電阻器在電路中用作分壓器、分流器和負載電阻;它與電容器—起可以組成濾波器及延時電路、在電源電路或控制電路中用作取樣電阻;在半導體管電路中用偏置電阻確定工作點;用電阻進行電路的阻抗匹配;用電阻進行降壓或限流;在電源電路中作為去耦電阻使用,等等。總之,電阻器在電路中的作用很多,電路無處不用電阻:下面介紹一些電阻器的基本電路。
1. 分壓電路
分壓電路實際上是電阻的串聯電路,如圖2-1所示,它有以下幾個特點:
①通過各電阻的電流是同一電流,即各電阻中的電流相等、I = I1 = I2 = I3;
②總電壓等于各電阻上的電壓降之和,,即V= V1 + V2 + V3;
③總電阻等于各電阻之和,即R=R1 + R2 +R3:
在實踐中可利用電阻串聯電路來進行分壓以改變輸出電壓,如收音機和擴音機的音量調節電路、半導體管工作點的偏置電路及降壓電路等。
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2. 分流電路
分流電路實際上是電阻器的并聯電路,如圖2-2所示。它有以下幾點特點:
①各支路的電壓等于總電壓;
②總電流等于各支路電流之和,即I = I1 + I2 + I3;
③總電阻的倒數等于各支路倒數之和,即1/R =1/R1 + 1/R2 + 1/R3
在實踐中經常利用電阻器的并聯電路組成分流電路,以對電路中的電流進行分配;
圖2-3是用于擴大電流表量程的分流電路。
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電流表的滿度電流為50uA.現需將它改成一個最大量程為500uA的電流表,此時只需要在電流表兩端并上一只電阻器R1即可。
根據圖2-3(b)并聯電路可知
I= I1 +I0
若I = 500uA,則
I1 =I - I0 = 500-50 =450uA
由于I0 * R0 =I1* R1(式中R0為電流表內阻)
求得
R1= (I0* R0)/I1= 200Ω
上述的分流電路計算結果表明,只要在50uA表頭上并聯一個200Ω的電阻,即可使表頭的量程由50uA擴大到500uA。
3. 阻抗匹配電路
圖2-4所是由電阻器組成的阻抗匹配衰減器、它接在特性阻抗不同的兩個網絡中間,可以起到匹配阻抗的作用。
匹配器中電阻器的阻什可由下式確定,即
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式中,Z1和Z2為網絡1和網絡2的阻抗,它們分別為300Ω和75Ω。將它們代入上面兩個公式中,則求得RI=259.8Ω,R2=86.6Ω。
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4. RC充放電電路
RC充放電電路是電阻器應用的基礎電路,在電子電路中會常常見到,因此了解RC充放電特性是非常有用的。
RC充放電電路如圖2-5所示。圖中開關S原來停留在B點位置,電容器C上沒有電荷,它兩端的電壓等于零。當開關接到A點時.電源E通過R向電容器C充電,在電路接通的瞬間,電容器電壓Vc=0,充電電流最大值等于Z/R。隨著電容器兩極上電荷的積累,Vc逐漸增大,電阻器R上的電壓Vr =E -Vc,充電電流i=(E—Vc)/R且隨著Vc的增大而越來越小,Vc的上升也越來越慢。當Vc=E時,i=0,充電過程結束。
試驗證明,充電過程可用下面公式描述,即
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式中:e-自然對數;t-時間。
從公式中不難看出,充電過程中Vc和i是按指數規律變化的。而充電的快慢取決于電阻和電容的乘積,因此稱RC為時間常數r,即r=RC。如果R和C的的單位取歐姆和法拉,則r的單位為秒。
根據公式計算在不同時間內的Vc和i,其結果見表2-4。從表中可以看出,r越大充電越慢。當t=3r時,Vc=0.95E;當t=5r時,Vc=0.993E;一般認為當 t=(3-5)r時,電容器上的電荷已被充滿。
電容器上的電荷已被充滿。
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當電路開關S在C充滿電荷后由A端置于B端時,電容C上的電荷通過R放電,其放電也是按指數規律進行的。
利用RC充放電特性可組成很多應用電路,如積分電路、微分電路、去耦電路以及定時電路等。