5.2 电阻、电容、电感

PCB原理图是由四要素组成的:元件符号、连接线、结点、注释。

元件符号

元件符号:我们常见的电阻符号,主要有电阻、电容、电感、二极管、三极管、场效应管这些元件。了解这些元件使我们分析电路的一个基础。

电阻元件

电阻器(Resistor)在日常生活中一般直接称为电阻。是一个限流元件,将电阻接在电路中后,电阻器的阻值是固定的一般是两个引脚,它可限制通过它所连支路的电流大小。阻值不能改变的称为固定电阻器。阻值可变的称为电位器或可变电阻器。 端电压与电流有确定函数关系,体现电能转化为其他形式能力的二端器件,用字母R来表示,单位为欧姆Ω。实际器件如灯泡,电热丝,电阻器等均可表示为电阻器元件。

电阻元件在嘉立创的基础库中是可以找到的,左侧的电阻图是嘉立创基础库中固定电阻的一个符号,右侧的电阻图是嘉立创基础库中的可变电阻的符号。我们可以看到在符号的上方有一个R1,R代表电阻,1表示电阻元件的序号,R1共同构成了这个符号的位号。电阻下方的10K,叫做电阻元件的value值,也就是电阻的大小。

对于可变电阻,我们也常常称他为电位器,而欧姆定律U = RI,这是我们从小就学到了公式,不再过多介绍。这个公式的使用是有前提的,首先R需要是固定的电阻,他不能随着电流或者温度的改变而改变。

在这个电阻两端的电压电流参考方向相同的情况下,他才能写成‘+’号的形式,那如果电阻两端的电压电流参考方向相反的话,就必须要写成U = -RI。

在实际的PCB版中,电阻是有不同的封装的:

如何查看贴片电阻具体是多少电阻呢?

1)3位读数:前2位为有效数字,第3位表示10的n次幂(也可以理解为0的个数)。 精度为±5%。

2)4位读数:前3位为有效数字,第4位表示10的n次幂(也可以理解为0的个数)。读法和3位的原理一样,精度为±1%。

3)阻值小于10的读数:通常在两个数之间插入一个字母R,用字母R来代替小数点。

电容元件

电容:又叫电容器,是指容纳电荷本领的物理量。 电容一般用通常用“C”表示(Capacitance) 电容的单位是法拉,简称法,符号是F,常用的电容单位有毫法(mF)、微法(μF)、纳法(nF)和皮法(pF)等,单位为千进行换算,如1uF=1000nF;1nF=1000pF。 实际的电子产品应用中,根据电容“通交流,隔直流”的特性,在电路中所起的作用主要是储能与滤波。

左边的电容符号是无极性电容,右边这个图是有极性的电容,可以看到有极性的电容在右端加了一个正号,表示右端代表这个电容的正极。

我们可以看到C1,C代表电容,1代表电容的序号,C1组合在一起构成了电容的位号。电容符号下面的100nF代表这个电容的value值,也就是说这个电容是100nF的一个电容。

不同于电阻元件,电容元件是一个储能元件,它本身不消耗电能,而是将电能储存起来,所以对于电容来说,它两端的电压电流关系就是一个积分的形式。

同样也需要注意,这个表达式在使用的时候也要注意电流电压的参考方向,必须要是关联参考方向,否则要加上负号。(关联参考方向:当电流的参考方向与电压的参考方向一致时,则把电流和电压的这种参考方向称为关联参考方向,否则为非关联参考方向。)

电容有一个非常重要的特性,就是通交流隔直流,在电路中的作用往往是储能和滤波。在电路中碰到电容,还需要对它的作用进行具体的分析,实际的电容有不同的类型,有贴片电容和插片电容:

对于不同类型的电容,我们要注意的是它的电气特性是不同的,对于MLCC也就是陶瓷电容来说,他在中高频段的滤波特性比较好,而它的容值普遍比较低;对于钽电容和铝电解电容来说,它的容值一般比MLCC高,但是在高频段滤波效果没有MLCC好,所以一般用于中低频段的滤波。我们在实际中,往往会将多个类型的电容器进行一个并联,达到1+1大于2的效果。

要注意的是,有的电容是无极性的,也就是说,不管是正着焊接还是负着焊接都无所谓;但是有的电容你在设计的时候就必须要注意到它的极性,比如钽电容和铝电解电容。

如何读取电容封装上面的信息呢?不同于电阻元件,电容软件封装上会标注三条比较关键的信息,分别是容值、正负极性和电容的耐压。

电感元件

电感定义:是能够把电能转化为磁能而存储起来的元件。 电感(Inductor):通常用字母“L”表示 电感的单位是亨利,简称亨,符号是H,常用的电感单位有亨(H)、毫亨(mH)、微法(μH),换算关系是:1H=1000mH;1mH=1000uH; 实际的电子产品应用中,根据电感“通直流,隔交流”的特性,在电路中所起的作用主要是滤波,扼流,谐振,储能。

电感元件在嘉立创基础库中是这样的,L1是位号,下方的10uH是电感的value值。电感本身也不会消耗能量,而是会将电能储存起来,所以电感它也是一个动态元件,因此电感两端电压电流的公式是一个微分的形式。

电感也是有多种类型的:

电感应该如何读值呢?