电阻电容作用.docx

中心议题：
&电阻在电路中的作用
&电容在电路中的作用

电阻在电路中的作用：
电阻主要作用就是阻碍电流流过，应用于限流、分流、降压、分压、负载与电容配合作滤波器及阻匹配等。数字电路中功能有上拉电阻和下拉电阻。
1.限流电阻
限流电阻的作用是限制电路中的电流。
目的：减少负载端电流。例如：下图中，在发光二极管一端串联一个限流电阻可以减少流过发光二极管的电流，防止损坏。

2.分压电阻
串联电路的分压原理：
在串联电路中，各电阻上的电流相等，各电阻两端的电压之和等于电路总电压。R1:R2=U1：U2=U:(R1+R2)

3.负载电阻
大型电源设备，医疗设备，电力仪器设备等产品在使用中常需要对一些产生的多余功率进行吸收，用到的大功率耗能的电阻就是负载电阻，如负载电阻箱。
PC线路中的放电电路中的电阻，也是负载电阻：

4.调节时间常数
与电容构成RC 延迟电路，作为时序控制。延迟时间T=R*C

5.RC滤波
阻容滤波电路优点:1.滤波效能较高；2.能兼降压限流作用；
阻容滤波电路缺点:1.带负载能力差；2.有直流电压损失

6.偏置电阻
用于设置IC内部的参考电流，驱动能力，传输电流等。

7.补偿电阻
例如：
DMI_ZCOMP:阻抗补偿输入,确定DMI输入阻抗.
DMI_IRCOMP:阻抗/电流补偿输出, 确定 DMI 输出阻抗及偏流

8.采样电阻
阻值较小的电阻，串联在电路中用于把电流信号转换为电压信号，通过取样电阻两端的压差来测量AC的电流。

9.阻抗匹配
概念：
对电源来讲，阻抗匹配是指负载阻抗与激励源内部阻抗互相适配，得到最大功率输出的一种工作状态.
对传输线来说，阻抗匹配是指在能量传输时，负载阻抗要和传输线的特征阻抗相等,此时的传输不会产生反射,这表明所有能量都被负载吸收了.反之则在传输中有能量损失。
原理：
从下式可看出，当R=r时 ，此时负载所获取的功率最大。这就是电子电路阻抗匹配的基本原理。

阻抗匹配方式；
1）串联终端匹配
在信号源端阻抗低于传输线特征阻抗的条件下，在信号的源端和传输线之间串接一个电阻R,使源端的输出阻抗与传输线的特征阻抗相匹配，抑制从负载端反射回来的信号发生再次反射.
2）并联终端匹配
在信号源端阻抗很小的情况下，通过增加并联电阻使负载端输入阻抗与传输线的特征阻抗相匹配，达到消除负载端反射的目的。
一般来说，差分的匹配多数采用终端的匹配；时钟采用源段匹配
10.上下拉电阻
定义：
上拉电阻就是把不确定的信号通过一个电阻嵌位在高电平，此电阻还起到限流的作用。同理，下拉电阻是把不确定的信号嵌位在低电平。上拉电阻是说的是器件的输入电流，而下拉说的则是输出电流。
原理：
IC器件内部都有负载电阻根据不同驱动能力和速度要求这个电阻值不同，低功耗的电阻值大，速度快的电阻值小。但芯片制造商很难满足应用的需要不可能同种功能芯片做许多种，因此干脆不做这个负载电阻，改由使用者自己选择外接，所以就出现OC、OD输出的芯片引脚。
对芯片输入管脚,若在系统板上悬空的话，可能使输入管脚内部电容电荷累积达到中间电平(比如1.5V),从而使得输入缓冲器的PMOS管和NMOS管同时导通,导致在电源和地之间形成直接通路,产生较大的漏电流,时间一长就可能损坏芯片.此外，处于中间电平会导致内部电路逻辑的误判.接上拉或下拉电阻后，内部电容相应被充(放)电至高(低)电平, 内部缓冲器也只有NMOS(PMOS)管导通，不会形成电源到地的直流通路.
选择原则：
1）从节约功耗及芯片的灌电流能力考虑,应当选大一点。
2）从确保有足够的驱动能力考虑，应当选小一点的。
3）对于高速电路，过大的上拉电阻可能使边沿变得平缓。
鉴于此，要综合考虑以下几个因素 ：
1）驱动能力与功耗的平衡。一般地说，上拉电阻越小，驱动能力越强，但功耗越大，设计是应注意两者之间的均衡。
2）下级电路的驱动需求。当输出高电平时，开关管断开，上拉电阻应适当选择以能够向下级电路提供足够的电流。
3）频率特性。上拉电阻和开关管漏源级之间的电容和下级电路之间的输入电容会形成RC延迟，电阻越大，延迟越大。
4）频率特性。以上拉电阻为例，上拉电阻和开关管漏源级之间的电容和下级电路之间的输入电容会形成RC延迟，电阻越大，延迟越大。上拉电阻的设定应考虑电路在这方面的需求。
下拉电阻的设定的原则和上拉电阻是一样的。
应用：
1）当TTL电路驱动COMS电路时，如果TTL电路输出的高电平低于COMS电路的最低高电平（一般为3.5V），这时就需要在TTL的输出端接上拉电阻，以提高输出高电平的值。
2）OC，OD门电路必须加上拉电阻，以提高输出的搞电平值。
3）为加大输出引脚的驱动能力，IC管脚上常使用上拉电阻。
4）在COMS芯片上，为了防止静电造成损坏，不用的管脚不能悬空，一般需要接上拉电阻。
5）为了提高芯片输入信号的噪声容限，增强抗干扰能力，芯片往往需要借上拉电阻，提高输出电平。
6）接上拉电子，可以提高总线的抗电磁干扰能力。管脚悬空就比较容易接受外界的电磁干扰。
7）长线传输中电阻不匹配容易引起反射，加上下拉电阻达到阻抗匹配，有效的抑制反射波干扰。
例如：不用的输入PIN最好接上下拉电阻把它fix～！

电容在电路中的运用：
电容器具有隔直流、提供容抗参数和贮存电能等作用，广泛地被用于隔直流、谐振、信号耦合、滤波、移相、能量转换和传感等电路中。
1、耦合电容
用在耦合电路中的电容称为耦合电容，在阻容耦合放大器和其他电容耦合电路中大量使用这种电容电路，起隔直流通交流作用。

电容耦合的作用是将交流信号从前一级传到下一级。耦合的方法还有直接耦合和变压器耦合的方法。直接耦合效率最高，信号又不失真，但是，前后两级工作点的调整比较复杂，相互牵连。为了使后一级的工作点不受前一级的影响，就需要在直流方面把前一级和后一级分开，同时，又能使交流信号从前一级顺利的传递到后一级，同时能完成这一任务的方法就是采用电容传输或者变压器传输来实现。他们都能传递交流信号和隔断直流，使前后级的工作点互不牵连。但不同的是，用电容传输时，信号的相位要延迟一些，用变压器传输时，信号的高频成分要损失一些。一般情况下，小信号传输时，常用电容作为耦合元件，大信号或者强信号传输时，常用变压器作为耦合元件。
2、滤波电容
用在滤波电路中的电容器称为滤波电容，在电源滤波和各种滤波器电路中使用这种电容电路，滤波电容将一定频段内的信号从总信号中去除如图2-1。
滤波电容用在电源整流电路中，用来滤除交流成分。使输出的直流更平滑。而且对于精密电路而言，往往这个时候会采用并联电容电路的组合方式来提高滤波电容的工作效果。
一般情况下，电解电容的作用是过滤掉电流中的低频信号，但即使是低频信号，其频率也分为了好几个数量级。因此为了适合在不同频率下使用，电解电容也分为高频电容和低频电容（这里的高频是相对而言）
（1）低频滤波电容主要用于市电滤波或变压器整流后的滤波如图2-2，其工作频率和市电一致为50Hz。
（2）高频滤波电容主要工作在开关电源整流后的滤波，其工作频率为几千Hz到几万Hz。
在电源设计中,滤波电容的选取原则是：
C≥2.5T/R其中：C为滤波电容，单位为F；T为周期，单位为S，T=1/f；
f为交流电源频率，单位为Hz；R为负载电阻，单位为Ω；当然，这只是一般的选用原则，在实际的应用中，如条件(空间和成本)允许，都选取C≥5T/R。

图2-1

图2-2

3、退耦电容
用在退耦电路中的电容器称为退耦电容，在多级放大器的直流电压供给电路中使用这种电容电路，退耦电容消除每级放大器之间的有害低频交连。
耦电容就是起到一个“电池”的作用，满足驱动电路电流的变化，避免相互间的耦合干扰，在电路中进一步减小电源与参考地之间的高频干扰阻抗。
退耦三个目的：
1）将电源中的高频纹波去除，将多级放大器的高频信号通过电源相互串扰的通路切断；
2）大信号工作时，电路对电源需求加大，引起电源波动，通过退耦降低大信号时电源波动对输入级/高电压增益级的影响；
3）形成悬浮地或是悬浮电源，在复杂的系统中完成各部分地线或是电源的协调匹有源器件在开关时产生的高频开关噪声将沿着电源线传播。去耦电容的主要功能就是提供一个局部的直流电源给有源器件，以减少开关噪声在板上的传播和将噪声引导到地。

4、高频消振电容
用在高频消振电路中的电容称为高频消振电容，在音频负反馈放大器中，为了消振可能出现的高频自激，采用这种电容电路，以消除放大器可能出现的高频啸叫。

上图中，电容C1对高频信号具有很强的负反馈作用,使放大器对高频信号的放大倍数很小,达到消除放大器高频自激的目的。音频放大器电路中,这种作用的电容称为高频消振电容。
5、谐振电容
用在LC谐振电路中的电容器称为谐振电容，LC并联和串联谐振电路中都需这种电容电路。

6、旁路电容
用在旁路电路中的电容器称为旁路电容，电路中如果需要从信号中去掉某一频段的信号，可以使用旁路电容电路，根据所去掉信号频率不同，有全频域(所有交流信号)旁路电容电路和高频旁路电容电路。

旁路电容实际也是去藕合的,只是旁路电容一般是指高频旁路,也就是给高频的开关噪声提高一条低阻抗泄防途径.高频旁路电容一般比较小,根据谐振频率一般是0.1u,0.01u等,而去耦合电容一般比较大,是10u或者更大,依据电路中分布参数,以及驱动电流的变化大小来确定.
7、中和电容
在收音机高频和中频放大器，电视机高频放大器中，采用这种中和电容电路，以消除自激。中和电容应该是晶体管输出端与输入端之间接的一个附加电容（一般很小，几十PF），它组成的外部反馈电路抵消晶体管内部反馈作用（结电容反馈），它的作用应该是防止放大器自激振荡的。

8、定时电容
在需要通过电容充电、放电进行时间控制的电路中使用定时电容电路，电容起控制时间常数大小的作用。
9、自举电容
自举电路也叫升压电路，利用自举升压二极管，自举升压电容等电子元件，使电容放电电压和电源电压叠加，从而使电压升高．有的电路升高的电压能达到数倍电源电压。

上图中，只要电源电压Vcc大于MIC工作电压1V就能使它很好工作。为了满足MIC对输出阻抗的匹配的要求，该电路采用了自举电路，C3为自举电容，由于C3的存在，使R1电阻下端的电位跟随R1上端的电位变化而变化，即实现自举。R1两端的电位差值很小即意味着R1的等效阻抗被大大地提高了，从而实现与驻极体话筒输出阻抗的良好匹配。此外，该电路具有一定的电压增益，还可以减轻后级电路的负担。

上图中，Q1是激励放大管，它给功率放大输出级以足够的推动信号；R1、RP2是Q1的偏置电阻；R3、D1、RP3串联在Q1集电极电路上，为Q3提供偏置，使其静态时处于微导通状态，以消除交越失真；C3为消振电容，用于消除可能产生的自激；Q2、Q3是互补对称推挽功率放大管，组成功率放大输出级；C2、R4组成“自举电路”，R4为限流电阻。
10、移相、分频电容
用于改变交流信号相位的电容。例如，在音箱的扬声器分频电路中，使用分频电容电路，以使高频扬声器工作在高频段，中频扬声器工作在中频段，低频扬声器工作在低频段。