2.1 前言 2.1.2 功能及应用




前言:

2024年11月11日更新

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原作者:【硬件工程师炼成之路】,B站,微信公众号同名,可以多多支持一下! 本专栏对原本内容进行总结提炼,并进行相关扩展,相关内容不能保证完全正确,还请自主学习时多多思考!如有相关内容想扩展完善的,可以 与我联系

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2.1 电阻

2024年11月11日更新

2.1.1 贴片电阻
2.1.1.1 电阻阻值

电阻阻值是离散的,并不是所有阻值的电阻都有生产,要根据需求进行选择,电阻标准由 IEC(国际电工委员会)制定,标准文件为 IEC60063 和 EN60115-2

电子元器件厂商为了便于元件规格的管理和选用,同时也为了使电阻的规格不至太多,采用了统一的标准组成的元件的数值。 电阻的标称阻值分为E6、E12、E24、E48、E96、E192六大系列,分别使用于允许偏差为±20、±10%、±5%、±2%、±1%、±0.5%的电阻器。 其中以 E24 和 E96 两个系列为最常用。“E”表示“指数间距”(Exponential Spacing),它表明了电阻阻值是由公式计算出来的。

R=(10n)m

字母 n 指的是E24,E96 等标准中的数值 24 和 96,m 的取值范围为0~n-1;这样,E24有 24 个基准值,E96 有 96 个基准值,这些基准值再乘以 10 的 x 次方,就可以得到各种各样的电阻值了。

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关于为什么电阻阻值不是整数,可以简单参考: 电阻为什么都是 4.7kΩ、5.1kΩ,而不是整数 5kΩ?
2.1.1.2 电阻丝印

封装0603以上的电阻(包含0603)在表面都印有丝印。丝印展示出了2层意义:阻值大小和精度。

1.带有三位或四位数字的丝印
三位数字表示5%精度的,四位数字表示1%精度的,前面几位表示数值,最后一位表示10的 x 次方。
例 1:丝印为“103”,则:R = 10 ∗ 10^3 = 10KΩ,5%精度
例 2:丝印为“1003”,则:R = 100 ∗ 10^3 = 100KΩ,1%精度
2.带有字母 R 的丝印
带字母”R”的电阻一般阻值较小,精度多为1%,不过也不绝对,可以把 R 看作是小数点,前边的数字为有效值
例:丝印为“22R0”,将 R 看作小数点,前面的 22 表示有效值,读数为 22.0Ω,即精度为 22Ω的 1%精度电阻。
3.带有数字和 R 之外字母的丝印
这种电阻丝印在 0603 封装中比较常见,精度为 1%,与之对应的标准为 E-96。E-96 规定:用两位数字加一个字母作为丝印,实际阻值可以通过查表来获取,两位数字表明了电阻数值,字母表明了 10 的 x 次方,也需要查表。
例:丝印为“88A”,从下表知,“88”代表 8.06,A 代表10^2,即阻值:8.06 ∗ 10^2 = 806Ω
2.1.1.3 电阻精度
电阻的精度一般用字母表示: 最常用的精度是 1%和 5% 一般场合使用 5%精度,有精度要求的使用 1%电阻,比如 DCDC,电流采样,特殊要求的根据实际情况选择更高精度的。
2.1.1.4 电阻封装
封装的命名是根据电阻的实际尺寸来的—英寸单位,例子:0402 实际尺寸:1mm*0.5mm 或 0.04英寸*0.02英寸,一般电子产品主要用 0402,0603 封装的,要求功率高点的用1206

2.1.1.5 电阻功率
1. 额定功率与封装
电阻的额定功率主要由封装决定,但也不是绝对的,还跟电阻的工艺(薄膜还是厚膜),品牌,阻值大小等有一定关系。根据原PDF列举的表格,给出封装与功率的参考建议。
2. 额定功率与温度关系

需要注意的是,上一小节提供的额定功率是在 70℃条件一下的,如果温度超过 70℃,其额定功率是会下降的。并且,R01005 和 R0201 比其它封装电阻的额定功率,随温度升高有下降得更快的趋势。

在设计时要考虑系统运行导致温度变化对阻值的影响

下图是贴片电阻负荷(额度功率)下降曲线: 图片加载失败
2.1.1.6 电阻额定电压
电阻是有额定耐压值的,不能超过额定耐压值使用
1、材质相同(厚膜)的额定电压,各品牌相差不大。
2、材质不同,额定电压有差别,薄膜要比厚膜要低。
3、封装越大,额定电压升高。

根据原PDF列举的表格,给出封装与额定电压的参考建议。


2.1.1.7 电阻温漂

电阻温度系数(temperature coefficient of resistance简称TCR)表示电阻当温度改变 1 摄氏度时,电阻值的相对变化,单位为 ppm/℃,ppm(part per million)百万分之几。

温度系数= (R-Ra)/Ra ÷ (T-Ta) × 1000000
Ra: 基准温度条件下的阻值
Ta: 基准温度 20℃
R: 任意温度条件下的阻值
T: 任意温度
一般常用电阻温度系数的范围为:-200~500ppm/℃

温漂对阻值影响很明显

例:100ppm/°C 电阻温度系数的贴片电阻器,从基准温度 20°C 到 100°C 时的阻値变化率是?
阻值变化率=温差*温度系数/100 万=(100-20)*100/1000000=0.8% 图片加载失败
2.1.1.8 0Ω电阻的作用

细节内容请参考原PDF

我这里总结几个重点:
  1. 0Ω电阻通常是用于测试,扩展或兼容,接地,电路保护
  2. 0Ω电阻有阻值:实际阻值有10mΩ,20mΩ,50mΩ可选,最大不超过50mΩ
  3. 0Ω电阻过流能力:参考各产品手册


2.1.2 电阻的功能和应用

2024年11月21日更新

功能及应用部分来源于: B站-醒工硬件 ,详细内容请自行查看
1.分压:
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如图,输入电压5V,通过两电阻串联分压,使得中间的输出电压变为2.5V,通常用于微小电流情况。

常应用于:基准电压设置,DC-DC,ADC输入。

2.串阻信号衰减
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如图:VGA信号在通过接口输入时,通过电阻对噪声干扰进行了抑制。

常应用于:接口电路,滤波器。

3.阻抗匹配

在差分电路,长距离传输,高频信号传输中,需要进行阻抗匹配设计,阻抗不匹配会造成信号反射,影响传输效果。

4.上下拉

使信号线保持一个状态,或在启动时保持信号稳定。

常应用于:芯片外围电路配置,传输协议配置(例如i2c)。

5.电流采样

U=IR,通过检测电阻两端电压来对电流大小进行采集。

常应用于:光源驱动,POE电源芯片。

6.限流
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通过串联电阻限制电流大小,如图中限流电阻,防止电流过大烧坏LED。

常应用于:LED,稳压源,电路保护。

7.发热

特定电阻丝可以用于加热。

8.测试点

方便示波器对信号线进行测量。

9.泄放
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如图:在NMOS的栅极加一电阻接地,由于左边有一二极管,栅极上电荷只能通过电阻进行泄放,否则MOS管关断时间会很慢。

10.RC电路

该部分较复杂,详解可通过相关《电路基础》教程查看。

简单应用:延时电路,滤波器,信号处理。