电阻在电路中的作用介绍

电阻(Resistance，通常用“R”表示)，是一个物理量，在物理学中表示导体对电流阻碍作用的大小。导体的电阻越大，表示导体对电流的阻碍作用越大。不同的导体，电阻一般不同，电阻是导体本身的一种特性。而且电阻在电路上的主要作用有分流、限流、分压、偏置、滤波(与电容器组合使用)、阻抗匹配、将电能转化为内能等。下面我们来详细的了解其的作用：

1.分流作用

当在电路的干路上需同时接入几个额定电流不同的用电器时，可以在额定电流较小的用电器两端并联接入一个电阻，这个电阻的作用是“分流”。例如：有甲、乙两个灯泡，额定电流分别是0.2A 和0.4A，显然两灯泡不能直接串联接入同一电路。但若我们在甲灯两端并联一个合适的分流电阻(如图1所示)，则当开关S闭合时，甲、乙两灯便都能正常工作了。

图1 分流电阻

再如，在缺电压表测电阻的实验设计中，可设计如图2所示的实验电路，利用分流电阻R与待测电阻并联，借助于电流表测干路电流和分流电阻R中的电流，利用并联分流公式，可求出待测电阻 的阻值。如果只有一个电流表，可将电流表先后接在干路或不同的支路中测出I和 (或和或和)，也可求出 。

图2 实验电路

图1所示，在给蓄电池充电的电路中，为了使充电电流不超过规定值，可在电路中接入限流的电阻。在充电过程中，适当调节接入电阻的大小，可使电流的大小保持稳定。再如在可调光台灯的电路中，为了控制灯泡的亮度，也可在电路中接入一个限流电阻，通过调节接入电阻的大小，来控制电路中电流的大小，从而控制灯泡的亮度。

2.限流作用

通过用电器的电流不超过额定值或实际工作需要的规定值，以保证用电器的正常工作，通常可在电路中串联一个可变电阻。当改变这个电阻的大小时，电流的大小也随之改变。我们把这种可以限制电流大小的电阻叫做限流电阻。图3所示，在给蓄电池充电的电路中，为了使充电电流不超过规定值，可在电路中接入限流的电阻。在充电过程中，适当调节接入电阻的大小，可使电流的大小保持稳定。再如在可调光台灯的电路中，为了控制灯泡的亮度，也可在电路中接入一个限流电阻，通过调节接入电阻的大小，来控制电路中电流的大小，从而控制灯泡的亮度。

图3 限流电路

3.分压作用

一般用电器上都标有额定电压值，若电源比用电器的额定电压高，则不可把用电器直接接在电源上。在这种情况下，可给用电器串接一个合适阻值的电阻，让它分担一部分电压，用电器便能在额定电压下工作。我们称这样的电阻为分压电阻。如图4所示的电路，当接入合适的分压电阻后，额定电压为3V 的电灯便可接入电压为12V 的电源上。又如我们常用的测电笔里有一个阻值很大的高电阻，它也是一个分压电阻。人体的电阻一般为高电阻的 ，这样人站在地面上用测电笔接触220的电源，那么测电笔中高电阻分压约为200V，人体承受的电压就只有20V，低于36V，这样就没有触电的危险了。再如在缺电流表测待测电阻的实验设计中，也常使用分压电阻与待测电阻串联，再利用分压公式，便可求出待测电阻的阻值了。(电路图设计如图5所示)

图4 分压电阻电路

图5 实验电路设计

电阻在串联电路中起到分压作用，在我们所用的 USB 转串口的线上面，一般的厂家就是用两颗电阻分压得到3.3V 或者2.8V电平的串口。

4.偏置作用

晶体管构成的放大器要做到不失真地将信号电压放大，就必须保证晶体管的发射结正偏、集电结反偏。即应该设置它的工作点。所谓工作点就是通过外部电路的设置使晶体管的基极、发射极和集电极处于所要求的电位(可根据计算获得)。这些外部电路就称为偏置电路(可理解为，设置PN结正、反偏的电路)，偏置电路向晶体管提供的电流就称为偏置电流。

　　对共射放大电路来说，主流是从发射极到集电极的IC，偏流就是从发射极到基极的IB。相对与主电路而言，为基极提供电流的电路就是所谓的偏置电路。偏置电路往往有若干元件，其中有一重要电阻，往往要调整阻值，以使集电极电流在设计规范内。这要调整的电阻就是偏置电阻。

偏置：在电路某点给一个参考分量，使电路能适应工作需要。 偏置可以是DC偏置，也可以是AC偏置。也可分为电流偏置和电压偏置。常见的是DC偏置。即电路某点经过一个起偏置作用的元件接到某个DC电源上。例如单级三极管发射极放大电路，至少需要一个基极偏置电阻。由于三极管放大电路经常用电流放大系数来计算放大效果。因此偏置电阻定义为电流偏置电阻，以便于计算和分析。CMOS 门电路输入端，接的上拉电阻或下拉电阻，一般可认为是电压偏置电阻。因为通过这个电阻的电流很少，电阻基本上是给门输入端一个静态参考电压。交流偏置的一个典型应用例子：录音机的交流偏磁。

简言之，偏置电阻用来调节基极偏置电流，使晶体管有一个适合的工作点。

稳定静态工作点原理：

设流过基极偏置电阻的电流 IR>>IB，因此可以认为基极电位 VB 只取决于分压电阻、，VB 与三极管参数无关，不受温度影响。

静态工作点的稳定是由 VB 和 Re 共同作用实现，稳定过程如下：

设温度升高→IC↑→IE↑→VBE↓→IB↓→IC↓

其中：IC↑→IE↑是由电流方程 IE = IB+IC 得出，IE↑→VBE↓是由电压方程VBE= VB-IERe 得出，IB↓→IC↓是由 IC =βIB 得出。

由上述分析不难得出，Re 越大稳定性越好。但事物总是具有两面性，Re太大其功率损耗也大，同时 VE 也会增加很多，使 VCE 减小导致三极管工作范围变窄。因此 Re 不宜取得太大。在小电流工作状态下，Re 值为几百欧到几千欧;大电流工作时，Re 为几欧到几十欧。

一般情况下，三极管三个极的电阻功能有：

基极电阻主要是限压，控制基极电位正偏值不能过大，过大容易使三极管饱和发射极电阻主要是限流，因为电流过大，容易使三极管产生饱和集电极电阻主要是限幅，限制输出信号过大而产生失真偏置电阻的大小有很多种组合，并且与三极管的放大系数β有关。在工厂生产中，为了适应不同β的三极管，在三极管的直流回路中，都会引入负反馈：在发射极中串联一个电阻 Re(Re 上要并联电容器，仅对直流工作点有效)，Re 越大，工作点越稳定(除了适应电压变化外，还能适应β不同的三极管)，但直流电压降也越大，降低了电源的有效电压;基极采用电阻分压式偏置电路，由 Rb1与 Rb2对电源分压后接基极，下偏电阻 Rb2越小，稳定效果也越好，但降低了输入电阻。上偏置电阻 Rb1用来调整工作电流大小。

电阻的偏置作用在手机原理中典型用法就在MIC回路。如图6中的R1和R2。

图6 MIC回路

5.滤波作用

电阻的滤波作用一般是和电容组成 RC 滤波电路，可分为低通和高通电路。

6.阻抗匹配作用

阻抗匹配概念

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。对于不同特性的电路，匹配条件是不一样的。

在纯电阻电路中，当负载电阻等于激励源内阻时，则输出功率为最大，这种工作状态称为匹配，否则称为失配。

当激励源内阻抗和负载阻抗含有电抗成份时，为使负载得到最大功率，负载阻抗与内阻必须满足共扼关系，即电阻成份相等，电抗成份只数值相等而符号相反。这种匹配条件称为共扼匹配。

阻抗匹配(Impedance matching)是微波电子学里的一部分，主要用于上，来达至所有高频的微波信号皆能传至负载点的目的，不会有信号反射回来源点，从而提升能源效益。大体上，阻抗匹配有两种，一种是透过改变阻抗力(lumped-circuit matching)，另一种则是调整传输线的波长(transmission line matching)。

要匹配一组线路，首先把负载点的阻抗值，除以传输线的特性阻抗值来归一化，然后把数值划在史密夫图表上。

图7中R为负载电阻，r为电源 E 的内阻，E为电压源。由于r的存在，当R很大时，电路接近开路状态;而当R很少时接近短路状态。显然负载在开路及短路状态都不能获得最大功率。

图7 阻抗匹配电路

根据式：

从上式可看出，当 R=r 时式中的()式中分母中的(R-r)的值最小为0，此时负载所获取的功率最大。所以，当负载电阻等于电源内阻时，负载将获得最大功率。这就是电子电路阻抗匹配的基本原理。

7.将电能转化为内能的作用

电流通过电阻时，会把电能全部(或部分)转化为内能。用来把电能转化为内能的用电器叫电热器。如电烙铁、电炉、电饭煲、取暖器等等。

图8 电阻

本文介绍了电阻在电路中起到的作用。不同导体的电阻按其性质的不同还可分为两种类型。一类称为线性电阻或欧姆电阻，满足欧姆定律; 另一类称为非线性电阻，不满足欧姆定律。而且电阻的量值与导体的材料、形状、体积以及周围环境等因素有关。

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