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一個(gè)小小的電阻居然這么奇妙

發(fā)布日期:2021-10-09 09:51:06

一個(gè)小小的電阻居然這么奇妙


     電阻是一個(gè)普通的元件,卻有不普通的門(mén)道,電阻的參數有很多,平時(shí)我們一般只要關(guān)注值、精度、額度功率,這三個(gè)指標合適即可。

誠然,在數字電路中,我們無(wú)需關(guān)注太多的細節,畢竟在只有1和0的數字里面,不大計較微乎其微的影響。

但是在模擬電路中,當我們使用精準的電壓源,或者對信號進(jìn)行模數轉換,又或者放大一個(gè)微弱的信號時(shí),阻值小小變動(dòng)都會(huì )帶來(lái)很大的影響了。

在與電阻斤斤計較的時(shí)候,當然就是在處理模擬信號的場(chǎng)合了,后面就根據模擬電路應用分析下電阻各參數的影響。

01

電阻的額度阻值

電阻的額度阻值的選擇往往被應用固定了,比如對一個(gè)LED燈限流,或者對某個(gè)電流信號取樣,電阻的阻值基本沒(méi)有其他選擇。

但是有些場(chǎng)合,對電阻的選擇卻有多種,比如對一個(gè)電壓信號進(jìn)行放大。如圖1所示,放大倍數跟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。

02

電阻的精度

電阻的精度很好理解,這里不啰嗦了,電阻的精度一般有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A=0.05%、B=0.1%、C=0.25%、D=0.5%、F=1%、G=2%、J=5%、K=10%、M=20%。

03

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,比如2512的貼片電阻,額度功率是1W,根據電阻的規格書(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(pán)沒(méi)有特殊散熱處理,2512的貼片電阻功率達到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,根據溫度降額曲線(xiàn),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,不要迷信標稱(chēng)功率,關(guān)鍵的位置最好再三確認避免留下隱患。
04
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,要保證功率不能超過(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 )導致電阻不穩定、電阻引腳間爬電等故障,在使用時(shí)需根據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)間應用中,電阻上的電壓應該比額度耐壓值小20%以上,不然時(shí)間一長(cháng)就容易出問(wèn)題了。
05
電阻的溫度系數
電阻溫度系數是描述電阻隨溫度變化的參數,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這樣的運放,僅靠一個(gè)電阻調整放大倍數的,很多老工程師不會(huì )貪方便而使用,他們會(huì )使用常規電路,通過(guò)兩個(gè)電阻的比例調節放大倍數,當電阻是相同類(lèi)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,當然也就貴點(diǎn)。
總之,在儀表類(lèi)的精密應用中,溫度系數絕對是很重要的一個(gè)參數,電阻不精準可以在校準時(shí)調整參數,電阻隨外界溫度的變化是控制不了的。
06
電阻的結構
電阻的結構比較多,這里提下能想起來(lái)的應用,機器的啟動(dòng)電阻,一般是用電阻對大容量的鋁電解進(jìn)行預充電,充滿(mǎn)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(xiàn)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(mǎn)足要求。
高壓應用,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。

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

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