零基础一起学学电路知识1

特辣的海菜

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分类专栏：硬件文章标签：单片机嵌入式硬件

于 2025-02-21 22:49:35 首次发布

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使用Multisim14.3仿真

电阻

欧姆定律：U=I*R 电阻的两端电压=流过电阻的电流*本身的阻值

电阻重要参数：

读电阻阻值：

电阻的功率：P=U*I 电阻的功率=电阻两边的电压X流过电阻的电流

电感的感抗抗计算公式： f一定，L越大，对电流的阻碍就越大

使用Multisim14.3仿真

下载：01-【multisim】14.3安装&激活&汉化_哔哩哔哩_bilibili

电阻

欧姆定律：U=IR 电阻的两端电压=流过电阻的电流本身的阻值

万用表要注意测电阻要注意

1、万用表自身带有电阻，测小电阻的阻值误差大，所以一般测阻值比较大的电阻；2、电阻阻值本身有偏差，精度问题（精度很重要）；

电阻重要参数：

1、电阻阻值 2、功率额定值（功率额定值）（确保电阻的功率额定值高于实际电路中的功率需求）3、公差（误差范围）4、封装类型（贴片、直插）等(温漂TCR)

读电阻阻值：

电阻的决定式 $R=\rho \frac{L}{A}$ (A:导线横截面积 L：导线长度 $\rho$ :电导率（各材料不同）)

色环电阻（现在有软件可以方便读出阻值）、贴片电阻：小数型：R表示小数点；整数型：三位的和四位的最后一位表示10的几次方，在最后一个数前的直接乘以最后一位表示的10的几次方；

电阻串联：R总=R1+R2+…… 电阻并联：1/R总=1/R1+1/R2+……

电阻的功率：P=U*I 电阻的功率=电阻两边的电压X流过电阻的电流

确保选的电阻的功率额定值高于实际电路中的功率需求

电阻相互并联和串联可以分担功率（如果只有一个电阻作用，功率会超过额定功率，很容易烧坏）

电阻的作用：

电阻的限流作用：当供电电压大于负载的工作电压，用电阻限流（电阻工作功率不能超过他的额定功率，并且供电电压与负载工作电压相差不大或工作电流很小的情况下）

电阻的分压作用：想要从供电电压里分到（获取）一个所需电压，用两个以上的电压串联来进行分配电压。 $VR=(V1R2+V2R1)/(R1+R2)$ (基尔霍夫电流定律)

电阻的分流作用：（工作环境：（电机）负载工作电流大、工作电压与供电电压相差不大，如果只连接一个限流电阻（额定功率小），限流电阻很大可能会超功率，电流过大，使用几个电阻并联限流电阻，分了限流电阻的电流，使得几个电阻都不超功率，正常工作）

零欧电阻：1、测量大电流 2、在单面板布线时，线布不了，可以加个零欧电阻跨过去
电阻的作用：限流、减少波形震荡
使用电位器/滑动变阻器要串联一个电阻，防止误操作，把电位器滑到0欧姆。

电容：两块不连通的导体加上中间的绝缘材料

C=Q/U

电容有正负极的不能反接

电容的决定式： $C=\varepsilon _{0}\frac{A}{d}$

(A电容极板的面积，d两极板的距离， $\varepsilon _{0}$ 真空中的介电常数（两极板间填充的材料不同，介电常数不同））

电容储能公式： $W=\frac{1}{2}CV^{2}$

电容的重要参数：

1、电容容值 2、额定电压（耐压，超过耐压，电流慢慢变大就要快炸）（电容可长期安全工作的最大直流电压，额定电压的0.7倍需要大于工作电压）3、电容类型（薄膜电容、电解电容、陶瓷电容）4、温度系数（X5R、X7R）。

电容的品质因数： $Q_{c}=\frac{X_{c}}{R} =\frac{1}{\omega CR}$

Xc：容抗Xc= $\frac{1}{\omega C}$
R：等效串联电阻（ESR）

电容的连接方式：

串联和并联：串联：计算方式与电阻的并联计算公式一样（ $C=\frac{C1C2}{C1+C2}$ ）

并联：与电阻串联计算方式一样（C=C1+C2）

流经电容的电流计算公式： $i=C\frac{du}{dt}$

电流大小取决于电压的变化率，与该时刻电压无关。

假如输入波形为如图的正弦波交流信号，纵轴为电压

电压从0V到最大值的过程，斜率（ $\frac{du}{dt}$ ）从最大值变为0，电流也有规律的（与电压最大值到最小值的上半曲线相似）从最大值变为0。

电压从最大值到的0V过程，斜率（ $\frac{du}{dt}$ ）从0变为负值（反向变大），电流也有规律的（与电压最大值到最小值的下半曲线相似）从0变为最大值（反向变大）。

以此类推：电容元件的电压滞后电流90度。

电容特性：

1、电容两端相对电压（电压差）不能突变（电容两端实际电压会突变，电容的电压会缓慢变成两端的电压差）

当两端电压差为0时，电容想象成一条导线（短路电容），如果电容短接电源的情况下，电容接上的一瞬间，因为电容两端相对电压不能突变（相当于短路电源），所以会有一个很短时间的很大的瞬时脉冲电流，瞬时电流会导致电源短路保护（宕机）。

2、电容储能特性：电容充电可以变成电源（储能）。电容充电时间用电容容量和电流影响，电容的充电时间常数 $\tau =R*C$ 。R是与电容串联的电阻，电阻会决定充电电流大小。通常3~5 $\tau$ 电容就充满

3.隔直通交（对输入输出信号而言）：在直流电路中电容充满电后会进入稳态，对于电路相当于断开没有电流流过（隔直流），在交流电路中电容会随着电流方向不断改变，电容会不断充放电。对于电路相当于导线（通交流）

当开关闭合的一瞬间，电容两边短路，电路变成两个电阻分压，过了一段时间电容充满电，电容在电路中相当于断开，R1和R2电压为0，电容两边电压为5v。

通常IC芯片有个复位电路，通常有个按键与电容并联，按下按键电容放电实现重启。他要计算复位时间: $Vt=V0+(V1-V0)*(1-e^{\frac{-t}{RC}})$ （Vt最终电容充电电压，V0电容最初充电电压，充电电压V1）

先要确定用哪一个电容，再慢慢调电阻，然后确定充电时间

利用电容储能特性实现关断延时，在电路中与LED（负载）并联，工作一段时间后，把电源拿走，电容充当电源给LED（负载）供电，电源慢慢的放电直到没电。（这样可以实现呼吸灯）。

电容稳定电压的作用：

滤波:

IC芯片在执行数字运算、传输信号或切换状态（开关）时，通常会发生快速的电流变化，IC芯片并联一个电容防止IC（瞬时电流变大、电压突变），当电压被动下降时给电源补充电压。（开关闭合瞬间电容两边电压不能突变）

闭合开关瞬间，因为电容C1完全没有电的，所以两边R1电压会迅速拉到零。然后再慢慢充电。

因为R1加了并联C2，C2在闭合开关前已经充满电了，当闭合开关瞬间R1两边原来是会拉到0的，由于有了C2，R1两边电压又不能突变又快速拉高回来。C2储能越大，波形下拉得越少，恢复得越快。

电容阻抗计算公式： $R_{c}=\frac{1}{2\pi fc}$ （f为交流信号频率）

频率越高，阻抗越小；频率越低，阻抗越大；当f一定，C越大， $R_{c}$ 越小，电流越大，C越小， $R_{c}$ 越大，电流越小

低通影响包络，高通影响波形。高频和低频都是相对于截止频率来说的。

低通滤波截止频率： $f_{c}=\frac{1}{2\pi RC}$

低通：当输入信号频率=截止频率，信号就会衰减成原来的0.707倍，输入信号频率小于截止频率，波形没变化。输入信号频率大于截止频率，越大衰减得越多。

实际应用：当有个输入信号有高频噪声进来，但是我不想要的，我加个低通RC滤波电路，将输入信号衰减成想要的频率或者将噪声去掉；

可以用电阻分压来理解低通：电容容抗计算公式C越大，f越大，Rc就越小，Rc分得的电压（波形）就越小；f越小，Rc就越大，Rc分得的电压（波形）就越大；这样就实现低通。其他的都被电阻分走了。

原理：因为电容充电有时间3 $\tau$ ，（输入信号频率大于截止频率时）当交流信号从0+到0-时，充电时间小于3 $\tau$ ，但电容还没有充满，电容电压没满就要释放，（电容充电速度跟不上输入信号变化速度）

（蓝色低频信号收高频影响）

高通滤波： $f_{c}=\frac{1}{2\pi RC}$

电阻两端输出当输入信号频率=截止频率，信号就会衰减成原来的0.707倍电阻两端输出当输入信号频率>截止频率,信号无衰减。电阻两端输出当输入信号频率<截止频率，信号越少

（红色高频信号受低频影响）

高通滤波应用：输入的高频信号通常会受低频信号影响，所以在接入信号端并联RC滤波中的电阻。

电感

有导线绕在磁芯材料上。磁芯作用：使得电感体积小，感量大（控制电感量）

流过电感的电流不能突变。电感不会影响电路电流最大值，只会改变电流变化速度。

电感的定义式与决定式：

定义式： $L=\frac{\psi }{I}$ $\psi$ :磁链（通入电流，产生的磁链）

决定式： $L=N\frac{N}{l}\mu A$ (N:匝数 N/l：捆匝密度 u:磁导率 A：横截面积)

电感的自感和互感：

电感的储能：电能变成磁场能（存在磁场里）

电感的重要参数：

1、感值 2、直流电阻（导线有电阻） 3、自谐频率（电感器在某一频率下表现为共振，电感值和寄生电容共同作用，形成自谐振频率） 4、品质因数（与电感的损耗和频率成正比。Q值越高，表示电感器的效率越高，损耗较小（ $Q_{L}=\frac{X_{L}}{R}=\frac{\omega L}{R}$ ）R：等效串联电阻（ESR）ω：角频率 $\omega =2\pi f$ )