【硬件設(shè)計(jì)】元器件選型——除了阻值，電阻的參數(shù)你還知道哪些？

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在小編的上一篇原創(chuàng)文章中，系統(tǒng)的介紹了電路中0歐電阻的作用，本文繼續(xù)進(jìn)行電阻相關(guān)的知識(shí)分享，分享一些電阻的相關(guān)參數(shù)，讓你對(duì)電阻有更深入的了解。

電阻是一個(gè)普通的元件，卻有不普通的門道。電阻的參數(shù)有很多，平時(shí)我們一般關(guān)注值、精度、額度功率，這三個(gè)指標(biāo)合適即可。

誠(chéng)然，在數(shù)字電路中，我們無(wú)需關(guān)注太多的細(xì)節(jié)，畢竟只有1和0的數(shù)字里面，不大計(jì)較微乎其微的影響。但是在模擬電路中，當(dāng)我們使用精準(zhǔn)的電壓源，或者對(duì)信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，又或者放大一個(gè)微弱的信號(hào)時(shí)，阻值的小小變動(dòng)都會(huì)帶來(lái)很大的影響了。在與電阻斤斤計(jì)較的時(shí)候，當(dāng)然就是在處理模擬信號(hào)的場(chǎng)合了，后面就根據(jù)模擬電路應(yīng)用分析下電阻各參數(shù)的影響。

一：電阻的額度/標(biāo)稱阻值

標(biāo)稱在電阻器上的電阻值稱為標(biāo)稱阻值。標(biāo)稱值是根據(jù)國(guó)家制定的標(biāo)準(zhǔn)系列標(biāo)注的，不是生產(chǎn)者任意標(biāo)定的，因此不是所有阻值的電阻器都存在。這種標(biāo)準(zhǔn)已在國(guó)際上廣泛采用，這一系列的阻值就叫做電阻的標(biāo)稱阻值。標(biāo)稱阻值分為E6、E12、E24、E48、E96、E192六大系列，分別適用于允許偏差為±20%、±10%、±5%、±2%、±1%和±0.5%的電阻。其中E24系列為常用數(shù)系，E48、E96、E192系列為高精密電阻數(shù)系。什么是E6、E12、E24、E48、E96、E192？E ”表示“指數(shù)間距”(Exponential Spacing)，在上個(gè)20世紀(jì)的電子管時(shí)代,電子元器件廠商為了便于元件規(guī)格的管理和選用、大規(guī)模生產(chǎn)的電阻符合標(biāo)準(zhǔn)化的要求，同時(shí)也為了使電阻的規(guī)格不致太多，協(xié)商采用了統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)組成元件的數(shù)值。它的基礎(chǔ)是寬容一定的誤差，并以指數(shù)間距為標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格。這種標(biāo)準(zhǔn)已在國(guó)際上廣泛采用，這一系列的阻值就叫做電阻的標(biāo)稱阻值。E6系列電阻標(biāo)稱阻值，對(duì)應(yīng)允許偏差為±20%，查看E6系列電阻規(guī)格表。

E12系列電阻標(biāo)稱阻值，對(duì)應(yīng)允許偏差為±10%，查看E12系列電阻規(guī)格表。

E24系列電阻標(biāo)稱阻值，對(duì)應(yīng)允許偏差為±5%，查看E24系列電阻規(guī)格表。

E48系列電阻標(biāo)稱阻值，對(duì)應(yīng)允許偏差為±2%，查看E48系列電阻規(guī)格表。

E96系列電阻標(biāo)稱阻值，對(duì)應(yīng)允許偏差為±1%，查看E96系列電阻規(guī)格表。

E192系列電阻標(biāo)稱阻值，對(duì)應(yīng)允許偏差為±0.5%, ±0.25%, ±0.1%，查看E192系列電阻規(guī)格表。

E6系列的標(biāo)稱值只能是：1.0、2. 2、3.3、4.7、6.8。它表示元器件的有效數(shù)字必須從這個(gè)系列中選取，具體值可以放大或縮小10的整數(shù)倍。比如有效數(shù)字2.2，放大可以得到220歐姆的電阻標(biāo)稱值，縮小可以得到22毫歐的標(biāo)稱值。其他系列的取值如下：

E12系列：1.0、1.5、 2.2、2.7、3.3、3.9、4.7、5.6、8.2;

E24系列：1.0、1.1、1.2、1.3、1.5、1.6、1.8、2.0、2.2、2.4、2.7、3.0、3.3、3.6、3.9、4.3、4.7、5.1、5.6、6.2、6.8、7.5、8.2、9.1;

E48系列：1.00、1.05、1.10、1.15、1.21、1.27、1.33、1.40、1.47、1.54、1.62、1.69、1.78、1.87、1.91、1.96、2.05、2.15、2.26、2.37、2.49、2.61、2.74、2.80、2.87、3.01、3.16、3.32、3.48、3.57、3.65、3.83、4.02、4.22、4.42、4.64、4.87、5.11、5.36、5.62、5.90、6.19、6.34、6.49、6.81、7.15、7.50、7.87、8.25、8.66、9.09、9.53;

E96系列：1.00、1.02、1.05、1.07、1.10、1.13、1.15、1.18、1.21、1.24、1.27、1.30、1.33、1.37、1.40、1.43、1.47、1.50、1.54、1.58、1.62、1.65、1.69、1.74、1.78、1.82、1.87、1.91、1.96、2.00、2.05、2.10、2.15、2.21、2.26、2.32、2.37、2.43、2.49、2.55、2.61、2.67、2.74、2.80、2.87、2.94、3.01、3.09、3.16、3.24、3.32、3.40、3.48、3.57、3.65、3.74、3.83、3.92、4.02、4.12、4.22、4.32、4.42、4.53、4.64、4.75、4.87、4.99、5.11、5.23、5.36、5.49、5.62、5.76、5.90、6.04、6.19、6.34、6.49、6.65、6.81、6.98、7.15、7.32、7.50、7.68、7.87、8.06、8.25、8.45、8.66、8.87、9.09、9.31、9.53、9.76;

E196系列：1.00、1.01、1.02、1.03、1.04、1.05、1.06、1.07、1.09、1.10、1.11、1.13、1.14、1.15、1.17、1.18、1.20、1.21、1.23、1.24、1.26、1.27、1.29、1.30、1.32、1.33、1.35、1.37、1.38、1.40、1.42、1.43、1.45、1.47、1.49、1.50、1.52、1.54、1.56、1.58、1.60、1.62、1.64、1.65、1.67、1.69、1.72、1.74、1.76、1.78、1.80、1.82、1.84、1.87、1.89、1.91、1.93、1.96、1.98、2.00、2.03、2.05、2.08、2.10、2.13、2.15、2.18、2.21、2.23、2.26、2.29、2.32、2.34、2.37、2.40、2.43、2.46、2.49、2.52、2.55、2.58、2.61、2.64、2.67、2.71、2.74、2.77、2.80、2.84、2.87、2.91、2.94、2.98、3.01、3.05、3.09、3.12、3.16、3.20、3.24、3.28、3.32、3.36、3.40、3.44、3.48、3.52、3.57、3.61、3.65、3.70、3.74、3.79、3.83、3.88、3.97、4.02、4.07、4.12、4.17、4.22、4.27、4.32、4.37、4.42、4.48、4.53、4.59、4.64、4.70、4.75、4.81、4.87、4.93、4.99、5.05、5.11、5.17、5.23、5.30、5.36、5.42、5.49、5.56、5.62、5.69、5.76、5.83、5.90、5.97、6.04、6.12、6.19、6.26、6.34、6.42、6.49、6.57、6.65、6.73、6.81、6.90、6.98、7.06、7.15、7.23、7.32、7.41、7.50、7.59、7.68、7.77、7.87、7.96、8.06、8.16、8.25、8.35、8.45、8.56、8.66、8.76、8.87、8.98、9.09、9.20、9.31、9.42、9.53、9.65、9.76、9.88;

E系列補(bǔ)充說(shuō)明：E系列也是一種由幾何級(jí)數(shù)構(gòu)成的數(shù)列。E系列首先在英國(guó)的電工工業(yè)中應(yīng)用，故采用Electricity的第一個(gè)字母E標(biāo)志這一系列，它是以6√10 、12√10 、24√10 為公比的幾何級(jí)數(shù)，分別稱為E6系列、E12系列和E24系列。

E6系列的公比為 6√10≈1.5；

E12系列的公比12√10≈1.21；

E24系列的公比為24√10≈1.1。

電阻的額度阻值的選擇往往被應(yīng)用固定了，比如對(duì)一個(gè)LED燈限流，或者對(duì)某個(gè)電流信號(hào)取樣，電阻的阻值基本沒(méi)有其他選擇。但是有些場(chǎng)合，對(duì)電阻的選擇卻有多種，比如對(duì)一個(gè)電壓信號(hào)進(jìn)行放大。如圖1所示，放大倍數(shù)跟R2與R3的比例有關(guān)，與R2、R3的值無(wú)關(guān)。

這時(shí)選擇電阻的阻值還是有根據(jù)的：

• 電阻阻值越大，熱噪聲就越大，放大器的性能就越差；

• 電阻阻值越小，工作時(shí)電流越大，電流噪聲也就越大，放大器的性能就越差；

• 這是很多放大電路的電阻是幾十K的原因了，有需要用到大阻值的地方，或者是使用電壓跟隨器，或者使用T型網(wǎng)絡(luò)來(lái)避免。

二：電阻的精度

電阻的精度很好理解，一般有1%和5%，精密的要0.1%等。0.1%的價(jià)格大約是1%的十倍，1%的價(jià)格大約是5%的1.3倍。

一般地，精度代號(hào)A=0.05%、B=0.1%、C=0.25%、D=0.5%、F=1%、G=2%、J=5%、K=10%、M=20%。

三：電阻的額度功率

電阻的功率本來(lái)很簡(jiǎn)單，但是往往容易用得不恰當(dāng)。比如2512的貼片電阻，額度功率是1W，根據(jù)電阻的規(guī)格書(shū)，溫度超過(guò)70攝氏度時(shí)，電阻就要降額使用。

2512的貼片電阻到底能用到多大的功率呢？

在常溫下，如果PCB焊盤沒(méi)有特殊散熱處理，2512的貼片電阻功率達(dá)到0.3W時(shí)，溫度就可能要超過(guò)100甚至120攝氏度了。在125攝氏度的溫度下，根據(jù)溫度降額曲線，2512的額度功率需降額到30%了。這種情況在任何封裝的電阻都需要注意的，不要迷信標(biāo)稱功率，關(guān)鍵的位置最好再三確認(rèn)避免留下隱患。

四：電阻的耐壓值

電阻的耐壓值一般比較少提，特別是新手，往往沒(méi)有什么概念，以為電容才有耐壓值。電阻兩端能夠施加的電壓，一個(gè)是由額度功率決定，要保證功率不超過(guò)額度功率，另外就是電阻的耐壓值了。

雖然電阻體的功率不超過(guò)額度功率，但是過(guò)高的電壓會(huì)導(dǎo)致電阻不穩(wěn)定、電阻引腳間爬電等故障，在使用時(shí)需根據(jù)使用的電壓選擇合理的電阻。

部分封裝的耐壓值包括：0603=50V，0805=100V，1206至2512=200V，1/4W插件=250V。而且，時(shí)間應(yīng)用中，電阻上的電壓應(yīng)該比額度耐壓值小20%以上，不然時(shí)間一長(zhǎng)就容易出問(wèn)題了。

五：電阻的溫度系數(shù)

電阻溫度系數(shù)是描述電阻隨溫度變化的參數(shù)。這個(gè)主要由電阻的材料決定的，一般厚膜片式電阻0603以上的封裝都可以做到100ppm/℃，意思就是該電阻環(huán)境溫度變化25攝氏度時(shí)，電阻值有可能變化了0.25%。如果是12bit的ADC，0.25%的變化也就是10個(gè)LSB了。

所以像AD620這樣的運(yùn)放，僅靠一個(gè)電阻調(diào)整放大倍數(shù)的，很多老工程師不會(huì)貪方便而使用，他們會(huì)使用常規(guī)電路，通過(guò)兩個(gè)電阻的比例調(diào)節(jié)放大倍數(shù)，當(dāng)電阻是相同類型的電阻時(shí)，溫度引起的阻值變化不會(huì)帶來(lái)比例的變化，電路就更穩(wěn)定。在要求更高的精密儀表，會(huì)使用金屬膜電阻，他們的溫漂做到10至20ppm是容易的，當(dāng)然也就貴點(diǎn)。

總之，在儀表類的精密應(yīng)用中，溫度系數(shù)絕對(duì)是很重要的一個(gè)參數(shù)，電阻不精準(zhǔn)可以在校準(zhǔn)時(shí)調(diào)整參數(shù)，電阻隨外界溫度的變化是控制不了的。

六：電阻的結(jié)構(gòu)

電阻的結(jié)構(gòu)比較多，這里提下能想起來(lái)的應(yīng)用。

機(jī)器的啟動(dòng)電阻，一般是用電阻對(duì)大容量的鋁電解進(jìn)行預(yù)充電，充滿鋁電解后閉合繼電器接通電源工作。這種電阻需要耐沖擊，最好使用大繞線電阻，電阻的額度功率不是很重要，但瞬時(shí)功率卻很高，普通的電阻難滿足要求。

高壓應(yīng)用，比如電容放電的電阻，實(shí)際工作電壓超過(guò)500V，最好使用高壓玻璃釉電阻而不是普通的水泥電阻。

尖峰吸收的應(yīng)用，比如可控硅模塊兩端需要并聯(lián)RC做吸收，做dv/dt保護(hù)，最好就實(shí)現(xiàn)無(wú)感繞線電阻，這樣才能對(duì)尖峰有良好的吸收性能并且不容易被沖擊損壞。

七：電阻的封裝

電阻的封裝主要有插件式電阻和貼片式電阻。而插件式電阻又分為臥式插件電阻和站式插件電阻。

電阻的封裝形式涉及到PCB電路板的設(shè)計(jì)，此處僅僅羅列出貼片電阻的封裝及尺寸如下：

End

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