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嵌入式系统/低压电路

来自维基教科书,开放世界中的开放书籍

在这个领域中,低压电路基本上可以被认为是永远不会超过引脚电压(或者只超过少量)的电路。如果电压过高,或者电流没有控制好,我们的嵌入式系统就有损坏的风险。

示例:传感器

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作为一个简单的例子,我们想测量温度。

测量温度最简单、最便宜的方法之一是使用一个连接到 GND 的热敏电阻,一个连接到 VCC 的电阻,并将它们的另一端连接到微控制器的模拟输入引脚。

由于热敏电阻和电阻与微控制器连接到相同的电源,我们可以保证信号电压不高于微控制器的 VCC,也不低于 GND。由于微控制器的模拟输入引脚本身具有很高的输入阻抗,我们可以保证电流非常小。因此,在这种情况下,我们不需要任何其他组件来保护微控制器免受损坏。

示例:点亮 LED

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作为一个更复杂的例子,我们想从嵌入式计算机上的一个输出引脚点亮一个 LED(发光二极管)。假设我们的输出引脚可以在 +5V 下提供 20mA 电流。我们的 LED 是绿色的,这意味着正向压降大约为 2V。但是,我们还需要考虑我们的 LED 需要至少 10mA 的电流才能点亮,并且我们的 LED 不能超过 +20mA。如果通过 LED 的电流过高,LED 可能会爆掉(真的会发出爆裂声,请遮住眼睛)。

使用欧姆定律在引脚上,我们可以找到电路的最小电阻

现在,如果我们在二极管上使用欧姆定律,我们可以计算出最大电阻(导致 LED 不点亮的电阻)。

因此,我们知道我们的电阻 r 需要在 150 到 300 欧姆之间。小于这个值,我们可能会永久性地损坏 LED 或微控制器(或者两者都有)。大于这个值,不会造成损坏,但 LED 的亮度会低到无法看到。

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