硬件基础知识——电阻、电容

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硬件基础知识

电阻

电阻的作用：分压、限流、采样

电阻的相关公式：欧姆定律：

功率计算公式：

电阻串联：

电阻并联：

热敏电阻一般使用在小功率场合，大功率场合需要使用水泥电阻+继电器或者PTC+继电器。

电容

电容特性：隔直通交，隔直流的本质是当电容充满电以后，电容电压等于电源电压，此时没有电流流过电容；而通交流是因为交流电的电压一直在变化，所以电容电压永远不等于电源电压，所以电容一直在充放电，所以一直有电流。

电容两端电压不能突变（稳定电压），小电容过滤高频信号，大电容过滤低频信号。

在电路中，经常把电容比作水缸，在芯片的电源引脚旁边并联一个uF级别的电容是用来储能的，在短时间内可以为芯片供电。

比如上图中的电容C，它就是起到储能的作用。芯片的消耗不是一成不变的，有时候芯片消耗会很大，比如消耗100mA，有时候消耗很小，比如10mA，当芯片的消耗突然从20mA增加到100mA时，如果没有电容C的话，3.3V的供电是无法立即给芯片提供这100mA的消耗的，而加上这个电容后，在芯片消耗突然增加时可以短时间为其供电。

通常铝电解电容用来储能，贴片电容用来滤波。

当电容用作滤波时，需要尽可能的靠近芯片引脚使用。

差模电容又称X电容，共模电容又称Y电容。

X电容用于滤除两根信号线间的差分信号干扰

信号在a点时含有差分干扰，经过X电容后，b点便没有干扰了。

Y电容用于滤除电路中的共模干扰（对地）信号

a点信号含有共模干扰，经过Y电容后，b点无共模干扰。

电容两端的电压滞后电流90°，当电容两端电压为0V时，流过电容的电流值达到最大。

流过电容的电流值为：

C为电容的容值，du/dt表示电压随时间的变化率

Q为电容储存的电荷量，i为流过电容的电流，T为导通时间，

两个电容C1、C2并联，并联的总容值。

两个电容C1、C2串联，串联的总容值

电容两端电压满足欧姆定律：

为电容的容抗，I为流过电容的电流，U表示加在电容两端的电压。

f为交流电源的频率，C为电容的容值，。

电容存储能量公式：

式中C为电容的容量，U为加在电容两端的电压值。

电容的“阻抗”称为“复阻抗”，

RC充电电路

上图电路中，VCC通过电阻R，电容C接地，电源电源给电容充电。最终电容电压被充到VCC。

电容充电时，电源电压和电容电压的关系，即电容充电公式

式中，Vo为输出电压，Vin为充电电源电压，τ为时间常数，R为电阻值，C为电容值。

如果τ=RC，那么；

如果τ=2RC，那么；

如果τ=3RC，那么；

如果τ=4RC，那么；

如果τ=5RC，那么 ，此时可以认为电容已经充满电

如上图所示，当电容两端电压充到9V时，电阻两端电压为10V-9V=1V，此时回路上的电流为1V/1KΩ=1mA。当电容两端电压接近10V时，因为，充电电流就会越来越小，相同时间t内，Q越来越小，所以U越来越小。

后续我将继续分享RC低通滤波电路和RC高通滤波电路。