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什么是无源电子元件,在电路中的用途都有哪些?

815 2022-03-18 来源: IC先生 作者: IC先生

无源电子元件是所有电子产品的基石,无论是在物理设计,还是在更为复杂的电器系统方面。许多集成电路包括无源电子元件,许多电路板也包含一些分立的无源元件。无源元件用于从电源转换到电源稳定性、滤波和配置集成电路的所有领域。

由于所有电路板都不可避免地包含一些无源电子元件,因此设计人员都应该知道这些无源元件是如何在现代电路板中使用的,以及如何在其ECAD软件中访问标准元件包。 

无源电子元件

什么是无源电子元件?

所有无源电子元件都有两个共同特点:

  • 不发电——无源电子元件不发电,它们仅消耗功率(在电阻组件中)或存储未使用的功率(在无功组件中)。 
  • 无电源——所有无源电子元件无需电源即可工作,它们只影响电力的流动,并且电力输出不能被某些外部电源修改。

现代电子产品中使用的所有组件都可以分为有源或无源以及线性或非线性。另外,许多设备中使用的一些基本电子元件在以高电压/电流驱动时实际上是非线性设备。

有源与无源电子元件的区别

除了上面列出的两个属性之外,无源电子元件还可以具有线性或非线性响应。以二极管为例,二极管中的电流是二极管两端电压降的非线性函数,但该器件仍然是无源的,因为它不需要外部电源。一般来说,任何无源电子元件都可以是线性的或非线性的。

与之相反,有源电子元件产生电力,或者需要一些电源才能运行,也就是更改输入功率电平会修改组件的输出。这点很重要,因为有源元件通常是非线性的,但并非所有非线性元件都是有源元件。也许最常见的有源元件是晶体管,它需要向基极/栅极区域提供一些功率才能开启器件。

最基本无源元件

目前三种基本的无源电子元件是电阻器电容器电感器。其它无源元件包括变压器、二极管、热敏电阻、变容二极管、换能器和许多其它常见元件。这些元件以通孔和SMD 元件的形式提供,并且许多以具有标准焊盘图案的通用封装形式提供。一些集成电路会将无源元件阵列集成到单个封装中,例如AVX公司的W2A45C102KAT2A陶瓷电容器阵列,如下图所示:

W2A45C102KAT2A陶瓷电容器阵列

一般情况下,无源器件在常见电路中有很多应用,例如:

  • 滤波器,包括在 GHz 频率下工作的专用高频滤波器;
  • 终端和阻抗匹配网络;
  • 具有多个电容器的电源去耦网络。
此外,在构建子电路和创建仿真模型时,设计人员通常会使用无源电路元件来构建唯象模型来描述PCB布局中的电气行为。这使得无源电子元件既可用作概念工具,也可用作普通电路中使用的实际组件。一旦需要在真正的PCB布局中放置通孔和SMD 组件,设计人员就需要资源来快速查找PCB封装并将其导入ECAD软件。 

使用无源的 PCB 封装

由于许多PCB设计人员需要在其布局中包含无源电子元件,因此他们需要能够找到准确的PCB封装并了解在创建新组件时应如何使用现有封装。一些ECAD程序仅在几个不同的封装中包含少量具有通孔或SMD 封装的组件。因此,设计人员应在其库中包含具有通用PCB封装的组件,以便在开始新的PCB布局项目时帮助创建新组件。

由于许多无源器件采用相同的封装,因此只要焊盘图案在容差范围内匹配,有时将现有封装重新用于新组件是有意义的。例如0402、0603和其它无源SMD组件封装通常具有相同的焊盘图案,因此只要它们相同,PCB封装就可以在具有相同标准封装的不同组件之间重复使用。对于通孔焊盘图案遵循IPC标准的通孔元件也是如此。

采用标准0603封装尺寸肖特基二极管

通孔和SMD组件的封装遵循特定标准,手工创建可能很耗时。无需重新发明轮子并从头开始构建整个封装库,所以可以使用正确的电子搜索引擎找到一系列无源电子元件的PCB封装。当然,如果能找到标准封装尺寸的无源器件的PCB封装,那么你就可以节省时间并更加专注于设计新产品。

总结

简单来说,无源电子就是在不需要外加电源的条件下,就能显示其特性的电子元件。无源元件主要是电阻、电感和电容类元件,它的共同特点是在电路中无需加电源即可在有信号时工作。目前无源电子元件被广泛的应用到电子电气系统以及电路模型设计当中。

最后,如果想了解更多关于无源电子元件的相关知识,可以关注“IC先生”网站以及“IC先生”微信公众号,我们将给您带来更多新闻资讯和知识科普!

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什么是无源电子元件,在电路中的用途都有哪些?


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文章标签: 电子元器件
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