通常,我们把两个或两个以上的电子元器件依次首尾相接所组成的电路称为串联电路,而电阻器串联电路是电子电路中最简单的电路单元,下面我们就先学习一下电阻器串联电路的特征,然后再对电阻器串联电路进行识读。
1.电阻器串联电路的特征
电阻器串联电路是指将两个以上的电阻器依次首尾相接,组成中间无分支的电路,如图3-1所示。
图3-1 电阻器串联电路
在电阻器串联电路中,只有一条电流通路,即流过电阻器的电电流都是相等的,这些电阻器的电阻值相加就是该电路中的总电阻值,每个电阻器上的电压根据相应电阻值的大小,按比例进行分配,如图3-2所示。
图3-2 每个电阻器上的电压根据相应电阻值的大小,按比例进行分配
由图可知,U总=U1+U2+U3,R总=R1+R2+R3,I总=I1=I2=I3;
(R1、R2、R3分别为电阻器R1、R2、R3对应的电阻值,全书类似。)
电路中各串联电阻器上的电压分配,与各电阻器的电阻值成正比,证明如下:
电路中U1=I1R1=I总R1,因为,所以有;
同理可得,。
从上述公式可以看出,电阻器串联电路中,某个电阻器的电阻值越大,该电阻器两端的电压就越高。通过电阻器串联电路的特性,我们可以调整串联电阻器数量或改变串联电阻器电阻值的方式对电路进行调整,以实现相应的功能。
【注意】
欧姆定律表示了电压(U)与电流(I)及电阻(R)之间的关系。欧姆定律可定义如下:电路中的电流(I)与电路中的电压(U)成正比,与电阻(R)成反比,即I=U/R。根据上述对电阻器串联电路特点的分析和介绍可以了解到,电阻器串联电路具有限流和分压的作用。
电路中电压的单位为V(伏),其进制关系为:1V=103mV(毫伏)=106μV(微伏)。
电路中电流的单位为A(安),其进制关系为:1A=103mA(毫安)=106μA(微安)。(www.xing528.com)
电路中电阻的单位为Ω(欧),其进制关系为:1MΩ=103kΩ=106Ω。
图3-3所示为电阻器串联电路的实际应用。图a为一只发光二极管工作在9V电压下的状态,已知该发光二极管的额定电流为I额=0.3mA,可以算出,该电路电流为0.45mA,超过了发光二极管的额定电流,当开关接通后,会烧坏发光二极管;图b为其串联一个电阻器后的工作状态,图b中电阻器和二极管串联后,电路总电阻值为30kΩ,电路电压不变,电路电流降为0.3mA,发光二极管可正常工作。
图3-3 电阻器串联电路的实际应用
2.电阻器串联电路的识读
根据上述内容我们了解到,电阻器串联电路是电子电路中的一个基本构成单元,因此进行识读时,可首先在电路中找到该基本电路,然后根据该电路的功能来掌握其在整个电路中的作用,这对整体识读电子电路有至关重要的作用。下面我们就结合一些电子电路来介绍一下电阻器串联电路的识读方法。
(1)音频放大电路中的电阻器串联电路
音频放大电路主要功能就是放大音频信号,图3-4所示为典型音频放大电路的识读分析。根据串联电阻器电路的特点可以了解到,直流15V电压经串联电阻器R3和R1分压后为晶体管VT2基极提供直流电压。
图3-4 典型音频放大电路的识读分析
15V直流电压直接加到晶体管VT2和TV3的集电极,为晶体管提供集电极偏压。此时,来自前级电路中的音频信号经耦合电容C3加到晶体管VT2基极,经其放大后由发射极输出,再经晶体管VT3放大后,经电容器C4耦合到扬声器上,驱动扬声器发出声音。
小功率可变直流稳压电路的主要功能是将220V交流电压变为多路直流电压,为后级电路进行供电。图3-5所示为典型小功率可变直流稳压电源电路。首先对其中的电阻器串联电路进行识读,由八个电阻器组成的串联电路可实现分压功能,在该部分设有六个输出点,当开关设在不同的输出点上时,可以设定六组不同的电压数值,进而实现输出直流电压可变的功能。
图3-5 典型小功率可变直流稳压电源电路
当开关设在30Ω电阻器左侧输出点时,相当于将一个30Ω的电阻器接在稳压器调整端,其他七只电阻器被短路,稳压器输出端输出1.5V电压;当开关打在相邻180Ω电阻器左侧输出点时,相当于将一个30Ω和一个180Ω的电阻器串联后接在稳压器调整端,其他六只电阻器被短路,稳压器输出端输出3V电压。以此类推,当开关置于不同的输出端上时,可控制稳压器LM350T输出1.5V、3V、5V、6V、9V、12V共六种电压值。
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