电子元器件在电路中的作用

《电子元器件在电路中的作用》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电子元器件在电路中的作用（17页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、电阻器在电路中的作用电阻器在电路中用作分压器、分流器和负载电阻;它与电容器起可以组成滤波器及延时电路、在电源电路或控制电路中用作取样电阻；在半导体管电路中用偏置电阻确定工作点;用电阻进行电路的阻抗匹配；用电阻进行降压或限流；在电源电路中作为去耦电阻使用，等等。总之，电阻器在电路中的作用很多，电路无处不用电阻：下面介绍一些电阻器的基本电路。一. 限流为使通过用电器的电流不超过额定值或实际工作需要的规定值，以保证用电器的正常工作，通常可在电路中串联一个可变电阻。当改变这个电阻的大小时，电流的大小也随之改变。我们把这种可以限制电流大小的电阻叫做限流电阻。如图 1 所示，在给蓄电池充电的电路中，为了使

2、充电电流不超过规定值，可在电路中接入限流电阻。在充电过程中，适当调节接入电阻的大小，可使电流的大小保持稳定。再如在可调光台灯的电路中，为了控制灯泡的亮度，也可在电路中接入一个限流电阻，通过调节接入电阻的大小，来控制电路中电流的大小，从而控制灯泡的亮度。二. 分流当在电路的干路上需同时接入几个额定电流不同的用电器时，可以在额定电流较小的用电器两端并联接入一个电阻，这个电阻的作用是“分流”。例如：有甲、乙两个灯泡，额定电流分别是 0.2A 和 0.4A，显然两灯泡不能直接串联接入同一电路。但若我们在甲灯两端并联一个合适的分流电阻则当开关 S 闭合时，甲、乙两灯便都能正常工作了。再如，在缺电压表测电

3、阻的实验设计中，可设计如图 3 所示的实验电路，利用分流电阻 R 与待测电阻并联，借助于电流表测干路电流和分流电阻 R 中的电流，利用并联分流公式，可求出待测电阻的阻值。如果只有一个电流表，可将电流表先后接在干路或不同的支路中测出 I 和（或和或和），也可求出。分流电路分流电路实际上是电阻器的并联电路，如图 2-2 所示。它有以下几点特点:各支路的电压等于总电压；总电流等于各支路电流之和，即 I = I1 + I2 + I3;总电阻的倒数等于各支路倒数之和,即 1/R =1/R1 + 1/R2 + 1/R3在实践中经常利用电阻器的并联电路组成分流电路，以对电路中的电流进行分配；图 2-3 是用

4、于扩大电流表量程的分流电路。电流表的满度电流为 50uA现需将它改成一个最大量程为500uA 的电流表,此时只需要在电流表两端并上一只电阻器 R1 即可。根据图 2-3(b)并联电路可知I= I1 +I0若 I = 500uA,则I1 =I - I0 = 500-50 =450uA由于 I0 * R0 =I1* R1(式中 R0 为电流表内阻)求得 R1= (I0* R0)/I1= 200 上述的分流电路计算结果表明，只要在 50uA 表头上并联一个 200 的电阻,即可使表头的量程由 50uA 扩大到 500uA。 三. 分压一般用电器上都标有额定电压值，若电源比用电器的额定电压高，则不可把

5、用电器直接接在电源上。在这种情况下，可给用电器串接一个合适阻值的电阻，让它分担一部分电压，用电器便能在额定电压下工作。我们称这样的电阻为分压电阻。如图 4 所示的电路，当接入合适的分压电阻后，额定电压为 3V 的电灯便可接入电压为 12V 的电源上。又如我们常用的测电笔里有一个阻值很大的高电阻，它也是一个分压电阻。人体的电阻一般为高电阻的，这样人站在地面上用测电笔接触 220 的电源，那么测电笔中高电阻分压约为200V，人体承受的电压就只有 20V，低于 36V，这样就没有触电的危险了。再如在缺电流表测待测电阻的实验设计中，也常使用分压电阻与待测电阻串联，再利用分压公式，便可求出待测电阻的阻值

6、了。1. 分压电路分压电路实际上是电阻的串联电路，如图 2-1 所示，它有以下几个特点：通过各电阻的电流是同一电流，即各电阻中的电流相等、I = I1 = I2 = I3；总电压等于各电阻上的电压降之和,，即 V= V1 + V2 + V3；总电阻等于各电阻之和，即 RR1 + R2 +R3：在实践中可利用电阻串联电路来进行分压以改变输出电压，如收音机和扩音机的音量调节电路、半导体管工作点的偏置电路及降压电路等。四. 将电能转化为内能电流通过电阻时，会把电能全部（或部分）转化为内能。用来把电能转化为内能的用电器叫电热器。如电烙铁、电炉、电饭煲、取暖器等等。3. 阻抗匹配电路图 2-4 所是由电

7、阻器组成的阻抗匹配衰减器、它接在特性阻抗不同的两个网络中间,可以起到匹配阻抗的作用。匹配器中电阻器的阻什可由下式确定，即式中，Z1 和 Z2 为网络 1 和网络 2 的阻抗，它们分别为 300 和75。将它们代入上面两个公式中，则求得 RI=259.8，R286.6。4. RC 充放电电路RC 充放电电路是电阻器应用的基础电路，在电子电路中会常常见到，因此了解 RC 充放电特性是非常有用的。RC 充放电电路如图 2-5 所示。图中开关 S 原来停留在 B 点位置，电容器 C 上没有电荷,它两端的电压等于零。当开关接到 A 点时电源 E 通过 R 向电容器 C 充电，在电路接通的瞬间，电容器电压

8、 Vc0，充电电流最大值等于 Z/R。随着电容器两极上电荷的积累，Vc 逐渐增大，电阻器 R 上的电压 Vr =E -Vc，充电电流 i(EVc)/R 且随着 Vc 的增大而越来越小，Vc 的上升也越来越慢。当 VcE 时，i=0，充电过程结束。试验证明，充电过程可用下面公式描述，即式中：e-自然对数；t-时间。从公式中不难看出，充电过程中 Vc 和 i 是按指数规律变化的。而充电的快慢取决于电阻和电容的乘积，因此称 RC 为时间常数 r，即 r=RC。如果 R 和 C 的的单位取欧姆和法拉，则 r 的单位为秒。根据公式计算在不同时间内的 Vc 和 i，其结果见表 2-4。从表中可以看出，r

9、越大充电越慢。当 t3r 时，Vc=0.95E;当 t=5r 时，Vc=0.993E；一般认为当 t=(3-5)r 时，电容器上的电荷已被充满。电容器上的电荷已被充满。当电路开关 S 在 C 充满电荷后由 A 端置于 B 端时，电容 C 上的电荷通过 R 放电，其放电也是按指数规律进行的。利用 RC 充放电特性可组成很多应用电路，如积分电路、微分电路、去耦电路以及定时电路等。电 容 器 在 电 路 中 的 作 用在直流电路中，电容器是相当于断路的。电容器是一种能够储藏电荷的元件，也是最常用的电子元件之一。 这得从电容器的结构上说起。最简单的电容器是由两端的极板和中间的绝缘电介质（包括空气）构成

10、的。通电后，极板带电，形成电压（电势差），但是由于中间的绝缘物质，所以整个电容器是不导电的。不过，这样的情况是在没有超过电容器的临界电压（击穿电压）的前提条件下的。我们知道，任何物质都是相对绝缘的，当物质两端的电压加大到一定程度后，物质是都可以导电的，我们称这个电压叫击穿电压。电容也不例外，电容被击穿后，就不是绝缘体了。不过在中学阶段，这样的电压在电路中是见不到的，所以都是在击穿电压以下工作的，可以被当做绝缘体看。 陶制电容器但是，在交流电路中，因为电流的方向是随时间成一定的函数关系变化的。而电容器充放电的过程是有时间的，这个时候，在极板间形成变化的电场，而这个电场也是随时间变化的函数。实际上

11、，电流是通过场的形式在电容器间通过的。 在中学阶段，有句话，就叫通交流，阻直流，说的就是电容的这个性质。 电容的作用： 1）旁路 旁路电容是为本地器件提供能量的储能器件，它能使稳压器的输出均匀化，降低负载需求。就像小型可充电电池一样，旁路电容能够被充电，并向器件进行放电。为尽量减少阻抗，旁路电容要尽量靠近负载器件的供电电源管脚和地管脚。这能够很好地防止输入值过大而导致的地电位抬高和噪声。地电位是地连接处在通过大电流毛刺时的电压降。 2）去耦 去耦，又称解耦。从电路来说， 总是可以区分为驱动的源和被驱动的负载。如果负载电容比较大， 驱动电路要把电容充电、放电， 才能完成信号的跳变，在上升沿比较陡

12、峭的时候， 电流比较大， 这样驱动的电流就会吸收很大的电源电流，由于电路中的电感，电阻（特别是芯片管脚上的电感，会产生反弹），这种电流相对于正常情况来说实际上就是一种噪声，会影响前级的正常工作，这就是所谓的“耦合”。 去耦电容就是起到一个“电池”的作用，满足驱动电路电流的变化，避免相互间的耦合干扰，在电路中进一步减小电源与参考地之间的高频干扰阻抗。 将旁路电容和去藕电容结合起来将更容易理解。旁路电容实际也是去耦合的，只是旁路电容一般是指高频旁路，也就是给高频的开关噪声提高一条低阻抗泄防途径。高频旁路电容一般比较小，根据谐振频率一般取 0.1F、0.01F 等；而去耦合电容的容量一般较大，可能是

13、 10F 或者更大，依据电路中分布参数、以及驱动电流的变化大小来确定。旁路是把输入信号中的干扰作为滤除对象，而去耦是把输出信号的干扰作为滤除对象，防止干扰信号返回电源。这应该是他们的本质区别。 3）滤波 从理论上（即假设电容为纯电容）说，电容越大，阻抗越小，通过的频率也越高。但实际上超过1F 的电容大多为电解电容，有很大的电感成份，所以频率高后反而阻抗会增大。有时会看到有一个电容量较大电解电容并联了一个小电容，这时大电容通低频，小电容通高频。电容的作用就是通高阻低，通高频阻低频。电容越大低频越不容易通过。具体用在滤波中，大电容（1000F）滤低频，小电容（20pF）滤高频。曾有网友形象地将滤波

14、电容比作“水塘”。由于电容的两端电压不会突变，由此可知，信号频率越高则衰减越大，可很形象的说电容像个水塘，不会因几滴水的加入或蒸发而引起水量的变化。它把电压的变动转化为电流的变化，频率越高，峰值电流就越大，从而缓冲了电压。滤波就是充电，放电的过程。 4）储能 储能型电容器通过整流器收集电荷，并将存储的能量通过变换器引线传送至电源的输出端。电压额定值为40450VDC、电容值在 220150 000F 之间的铝电解电容器（如 EPCOS 公司的 B43504 或 B43505）是较为常用的。根据不同的电源要求，器件有时会采用串联、并联或其组合的形式， 对于功率级超过 10KW 的电源，通常采用体

15、积较大的罐形螺旋端子电容器。基本功能充电和放电充电和放电是电容器的基本功能。 充电使电容器带电（储存电荷和电能）的过程称为充电。这时电容器的两个极板总是一个极板带正电，另一个极板带等量的负电。把电容器的一个极板接电源（如电池组）的正极，另一个极板接电源的负极，两个极板就分别带上了等量的异种电荷。充电后电容器的两极板之间就有了电场，充电过程把从电源获得的电能储存在电容器中。 放电使充电后的电容器失去电荷（释放电荷和电能）的过程称为放电。例如，用一根导线把电容器的两极接通，两极上的电荷互相中和，电容器就会放出电荷和电能。放电后电容器的两极板之间的电场消失，电能转化为其它形式的能。 在一般的电子电路

16、中，常用电容器来实现旁路、耦合、滤波、振荡、相移以及波形变换等，这些作用都是其充电和放电功能的演变。 电容器主要特性参数1 耐压 2 容量 标称电容量和允许偏差标称电容量是标志在电容器上的电容量。 电容器的基本单位是法拉，简称法(F)，但是，这个单位太大，在实地标注中很少采用。 其它单位关系如下： 1F=1000mF 1mF=1000F 1F=1000nF 1nF=1000pF 电容器实际电容量与标称电容量的偏差称误差，在允许的偏差范围称精度。 精度等级与允许误差对应关系：00（01）-1%、0（02）-2%、-5%、-10%、-20%、 -（+20%-10%）、-（+50%-20%）、-（+50%-30%） 一般电容器常用、级，电解电容器用、级，根据用途选取。 额定电压在最低环境温度和额定环境温度下可连续加在电容器的最高直流电压有效值，一般直接标注在电容器外壳上，如果工作电压超过电容器的耐压，电容器击穿，造成不可修复的永久损坏。 绝缘电阻直