电路学习（一）之电阻

电阻在电路中具有限制电流、分流、分压等功能，是电路中必不可少的组成部分。

1.什么是电阻？

电阻是一种符合欧姆定律（R=）、限制电流流动的线性元件。简单来说，电阻就是可以限制电流流过的电子器件，其主要功能也是限制电流、分压。

电流在流过电阻时，对电阻做工，导致，电阻发热。即电阻可以将电能转换为热能。电流对电阻的做功公式如下：

电阻的阻值会随着发热而变化，所以在利用电阻设计电路时，需要考虑到电阻的发热问题。不能让电阻的功率超过其额定功率，否则电阻将损坏或者阻值产生变化，影响电路的功能。

3.如何识别电阻阻值？

电路中常见的电阻有色环电阻和贴片电阻。

（1）色环电阻：

色环电阻上不同颜色代表着不同的数字，将这些数字按规定组合起来（从左往右读），便是电阻阻值。通常色环电阻又分为四色环和五色环。

其中，金色、银色、棕色用来表明电阻的精度值，放在电阻的最后一环，即最右侧。

色环电阻阻值读取方法：

① 从左往右读取；

② 最右侧的金色、银色、棕色表示电阻精度，其左侧是电阻的倍数，剩下的色环代表了数字。

四色环电阻总共有如下几种颜色，所代表的含义如下：

黑：0，棕：1，红：2，橙：3，黄：4，绿：5，蓝：6，紫：7，灰：8，白：9，金：士5%，银：±10%。

比如对于“红 黑 橙 银”的四色电阻，其阻值为：

20 * 1K = 20K，误差为±10%。

（2）贴片电阻：

贴片电阻根据类型不同有两种读法

①直读法：R表示小数，其他的表示数字，单位为Ω。比如7R8表示7.8Ω；125R3表示125.3Ω。

②科学读数法：都由数字组成，从左往右读，最后一位表示10的次方，余下数字表示电阻值。比如123表示12 * 10^3 = 12000Ω；1892表示189 * 10^2 = 18900Ω。

3.电阻在电路中的作用：

电阻串联阻值 ：

R1 + R2 +...Rn

电阻并联阻值 ：

（1）限流：

根据欧姆定律可知，在电阻的额定功率下，电阻值越大，电流越小：

比如在如下的电流仿真图中，随着电阻阻值的增大，而电流在减少：

利用电阻限流可以保护用电器件，比如在点亮LED灯时，需要选择合适的电流，防止流过LED的电流过大而损坏LED。同时，电阻不能太小，否则通过的电流太小，无法满足LED的工作电流要求，LED不亮，或者亮度不够。

（2）并联分流：电路中总电流等于个节点电流之和。

I总 = I1 + I2 + I3 +...In.

在如下电路中，由电阻并联阻值可知 R总 = 1 / （1/R3 + 1/R4）= 0.2KΩ，

则I总 = （12V）/ （R总）= 24mA。

或这样理解，电路中R3、R4并联分压，可得并联部分电压为：

V1 = V2 = 12V。

再由欧姆定律，可得：
I1 = V1 / R4 = 12mA；

I2 = V2 / R3 = 12mA，

则I总 = I1 + I2 = 24mA：

将R4改为2K，分析方法同上：

（3）串联分压：在电阻串联电路中，R总 = R1 + R2...Rn。所以在如下图中的电路中，有R总 = R5 + R6 = 3KΩ。

根据分压原理有：

V5 = (V * (R5 / R总)) = （12 * （2/3）= 8V

V6 = （V * (R6 / R总)) = (12 * （1/3)) = 4V.

或V6 = V - V5 = 12V - 8V = 4V。

（4）检流电阻：检流电阻是利用了电阻串联分压的原理。在实际电路中，用电器件处的电压可能会很大，电阻也很大，不方便直接检测其两端的电流值。所以可以用电器件下方串联一个小阻值的电阻，采集小阻值电阻两端的电压，根据欧姆定律计算出电流值。最后，由串联电路中电流处处相等，便可以知道通过用电器件的电流大小.

如下电路图中，R7的阻值很大，可能不方便采集其两端的电压值。所以可以在下面串联了小电阻，通过采集R8两端的电压值，再根据欧姆定律计算出整个电路中的电流值：

再右欧姆定律可得：I = (1.2V / 10K) = 0.00012A = 0.12mA，即120uA。

（5）上拉电阻：上拉电阻的作用是将某一个点的电位拉到高电平（比如电源电压），防止在默认情况下，这一个点的电位处于不确定状态。比如在IIC协议中，利用上拉电阻可以将总线上的默认电平变成高电平，此时总线便处于空闲状态；利用上拉电阻可以让开漏输出电路输出高电平。

未接上拉电阻时，此节点电压为0：

连接上拉电阻后，此节点电压被拉高：

（6）下拉电阻：下拉电阻的作用是将某一个节点电压拉低到低电平（比如0V）。通常可以接地，下拉电阻也是将节点的输出稳定在一个已知状态。

如下电路图中，开关未闭合时，节点电压被拉到到0V；开关闭合时，节点电压被拉高到5V。

电阻在电路中还有其他作用：

（1）比如在信号传输时进行阻抗匹配。阻抗匹配是因为信号发送端和接收端都存在一定的电阻值，导线上的阻值一般是非常小，信号在发送端和导线上传输时是不一样的。信号从发送端到接收端，相等于信号经过了不同的传输介质（可以想象成水在不同大小管道中流动）。为了保证接收到完整的信号，就需要进行阻抗匹配（使得数据在到达接收端时，和在发生端一样。即增加导线上的电阻值，进行阻抗匹配）。阻抗匹配相当于在发送端和接收端连接上同样大小的管道。

（2）调试电阻。有时候两个引脚之间不好直接进行电压、电流采集，可以串联一个电阻，通过此电阻来采集电压或电流，从而正确分析引脚的输出值。

等等

5.如何去选择电阻？

如何去正确选择电阻，需要根据电路的作用来分析。比如在LED电路中，限制合适的电阻进行限流即可；

在分压电路中，需要先计算出节点需要的电压值，再进行串联分压；

在上下拉电阻中，如果连接同一个电源，则需要考虑到并联时分流是否影响电路的其他功能...

在设计电路时，可以看芯片的参考电路、典型应用电路来设计自己的电路图。

如果实在不清楚该如何去选择电阻，可以先看看别人的经验，在网上看看类似电路时，他人是如何选择电阻的。特别是一些常用的电路，很多电阻阻值都是定值。

6.总结：

电阻在电路中是十分重要的，串联、并联时都发挥着不同的作用。通过串联或者并联可以让电路中节点处获得不同的电压或或电流，即获得自己需要电压和电流。