电阻器的应用及在电路中的使用方式

让我们来看看它的应用以及它在电路中的使用方式。使用电阻器

作为分压器馈送参考电压

电流限制器可防止组件损坏

提供反馈

作为输入信号的滤波器

产生延时时的定时电路

上拉和下拉电阻用于固定数字电路中的逻辑电平。

负载电阻器

分压器：

分压器是一种非常著名的使用电阻器的设置，广泛用于电路中。分压器的主要工作是将输入电压分成分数作为输出。这对于在我们的电路中产生基准电压特别有用。基准电压常用于比较器、传感器电路、触发电路等。让我们看一个示例电路，其中分压器设置用于产生基准电压。

分压器中的电阻器

如上电路图所示。Vcc至分压器的输入电压约为+9v，输出电压为3v。这里发生的情况是电阻R1下降6v，R2下降3v，总计9v。分压器的输出电压由下式控制

Vout = Vin x R2 / （R1 + R2） 。

输出电压 = 9V x 5K / （ 10K + 5K ）

= 3V

如前所述，分压器广泛用于电子电路中，以产生参考电压，转换信号电平等。但请始终记住，分压器不应用作为电路供电的电压源。如果您尝试这样做，分压器的电压将显着下降。发生这种情况是因为分压器无法提供电流以满足电路的需求，因此当从中汲取更多电流时，它会降低电压。

关于分压器，要记住的另一件事是，当R1和R2相等时，输出电压将是输入电压的一半。如果R1远大于R2（R1》》R2），则输出电压将接近或几乎等于零。当R1非常小于R2（R1《《R2）时，产生的输出电压将接近或几乎等于输入电压。这些东西将在分析电路时为您节省一些时间。

限流电阻：

这是电阻器的另一个重要应用。顾名思义，它限制了通过电路的电流。我们这样做的原因是，在少数情况下，我们只需要允许一定量的电流流过，否则电路/组件最终可能会损坏。限流电阻通常用于LED，电机，电池充电，继电器等。

用于限制电流的电阻器

在上面的电路中，显示了LED的限流电阻。让我们进入上述限幅电阻的计算部分。该电路由9v电池供电，但是我们这里的LED具有2.2v的正向电压，仅消耗20mA即可工作。因此，我们需要使用电阻将电流从9v电池限制为20mA。

R = V – V LED / ILED

= 9 – 2.2 / 20mA

6.8 / 20毫安

= 340 欧姆

我们选择最接近的 330 欧姆值作为 R1。该 330 欧姆电阻器将 LED 的电流限制在

20mA，并防止电流损坏。上述公式适用于需要限制电机、继电器、电池等的电流的情况。

电阻器作为反馈元件：

反馈是运算放大器（通常称为运算放大器）中使用的概念。为了理解电阻作为反馈元件的需求，我们需要了解运算放大器的工作原理。我不打算在这里深入介绍

OpAmp，但会稍微触及表面。简单地说，Opamp是一种放大装置，它放大了其两个输入端子（同相和反相一个）之间的差异。该运算放大器具有无限增益，这意味着它能够无限放大输入信号。虽然实际上是不可能的，但运算放大器的增益非常高，以至于当您施加输入信号时，输出摆动到其峰值饱和电压。我们不希望在放大器中这样做，因为我们需要输入信号的增强副本，这就是我们使用放大器的原因。

负面反馈

如果我们需要从Opamp获得放大信号，我们需要控制其增益。为此，一部分输出被反馈到运算放大器的反相输入，使其成为负反馈系统。上述电路R1为反馈电阻。这会将部分输出反馈给运算放大器的反相输入。负反馈会影响运算放大器的增益，并使放大得到控制。因此，我们将得到一个放大的信号，该信号仍然可以用于我们的目的。因此，简而言之，反馈是电路中的一种校正机制，使电路在稳定和平衡状态下运行。

对于正反馈系统，部分输出被反馈到运算放大器的同相输入。这种类型的反馈用于增加增益。正反馈不像负反馈配置那样被广泛使用。

过滤 器：

当与电容器一起使用时，电阻器还用于滤除输入信号。滤波器广泛用于许多电子电路中，它将允许特定频率的信号并衰减不需要的频率。过滤器有两种形式：被动和主动。电阻器与电容器和电感器一起构成无源滤波器的组成部分。有三种重要类型的滤波器可以使用无源元件（如电阻器，电容器和电感器）构建。低通滤波器、高通滤波器和带通滤波器。

低通滤波器：

低通滤波器设计

上图是使用电阻器和电容器设计的简单低通滤波器。低通滤波器仅允许频率小于截止频率的低频信号通过，并阻止输入信号中的高频分量。这里发生的情况是，在低频下，与电阻R相比，电容器表现出高电抗。与电阻两端的电压相比，此时电容器两端的电压非常高。因此，它可以安全地允许低频信号通过。在高频下，电容器电抗变低，因此电阻处的压降变高，从而衰减输入信号。

高通滤波器：

高通滤波器设计

上图所示电路是一个高通滤波器，它将低频信号衰减到截止点以下，只允许高频信号。这里发生的情况是，当输入信号频率非常低时，电容器显示出高电抗，因此充当开路导致衰减。当输入频率高于截止频率时，电容器表现出低电抗，因此允许信号通过。

带通滤波器：

带通滤波器设计

带通滤波器是高通和低通滤波器的组合。与上述滤波器不同，带通滤波器具有两个截止频率。因此，该滤波器仅允许特定频率范围内的信号。频率超出该频段的信号将被衰减。

在上述所有情况下，截止频率非常重要，因为它决定了允许信号通过或衰减的频率。过滤器设计是一个相当大的概念，本文将很快为其编写专门的教程。对于本文的范围，了解滤波器中的电阻部分非常重要。

定时电路：

在定时电路中使用电阻器是一种非常常见的应用。定时元件通常称为RC电路，其中电阻器和电容器一起工作以根据元件值产生一定的时间延迟。

遥控定时电路

上面给出的是一个RC电路，它仅使用电阻器和电容器来产生所需的时间延迟。此时序由公式 T = RC 控制，其中 T

称为时间常数。因此，在此给定公式中应用上述值将使用此电路产生 1

秒的时间延迟。但这并不是这个电路的全部，为了充分了解RC电路，您需要了解电容器的工作原理，尤其是其充电曲线。我不打算详细讨论电容器的工作原理，而是要划伤表面以更好地了解该定时电路以及电阻器在其中的作用。

当施加在电容器上的电压流过它时，电容器逐渐开始充电。这会导致其端子上的电压增加。电容器两端的电压逐渐增加，而不是瞬时增加，这会产生时间延迟。一旦电容器达到电源电压或

Vcc，它就会停止充电并且不允许电流。在这种状态下，电容器被视为已完全充电。从零充电状态到完全充电状态所需的时间会产生时间延迟，这由电容器充电曲线说明，如下图所示。

充电曲线：

电容充电曲线

如果您观察上面的充电曲线，我们可以得出需要 5 个时间常数或 5T 才能实现 100% 充电，这是提供的电压。正如我们之前看到的，一个时间常数 T =

R x C，它只给出了总电容器电荷的 63% 的时间段。因此，为了计算电容器完全充电所需的时间，公式 T = 5 x R x C 或

5T。RC或定时电路中电阻器的主要功能是控制流向电容器的电流。这将影响生成的时间延迟。

因此，进入上面的电路需要1秒或1T才能将电容器充电至Vcc（63V）的9%。电容器需要 5 秒或 5T 才能达到 9v

的供电电压。因此，这种简单的RC电路能够产生5秒的时间延迟。该RC元件与其他电路一起使用，其中电容器两端的电压作为输入进行监控，并实现所需的时间延迟。

上拉和下拉电阻：

上拉电阻器的用法

上拉和下拉电阻器是大多数数字电路中都可以找到的东西。我们都知道数字电路以逻辑电平的方式工作。让我们考虑TTL逻辑来更好地解释这一点。在 5v TTL

逻辑器件中，为了实现逻辑 0，输入电压必须在 0 至 0.8v 范围内，而对于逻辑 1，输入电压必须在 2 至 5v

范围内。所以发生的情况是，数字输入引脚非常容易受到来自外部环境的电磁干扰。这种EM干扰会在这些输入引脚上感应电压，从而导致IC读取不正确的电压电平。

为了避免上述情况，我们以两种方式使用电阻器，上拉和下拉。上拉电阻将输入引脚的电压电平上拉至 Vcc 电平，下拉电阻将输入引脚的电压电平下拉至

0v。通过这种方式，我们可以确保我们的数字输入引脚保持在可预测的状态。

下拉电阻器的用途

负载电阻：

在电子负载中，负载是指从电路中吸收电流并连接到其输出的设备或组件。因此，负载电阻器是连接在电路输出级以从电路中获取电流的电阻器。术语负载电阻器通常用于电路的数学建模。在这里，任何设备都可以与电路一起使用，以从其输出端获取电流。在这种情况下，选择特定值的电阻器作为负载电阻器，以模拟相当于输出中使用的器件的电流消耗。简单地说，负载电阻用于执行数学计算并分析电路在负载下处理电流消耗的能力。

电阻器作为负载的使用

关于负载电阻器，在某些情况下，负载电阻器将成为实际电路的一部分，而不仅仅是用于数学建模。有些稳压器需要使用负载电阻器。在上述电路中，电阻R1用作负载电阻。这消耗的电流最小，以保持稳压器的功能稳定。在晶体管放大器中，负载电阻通常用于防止集电极和发射极之间流出多余的电流，这反过来又防止晶体管损坏。因此，总而言之，负载电阻用于数学建模。但在某些情况下，它被用于实际电路。

电阻器的额定功率：

这是我们应该意识到的电阻器的一个重要标准。电阻器在给定电压下抵抗电流，当这种情况发生时，电阻器会因功率耗散而升温。额定功率只不过是电阻器可以安全耗散的功率量。当功耗超过电阻器的额定功率时，它很可能会被破坏或冒烟。每个电阻器都有自己的额定功率。通孔组件的额定功率通常为0.25w，额定功率高于此额定值。

在这种情况下，您必须使用0.5瓦电阻器才能在电路中安全工作。