本文最后更新于 2024-06-26,文章内容可能已经过时。

1、电阻的参数

1-1、电阻阻值

常用电阻阻值表


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。
常用电阻丝印一般有这几种情况:
1) 带有三位或者四位数字的丝印
2) 带有字母“R”的丝印
3) 带有数字和R 之外字母的丝印

1-2-1、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。
例1:丝印为“103”,则:R= 10 ∗ 10^3= 10𝐾,5%精度
例2:丝印为“1003”,则:R = 100 ∗ 10^3 = 100𝐾,1%精度

1-2-2、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。

1-2-3、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102,即阻值:8.06 ∗ 10^2 = 806Ω

1-3、电阻精度

电阻的精度一般用字母表示:
T:±0.01%
A:±0.05%
B:±0.1%
D:±0.5%
F:±1%
J:±5%
K:±10%
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。

1-4、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
例子:
0402 实际尺寸:1mm*0.5mm 0.04 英寸*0.02 英寸 0402
常用的电阻封装有:
01005、0201、0402、0603、0805、1206、1210、1218、2010、2512
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。

1-5、电阻的功率

1-5-1、电阻额定功率与封装

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。
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。
下面列一些厂家的电阻与额定功率的关系表格。

🔔:同一封装,不同品牌的电阻功率可能不同。`

1-5-2、电阻额定功率与温度的关系

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。
R01005 和R0201 电阻的工作温度范围是-55℃~125℃,R0402 及其以上工作温度范围为:-55℃
~155℃。
如下图是贴片电阻的负荷(额定功率)下降曲线。

1-6、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。

1-7、电阻的温漂

1-7-1、电阻的温度系数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。
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/℃

1-7-2、电阻温漂影响

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%

2、0Ω电阻?

2-1、0Ω电阻的作用

1、方便测试电流;
2、兼容设计,跳线;

3、模拟地,数字地分开,单点接地;

4、占个位置,不确定参数代替(可换成其它阻值的电阻,也可换成磁珠);
5、做电路保护,充当低成本熔丝;
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、分割区上的抗干扰。跨接时用于电流回路,当分割电地平面后,造成信号最短回流路径断裂,此时,信号回路不得不绕道,形成很大的环路面积,电场和磁场的影响就变强了,容易干扰/被干扰。在分割区上跨接0欧电阻,可以提供较短的回流路径,减小干扰。

2-2、0Ω电阻阻值多大

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

2-3、0Ω电阻过流能力

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:

3、电阻的应用

1、分压


分压电路实际上就是电阻的串联电路,具有以下几个特点:

  1. 通过各电阻的电流是同一个电流,即电阻中的电流相等 I_R227=I_R223;
  2. 在串联电路中,电阻大的,其两端的电压亚达,电压的分配与电阻的阻值成正比。电阻串联具有分压作用。总电压等于各电阻上的电压降之和 12V=U_R227+U_R223
  3. 总电阻等于各电阻之和 R=R227+R223

2、限流/分流


分流电路实际上是电阻器的并联电路,它有以下几点特点:

  1. 各支路的电压等于总电压;
  2. 总电流等于各支路电流之和;
  3. 总电阻的倒数等于各支路的倒数之和

应用案例


R227、R220电阻分压;
R220电阻起到限流作用,保护器件的工作安全;

3、上下拉

一般说法是上拉增大电流,下拉电阻是用来吸收电流。

上拉电阻: 将一个不确定的信号(高或低电平),通过一个电阻与电源VCC相连,固定在高电平。

下拉电阻: 将一个不确定的信号(高或低电平),通过一个电阻与地GND相连,固定在低电平。

3-1、上拉电阻使用场景

3-1-1、TTL驱动CMOS

当 TTL 电路驱动 COMS 电路时,如果 TTL 电路输出的高电平(一般为 2.4V)低于 COMS 电路的最低高电平(一般为 3.5V),这时就需要在 TTL 的输出端接上拉电阻,以提高输出高电平的值(提高到 5V),使 CMOS 有效识别。
电阻R越小,上拉能力越大,但是会增大TTL端的饱和压降,导致TTL输出的低电平很高;
电阻R太大,会延缓TTL输出的上升沿。

3-1-2、OC和OD门

采用 OC 和 OD 门结构的,都需要添加上拉电阻,下图 I2C 是 OD 结构,SDA 和 SCL 信号上都需要加上拉电阻,不加上拉电阻,OC 和 OD 是无法输出高电平的。

3-1-3、低电平中断检测

对于低电平中断触发电路来说,一般在 MCU 的检测端会加一个上拉电阻,当 INT 低电平到来时,MCU_INT_DET 会变为低电平,触发中断。
R1太大,MCU_INT_DET 的上升沿越慢;
R1太小,有可能造成灌电流过大,导致MCU管脚烧坏。

3-1-4、固定电平

例如LDO 电路,高电平使能时,一般会在使能脚 CE 加上拉电阻到 VIN,达到上电 LDO 就有输出的效果。
对于 R1,一般芯片的 SPEC 会给出,最常见的是 10K 和 100K,那你说 47K 行不行,当然也行,要看 LDO CE 管脚的灌电流能力,也就是 5V 加在 R1 上的电流需要小于 CE 管脚最大灌电流,如果太大,CE 脚可能会烧毁。

3-2、下拉电阻使用场景

3-2-1、固定电平

如 NMOS 的控制电路中,一般 G 极加一个下拉电阻,固定低电平,MOS 管的 GS 阻抗很大,容易遭到静电的干扰,导致 GS 之间产生较高电压,使 MOS 管开关状态改变。
对于 R2,MOS 管在关闭状态,流过 R2 的耗流为 0;
MOS 管导通状态;流过 R2 的电流为 I=Vctrl/R_2;
如果想减小耗流,尽可能提高 R2 的阻值,一般取值 200K,1M 等。

3-2-2、作为放电电阻

有的LDO电路中,也会加入下图所示的R4下拉电阻,叫假负载;LDO关闭时,用于快速泄放C6上的电压,这个和电路的使用场景有相关。加上R4的坏处是,在正常工作时,会增加I=3.3/R_4的耗流,现在也有带自放电功能的LDO;
对于R4,阻值越小,放电越快,但是正常工作时,增加的耗流会越大。

3-3、上下拉电阻的其他应用

  1. 为加大输出引脚的驱动能力,有的单片机管脚上也常使用上拉电阻。
  2. 在 COMS 芯片上,为了防止静电造成损坏,不用的管脚不能悬空,一般接上拉电阻产生降低输入阻抗,来提供泄荷的通路。
  3. 芯片的管脚加上拉电阻来提高输出电平,从而提高芯片输入信号的噪声容限增强抗干扰能力。
  4. 提高总线的抗电磁干扰能力。管脚悬空就比较容易接受外界的电磁干扰。
  5. 长线传输中电阻不匹配容易引起反射波干扰,加上下拉电阻是电阻匹配,有效的抑制反射波干扰。

3-4、上下拉电阻阻值的选择原则

  • 从节约功耗及芯片的灌电流能力考虑应当足够大;电阻大,电流小。
  • 从确保足够的驱动电流考虑应当足够小;电阻小,电流大。
  • 对于高速电路,过大的上拉电阻可能边沿变平缓。

4、阻抗匹配


由电阻器组成的阻抗匹配衰减器,它接在特性阻抗不同的两个网络中间,可以起到匹配阻抗的作用。 匹配器中电阻器的阻值可由下式确定:

即式中,Z1 和 Z2 为网络1和网络2的阻抗,它们分别为 300Ω 和 75Ω。将它们代入上面两个公式中,则求得 R1=259.8Ω,R2=86.6Ω。
阻抗匹配:严格来讲,当高速电路中,信号再传输介质上的传输时间大于信号上升沿或者下降沿的1/4时,该传输介质就需要阻抗匹配。

  • 源端阻抗:一般传输线的阻抗为50Ω左右,而TTL电路输出电阻大概为13Ω左右,在源端串联一个33Ω的电阻,13+33=46Ω大致和50Ω相当,这样就可以抑制从终端反射回来的信号再次反射。
    ==需要说明的是,匹配电阻不一定都是33欧,从几Ω到几十Ω都有,具体试情况而定==

  • 终端阻抗:若信号接收端的输入阻抗很大,可以并接一个51Ω的电阻,电阻另一端接参考地,以抑制信号终端反射。信号接收端接串阻,那只能是终端输入阻抗小于50Ω。但IC设计时,考虑到接收能量,不会将接收端的输入阻抗设计的小。这也是为什么驱动器端加串阻,而接收端一般不加串阻的原因,终端开路的情况下反射系数为1。

  • 阻抗匹配电阻在接口防护范围还有一个重要作用就是防止ESD。比如USB等

5、全带宽滤波(吸收毛刺)

在一些芯片的电源管脚,采用LC滤波,有时会在L之后串联一个几欧姆的电阻,电阻起到全频段滤波的作用,还有一个作用就是降低电路的品质因数Q,Q定义为回路发生谐振时,储存能量与一周期内消耗能量之比。Q=(LC)^1/2 / R。

  1. 在储能电路中,Q值越大意味着损耗小,虑除其他频带信号的能力越强,希望Q越大越好;
  2. 在电源或信号线路中,Q越大,通频带内特性曲线越陡峭,越容易引发振铃,信号越容易失真。希望Q越小越好;

其实在实际应用中,利用电阻进行全带宽滤波的应用非常多。其次串接电阻也可解决针对信号的上升沿下降沿产生的过冲、抖动等,比如音频的I2S信号中,串接33欧姆出现上冲,更换为50欧姆明显上冲小了很多!!

6、RC电路

RC电路的是电阻和电容一起使用

  1. RESET复位电路;
  2. 晶振电路;
  3. 电源抗干扰;
  4. 滤波电路;
  5. 按键防抖动;
  6. 去耦和旁路;
  7. 静电(ESD)保护;
    RC电路的全响应计算公式