學好嵌入式系統電路入門之——無源元件

  為了能夠更好的理解電路,首先讓我們來了解一下構成電路的各個元器件的工作特性。電路組成中不可或缺的無源元件。

  電阻、電容器、線圈等被稱為無源元件,主要用於消耗、儲存、釋放電力,以實現功率放大、整流等控制操作。

  (1) 電阻的工作

  電阻也稱為電阻器,可通過阻止電流運行來對電流進行控制,利用電流的改變影響電壓,通過電流可產生任意電壓。

  電阻值的單位為Ω(歐姆),電阻值越大其對電流的阻止能力就越強,因此通過的電流也就越小。

  在電阻的兩端連接電壓後,電流就可以流通。電流與電壓成正比,與電阻成反比。這就是歐姆定律。利用歐姆定律,我們可以計算出電流、電壓、以及電阻的值。

  (2) 電容器的工作

  電容具有儲存電量,並將儲存的電量釋放出來的功能。電容器的容量被稱為靜電容量,其單位為F(法拉)。

  電容器的構造是將電介質(絕緣體)夾在電極中,因此直流電無法通過,但在接通交流電後,電容器則可實現蓄電與放電的重複運行而形成電流。「只有交流電流才能通過」,這就是電容器的作用。

  

  電容器在接入直流電後,會使電源正極的正電荷和負極的負電荷進行充電(帶電)(圖1充電狀態)。而在電容器靜電容量的電荷不斷充電達到飽和時,電流就不再流通。(圖2穩定狀態)

  當電容器接通交流電壓

  

  圖3

  電流的流向發生異常變化,電容器的充、放電將持續進行(圖3)。這可以看做是和電介質中交流電不斷流通一樣的「通交」,從而形成電流。交流電中的電阻被成為容抗,其單位為Ω(歐姆)。

  (3) 線圈的工作

  線圈也叫做電感線圈。線圈是用導線圍繞並製成的元件。導線在接通電流後可產生磁場,從而存儲能量。該容量為電感係數,其單位是H(亨利)。

  導線將根據電流的方向產生右旋磁場(右旋定律)。在導線製成的線圈周圍會形成定向磁場。而線圈內的磁場變化和感生電流的方向會有減少磁場變化趨勢。這就是楞次定律。因此,線圈不能接通交流電,只用作直流電的接通。

  將導體接通電流後將在電流方向產生右旋磁場。電流I磁場B)

  

  圖4

  

  圖5 楞次定律

  感生電流產生磁場的方向一定是減少線圈內磁感線數變化的方向。

  濾波器電路-HPF與LPF

  去除不需要的信號,只保留特定頻率的電路叫做濾波器電路。比如,將電阻(R)與電容器(C)都為串聯連接的RC串聯電路中電阻的(Vr)電壓作為電路的輸出電壓,那麼我們就不能夠只輸出電壓信號中的高頻率部分而將低頻率部分。這種特性被成為HPF:High-pass filter(圖6)。

  反之,如果把電容C上的電壓作為輸出,那麼我們就不能夠只輸出輸入電壓信號中的低頻率部分,而減少高頻率部分。這種濾波器電路被稱為LPF:Low-pass filter(圖7)。

  

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