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一、电阻
二、电容
三、电感
四、保险丝
五、二极管 一、电阻
概念#xff1a;顾名思义#xff0c;就是增加电流通过的阻力的。 就像是在水渠中放入东西#xff0c;能阻止水的顺利通过也是一个道理。 基于电阻的电气特性#xff0c;电阻在电路中主要有以下四个…目录
一、电阻
二、电容
三、电感
四、保险丝
五、二极管 一、电阻
概念顾名思义就是增加电流通过的阻力的。 就像是在水渠中放入东西能阻止水的顺利通过也是一个道理。 基于电阻的电气特性电阻在电路中主要有以下四个方面的作用 1、限流电阻在电路中限制电流的经过电压相同的情况下电阻值越大电流越小。 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。2、分流在并联电路中可以起到分流的作用。 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。3、降压、分压在串联电路中起到分压作用。 因使用电阻的大小和组合串联或并联可以起到升压和降压的作用。 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。4、防护压敏电阻主要用来浪涌防护和过压防护熔断电阻可以起到熔断防护的作用。浪涌电流是电源或电气设备在接通时消耗的瞬时高输入电流。这是由于为电容器和电感器或变压器充电需要很高的初始电流。浪涌电流也称为接通浪涌或输入浪涌电流。 接通时电源中的放电电容器提供低阻抗当它们从零充电至最大值时允许大电流流入电路。这些电流可能高达稳态电流的20倍。即使它仅持续约10毫秒它仍需要30到40个周期才能使电流稳定到正常工作值。如果没有限制那么大电流除了会在电源线上产生电压骤降之外还会损坏设备并导致由同一电源供电的其他设备发生故障。 二、电容
概念电容器是储存电量和电能电势能的元件。 一个导体被另一个导体所包围或者由一个导体发出的电场线全部终止在另一个导体的导体系称为电容器。 基于电容的电气特性电容在电路中主要有以下方面的作用 1、隔直流作用是阻止直流通过而让交流通过。2、旁路去耦为交流电路中某些并联的元件提供低阻抗通路。 1旁路电容旁路电容又称为退耦电容是为某个器件提供能量的储能器件它利用了电容的频率阻抗特性理想电容的频率特性随频率的升高阻抗降低它能使输出电压输出均匀降低负载电压波动。 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是阻抗要求在画PCB时候特别要注意只有靠近某个元器件时候才能抑制电压或其他输信号因过大而导致的地电位抬高和噪声说白了就是把直流电源中的交流分量通过电容耦合到电源地中起到了净化直流电源的作用。如图下图旁路电容画图时候要尽量靠近IC1。 2去耦电容去耦电容是把输出信号的干扰作为滤除对象去耦电容相当于电池利用其充放电使得放大后的信号不会因电流的突变而受干扰。它的容量根据信号的频率、抑制波纹程度而定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。如下图为去耦电容。 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 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。 它们的区别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。 旁路和去耦都可以认为是滤波只不过旁路电容一般放在信号的输入端用于滤除输入信号中含有的噪声而去耦电容则主要用于信号的输出端用于滤除输出信号中含有的噪声。简单来说滤波就是使直流信号中的交流成分噪声或者低频信号中的高频成分通过电容流向电源地。 去耦电容通常用于电源输出端和开关器件输出端旁路电容通常用于IC的电源和信号输入引脚。Layout时要尽量使滤波电容旁路和去耦靠近芯片的输入或者输出引脚以最大程度地提高输入信号的纯净度并减少输出信号中含有的噪声对其他元件的干扰。 理论上容值越大阻抗越低通过的信号频率也越高但是实际上超过1μF的电容大多是电解电容含有很高的电感成分频率升高后阻抗会增大。所以会经常在电路中看到一个大电容和小电容并联其中大电容主要用来滤除低频噪声而小电容则用来滤除高频噪声。 3、耦合作为两个电路之间的连接允许交流信号通过并传输到下一级电路 。 用电容做耦合的元件是为了将前级信号传递到后一级并且隔断前一级的直流对后一级的影响使电路调试简单性能稳定。如果不加电容交流信号放大不会改变只是各级工作点需重新设计由于前后级影响调试工作点非常困难在多级时几乎无法实现。 4、滤波这个对电路而言很重要CPU背后的电容基本都是这个作用。 即频率f越大电容的阻抗Z越小。当低频时电容C由于阻抗Z比较大有用信号可以顺利通过当高频时电容C由于阻抗Z已经很小了相当于把高频噪声短路到GND上去了。 滤波作用理想电容电容越大阻抗越小通过的频率也越高。电解电容一般都是超过 1F 其中的电感成份很大因此频率高后反而阻抗会大。我们经常看见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其实大的电容通低频小电容通高频这样才能充分滤除高低频。电容频率越高时候则衰减越大电容像一个水塘几滴水不足以引起它的很大变化也就是说电压波动不是你很大时候电压可以缓冲如下图。 5、储能储存电能用于必须要的时候释放。 储能作用一般地电解电容都会有储能的作用。对于专门的储能作用的电容电容储能的机理为双电层电容以及法拉第电容其主要形式为超级电容储能其中超级电容器是利用双电层原理的电容器当外加电压加到超级电容器的两个极板上时与普通电容器一样极板的正电极存储正电荷负极板存储负电荷在超级电容器的两极板上电荷产生的电场作用下在电解液与电极间的界面上形成相反的电荷以平衡电解液的内电场这种正电荷与负电荷在两个不同相之间的接触面上以正负电荷之间极短间隙排列在相反的位置上这个电荷分布层叫做双电层因此电容量非常大。 6、整流在预定的时间开或者关半闭导体开关元件。 7、调谐对与频率相关的电路进行系统调谐比如手机、收音机、电视机。 三、电感
概念电感是一种由线圈组成的无源电气元件是用于滤波、定时、电力电子应用的两端元件属于一种储能元件可以把电能转换成磁能并储能起来。常用字母“L”表示。 电感的工作原理 电感就是将导线绕制成线圈形状当电流流过时在线圈电感两端就会形成较强的磁场。由于电磁感应的作用会对电流的变化起阻碍作用。 因此电感对直流呈现很小的电阻近似于短路对交流呈现的阻抗较高其阻值的大小与所通过交流信号的频率有关。 同一电感元件通过交流电流的频率越高呈现的阻值越大。 电感的两个重要特性1、电感对直流呈现很小的电阻近似于短路对交流呈现的阻抗与信号频率成正比交流信号频率越高电感呈现的阻抗越大 电感的电感量越大对交流信号的阻抗越大。 2、电感具有阻止电流变化的特性流过电感的电流不会发生突变根据电感的特性在电子产品中常作为滤波线圈、谐振线圈 等。 电感的功能及作用 1、电感的滤波功能 1LC滤波电路 在电感滤波中纹波系数与负载电阻成正比另一方面在电容滤波中它与负载电阻成反比因此如果将电感滤波与电容结合起来纹波系数将几乎与负载滤波无关。它也被称为电感输入滤波电路、扼流输入滤波电路、RC滤波电路。 在该电路中扼流圈与负载串联为交流分量提供高电阻并允许直流分量流过负载。负载两端的电容并联连接过滤掉流过扼流圈的任何交流分量。通过这种方式就可以得到整流并通过负载提供平滑的直流电。 2电感滤波电路 这种类型也叫做扼流过滤电路由插在整流器和负载电阻R之间的电感组成。整流包含交流分量和直流分量。当输出通过电感时为交流分量提供高电阻而对直流分量没有电阻。因此整流输出的交流分量被阻断只有直流分量到达负载。 2、电感的谐振功能 电感通常和电容并联构成LC谐振电路主要用来阻止一定频率的信号干扰。3、LC串联、并联谐振电路 1LC串联谐振电路 将电感与电容串联可构成串联谐振电路如下图所示。 该电路可简单理解为与LC并联电路相反。LC串联电路对谐振频率信号的阻抗几乎为0阻抗最小可实现选频功能。电感和电容的参数值不同可选择的频率也不同。 2LC并联谐振电路 电感与电容并联能起到谐振作用阻止谐振频率信号输入。电感对交流信号的阻抗随频率的升高而变大。电容的阻抗随频率的升高而变小。 电感和电容并联构成的LC并联谐振电路有一个固有谐振频率即共谐频率。 在这个频率下LC并联谐振电路呈现的阻抗最大。利用这种特性可以制成阻波电路也可制成选频电路。 电感的应用①DC-DC转换电路。②射频电路 四、保险丝 概念 保险丝fuse也被称为电流保险丝IEC127标准将它定义为熔断体fuse-link)是一种保证电路安全运行的电子元器件其主要起过载保护作用。保险丝有条丝状、片状裸片状、玻璃管状、陶瓷管状、塑胶片状带金属片状接脚汽车保险丝、圆柱体状等外形。 作用 当电路发生故障或异常时伴随着电流不断升高并且升高的电流有可能损坏电路中的某些重要器件也有可能烧毁电路甚至造成火灾。若电路中正确地安置了保险丝那么保险丝就会在电流异常升高到一定的高度和热度的时候自身熔断切断电流从而起到保护电路安全运行的作用。 五、二极管 概念何谓二极管在电子元件当中一种具有两个电极的装置只允许电流由单一方向流过许多的使用是应用其整流的功能。而变容二极管Varicap Diode则用来当作电子式的可调电容器。由于大部分的二极管所具备的电流方向性因而我们通常称之为“整流Rectifying”功能。二极管最普遍的功能就是只允许电流由单一方向通过称为顺向偏压反向时阻断 称为逆向偏压。因此二极管可以想象成电子版的逆止阀。 作用 1、整流 这是全波整流电路电路中的VD1和VD2为整流二极管在电源电路中都是用整流二极管构成整流电路整流电路将交流电压转换成单向脉动的直流电压。利用二极管单向导电性可以把方向交替变化的交流电变换成单一方向的脉冲直流电。 2、开关 电路中VD1是开关二极管他的作用相当于一个开关用来接通和断开电容C2的。二极管在正向电压作用下电阻很小处于导通状态相当于一只接通的开关在反向电压作用下电阻很大处于截止状态如同一只断开的开关。利用二极管的开关特性可以组成各种逻辑电路。 3、限幅 电路中的二极管串联后接在集成电路A1输出信号引脚与地之间构成对输出信号的限幅防止输出信号太大而损坏后面的三极管。二极管正向导通后它的正向压降基本保持不变硅管为0.7V锗管为0.3V。利用这一特性在电路中作为限幅元件可以把信号幅度限制在一定范围内。 4、稳压 稳压二极管实质上是一个面结型硅二极管稳压二极管工作在反向击穿状态。在二极管的制造工艺上使它有低压击穿特性。稳压二极管的反向击穿电压恒定在稳压电路中串入限流电阻使稳压管击穿后电流不超过允许值因此击穿状态可以长期持续并不会损坏。 5、防接反 二极管防接反电路如下 二极管起电路电源正负极接反作用。电容C为电路板上的电源滤波电容。一般情况下电路板输入电源中都会加二极管来防止电源接反时而烧毁电路板。防反二极管一般接在电源输入端的正极上当然也可接在负极上。 通常用肖特基二极管作为防反二级管。 肖特基二极管是功耗低、超高速的半导体器件。其最显著特点是反向恢复时间极短可以小到几纳秒正向导通压降0.4V左右。其主要用于高频、低压、大电流整流二极管、续流二极管、保护二极管也有在微波通信等电路中作整流二极管、小信号检波二极管使用。在变频器、通信电源等应用中比较常见。 工作原理 当电流流过二极管处时由于二极管的单向导电性阻止了电流流过此时的负载无法构成回路对负载电路没有任何影响。 假如没有这个防电源接反二极管当电源接反时此时负载电路构成回路负载流过的电流与正常情况不一样从而导致负载电路烧毁。 注意二极管防接反电路中主要利用二极管的的单向导电特性。 二极管常见应用 1、整流二极管利用二极管单向导电性可以把方向交替变化的交流电变换成单一方向的脉动直流电。2、开关元件二极管在正向电压作用下电阻很小处于导通状态相当于一只接通的开关在反向电压作用下电阻很大处于截止状态如同一只断开的开关。利用二极管的开关特性可以组成各种逻辑电路。3、限幅元件二极管正向导通后它的正向压降基本保持不变硅管为0.7V锗管为0.3V。利用这一特性在电路中作为限幅元件可以把信号幅度限制在一定范围内。4、继流二极管在开关电源的电感中和继电器等感性负载中起继流作用。5、电压稳定器通过利用二极管的正向特性可以制造出电压稳定器来稳定电路中的电压。6、信号检波器二极管可以被用作信号检波器它可以将模拟信号转换成包含原始信息的脉冲信号。7、光电二极管光电二极管是一种能够将光转换成电信号的器件常见于光电传感器、遥控器和通信设备中。8、温度传感器某些特殊类型的二极管如温度补偿二极管可以用来监测和测量温度。9、快速恢复二极管这种特殊类型的二极管具有快速恢复时间适用于高频电路中的应用如电源开关和变频器。10、触发二极管又称双向触发二极管DIAC属三层结构具有对称性的二端半导体器件。常用来触发双向可控硅 在电路中作过压保护等用途。
