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我們周圍的電子設(shè)備通過將各種元件與布線結(jié)合來實現(xiàn)簡單到復雜的操作,英銳恩單片機工程師介紹,為了理解電子電路,我們按順序講解各元件的功能。
一、電子電路不可缺少的無源元件
在電子產(chǎn)品開發(fā)時,常用到電阻器、電容器、線圈等,它們的作用是消耗、儲存和釋放所提供電力的元件,因為它們不進行功率放大和整流等有源操作,所以被稱為無源元件。
二、電阻的作用
電阻,也稱為電阻器,用于限制電流,將電流的變化轉(zhuǎn)換為電壓。電阻的單位是Ω(歐姆),電阻值越大,阻礙電流流動的力越大,流過的電流越少。當在電阻器兩端施加電壓時,電流會流動,該電流與電壓成正比,與電阻器的阻值成反比。這被稱為“歐姆定律”。通過使用歐姆定律,可以得到電路中電流、電壓和電阻的值。
三、電容器的工作原理
電容器具有儲存電能和釋放儲存電能的功能,電容器的電容量稱為電容量,單位為F(法拉)。此外,電容器不通過直流電,因為它具有將電介質(zhì)(絕緣體)夾在電極之間的結(jié)構(gòu),但是當施加交流電時,電流會流動,因為它會重復存儲和放電現(xiàn)象。英銳恩單片機開發(fā)工程師介紹,“只有交流電流過”這也是電容器的特點。
當直流電通過電容器時,電流立即流動,電源正極充電(充電),負極充電(充電)(圖1,瞬態(tài))。當電荷被充電(充電)到電容器的全部電容時,沒有電流流動(圖2,穩(wěn)態(tài))。
另一方面,當交流電壓通過電容器時,電流方向不斷變化,因此電容器處于反復充電和放電過程中(圖3)。這被認為與流過電介質(zhì)的交流電相同,被認為是“通過交流電”。該電流稱為位移電流。對交流電的電阻稱為容抗,單位為Ω(歐姆)。
四、線圈的工作原理
線圈也稱為電感器。線圈是纏繞導線的部分。能量可以存儲在由流過導體的電流產(chǎn)生的磁場中。其電容稱為電感,單位為H(亨利)。
沿電流流動方向順時針方向在導線中產(chǎn)生磁場(右手螺旋法則)。磁通量的方向在導體纏繞的線圈中對齊。當該線圈中的磁場發(fā)生變化時,電力(介電電流)會沿阻礙磁場變化的方向流動。這稱為楞次定律。因此,線圈用于僅通過直流而不通過交流的目的。英銳恩單片機工程師介紹,當電流通過導體時,會在右手螺旋相對于電流方向的旋轉(zhuǎn)方向上產(chǎn)生磁場。
五、濾波電路:HPF和LPF
去除不需要的信號,只提取特定頻率成分的電路稱為濾波電路。例如,如果將施加在電阻(R)和電容(C)串聯(lián)的RC串聯(lián)電路的電阻上的電壓(Vr)取出作為電路的輸出,則只有高頻分量輸入電壓信號的一部分被取出,低頻成分被取出,被衰減而不輸出。此屬性稱為高通濾波器 (HPF)(下左,圖 6)。
另一方面,如果把加在RC串聯(lián)電路電容上的電壓(Vc)取出作為電路的輸出,就可以取出輸入電壓信號的低頻成分,高頻成分為衰減并且不會出現(xiàn)在輸出中,該濾波器電路稱為低通濾波器 (LPF)(下右,圖7)。