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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；它与电容器一起可以 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
2、电路中，为了使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
3、了。再如，在缺电压表测电阻的实验设计中，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二11 + I2 + 13; 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
4、2-3是用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10 * RO =11* R1（式中RO为电流表内阻）求得R1= （IO* R0）/l仁200Q上述的分流电路计算结果表明，只要在50uA表头 上并联一个200Q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，则不可把用电 器直接
5、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 了。1. 分压
6、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二I1 = I2 = 13; 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R = R1 + 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所是由电阻器组
7、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300Q和75Q。将它们代入上面两个公式中，则求得Rl=259.8 Q, R2 = 86.6Q。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Vc = O,充电电流最大值等于Z
8、/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Vc = E 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越 大充电越慢。当t = 3r时,Vc=0.95E;当t=5r时,Vc=
9、0.993E ；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。电容器是种能够储藏电荷的元件， 也是最常用的电子元件之。 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
10、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，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。
11、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
12、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O.lu F、0.01u F等; 而去耦合电容的容量一般较大，可能是10M F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
13、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1p F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1000M F）滤低频， 小电容（20pF）滤高频。曾有网友形象地将滤波电容比作“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
14、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 000p F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
15、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
16、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=1000mF1mF=1000p F1|J F=1000nFlnF=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%、1-5%、 II-10%、III-20%、W- (+20%-10%)、V- (+50%-20%)、切-(+50%-30%)一般电容器常用I、II、III级，电解电容器用W、V、切级，根据用途选取。
