临沂网站建设服务商,网站建设 中企动力中山,确定网站建设目标,免费的黄冈网站有哪些平台目录 前言一、电阻1.阻值识别 二、电容1.注意事项2.电容特性3.相对电压不能突变4.储能特性5.稳定电压#xff08;滤波#xff09;6.容抗7.低通滤波RC8.高通滤波CR 三、电感1.特性2.注意事项3.感抗4.低通滤波LR5.高通滤波RL6.疑问 四、LC低通滤波 前言
基础知识可以看个人笔记… 目录 前言一、电阻1.阻值识别 二、电容1.注意事项2.电容特性3.相对电压不能突变4.储能特性5.稳定电压滤波6.容抗7.低通滤波RC8.高通滤波CR 三、电感1.特性2.注意事项3.感抗4.低通滤波LR5.高通滤波RL6.疑问 四、LC低通滤波 前言
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一、电阻
1.阻值识别 分压分流等内容在电路pdf笔记中有
二、电容
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1.注意事项 一般长脚正极接的时候千万别接反特别是点解电容以及电压不要超过额定电压。
2.电容特性 3.相对电压不能突变
电容两端的相对电压不能突变只要电容不充电或放电电容两端的电压就不变。注意电容两端的相对电压不能突变但是两端相对于GND的电压可以同时突变以下图为例子 1当S2关闭S3打开时 通电瞬间电容两端电压不能突变⇒ 电容“强迫”B点也瞬间从0V变成5V 这会在电阻R7两端产生电压差产生电流向地流动电容短时间内相当于导通B点也 5V瞬间 电容开始充电电流通过电阻放电B点的电压会指数衰减到0不是突变为0因为充电过程中电容两端的相对电压不能突变 电容刚好充满电的时候成为断路没有电流流动B点也同时降为0V电容两端电压差为 5VA5VB0V
2而当S2断开S3闭合时:
通路瞬间同理B点瞬间5V由于电容特性相对电压不能发送突变A点也得瞬间加5V两端的电压差相对电压才仍然是保持5V
针对的是开关闭合的瞬间闭合的瞬间由于电容的特性电压差不能突变两个电压差会同时突变其实此时就相当于一根导线。
第一种
闭合瞬间电容相当于导线电阻电压为5V那么电容两端电压其实就是0V之后充电到稳态上端电压慢慢上升到5V电容充满相当于断开了
第二种 闭合瞬间电容两端是同时上升到5V吗并不是实际电路中开关也是有内阻的这种情况即使就和上面一样 而有的电路可能下端的接地的导线布线不好存在了内阻就相当于下面这种情况了 闭合瞬间由于分压上下两个电阻各自分2.5V在中间的电容两端的相对电压瞬间为2.5V后面进入充电过程上端电压慢慢加到5V下端电压慢慢降到0V进入稳态断路。
4.储能特性 通常认为充电时间为2、3RC就认为充满了。
1这就可以用来设计上电的延迟通过计算电容的充电时间来设计上电的延迟时间。
以下面为例这就可以实现一个大约60ms后才开始给指定引脚上电的效果
2同理根据电容的储能特性也能实现断电后的关断延迟时间放电
5.稳定电压滤波
很多电路和芯片上面都要加电容 如上图假设开关关闭那么实际上A线实际上就只能输出一个0.1ma的电流而器件工作需要1A外部的power会进行一个加1A的操作让器件可以工作但是这个过程是一下子就好的在power输出1A过来前的这段时间就会导致3.3V瞬间跌落的情况这在一些场景中是不允许的而power的1A到了后A线又会立刻上升会3.3v
这就可以通过添加一个电容由于电容的储能特性和两端相对电压不能突变的特性就算power没来电容会通过放电让A线的电压不会立马大跌还是会有小幅度跌落的但这可以忍受在power到来的这一瞬间维持住A线的电压。 6.容抗
通交流隔直流通高频阻低频
电容在频率越高时阻抗越小频率越低时阻抗越大。 7.低通滤波RC
滤波”这个词听起来高深其实可以把它理解为 “挑选出我们想要的信号去掉我们不想要的干扰。”
比如你拍照时会遇到“噪点”听音乐时会有“杂音” —— 滤波器的作用就是把这些不想要的“噪声”去掉。
低通滤波电路可以让“低频”的信号通过衰减“高频”的信号。低通滤波电路有以上作用是利用了电容充放电特性实现的。 而输入的频率高于截至频率就会造成衰减 当输入的频率等于低通滤波的截至频率那么输出的电压的峰值是会衰减到自身的0.707的 以上图的RC 低通滤波器为例子原理很简单
低频信号电容来不及充放电 → 相当于“断路” → 电压原样传给 Vout通过了高频信号电容快速充放电 → 相当于“短路” → 信号被短到地了被滤掉
所以低频通过高频被电容吸收导向地就实现了低通滤波。
也可以从电阻分压、容抗的角度去分析
输入的频率高这就会导致容抗Rc变小分到的电压就越少Vout输出的电压就越少并联输入的频率越低Rc越大分到的电压越大Vout的电压就越大
8.高通滤波CR
高通滤波电路可以让“高频”的信号通过衰减“低频”的信号 原理和低通类似只不过逻辑相反
低频信号电容阻抗大不让它通过 → 被挡掉滤除高频信号电容阻抗小很容易通过 → 成功传到输出保留 比较点RC低通滤波器RC高通滤波器允许通过低频信号高频信号抑制高频干扰、噪声低频干扰、直流偏移电路结构R前C下R串C对地C前R下C串R对地典型用途平滑、降噪去直流、抑低频噪声
三、电感 1.特性
来拒去留
流过电感的电流不能突变是一种抵抗电流变化、存储磁能的部件 电感的储能只与当时的电流值有关电感电流不能跃变反映了储能不能跃变。电感储存的能量一定大于或等于零
常见电路中电感只能改变电路中的电流变化速度但是不能改变电路的电流最大值
2.注意事项
电感流过电流时如果电感回路的电阻突变变得很大电感会感生出一个很高的电压此时容易击穿器件所以应用电感时必须要考虑电感的续流回路 以上图为例当开挂闭合后电感储能比如储能了0.5A而当开关断开后电路的电流是不会瞬间降低为0A的而是缓缓降低这时候就有问题了对于开关其实也是一个电容寄生电容因为这个寄生电容其实是非常小的介质为空气几皮法到几十皮法不等开关断开瞬间电感会在这个回路继续释放让0.5A流过这个回路这时候电流经过寄生电容开关是会瞬间产生一个很高的电压的UQ/C这就可能导致后续击穿电感 为了维持外部电流不变电感会去根据外部电路产生一个很大的电压假设外部电路接了一个很大的电阻的话来维持住回路的电路
3.感抗 4.低通滤波LR LR低通滤波器 从阻抗角度L变成一个频率相关的“可变电阻”频率越高阻抗越大就越能“挡住”高频。
从电流不能突变的角度上来看试图让电流快速变化di/dt 大电感会产生很大的电压进行反抗这就是“自感反电动势” 和RC低通滤波的区别
项目RC低通LR低通高频下电容短路高频 → 信号被“导走”到地电感阻抗变大 → 不让高频过去低频下电容阻抗大 → 信号通过R输出电感阻抗小 → 信号可以通过到达R本质电容“泄高频”电感“挡高频”
选择
低频模拟信号滤波ADC、DAC前选 RC大电流、电源、开关电路尖峰保护选 LR高性价比、小空间、低功耗RC优先频率非常高MHz以上且必须串联滤波LR有优势
5.高通滤波RL
RL高通滤波 无法用在需要有直流偏置的情况下直流偏置是指一个信号比如正弦波叠加了一个直流电压不是0让它的“中心点”不在0V而是在某个直流电压上。 直流偏置在模拟电路中很常见尤其是放大器输入、单电源系统中信号不能是负电压就需要加一个偏置电压使信号整体“抬高”
为什么无法使用
电感在低频时包括直流 DC阻抗趋近于 0就像一根导线。如果输入信号中有直流偏置这部分直流电压会通过电阻 R 流入电感 L然后接地。输出端 Vout 是从电阻两端取的而后面连的是电感→地。由于电感对直流是短路Vout 端根本不能维持一个非零的直流电平它只对交流信号起作用。所以如果你输入有直流偏置输出将会失去这个偏置甚至直接拉到0V。如果 Vin 是有直流偏置比如 5V而电感低阻又大电流能力强就可能有较大电流持续流向地线
对于这种有直流偏置的可以去选择CR高通滤波
电容对直流是开路阻抗趋近于 ∞所以直流电压无法流过电容不会产生直流泄放电流同时电容隔离了偏置输出可以单独设置新的偏置点在音频、放大器输入等场合耦合电容偏置电阻是非常常见的设计方式
电感不能隔直流所以 RL 高通滤波器不适合接有直流偏置的信号否则会把偏置“泄掉”造成电流问题。
CR 高通滤波器C会隔直流那不就无法流向地电容隔离了偏置。而电容又有一个相对电容不能突变的特性那后续的交流电就会在该直流偏置基础上进行
而LR之所以无法隔离的偏置我认为直流偏置实际上就是低频为0这样感抗对齐来说其实很小这就直接流向地面了就直流跟没接一样
6.疑问
为什么 LR 低通滤波器更适用于工作电流大的场景而 RC 低通滤波器更适合于工作电流小的场景呢
主要从器件的特性上去思考电容不允许两端相对电压突变针对的是电压通电瞬间是相当于短路的电感不允许通过的电流突变针对的是电流。电感 L 能“阻止电流突变”保护后级电路而电容 C 是“抑制电压突变”不适合直接应对大电流尖峰RC 会导致放电电流瞬时很大无法有效钳制电流尖峰并且电容短时间吸收大电流时容易损坏尤其是 小电容而大电容吸收慢、又贵RC 反而起不到作用
四、LC低通滤波
LC低通滤波电路比RC低通滤波、LR低通滤波电路的滤波效果更好 因为它的“阻抗分压”两端都随着频率变化电感阻高频电容泄高频组合起来对高频形成了更强的衰减-40dB/dec滤波斜率陡、保真度高、效率高。
但是会存在谐振的情况 RC和LC相同截至频率下可以看到实际上LC输出会比输入的峰值电压还要多的这就是所谓的谐振
谐振Resonance是指电感和电容组合成的电路在某个特定频率下发生能量在电感和电容之间大幅度来回交换的现象此时电路对该频率的响应最强共振输出电压或电流会显著放大
在电阻、电感及电容串联所组成的交流电路内当容抗XC与感抗XL相等时即XCXL电路中的端口总电压u与总电流i的相位相同电路呈现电阻性这种现象叫串联谐振。
谐振电路解析串联谐振与并联谐振的特性与应用-CSDN博客 在谐振时
输入一个小的正弦波信号电路中的电感储能电流电容储能电压电感和电容之间不断地交换能量这个交换过程如果损耗很小即电阻极小会出现“能量叠加”现象
系统自然频率 输入频率没有能量损失或非常小前一波动还没消失下一波就又叠上来了
当你给一个 LC 电路施加一个正弦电压Vin系统会这样做
电容开始充电 → 储存电压能量电容放电 → 电流流入电感电感吸收电流 → 转为磁场能量磁场消失 → 电流再流入电容充电这两个元件就这样来回“丢球”玩 → 能量不断交换
如果这个过程损耗极小也就是几乎没有电阻就像秋千没阻力能量就会“越积越多”输出电压或电流会越荡越高 LC 滤波器在谐振频率附近会因为电感和电容之间的能量交换导致电压放大现象谐振这不是滤波器“出错”而是电路进入了共振状态。设计时要避免或加阻尼防止过高电压击穿器件。
