Пассивные компоненты в электронике – Полное руководство

В современном электронном мире схемы в основном состоят из двух типов компонентов: пассивных и активных. Эти два типа электронных компонентов составляют основу всех схем. Пассивные компоненты составляют более 80% и являются основой стабильной работы электронных систем. Будь то простая схема питания или сложное коммуникационное устройство или компьютерная система, они не могут обойтись без таких ключевых пассивных электронных компонентов, как резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности и трансформаторы.

Понимание пассивных электрических компонентов — это первый шаг к изучению базовых электронных компонентов, а также необходимые знания для проектирования, производства и тестирования схем. Знание характеристик и областей применения этих компонентов помогает быстро идентифицировать электронные компоненты и делать правильный выбор при работе с различными типами электронных компонентов.

В этом руководстве мы представим:

•  Определение пассивных компонентов

•  Основные характеристики пассивных компонентов

•  Несколько распространенных типов пассивных устройств (резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности, трансформаторы и, в частном случае, диоды)

•  Различия и связи между пассивными и активными компонентами

•  Применение пассивных технологий в управлении питанием, обработке сигналов и хранении энергии

Что такое пассивные компоненты?

Пассивные компоненты — это самые фундаментальные электронные компоненты. Они не могут усиливать сигналы или вырабатывать энергию, как активные компоненты. Вместо этого они работают, используя существующую энергию в цепи. Проще говоря, пассивное устройство может только накапливать, рассеивать или высвобождать энергию, но не генерирует её самостоятельно.

Пассивные электронные компоненты не обладают функцией усиления. При прохождении сигналов они только ослабляются, а не усиливаются. Кроме того, они не могут генерировать сигналы самостоятельно, как генераторы. Пассивные компоненты могут влиять на напряжение, ток и частоту, но не добавляют энергию в цепь.

Наиболее распространенными пассивными электрическими компонентами являются резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности, трансформаторы, диоды и т. д.

Основные свойства пассивных компонентов

Режим работы и характеристики пассивных компонентов определяют устойчивость схемы. Теперь рассмотрим основные свойства пассивных электронных компонентов с нескольких точек зрения.

1. Энергетическое поведение

Пассивные электрические компоненты не генерируют энергию, а лишь перерабатывают её. Диссипативные компоненты, такие как резисторы, управляют током, потребляя электрическую энергию и преобразуя её в тепло. Компоненты без потерь, такие как конденсаторы, катушки индуктивности и трансформаторы, не потребляют энергию немедленно, а временно накапливают её и отдают по мере необходимости.

2. Нет внешнего питания

В отличие от активных компонентов, которым для работы требуется источник питания, пассивные компоненты не нуждаются в дополнительных источниках питания. Они работают исключительно за счёт электроэнергии, уже имеющейся в цепи. Это также один из самых очевидных признаков, позволяющих различать типы электрических компонентов.

3. Двунаправленная природа

Большинство пассивных устройств, например, резисторы и катушки индуктивности, являются двунаправленными и устанавливаются как в прямом, так и в обратном направлении. Лишь немногие компоненты имеют полярность, например, электролитические конденсаторы, которые необходимо подключать в соответствии с требованиями схемы.

4. Положительные ценности

Значения параметров пассивных электронных компонентов всегда положительны. Эти значения не могут быть отрицательными, что делает анализ схемы более наглядным, а также упрощает тестирование и расчёты.

Основные типы пассивных компонентов

Чтобы лучше понять роль пассивных компонентов в электронных схемах, необходимо сначала рассмотреть их основные категории. Каждый тип пассивных устройств обладает уникальными характеристиками, режимами работы и сферами применения, но их объединяет то, что все они могут работать без внешнего источника питания. В следующей таблице представлены несколько распространённых типов пассивных компонентов с кратким описанием их характеристик и основных областей применения в области электроники.

Таблица основных типов пассивных компонентов 

О PCBasic

Время — деньги в ваших проектах — и PCBasic получает это. PCБазовый  - это компания по сборке печатных плат который обеспечивает быстрые и безупречные результаты каждый раз. Наш комплексный Услуги по сборке печатных плат включают экспертную инженерную поддержку на каждом этапе, гарантируя высочайшее качество каждой платы. Как ведущий производитель сборки печатных плат, мы предлагаем комплексное решение, которое оптимизирует вашу цепочку поставок. Сотрудничайте с нашими передовыми Завод по производству прототипов печатных плат для быстрого выполнения заказов и превосходных результатов, которым вы можете доверять.

Применение пассивных компонентов

Пассивные компоненты играют важную роль во всех видах электронных устройств и используются практически во всех схемах. Их типичные области применения включают:

Пассивные и активные компоненты

Активные компоненты — это электронные компоненты, которым для работы требуется внешний источник питания. Они могут усиливать сигналы, управлять током и даже генерировать новые сигналы. К распространённым активным компонентам относятся транзисторы, диоды, интегральные схемы и операционные усилители.

Условно говоря, пассивные компоненты не требуют дополнительного источника питания и могут только накапливать, высвобождать или потреблять энергию в цепи, например, резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности и трансформаторы.

Таким образом, можно просто понять, что активный компонент является источником питания схемы, а пассивный компонент является стабилизатором схемы.

Различие между пассивными и активными компонентами является центральным в базовых знаниях об электронных компонентах.

Понимание этой таблицы помогает идентифицировать электронные компоненты и различать типы электронных компонентов на практике.

Заключение

Хотя пассивные компоненты не могут генерировать или усиливать энергию сами по себе, они являются неотъемлемой основой всех электронных систем. От простейших схем до сложных потребительских электронных устройств, эти базовые электронные компоненты играют важную роль в обеспечении стабильности цепей, фильтрации сигналов и управлении питанием.

Когда инженеры составляют список электронных компонентов, пассивные компоненты часто составляют большую часть, поскольку они используются практически во всех схемах. В сочетании с активными компонентами они обеспечивают эффективную и надёжную работу современных электронных устройств.

Если человек, будь то инженер, студент или энтузиаст электроники, освоит функции пассивных компонентов, ему будет легче проектировать схемы, анализировать неисправности схем и даже самостоятельно выполнять техническое обслуживание.

Часто задаваемые вопросы о пассивных компонентах

В1: Что такое «большая тройка» пассивных компонентов?

A1: Тремя наиболее важными пассивными электрическими компонентами являются резисторы, конденсаторы и катушки индуктивности.

В2: Почему трансформаторы считаются пассивными?

A2: Трансформаторы передают энергию, но не генерируют и не усиливают ее, поэтому они классифицируются как пассивные устройства.

В3: Диоды пассивные или активные?

A3: Диоды часто классифицируются как активные электронные компоненты, но в некоторых случаях они считаются пассивными компонентами, поскольку им не требуется внешнее питание.

В4: Тратят ли пассивные компоненты энергию впустую?

A4: Да. Резисторы рассеивают энергию в виде тепла. Конденсаторы и катушки индуктивности почти не имеют потерь, но всё же обладают некоторой неэффективностью.

В5: Могут ли пассивные компоненты заменить активные?

A5: Нет. Пассивные электронные компоненты не могут обеспечить усиление или усиление. Они дополняют, но не заменяют активные компоненты.