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电阻阻值对电路设计的影响

电阻是一个普通的元件,却有不普通的门道,电阻的参数有很多,平时我们一般只要关注值、精度、额度功率,这三个指标合适即可。

在数字电路中,我们无需关注太多的细节,毕竟在只有1和0的数字里面,不大计较微乎其微的影响。

但是在模拟电路中,当我们使用精准的电压源,或者对信号进行模数转换,又或者放大一个微弱的信号时,阻值小小变动都会带来很大的影响了。

在与电阻斤斤计较的时候,当然就是在处理模拟信号的场合了,后面就根据模拟电路应用分析下电阻各参数的影响。

1、电阻的额度阻值

电阻的额度阻值的选择往往被应用固定了,比如对一个LED灯限流,或者对某个电流信号取样,电阻的阻值基本没有其他选择。

但是有些场合,对电阻的选择却有多种,比如对一个电压信号进行放大。如下图所示,放大倍数跟Rf与R1的比例有关,与Rf、R1的值无关。

这时选择电阻的阻值还是有根据的:

电阻阻值越大,热噪声就越大,放大器的性能就越差;

电阻阻值越小,工作时电流越大,电流噪声也就越大,放大器的性能就越差;

这是很多放大电路的电阻是几十K的原因了,有需要用到大阻值的地方,或者是使用电压跟随器,或者使用T型网络来避免。

2、电阻的精度

电阻的精度很好理解,电阻的精度一般有1%和5%,精密的要0.1%等。0.1%的价格大约是1%的十倍,1%的价格大约是5%的1.3倍。

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

3、电阻的额定功率

电阻的功率本来很简单,但是往往容易用得不恰当,比如2512的贴片电阻,额度功率是1W,根据电阻的规格书,温度超过70摄氏度时,电阻就要降额使用。

2512的贴片电阻到底能用到多大的功率呢?

在常温下,如果PCB焊盘没有特殊散热处理,2512的贴片电阻功率达到0.3W时,温度就可能要超过100甚至120摄氏度了。

在125摄氏度的温度下,根据温度降额曲线,2512的额度功率需降额到30%了。

这种情况在任何封装的电阻都需要注意的,不要迷信标称功率,关键的位置最好再三确认避免留下隐患。

4、电阻的耐压值

电阻的耐压值一般比较少提,特别是新手,往往没有什么概念,以为电容才有耐压值。

电阻两端能够施加的电压,一个是由额度功率决定,要保证功率不能超过额度功率,另外就是电阻的耐压值了。

虽然电阻体的功率不超过额度功率,但是过高的电压会导致电阻不稳定、电阻引脚间爬电等故障,在使用时需根据使用的电压选择合理的电阻。

部分封装的耐压值包括:0603=50V,0805=100V,1206至2512=200V,1/4W插件=250V。

而且,时间应用中,电阻上的电压应该比额度耐压值小20%以上,不然时间一长就容易出问题了。

5、电阻的温度系数

电阻温度系数是描述电阻随温度变化的参数,这个主要由电阻的材料决定的,一般厚膜片式电阻0603以上的封装都可以做到100ppm/℃。

意思就是该电阻环境温度变化25摄氏度时,电阻值有可能变化了0.25%,如果是12bit的ADC,0.25%的变化也就是10个LSB了。

所以像AD620这样的运放,仅靠一个电阻调整放大倍数的,很多老工程师不会贪方便而使用,他们会使用常规电路,通过两个电阻的比例调节放大倍数,当电阻是相同类型的电阻时,温度引起的阻值变化不会带来比例的变化,电路就更稳定。

在要求更高的精密仪表,会使用金属膜电阻,他们的温漂做到10至20ppm是容易的,当然也就贵点。

总之,在仪表类的精密应用中,温度系数绝对是很重要的一个参数,电阻不精准可以在校准时调整参数,电阻随外界温度的变化是控制不了的。

6、电阻的结构

电阻的结构比较多,这里提下能想起来的应用,机器的启动电阻,一般是用电阻对大容量的铝电解进行预充电,充满铝电解后闭合继电器接通电源工作。

这种电阻需要耐冲击,最好使用大绕线电阻,电阻的额度功率不是很重要,但瞬时功率却很高,普通的电阻难满足要求。

高压应用,比如电容放电的电阻,实际工作电压超过500V,最好使用高压玻璃釉电阻而不是普通的水泥电阻。

尖峰吸收的应用,比如可控硅模块两端需要并联RC做吸收,做dv/dt保护,最好就实现无感绕线电阻,这样才能对尖峰有良好的吸收性能并且不容易被冲击损坏。

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tanb006
LV.10
2
2022-09-13 23:02

电阻确实需要降额使用。有时候烧黑了才发现,然而实际测量烧掉时候的功率其实并没有超,仅仅是热量积累导致的。

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2022-09-14 16:00

一个最普通的电阻还有这么多讲究,看来是要多研究一下了,不同场合需要不同的考虑因素,学习了

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2022-09-15 15:11

电阻确实在电路设计中取着至关重要的作用。除了可以做负载,还可以用于RC滤波器,吸收纹波。功率电阻的人工监测,一般采用红外成像看温度。

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2022-09-16 20:39

功率方面必须留有余量  注意温漂等情况

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2022-09-17 17:16

电路电阻的选择还是很重要的 稳定性影响整个电路,学习了

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小布叮
LV.4
7
2022-09-20 23:10

作为采样的话,特别是用在运放周围,精度对整个电路的稳定性影响确实大

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2022-09-20 23:14

电阻对器件转换效率会有影响么

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2022-09-20 23:30

平常只是做数字电路,使用电阻关注的参数就是值、精度、额度功率这几个参数,没想到在模拟电路中还有这么多细节需要注意,学习了

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CDJ01
LV.5
10
2022-09-22 19:04

有个问题请教,0欧姆电阻的阻值是多少,标称的精度按什么定

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hanyu56
LV.1
11
2022-09-22 22:07
@CDJ01
有个问题请教,0欧姆电阻的阻值是多少,标称的精度按什么定

0欧电阻的阻值当然就是“0欧”,即对电流没有阻碍作用,相当于导线

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dy-n66BzSV7
LV.6
12
2022-09-22 23:46

应该可以通过提高电阻的精度来提高电路输出效率吧

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hanyu56
LV.1
13
2022-09-25 23:50

看似简单的元件也有大学问在里面,学无止境!

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鲁珀特
LV.4
14
2022-10-26 11:32

电阻的耐压值第一次关注,讲解很细致,以后的设计中要加倍注意

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2022-10-26 13:44

0欧电阻是真的零阻值吗,大部分资料说不超过50mOhm

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aebote
LV.1
16
2022-10-31 10:39

小功率电阻和大功率电阻的制程工艺是否差别很大,能否讲解一下?

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2022-12-15 11:25
@tanb006
电阻确实需要降额使用。有时候烧黑了才发现,然而实际测量烧掉时候的功率其实并没有超,仅仅是热量积累导致的。

电阻值主要关心的参数就是功率及过流能力,对于高精度要求需要考虑精度误差及温漂。

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svs101
LV.8
18
2023-06-15 10:58
@小布叮
作为采样的话,特别是用在运放周围,精度对整个电路的稳定性影响确实大

电阻参数不同实现的效果不同,可能放大就变衰减,可能电路振荡不工作

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