【導讀】 電阻是一個普通的元件,卻有不普通的門道。電阻的參數有很多,平時我們一般關注值、精度、額度功率,這三個指標合適即可。
電阻是一個普通的元件,卻有不普通的門道。電阻的參數有很多,平時我們一般關注值、精度、額度功率,這三個指標合適即可。
誠然,在數字電路中,我們無需關注太多的細節,畢竟只有 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,或者對信號進行模數轉換,又或者放大一個微弱的信號時,阻值的小小變動都會帶來很大的影響了。在與電阻斤斤計較的時候,當然就是在處理模擬信號的場合了,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 LED 燈限流,或者對某個電流信號取樣,電阻的阻值基本沒有其他選擇。但是有些場合,對電阻的選擇卻有多種,比如對一個電壓信號進行放大。如圖 1 所示,放大倍數跟 R2 與 R3 的比例有關,與 R2、R3 的值無關。
這時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 型網絡來避免。
同相放大器
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%的價格大約是 1%的十倍,1%的價格大約是 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
電阻的功率本來很簡單,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,溫度超過 70 攝氏度時,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 焊盤沒有特殊散熱處理,2512 的貼片電阻功率達到 0.3W 時,溫度就可能要超過 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,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,不要迷信標稱功率,關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,一個是由額度功率決定,要保證功率不超過額度功率,另外就是電阻的耐壓值了。
雖然電阻體的功率不超過額度功率,但是過高的電壓會導致電阻不穩定、電阻引腳間爬電等故障,在使用時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,不然時間一長就容易出問題了。
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/℃,意思就是該電阻環境溫度變化 25 攝氏度時,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 LSB 了。
所以像 AD620 這樣的運放,僅靠一個電阻調整放大倍數的,很多老工程師不會貪方便而使用,他們會使用常規電路,通過兩個電阻的比例調節放大倍數,當電阻是相同類型的電阻時,溫度引起的阻值變化不會帶來比例的變化,電路就更穩定。在要求更高的精密儀表,會使用金屬膜電阻,他們的溫漂做到 10 至 20ppm 是容易的,當然也就貴點。
總之,在儀表類的精密應用中,溫度系數絕對是很重要的一個參數,電阻不精準可以在校準時調整參數,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,這里提下能想起來的應用。
機器的啟動電阻,一般是用電阻對大容量的鋁電解進行預充電,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,但瞬時功率卻很高,普通的電阻難滿足要求。
高壓應用,比如電容放電的電阻,實際工作電壓超過 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 RC 做吸收,做 dv/dt 保護,最好就實現無感繞線電阻,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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