理，尤其是其充電曲線。我不打算詳細(xì)討論電容器的工作原理，而是要?jiǎng)潅砻嬉愿玫亓私庠摱〞r(shí)電路以及電阻器在其中的作用。

當(dāng)施加在電容器上的電壓流過它時(shí)，電容器逐漸開始充電。這會(huì)導(dǎo)致其端子上的電壓增加。電容器兩端的電壓逐漸增加，而不是瞬時(shí)增加，這會(huì)產(chǎn)生時(shí)間延遲。一旦電容器達(dá)到電源電壓或

Vcc，它就會(huì)停止充電并且不允許電流。在這種狀態(tài)下，電容器被視為已完全充電。從零充電狀態(tài)到完全充電狀態(tài)所需的時(shí)間會(huì)產(chǎn)生時(shí)間延遲，這由電容器充電曲線說明，如下圖所示。

充電曲線：

電容充電曲線

如果您觀察上面的充電曲線，我們可以得出需要 5 個(gè)時(shí)間常數(shù)或 5T 才能實(shí)現(xiàn) 100% 充電，這是提供的電壓。正如我們之前看到的，一個(gè)時(shí)間常數(shù) T =

R x C，它只給出了總電容器電荷的 63% 的時(shí)間段。因此，為了計(jì)算電容器完全充電所需的時(shí)間，公式 T = 5 x R x C 或

5T。RC或定時(shí)電路中電阻器的主要功能是控制流向電容器的電流。這將影響生成的時(shí)間延遲。

因此，進(jìn)入上面的電路需要1秒或1T才能將電容器充電至Vcc（63V）的9%。電容器需要 5 秒或 5T 才能達(dá)到 9v

的供電電壓。因此，這種簡(jiǎn)單的RC電路能夠產(chǎn)生5秒的時(shí)間延遲。該RC元件與其他電路一起使用，其中電容器兩端的電壓作為輸入進(jìn)行監(jiān)控，并實(shí)現(xiàn)所需的時(shí)間延遲。

上拉和下拉電阻：

上拉電阻器的用法

上拉和下拉電阻器是大多數(shù)數(shù)字電路中都可以找到的東西。我們都知道數(shù)字電路以邏輯電平的方式工作。讓我們考慮TTL邏輯來更好地解釋這一點(diǎn)。在 5v TTL

邏輯器件中，為了實(shí)現(xiàn)邏輯 0，輸入電壓必須在 0 至 0.8v 范圍內(nèi)，而對(duì)于邏輯 1，輸入電壓必須在 2 至 5v

范圍內(nèi)。所以發(fā)生的情況是，數(shù)字輸入引腳非常容易受到來自外部環(huán)境的電磁干擾。這種EM干擾會(huì)在這些輸入引腳上感應(yīng)電壓，從而導(dǎo)致IC讀取不正確的電壓電平。

為了避免上述情況，我們以兩種方式使用電阻器，上拉和下拉。上拉電阻將輸入引腳的電壓電平上拉至 Vcc 電平，下拉電阻將輸入引腳的電壓電平下拉至

0v。通過這種方式，我們可以確保我們的數(shù)字輸入引腳保持在可預(yù)測(cè)的狀態(tài)。

下拉電阻器的用途

負(fù)載電阻：

在電子負(fù)載中，負(fù)載是指從電路中吸收電流并連接到其輸出的設(shè)備或組件。因此，負(fù)載電阻器是連接在電路輸出級(jí)以從電路中獲取電流的電阻器。術(shù)語負(fù)載電阻器通常用于電路的數(shù)學(xué)建模。在這里，任何設(shè)備都可以與電路一起使用，以從其輸出端獲取電流。在這種情況下，選擇特定值的電阻器作為負(fù)載電阻器，以模擬相當(dāng)于輸出中使用的器件的電流消耗。簡(jiǎn)單地說，負(fù)載電阻用于執(zhí)行數(shù)學(xué)計(jì)算并分析電路在負(fù)載下處理電流消耗的能力。

電阻器作為負(fù)載的使用

關(guān)于負(fù)載電阻器，在某些情況下，負(fù)載電阻器將成為實(shí)際電路的一部分，而不僅僅是用于數(shù)學(xué)建模。有些穩(wěn)壓器需要使用負(fù)載電阻器。在上述電路中，電阻R1用作負(fù)載電阻。這消耗的電流最小，以保持穩(wěn)壓器的功能穩(wěn)定。在晶體管放大器中，負(fù)載電阻通常用于防止集電極和發(fā)射極之間流出多余的電流，這反過來又防止晶體管損壞。因此，總而言之，負(fù)載電阻用于數(shù)學(xué)建模。但在某些情況下，它被用于實(shí)際電路。

電阻器的額定功率：

這是我們應(yīng)該意識(shí)到的電阻器的一個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)。電阻器在給定電壓下抵抗電流，當(dāng)這種情況發(fā)生時(shí)，電阻器會(huì)因功率耗散而升溫。額定功率只不過是電阻器可以安全耗散的功率量。當(dāng)功耗超過電阻器的額定功率時(shí)，它很可能會(huì)被破壞或冒煙。每個(gè)電阻器都有自己的額定功率。通孔組件的額定功率通常為0.25w，額定功率高于此額定值。

在這種情況下，您必須使用0.5瓦電阻器才能在電路中安全工作。