张飞硬件1~9电阻篇笔记

电阻有标定值和实际值，关于误差的问题：

1. 精密的电流、电压采样可能会用到±1%的精度。
2. 如果只是做限流用途的话，用±5%就足够。

电阻功率：标定值、额定值、瞬态值：

1. 标定值由封装所决定，例如5W
2. 额定值由电路中平均电流计算，例如3W
3. 瞬态值由电路中最大电流所决定，例如6W

小结：通常都要留有余量，看额定值（平均值）为3W，通常可以选封装值为5W的电阻。通常也需要测试电阻的温度，通常表面温度不要高于70度，否则会导致板子其他器件也发热。也要考虑环境温度和电阻的温升问题。余量放多少一般由温升决定，温升由电阻的散热快慢决定（材质问题），电阻的封装越大，则功率越大。例子：电源输出12V 3A 功率P=36W，如何选取电阻作为负载测试？电源功率为36W，电阻的功率一般要留有1.5倍的余量，则选择一个大于54W的60W标定值的可调电阻作为负载测试。电源输出12V 3A，额定值为3A，那么电阻通常选为12V÷3A=4R，选择一个输出电阻为4Ω。

常用贴片电阻功率和工作电压

总结：2512封装用来做检流电阻使用，一般阻值很低（毫欧级别）

电路设计中检测电流方法

间接法：通过互感器检测，采样精度不高，但没有破坏原有系统。

直接法：串联检流电阻到原有系统中，采样精度较高，破坏了原有系统，因此阻值要低。

电阻的耐压

电阻在电路中的节点电压需要确定，选择电阻的耐压标称值，放1.5~2倍的余量。当电阻耐压标称值低于电路节点电压，可以通过多个电阻串联的方式来实现。 电路设计中通常需要计算节点的电压、电流、功率。

常用电阻清单

通常使用0603

测试电阻要把它拆下来放到工作台上用万用表测量，而不是直接在电路中直接测量。

电阻封装越大价格越贵，精度越高价格越贵。

电阻替换通常看封装、阻值、精度、温度系数。

电阻厂家

UNI-POYAL(厚声)、台湾大毅、YAGEO（国巨）、FH（风华）

金属膜电阻：

UNI-POYAL(厚声)、YAGEO（国巨）SUSUMU（三星）、台湾大毅

热敏电阻：

STE（松田）、FH（风华）、muRata（村田）

压敏电阻：

STE（松田）、FH（风华）、TDK、YAGEO（国巨）、PANASONIC（松下）

光敏电阻：

JCHL（晶创和立）、森霸、Seeed

电阻温度特性

例如环境变化：-55°~70°，电阻本身也会发热=温升。标称环境温度：25°

温漂：随着温度发生变化，则阻值也会相应发生变化。普通绝大多数电阻是负温度特性的：电阻阻值随着温度升高，值在下降。

也有特殊电阻是正温度特性，随着温度升高，阻值升高，例如白炽灯。

利用正温度特性做保护，来测试一些电源板。

ppm/度：温度变化1°，对应的阻值变化量。例如330ppm/度，对应的阻值的变化一百万分之330。

额定值Ratings：不要超过它。

软起：NTC热敏电阻可以实现这个功能，在小功率系统里面使用比较普遍。电容初始上电，电压为0，电阻大；电容充满电后，电阻等效为短路，阻值特别小。电阻呈负温度特性，受温度影响反应需要激烈。

温度测量电路，通过查表法，通过单片机的ADC引脚来采集电压转换为温度。10K上拉电阻，串一个滤波电容来减少电压的浮动，增加电路的抗干扰性，热敏电阻进行温度检测。温度越高阻值越小。

电阻的高频等效示意图

插件电容比瓷片电容更具有以下特征。电感为两个金属引脚电感，C1为电阻内部的寄生电容，C2为两个电阻引脚之间的寄生电容（不可忽略），电阻最容易忽略的就是封装尺寸和内部寄生电容，封装不同，寄生参数也不一样，一般来说封装越小，寄生参数越小。比如：0603封装比1206更适合高频电路。

0欧姆电阻

在高频中比较多，因为电阻不止阻性同时也包含感性、容性。可以作为飞线使用，也可充当接地点的引线用来连接信号地和电源地，构建一个电流回路。

总结：

1. 在电路中没有任何功能，只是在PCB上为了调试方便或者兼容设计等原因使用。
2. 可以做跳线用，如果某段线路不用，直接不贴该电阻即可（不影响外观）
3. 在匹配电路参数不确定时，以0欧姆替代，实际调试时再确定参数，再以具体数值元件进行替换。电压采样得到一个精确的值，三个电阻基本可以分压出设计所要求的各种参数的电压值。

1. 想测某部分电路的耗电流时，可以去掉0欧姆电阻，接上电流表，方便测量耗电流。万用表电流档只能测均方根值，无法测量瞬态值。
2. 在布线时，如果实在布不过去，也可以加一个0欧姆电阻。
3. 在高频信号下，充当电感或电容（与外部电路特性有关），主要解决EMC问题，如地与地，电源与IC Pin间。
4. 单点接地（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）
5. 熔丝作用
6. 模拟地和数字地单点接地。补充：只要是地最终都会接到一起流入大地，不接在一起称为“浮地”存在压差，容易积累电荷，造成静电。地是参考0电位，地标准要一致，故各种地应短接到一起。如果模拟和数字地大面积相连会产生干扰，不短接又不妥。通常四种方法解决此问题：
   1. 磁珠连接
   2. 电容连接
   3. 电感连接
   4. 0欧姆电阻连接
7. 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，形成很大环路面积。电场和电磁影响就变强了，容易干扰/被干扰。在分割区上跨接0欧姆电阻，可以提供较短回流路径，减少干扰。
8. 配置电路：一般产品上不要出现跳线和拨码开关。用户会乱动设置，易引起误会，为了减少维护费用，应用0欧姆电阻代替跳线焊在板子上。空置跳线在高频时相当于天线，用贴片电阻效果好。
9. 其他用途：更多时候出于EMC对策的需要。封装不一样0欧姆电阻可通过的电流也可能不一样。

正温度特性：灯泡、PCT热敏电阻。

压敏电阻：阻值受电压的变化而变化。理想下，低于阈值电压，阻值特别大；高于阈值的话，阻值特别小。例如雷击、波峰群干扰测试。

集成芯片，耐压值很低。利用压敏电阻进行保护，当ja的电压大于压敏电阻R3阈值电压，压敏阻值相当于短路，将ja点的电压拉低到某个值，Va剩余电压小于后级芯片的最小瞬态耐压。时间要求很短，否则压敏电阻也有可能损坏。

电阻在电路中的作用

1. 分压：
   1. 考虑耐压，至少是两个及以上电阻
   2. 考虑分压精度，至少需要三个
   3. 考虑功耗，才能确定电阻封装，PCB的总功耗要小。
   4. 考虑阻抗、抗干扰，计算时回路取1mA，总串联电阻阻值为310V / 1mA = 310KΩ
   5. 确定下拉电阻10K，节点电压10V / 1mA = 10KΩ
   6. 确定上拉电阻，(310V - 10V) / 1mA = 300KΩ，两个电阻可以为2个150K。
   7. 计算电阻功耗：回路电流为1mA = 0.001A，例如求R3的功耗P = I^2*R = 0.001 * 0.001 * 150K = 0.15W，10K电阻的功耗为P = 0.001 * 0.001 * 10K = 0.01W

1. 限流

三极管导通电压0.7V，基极Ib电流要小于等于1mA，5V理想电源输出电流无穷大，R7需要取(5V-0.7V) / 1mA = 4.3KΩ

热敏电阻的选型和计算

NTC热敏电阻的作用：

NTC温度越高，阻值越低，通常电路需要在上电时有较高的阻值，但是当运行时的阻值需要降低，否则会减少电流影响效率

(I^2*R)。利用负温度系数热敏电阻在上电前有较高的阻值来限制上电的浪涌电流，上电后NTC流过电流并消耗电能发热，使其阻值降低以减少NTC上的损耗。这种方法特点是简单，但存在限制上电浪涌电流性能受环境温度和NTC初始温度影响的问题。因此在环境较高，上电时间间隔很短的情况下，NTC限制上电浪涌电流的作用将大打折扣。例如：开关电源连续工作很长时间，突然开关机，冲击电流也不会减小。NTC在低温阻值太高，对低温启动影响很大。

并联一个功率电阻，在对温度要求较高的情况下，效果比较好。1/R总