被動組件不需要外部電源,也不需要增加或產(chǎn)生能量;它們使用少量的能量。相比之下,活性元件需要一個電源,比如電池的 ,以增加信號的功率。無源元件包括電阻器、電容器和電感器,而晶體管和?集成電路 是主動組件。

所有元件,無論是主動的還是被動的,都必須連接在一個電路中.現(xiàn)代電子學的主要連接方法是機械和電氣.傳統(tǒng)的電路使用導線通過印刷電路板上的孔,而現(xiàn)代的電路則使用直接焊接在板上的表面安裝裝置。無論是被動組件還是主動組件,都可以使用這些方法連接起來.

被動元件

電阻、電容器和電感器等無源元件是硬件設計中必不可少的組成部分。與活動元件不同的是,它們不需要電源來操作,它們還能幫助管理電路中的電流流。了解如何選擇合適的無源元件對設計可靠有效的電子器件至關重要。電阻、電容和電感等因素會影響這些元件在諸如控制電壓、儲存能量或濾波信號等各種情況下的性能。了解如何選擇和使用被動組件,確保了硬件系統(tǒng)的平穩(wěn)功能.

電阻器

并非所有電阻值都是可用的任何數(shù)量。這些值被組織成一組,稱為環(huán)評標準十年,它根據(jù)每個范圍內(nèi)可用的特定值的數(shù)目對電阻進行分類。例如,用于5%公差電阻器的E24在每個范圍內(nèi)包含24個不同的值,間隔大約10%。如今,1%的公差電阻具有成本效益,通常作為默認選擇使用,來自E96集,其中包括96個值每程,間隔約2%,共涵蓋481個值,從10歐姆到1兆歐姆。對于要求更高精度的應用,例如0.1%的公差,可以在E192超級集中找到電阻器。此外,還有方便的整數(shù)值250,300,400,不屬于環(huán)評序列的500種,但可在特定情況下使用。

電阻的主要考慮因素是電阻、功率、精度、穩(wěn)定性以及溫度對電阻的影響。然而,電阻并不是完美的,它們具有系列電感和并行電容等特性,這些特性會影響高頻或電源開關電路的性能。此外,電阻電壓系數(shù)和多余噪聲等因素在要求低失真、最小噪聲和高精度的電路中也具有重要意義。

電容器

電容器是由兩個金屬板組成,這些金屬板由絕緣材料分離而成,這種絕緣材料被稱為介質(zhì),它定義了電容器的類型。該電容器有兩條電線并儲存電荷。儲存的電荷量(q)與其電容(c)和施加的電壓(q=電壓,其中c=8.85·10 -14 (a/d)(f),橢圓是絕緣體的介電常數(shù),尺寸以厘米為單位)。一個板子有一個正電荷,而另一個板子有一個相等的負電荷.

電容取決于板塊的大小和它們的緊密程度。更大的板塊和更小的距離之間增加電容。例如,兩個由1毫米隔開的1CM板形成了一個小型電容器,用皮奧法拉測量,但在日常電路中使用的電容器通常要大得多,就像微法拉法(MAT-F)。

簡單地說,電容器是由兩個金屬板組成的組件,由一個絕緣材料稱為介電。它存儲電荷,其中一個板包含一個正電荷,另一個則包含一個相等的負電荷。電容決定了它能儲存多少電荷,它取決于板塊的大小和它們的接近程度。更大的板塊和更近的距離增加電容。

電容器的行為就像電阻一樣,根據(jù)電信號的頻率改變它們的行為。它們可以用來控制不同頻率的電壓,并執(zhí)行諸如濾波、儲能和調(diào)諧電路等功能。與電阻不同,理想的電容器不會浪費能量,因為電流和電壓不同步。

關鍵電容器的特點包括電容、最大電壓容量、精度、穩(wěn)定性和溫度對電容的影響。然而,電容器具有內(nèi)部電阻和電感等缺陷,影響高頻電路和電源電路的性能。由于內(nèi)部阻力,它們也隨著時間的推移而放電。缺陷包括特定頻率的能量損失、電壓引起的電容變化、頻率變化、介質(zhì)吸收和某些頻率的共振。

感應器

感應器,又稱線圈,是用線圈線制成的元件。它們有各種形狀和尺寸。電感的一個重要特征是Q因子,或質(zhì)量因子,它告訴我們電感能如何有效地存儲能量和損失多少能量。計算Q的公式是:Q=x L /r=(2·12·f·l)/r。這說明了電感電抗(一種由于電感器的磁性而產(chǎn)生的電阻)如何與實際電阻相比較。一個更高的Q因子意味著電感器更善于儲存能量,這在把信號過濾或調(diào)整到特定頻率的電路中是至關重要的。

感應器與電容器密切相關,盡管它們的行為方式相反。在電感器中,電流變化的速度與施加在電感器上的電壓掛鉤。相反,在電容器中,電壓變化的速率取決于通過它的電流?？刂齐姼衅鞯闹饕匠淌荲=L(DI/DT),其中V是施加的電壓,L是電感(以亨利測量),DI/DT是電流變化的速率。這意味著,對電感器施加恒定電壓會導致電流的穩(wěn)定增加。例如,在1亨利電感器上使用1伏將使電流每秒增加1安培。

感應器在磁場中儲存能量。電容器在電場中存儲能量。儲存在電感器中的能量由 L =0.5升·一 2 ,在哪里 L 能量是儲存(焦耳)的能量,L是電感,我是通過它的電流。

感應器是磁性器件。當電流通過線圈時,會產(chǎn)生磁場。這個領域的變化產(chǎn)生的電壓可以抵抗變化,遵循倫茨定律。電感。線圈的形狀、尺寸、里面的材料(稱為芯)和線圈的轉(zhuǎn)動次數(shù)(更多的轉(zhuǎn)動導致更大的電感)決定了線圈的形狀。添加鐵等磁性材料可以進一步提高電感。

感應器通常用于射頻。阻塞某些頻率或調(diào)整到特定頻率的電路。兩個放在一起的電感可以形成變壓器.廣泛用于電力供應。

實際上,當電感和電容都儲存能量時,它們卻以相反的方式進行:電感在磁場中儲存能量,而電容在電場中儲存能量。理解這些差異是掌握電感在電子學中的作用的關鍵。

其他無源部件可分為電子機械裝置,如開關、電機械裝置,如繼電器、連接器、指示器,以及一些可變元件,如電阻、電容器、電感器和變壓器。

結(jié)論

無源元件,如電阻、電容器和電感器,在電子電路中起著至關重要的作用,不需要外部電源來發(fā)揮作用,它們管理能量而不產(chǎn)生或增加能量。

電阻器有特定的值組織到標準的十年,影響他們的公差和精度,他們限制電流,電容器儲存能量在電場,電感存儲能量在磁場。每個電路都有影響其行為的獨特屬性,例如電感的Q因子,它測量它們存儲能量的效率。

感應器和電容器在能量儲存方面起著相反的作用,感應器依靠磁性,電容器依靠電荷。這些元件在許多電子電路中是必不可少的,特別是在濾波信號和調(diào)諧頻率方面。其他無源元件包括開關、繼電器和連接器。了解它們各自的作用是了解它們?nèi)绾问垢鞣N電子設備和系統(tǒng)發(fā)揮功能的關鍵。