电阻篇---常见作用
在嵌入式系统中，电阻是最基础且应用广泛的电子元件之一，其作用可根据电路功能需求分为以下几类，以下是具体介绍：
一、限流与保护
- 限制电流大小
通过串联电阻可限制电路中的电流，避免元件因电流过大而损坏。例如：- 在 LED 驱动电路中，串联电阻可防止过大电流烧毁 LED。
- 单片机 IO 口驱动外部器件时，串联电阻可限制输出电流，保护 IO 口。
- 浪涌保护
在电源输入或信号接口处串联电阻，可抑制上电瞬间的浪涌电流，避免芯片或敏感元件被冲击损坏。
二、分压与电压调节
- 分压获取目标电压
通过电阻串联分压电路，将高电压转换为所需的低电压。例如：- 单片机 ADC（模数转换器）采样时，若输入电压超过 ADC 量程，可用电阻分压后再采样。
- 为传感器或芯片提供特定工作电压（如 3.3V、1.8V），通过分压电阻从电源电压（如 5V）转换得到。
- 偏置电压设置
在三极管、MOS 管等半导体器件的偏置电路中，电阻用于设置基极、栅极电压，使其工作在合适的放大或开关状态。
三、阻抗匹配与信号调节
- 阻抗匹配
在通信电路（如 SPI、I2C、USB）中，电阻用于匹配传输线阻抗，减少信号反射和失真。例如：- I2C 总线的上拉电阻可确保总线在空闲状态时维持高电平，并匹配总线阻抗。
- 射频电路中，通过电阻网络调整输入 / 输出阻抗，优化信号传输效率。
- 信号滤波与整形
与电容、电感组合构成 RC 滤波电路或 LC 谐振电路，用于：- 滤除信号中的高频噪声（如 RC 低通滤波器）。
- 对脉冲信号进行整形（如 RC 微分 / 积分电路）。
四、上拉与下拉电阻
- 上拉电阻（Pull-up Resistor）
- 作用：将信号引脚默认电平拉高至电源电压，常用于数字电路中。
- 应用场景：
- 单片机 IO 口作为输入时，若外部无信号输入，上拉电阻使引脚默认处于高电平（如按键电路中，按键未按下时输入为高电平）。
- 通信总线（如 SPI、I2C）的数据线需通过上拉电阻保持稳定电平，避免悬空导致逻辑混乱。
- 下拉电阻（Pull-down Resistor）
- 作用：将信号引脚默认电平拉低至地，与上拉电阻功能相反。
- 应用场景：
- 某些传感器输出信号需要默认低电平时，通过下拉电阻实现（如霍尔传感器未检测到磁场时输出低电平）。
五、负载与能量消耗
- 作为负载电阻
在电源电路或信号源测试中，电阻可作为模拟负载，用于调试或验证电源的带载能力。例如：- 开关电源的输出端并联负载电阻，测试其在不同负载下的稳压性能。
- 能量消耗与泄放
- 在电容放电电路中，并联电阻可加速电容放电（如断电后释放储能，避免残留电压损坏元件）。
- 在功率电路中，电阻可作为泄放电阻，消耗多余能量（如电机驱动电路中的制动电阻）。
六、其他特殊应用
- 温度检测（热敏电阻）
利用热敏电阻（NTC/PTC）的阻值随温度变化的特性，用于温度采样电路。例如：- 嵌入式温控系统中，通过测量热敏电阻的分压值计算环境温度。
- 电流检测（采样电阻）
在电源或电机驱动电路中，串联低阻值精密电阻（采样电阻），通过测量其两端电压计算电流大小，实现过流保护或电流监控。
总结
电阻在嵌入式系统中看似简单，却通过限流、分压、匹配等功能，为电路的稳定性、安全性和信号完整性提供关键支持。实际应用中需根据电路参数（电压、电流、频率）选择合适的电阻类型（如碳膜电阻、金属膜电阻、精密电阻）和阻值，以满足系统设计需求。