原创 电路基本原理那些事儿之 欧姆定律

1. 欧姆定律；

2. 分压原理；

3. 戴维南定理；

4. 能量守恒定律。
   

1  欧姆定律（Ohm's law）

欧姆定律（Ohm's law）是如此的重要，所以我把它放在了第一位。虽然大家几乎都能够立刻说出它的表达式，但是这里我们还是要再强调一次：

V = IR

可能有人会疑惑，欧姆定律我们从初中物理开始学习，已经学了近十年了，也没看到它有什么过人之处啊。现实情况就是如此，虽然欧姆定律被大家所熟识，但在实际应用中却常常被忽视。

以下的故事是我亲身经历，也是我第一次在实践中感受到欧姆定律的巨大威力。

刚毕业那会儿，我实习参与了一个项目。电路里有一个功能，用来实时监测输入的12V直流电压源，我把12V电压用分压原理（这也是一个重要的基础知识，后续文章将会讲到）降到3V以后，输入单片机的A/D引脚进行采集，然后再将采集到的电压乘以4倍还原成12V电压。理论上没有任何问题，但是实际单片机采集出来的电压值一直小于3V，造成最后换算出来的电源电压一直小于12V。

/  是什么原因导致输出小于12V呢？ /

其他工程师分析了很多种可能性，什么电阻的温漂啊，电流的相位移啊，电磁干扰啊，单片机采样速率不够啊，软件滤波算法不够强大啊一类的，都是些让我当时相当迷糊的概念。大家分析了很久，都找不到解决方法。

/  可能性很多，如何精确定位？ /

当时我坐下来看着电路板发呆，突然有个假想，是不是我们送到单片机A/D引脚的电压就不到3V呢？因为单片机的引脚在底面，所以根本没法用万用表去直接测量。我用小刀刮开PCB阻焊层，露出A/D的走线铜箔，然后用万用表测量其电压，这时候万用表上的读数真真切切地停留在了2.85V上，我又换了一个万用表来测，结果还是2.85V，所以我们得到A/D转换后的12V电压只有2.85x4=11.4V！

/  问题找到了，那原因是什么？ /

问题似乎解决了！但是我还不能十分确定，因为之前还提到了什么温漂啊，电磁干扰啊一类的可能性，为了验证我的思路是正确的，我又换回了原来的100欧姆和300欧姆的分压电阻，果然单片机输出又变成了11.4V。这么一来我就确定问题的原因了：导线上的电阻产生了压降，迫使分压后，输入单片机的电压不足3V。

当我把这个结果告诉另外的工程师时，几乎没有人相信我，他们仍在讨论是什么电磁干扰，温漂引起的。我仍然坚持自己的观点，并且把他们带到焊台边上，重新复现了这个问题，他们才相信原来真是这么简单的问题导致的。

这个故事我讲完了，但是类似这样的问题，在我从业的十一年里，几乎每年都会碰到一两次。每次都会“重新”发现一次欧姆定律，对于基础知识很多人太容易忽略了。