1.11电阻器的应用
电阻几乎是所有电气或电子电路中的基本元件。电阻可以控制流过它们的电流大小。它们还可以控制连接到它们的各个元件上的电压。如果没有电阻，各个元件将无法承受电压，可能会导致过载。
上拉电阻
在电子电路中，逻辑系统的输入在所有条件下都必须保持或稳定在一个明确定义且固定的逻辑值。逻辑电路有三种可能的状态：高、低和高阻态。当引脚未连接到高电平或低电平时，会出现高阻态，因此也称为浮空状态。
考虑以下电路。
在这里，U1是一个反相器，它有两个引脚——输入引脚和输出引脚。
当开关S1闭合时，输入引脚连接到一个明确的电势，即在这个例子中连接到地。因此，输入状态为低电平，且状态稳定。
当开关S1打开时，U1的输入引脚处于浮空状态，即未连接到任何东西。在这种情况下，U1的输入状态是不确定的。这是一个非常不稳定的态。电路中的电气噪声会导致各种问题。由于这些电气噪声，门的输入可能变为高电平或低电平。
因此，当开关打开时，需要一个连接将输入引脚连接到电势。当开关闭合时，应移除这个连接。通过这种技术，我们可以保持U1的输入引脚在开关打开或关闭时处于稳定状态。
在上述电路中，当开关打开时，输入连接到VCC。这个连接确保输入连接到一个有效的电势——VCC。因此，当开关打开时，输入处于高电平状态。
但是，当开关闭合时，电路中存在一个问题。当开关闭合时，VCC和地之间存在直接连接。这种直接连接会导致电路短路。在这种情况下，最不希望发生的是整个系统停止工作。最坏的情况是它会烧毁连接的导线和元件。
原因是VCC和地之间的直接连接允许从VCC流向地的大电流。这种连接会产生大量热量，可能会烧毁导线和部件，甚至可能引发火灾。
因此，限制电路中流动的电流大小是至关重要的。
在这种情况下使用电阻来避免这个问题。这个电阻的功能是限制当开关S1闭合时电路中流动的电流大小。这个电阻被称为上拉电阻，因为它最初将输入拉到逻辑高电平。
当开关S1打开时，输入引脚通过电阻连接到VCC。这将使输入引脚的状态为逻辑高电平。
当开关闭合时，门的输入引脚连接到地。这将使输入引脚的状态为逻辑低电平。
电阻的一个端子连接到地。当开关闭合时，电流将通过电阻从VCC流向地。这种连接不被视为短路，因为电阻会将从VCC流向地的电流减少到一个显著较小的值。
当开关闭合时，从VCC流向地的电流大小可以使用欧姆定律计算。
如果电源电压为VCC = 5V，电阻的阻值为10kΩ，那么I = VCC / R
上拉电阻用于逻辑电路中，以确保在没有输入信号的情况下，引脚被拉到逻辑高电平。微控制器用于嵌入式系统，这些是实时系统。正因为如此，微控制器对其输入的微小变化非常敏感。因此，必须确保微控制器的输入不会处于浮空状态。
例如，考虑以下微控制器的逻辑电路。
在这里，电阻R1作为上拉电阻。当开关未按下或打开时，微控制器的输入引脚将处于逻辑高电平。当开关闭合时，输入引脚被拉到逻辑低电平，少量电流从VCC流向地。
如果缺少上拉电阻，则电源和地之间存在直接连接，这被视为短路。
选择正确的上拉电阻是一项重要的任务。当上拉电阻值较低时，这种情况称为强上拉。这是因为更多电流通过输入引脚。
相比之下，当上拉电阻值较高时，这种情况称为弱上拉。这是因为较少电流通过输入引脚。
选择上拉电阻时需要满足两个条件。
1.当开关闭合时，输入连接到地并被拉到逻辑低电平。电阻R1的值将决定从VCC流向地的电流大小。
2.当开关打开时，微控制器的输入引脚被拉到逻辑高电平。电阻R1的值将决定输入引脚上的电压。
一般来说，上拉电阻的阻值应比微控制器输入引脚的阻值小十倍。
微控制器输入引脚的阻值可以在100kΩ到1MΩ之间。通常，上拉电阻R1的值选择在10kΩ到100kΩ之间。
但是，当选择较大的上拉电阻时，输入引脚对电压变化的响应会变慢。这是因为输入引脚上的输入信号来自一个与上拉电阻耦合的电容系统。这种组合形成了一个RC滤波器。这个RC滤波器需要时间来充电和放电。这个时间可以通过以下公式计算
如果需要高数据速率，则上拉电阻的值应该显著较小，通常在1kΩ到4.7kΩ之间。
实际的上拉电阻值为10kΩ和4.7kΩ。
下拉电阻
下拉电阻的应用与上拉电阻类似，只是它最初将输入引脚拉到逻辑低电平。
当上述电路中的开关S1闭合时，门U1的输入引脚处于逻辑高电平状态。当开关打开时，电阻R1将输入引脚的电压拉到地。
例如，考虑以下微控制器电路。
当开关按下或闭合时，微控制器的输入引脚处于逻辑高电平值。如果开关打开，则下拉电阻将微控制器的输入引脚拉到逻辑低电平。
限流电阻
限流是为流过元件或电路的电流设置一个上限的过程。限流的目的是为了避免短路等影响。电阻可以用作限流元件。
最好的例子是为发光二极管（LED）供电。LED是一种半导体器件，当有少量电流流过时会发光。LED中的电流是单向的，就像普通的PN结二极管一样。LED的内阻非常低。当它直接连接到电源时，它会烧毁。
因此，为了给LED供电，需要将一个电压源和一个电阻串联到LED上。这些电阻被称为镇流电阻。LED对电流非常敏感。要点亮LED，几毫安的电流就足够了。所有LED都标有其电流额定值。因此，我们可以选择一个合适的电阻，限制流过发光二极管的电流，防止它烧毁。
如果LED的电流额定值为0.15安培，那么对于5V的电源，电阻的值可以这样计算（假设LED的额定电压可以忽略不计）。
在某些情况下，LED的电压额定值和电流额定值都已指定。在这种情况下，可以使用以下公式计算适当的电阻值
其中V是电源电压，VLED是LED的额定电压，ILED是LED的额定电流。
晶体管偏置电阻
电阻广泛用于电子电路中，与晶体管和集成电路结合使用。双极型晶体管需要在基极施加一个小的偏置电压（≈0.7V）才能工作。当这个偏置电压施加到基极时，基极的小电流会导致从集电极到发射极的大量电流流动，这就是晶体管的功能。
晶体管的基极对大电流非常敏感。因此，在偏置电路中使用电阻来限制流入晶体管基极的电流。