硬件工程师必需知道的10个电路定律

2020-10-26

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1. 欧姆定律计算

计算电阻电路中电流、电压、电阻和功率之间的关系。

▶欧姆定律解释：

欧姆定律解释了电压、电流和电阻之间的关系，即通过导体两点间的电流与这两点间的电势差成正比。

说明两点间的电压差、流经该两点的电流和该电流路径电阻之间关系的定律。该定律的数学表达式为V=IR，其中V是电压差，I是以安培为单位的电流，R是以欧姆为单位的电阻。若电压已知，则电阻越大，电流越小。

计算多个串联或并联连接的电阻的总阻值

计算多个串联或并联连接的电容器的总容值

电阻分压计算

计算电阻分压器电路的输出电压，以实现既定的阻值和电源电压组合。

什么是分压器？

分压器是一个无源线性电路，能产生一个是其输入电压(V1)一部分的输出电压(Vout)。分压器用于调整信号电平，实现有源器件和放大器偏置，以及用于测量电压。

欧姆定律解释了电压、电流和电阻之间的关系，即通过两点间导体的电流与这两点间的电势差成正比。

这是一个说明两点间的电压差、流经该两点的电流和该电流路径电阻之间关系的定律。该定律的数学表达式为V=IR，其中V是电压差，I是以安培为单位的电流，R是以欧姆为单位的电阻。若电压已知，则电阻越大，电流越小。

电流分流器-电阻计算

计算连接到电流源的多至10个并联电阻上流过的电流：

电抗计算

计算指定频率下电感器或电容器的电抗或导纳大小。

（1）感抗/导纳

（2）容抗/导纳

RC时间常数计算

计算电阻与电容的积，亦称RC时间常数。该数值在描述电容通过电阻器进行充电或放电的方程式中出现，表示在改变施加到电路的电压后，电容器两端的电压达到其最终值约63%所需的时间。同时该计算器也会计算电容器充电到指定电压所存储的总能量。

如何计算时间常数：

时间常数(T)可由电容(C)和负载电阻(R)的值确定。电容器(E)中存储的能量(E)由两个输入确定，即由电压(V)和电容(C)决定。

LED串联电阻器计算器

计算在指定电流水平下通过电压源驱动一个或多个串联LED所需的电阻。注意：当为此目的选择电阻器时，为避免电阻器温度过高，请选择额定功率是下方计算出的功率值的2至10倍之间的电阻器。

dBm转W换算

电感换算

电容器换算表

换算包括pF、nF、μF、F在内的不同量级电容单位之间的电容测量值。

电池续航时间

电池续航时间计算公式：

电池续航时间=电池容量(mAh)/负载电流(mA)

根据电池的标称容量和负载所消耗的平均电流来估算电池续航时间。电池容量通常以安培小时(Ah)或毫安小时(mAh)为计量单位，尽管偶尔会使用瓦特小时(Wh)。

将瓦特小时除以电池的标称电压(V)，就可以转换为安培小时，公式如下：

Ah=Wh/V

安培小时（亦称安时），是一种电荷度量单位，等于一段时间内的电流。一安时等于一个小时的一安培连接电流。毫安小时或毫安时是一千分之一安培小时，因此1000mAh电池等于1Ah电池。上述结果只是估算值，实际结果会受电池状态、使用年限、温度、放电速度和其它因素的影响而发生变化。如果所用电池是全新的高质量电池，在室温下工作且工作时间在1小时到1年之间，则这种预估结果最贴近实际结果。

PCB印制线宽度计算

使用IPC-2221标准提供的公式计算铜印刷电路板导体或承载给定电流所需“印制线”的宽度，同时保持印制线的温升低于规定的极限值。此外，如果印制线长度已知，还会计算总电阻、电压降和印制线电阻引起的功率损耗。由此求得的结果是估算值，实际结果会随应用条件而发生变化。我们还应注意，与电路板外表面上的印制线相比，电路板内层上的印制线所需的宽度要大得多，请使用适合你情况的结果。

如何计算印制线宽度？

首先，计算面积：

面积[mils^2]=(电流[Amps]/(k*(温升[ ℃])^b))^(1/c)

然后，计算宽度：

宽度[mils]=面积[mils^2]/(厚度[oz]*1.378[mils/oz])

用于IPC-2221内层时：k=0.024、b=0.44、c=0.725

用于IPC-2221外层时：k=0.048、b=0.44、c=0.725

其中k、b和c是由对IPC-2221曲线进行曲线拟合得出的常数。

公值：厚度（1oz）、环境温度（25℃）、温升（10℃）。