目录
一、电阻理论基础
1.电阻的定义
2.欧姆定律
3.电阻决定式
4.电阻的串并联编辑
5.电阻的功率
6.温度对电阻的影响
二、电阻的选型
1.安装方式
2.电阻值
(1)电阻值的标称
(2)电阻值的确定
(3)电阻的精度
3.电阻的封装
4.电阻的功率
(1)电阻功率和温度的关系
5.电阻的额定电压
三、零欧姆电阻
1.应用场景
2.零欧姆电阻的作用
3.零欧姆电阻阻值
4..零欧姆电阻的过流能力
四、电阻仿真
一、电阻理论基础
1.电阻的定义
导体对电流的阻碍作用就叫该导体的电阻。电阻(Resistance,通常用“R”表示)是一个物理量,在物理学中表示导体对电流阻碍作用的大小。导体的电阻越大,表示导体对电流的阻碍作用越大。不同的导体,电阻一般不同,电阻是导体本身的一种性质。导体的电阻通常用字母R表示,电阻的单位是欧姆,简称欧,符号为Ω。
2.欧姆定律
R = U / I
I:流过导体的电流,单位为安培(A)
U:导体两端的电压,单位为伏特(V)
R:导体的电阻值,单位为欧姆(Ω)
3.电阻决定式
R = ρl / S
ρ:物质的电阻率,单位为[Ω・cm]
l: 物质的长度,单位为[cm]
S:物质的横截面积,单位为[cm2]
R:该物质的电阻R,单位[Ω]
影响因素:
1、长度:当材料和横截面积相同时,导体的长度越长,电阻越大。
2、横截面积:当材料和长度相同时,导体的横截面积越小,电阻越大。
3、材料:当长度和横截面积相同时,不同材料的导体电阻不同。
4、温度:对大多数导体来说,温度越高,电阻越大,如金属等; 对少数导体来说,温度越高,电阻越小,如碳。
4.电阻的串并联
R串 = R1 + R2
5.电阻的功率
功率,指物体在单位时间内做功多少,是用于描述做功快慢的物理量,用字母P来表示。
P = W / t
电阻器在电路中作为纯耗能元件,其将电能转换为热能,这个热量被电阻吸收并最终耗散至环境中。固定阻值的电阻,其实际工作功率取决于两端的电压或电流:
P = UI = U² / R = I² x R
电阻器作为一个实体物质,其所能承受的热量是有限的;超过其限度,阻值会发生较大的变化,甚至开路。
6.温度对电阻的影响
电阻温度系数TCR: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。
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?
二、电阻的选型
1.安装方式
贴片电阻:
优点:
(1)体积小、重量轻、易保存及运输
(2)贴片电阻易焊接、分解拆卸
(3)稳定强、可靠性高
插件电阻:
优点:
(1)体积大,承受电流大
(2)焊锡稳固,不易脱落
总结:
1.贴片电阻的体积小,适合大规模的SMT生产,功率低,生产效率高,可靠性比较高,在数字电路,抗高频,抗干扰方面比插件电阻要好。贴片电阻最大的优势就是可以上SMT设备进行大规模的生产,生产效率要比插件电阻要高。
2.贴片电阻也有不如插件电阻的缺点,首先就是贴片电阻的功率小,不到插件电阻的1/10的功率大小,耐电压的冲击性,电流的冲击性差,对于一些大电流方面,贴片电阻比插件电阻的电流承受能力也差一些。
3.我们对于插件电阻和贴片电阻的使用方面,会根据板子大小,焊接工艺,功率参数,耐电压耐电流的冲击,封装的大小,可生产性方面要做全面的评估,选择我们适合的产品定位定性,就可以很好的灵活的运用电阻的设计要求。
2.电阻值
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。
电阻的阻值一般5%和1%精度的使用的居多,也就是E24和E96系列使用的比较多。
我们在实际运用的时候可以去查阅表格挑选出合适的电阻,常用电阻阻值表如下:
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。
(1)电阻值的标称
例如:上面电阻为 22 x 1 = 22 Ω,误差为±5%,下面电阻为 470 x 0.1 = 47 Ω,误差为±1%
贴片电阻:
(1)封装0603 以上的电阻(包含0603)在表面都印有丝印。
(2)丝印展示出了2 层意义:阻值大小和精度。
分三类:
①带有三位或者四位数字的丝印
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。
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%
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,需要查表。
例:丝印为“88A”,从下表知,“88”代表8.06,A 代表10²,即阻值:8.06 ∗ 10² = 806
(2)电阻值的确定
1.计算取值:通过对电路的分析计算得出需要的电阻值,如分压电路、反馈电路、取样电路等
2.数据手册参考取值:通过阅读数据手册,采取手册提供的参考电路取电阻值
3.经验取值:入上下拉电阻、部分限流电阻等等
(3)电阻的精度
3.电阻的封装
封装的命名是根据电阻的实际尺寸来的—英寸单位,例如下表:
目前一般电子产品主要用 0402,0603 封装的,要求功率高点的用 1206 的,手机或者穿戴设备会用到更小封装,比如 01005,0201 等。
4.电阻的功率
电阻的额定功率主要由封装决定,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。如果上网查功率与封装的关系的话,会有一些网友给出功率与封装表格,那并不一定总是正确的,使用时需要谨慎。例如:
(1)电阻功率和温度的关系
5.电阻的额定电压
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。
例如:
三、零欧姆电阻
1.应用场景
零欧姆电阻又称为跨接电阻器,是一种特殊用途的电阻,0欧姆电阻的并非真正的阻值为零,欧姆电阻实际是电阻值很小的电阻。
2.零欧姆电阻的作用
(1)在电路中没有任何功能,只是在PCB上为了调试方便或兼容设计等原因。
(2)可作跳线使用,避免用跳针造成的高频干扰(成为天线)
(3)在匹配电路参数不确定的时候,以0欧姆代替,实际调试的时候,确定参数,再以具体数值的元件代替。
(4)0欧姆电阻实际是电阻值很小的电阻,想测某部分电路的耗电流的时候,接0欧姆电阻,接上万用表,这样方便测耗电流,可用于测量大电流。
(5)在布线时,如果实在布不过去了,也可以加一个0欧的电阻。
(6)在高频信号下,充当电感或电容。(与外部电路特性有关)电感用,主要是解决EMC问题。如地与地,电源和IC Pin间。
(7)单点接地(指保护接地、工作接地、直流接地在设备上相互分开,各自成为独立系统。)
(8)做电路保护,充当低成本熔丝(圈圈USB电路中以0欧0603电阻充当USB过流保护)由于PCB上走线的熔断电流较大,如果发生短路过流等故障时,很难熔断,可能会带来更大的事故。由于0欧电阻电流承受能力比较弱(其实0欧电阻也是有一定的电阻的,只是很小而已),过流时就先将0欧电阻熔断了,从而将电路断开,防止了更大事故的发生。有时也会用一些阻值为零点几或者几欧的小电阻来做保险丝。不过不太推荐这样来用,但有些厂商为了节约成本,就用此将就了。
(9)在数字和模拟等混合电路中,往往要求两个地分开,并且单点连接。我们可以用一个0欧的电阻来连接这两个地,而不是直接连在一起。这样做的好处就是,地线被分成了两个网络,在大面积铺铜等处理时,就会方便得多。附带提示一下,这样的场合,有时也会用电感或者磁珠等来连接。
(10)配置电路,一般产品上不要出现跳线和拨码开关。有时用户会乱动设置,易引起误会,为了减少维护费用,应用0欧电阻代替跳线等焊在板子上。
3.零欧姆电阻阻值
根据电阻标准文件EN60115-2,0Ω电阻实际最大阻值10mΩ,20mΩ,50mΩ可选,实际查询各个厂家,普通0Ω电阻的阻值最大可达50mΩ
4..零欧姆电阻的过流能力
需要注意的是,不同厂家的0Ω电阻过流能力并不相同,可从下表看出:
如果需要能过超大电流的0Ω电阻,也是有的,只不过这种电阻就不常规,价格也很贵
四、电阻仿真
打开仿真软件multisim14.0,使用万用表分别测欧姆定律跟串并联电阻