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电阻(6)限流、分压、采样、频率特性篇

前几章谈到了电阻的一般框架,现在我们来学习一下电阻框架的具体知识。

首先,在谈到电阻功能之前,让我们先谈谈交流转直流(AC--DC)有一个感性的认知,后续会慢慢讲细节,一般在220V交流输入供电首先进行AC--DC将交流电整流为直流220V*1.414=311V,此时直流电压为311V。交流整流为直流再利用的原因是交流电就像汹涌的黄河水,很难利用它。

因此,我们必须在下游建立一个水库来储存水。只有这样,我们才能得到一个平静的水面,更好地利用它,如灌溉和饮用。这就是为什么交流电应该首先整流为直流电,并用刚才的例子进行类比。

当然,在日常生活中,我们必须将水库中的水引入水塔,然后引入水箱。在相应的电路中,我们弱电路的部件电压很低,15V12V5V3.3V等等,所以弱点是311V直流电,降压。

比如现在手机充电器5V3A输出、9V3A输出、11V3A输出等。充电器通过市电220V转换以获得不同的电压。

当然,回到刚才水库的例子,我们生活中水库的水位会因为很多原因而波动,所以我们需要监测水库的水位。

同样,在硬件电路中,网波动、负载突变或电路异常,也会导致311V电压波动,因此需要监因为电压下降,负载不变,电流会变大,导致负载异常或损坏,这就是为什么电压监测

而PCB最高的直流电压,我们称之为母线电压,所以一块PCB板上的母线电压不一定是310V也可能是24V或12V,至于母线电压,取决于板载最高电压。

在电路中,我们监控母线电压称为采样,所以采样母线电压,就像我们的水库用一些仪器测量水位到监控室,我们也想把信息传输给单片机,我们想知道单片机引脚可以接受电压很低一般是 5V 3.3V,母线电压不能直接输送到单片机,因此必须通过电阻降压。

二、电阻的作用

了解上述概念,现在我们进入正题

1.分压:这张图是分压,通过电阻降压获得低压信号,然后传输给单片机。R1和R2是电阻,用电阻分压,得到一个很低的电压值传递给单片机,单片机引脚承受电压低3.3v--3.6v因此,我们应该利用电阻分压将低压传递给单片机。

1.1.分压电阻的精度应相对较高。

1.2.右侧分压电路的电阻值R1=R2,电源为12V,A点电压为6V,串联电路中的总电压等于各部分电路两端的总电压。

1.3.左分压电路的电阻值R2>R1,电源为12V,公式为Va = R1/R1 R2*12V,1k/1k 2k*12 =4,

所以Va就等于4V

1.4.电阻并联公式:R = R1*R2/R1 R2

1.4.1、1k*1k/1k 1k = 500R 换算一下0.5K

1.4.2、2K*1K/2K 1K = 0.7R

结论:电阻串联分压,电流等,并联分流,电压等。

2.限流:此图为分压,R1电阻的位置是电路中的限流,以防止大电流损失LED灯。

2.1.可以选择精度误差稍大的限流电阻,即使误差大,也不会对电流产生太大影响。

3.在谈论采样之前,让我们先了解概念

3.1.我们学习了电阻可以分压和限流。现在我们来学习采样电流。为什么采样电流需要电阻?因为电阻符合欧姆定律,电流通过电阻后,电阻两端会产生压降。U=I*R,此外,根据欧姆定律,电流和电压是一个接一个的 对应关系,所以你知道电压和电流。为什么在硬件电路设计中,电阻必须将电流信息转换为电压信息?由于电流参数不能直接输入单片机,因此只能将电流转换为电压,然后发送给单片机的引脚

例如,在硬件电路设计中,如果要采样电流,需要将电流信号转换为电压信号,并以电压信号的形式传输信号。然后电流不断变化,电阻两端的电压也不断变化。我们称之为模拟信号,如0-5V这是模拟信号,而数字信号和模拟信号是两个极端,如0-5V来回跳变。

回到刚才电阻采样的话题,举个例子比如电阻是0.1R,主回路电流为1A,相应的欧姆定律是U = IXR 0.1*1 = 0.1V,这样,我们就可以通过电流和电阻之间的关系来推断电压。同样,当我们知道电压和电阻时,我们可以知道电流 0.1A是电流信号,转换为单片机和其他设备可以识别的电压信号,所以无论是设备还是单片机,这种轻量级的变化都不容易识别,对于单片机和设备0.1v、0.2v、0.3v,它们都被认为是低电平或GND,所以会有专门的放大电路,0.1V放大后再传输,则该装置称为采样电阻

4.在谈论采样之前,让我们学习高频电路中的电阻。

4.1.在低频场合,根据上述理解,它只是一个简单的电阻

4.2、在高频场合中电阻会产生寄生参数就像寄生虫一样寄生在电阻上面,电阻由于工艺及材料会产生寄生电容和寄生电感下边的就是电阻在高频场合下的等效模型,C二是电阻内寄生电容,C一是引脚及焊接处的寄生电容,L1,L二是电阻两端的寄生电感。

如果我们采样电流,因为有寄生电感,AB两端会有压降,导致测量电压不准确。

但是对于高频信号来说,寄生电容产生的影响一般都是忽略不计,因为电容的C1容抗比电阻R5.阻抗要大得多。电阻的阻抗与电容的容抗并联,就像你在0一样.1R电阻旁边并联10个KR电阻没有改变R因此,在高频下,我们不必考虑寄生电容的影响。

但是L1,L两个寄生电感和电阻R5是串联关系,我们采样电阻的两端 AB 之间的电压叠加寄生电感带来的电压。显然,电感不符合欧姆定律,所以如果我们仍然按照欧姆定律计算 AB 之间的压降不能代表原电阻两端的压降。它不能反映主电路电流的真实大小

        5、采样:前面铺垫了这么多,就是提醒大家普通电阻进行电流采样时是不准确的,所以进行电流采样必须用到采样电阻,也叫无感电阻,它的寄生电感在实际工程应用中几乎是没有的,那么,在高频回路中,用采样电阻的话,采样出来的压降,才是真实反应了回路中的电流大小。

                所以在重要的地方,比如说主回路的电流采样才会用到专门的采样电阻,在硬件电路设计中,还有很多地方用的是普通电阻,虽然说那些地方是弱信号,不像主回路的信号,但是有些弱信号,它的频率依然很高,所以还是会带来寄生参数的问题

        6、高频场合:现给大家解释一下高频场合,高频场合就是有一些产品的主回路上,会有高频的开关,当开关打开时,电阻上有电流;当电阻关闭时,电阻上无电流,就好比水管里的水,当水闸以高频的方式使用时,此时水流就会很激烈,同理电流在电路中也会很激烈,而在电路中,这种电流变化的激烈程度,可以用一个数字符号来等价ΔI/ΔT,如果这个变化很剧烈,变化很陡峭,那么ΔI/ΔT就越大,0A到1A这个时间越短,沿就越陡峭,变化就越剧烈,换个思路就ΔI=1A不变,ΔT越短,那么ΔI/ΔT就越大。

标签: 分流电阻和限流电阻

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