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電阻的參數(shù)和作用

CHANBAEK ? 來源: 知行合一硬件筆記 ? 作者: 知行合一硬件筆記 ? 2023-11-06 15:40 ? 次閱讀

電阻電子產(chǎn)品中應(yīng)用最多最廣泛的電子元器件,實(shí)際應(yīng)用中也是具有多種多樣的電阻。電阻對電流的阻礙作用,歐姆定律這些高中都學(xué)過的多西在這里就不多說了,這里總結(jié)一下工程師在設(shè)計(jì)電子產(chǎn)品時需要掌握的基礎(chǔ)知識——電阻的參數(shù)和作用。

一、電阻的參數(shù)

1.類型:電阻有很多類型。按照阻值是否可變分為固定電阻和可變電阻;按照工藝分直插電阻和貼片電阻;按照材料分碳膜電阻、線繞電阻、陶瓷電阻、薄膜電阻、金屬膜電阻、金屬箔電阻等。隨著產(chǎn)品的集成化和小型化,直插電阻用的越來越少,更多使用貼片電阻。碳膜電阻是使用最廣泛的電阻。

2.阻值:常用阻值國標(biāo)分E-24(5%)和E-96(1%),其阻值根據(jù)公式計(jì)算。在工程做多見多了之后就會發(fā)現(xiàn),除非需要很精確的場景,常用的阻值就那么幾個,像0,33,51,100,470,510,1k,1.2k,1.5k,2k,2.2k,3k,3.3k,4.7k等等,庫存多價格低好備貨,好用。

3.精度:常用的精度也就是5%,1%,非常精確的場景用0.1%,比如模擬電路、電壓采樣、電源反饋。隨著技術(shù)的成熟和工藝的改善,目前5%和1%的電阻價格已經(jīng)幾乎沒有差異,所以幾乎都用1%。

4.封裝,功率與最大工作電壓:這里只說貼片電阻的封裝,封裝類型有0201,0402,0603,0805,1206等,目前最常用的是0402,0603。功率以及最大工作電壓和電阻的封裝尺寸是基本對應(yīng)的,封裝越小功率越低,最大耐壓也越低。

封裝尺寸(mm)功率(W)最大工作電壓(V)
02010.6*0.31/2025
04021.0*0.51/1650
06031.6*0.81/1050
08052.0*1.21/8150
12063.2*1.61/4200

5.成本:電阻在產(chǎn)品研發(fā)初期經(jīng)費(fèi)充足的階段一般不會重點(diǎn)考慮成本,因?yàn)橐活w不過幾分錢。當(dāng)市場競爭越來越激烈,就需要在各個細(xì)節(jié)對成本進(jìn)行把控。對電阻來說,成本主要遵循如下規(guī)律:

高精度>低精度

小封裝>大封裝

高功率>低功率

金屬箔>薄膜>陶瓷>金屬膜>碳膜

非常用阻值>常用阻值

尤其需要注意的是在選用電阻阻值時經(jīng)過計(jì)算出來不是個常用阻值,最好用常用阻值串聯(lián)或者選取附近的,否則對產(chǎn)品的生產(chǎn)和物料的供應(yīng)都是不利的。

二、電阻的作用

1.分壓:電阻分壓在電路中比較常見,如電源芯片的分壓反饋、電壓采樣、電流采樣、運(yùn)放外圍電路等。

2.限流:電路中各種負(fù)載通常都需要電阻進(jìn)行限流,避免電源直接加在負(fù)載兩端,如LED燈、電機(jī)、蜂鳴器等器件的使用。

3.上下拉:上下拉的功能屬于是現(xiàn)在的單板電路方案中最常見的功能了,芯片引腳、信號線路等等到處都是上下拉電阻。詳細(xì)總結(jié)以下幾個場景:
(1)開漏輸出:當(dāng)芯片為開漏極或集電極輸出時,芯片外引腳必須上拉電阻,才能正常提供高電平工作,否則無法提供高電平,如I2C總線。上拉電阻阻值大小決定信號跳變快慢,根據(jù)經(jīng)驗(yàn),上拉電阻阻值通常在1k~10k之間,I2C的上拉電阻阻值由上拉電壓、總線速率、總線電容等因素決定。

(2)提高驅(qū)動能力:通常在跨板通信的時候,需要考慮到板間電壓的損耗,而單片機(jī)引腳的驅(qū)動能力有限,因此通常在一些信號線加上拉電阻以提高驅(qū)動能力。如SWD、JTAG、UART、ISP等接口,TTL電路驅(qū)動CMOS電路,GPIO板間控制信號等。通常上拉電阻在1k~10k之間。

(3)芯片功能/地址配置:很多芯片需要通過對管腳進(jìn)行上下拉來配置其功能或者地址。如某些DCDC需要配置下拉電阻的阻值來計(jì)算最大輸出電流,EEPROM需要配置地址管腳的上下拉來決定其在I2C總線上的地址,MCU的BOOT管腳需要上拉或者下拉來決定其啟動方式。通常上下拉電阻阻值也在1k~10k,阻值越大功耗會越低。

(4)增加抗擾性:有些引腳或信號需要使其在非工作狀態(tài)保持一個確定的電平,防止誤觸、靜電等干擾。上拉或者下拉情況都有。如CMOS輸出管腳如果不適用一定要上拉,否則極容易被靜電打壞;如三極管開關(guān)電路基極通常下拉電阻,防止誤觸發(fā)。

(5)提供放電路徑:有些電路在掉電之后需要盡快釋放電流,防止對后級產(chǎn)生影響,會在電路中增加假負(fù)載,以提供一個放電路徑,如LDO的輸出假負(fù)載。

4.阻抗匹配:很多通信線路中由于芯片、電線、插座、過孔等因素造成的阻抗突變的情況需要通過電阻來消除反射等現(xiàn)象。這些阻值一般根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選取,如單端信號通常用33Ω,差分信號通常用100Ω,CAN總線120Ω等。

5.0歐姆電阻:在電路設(shè)計(jì)中0歐姆電阻應(yīng)用也非常多,如方便調(diào)試、做兼容性設(shè)計(jì)、飛線測電流、地分割、作為保險絲等功能。0歐姆電阻設(shè)計(jì)時主要關(guān)注其最大工作電流。

6.RC濾波:RC濾波是濾波電路的基本器件,通過不同阻值和容值的組合來對不同頻率的波形進(jìn)行濾波。

總結(jié)以下:要想成為一個合格的硬件工程師,只有經(jīng)驗(yàn)是不夠的,基本的元器件參數(shù)和作用和最底層的原理都應(yīng)該爛熟于心,再加上經(jīng)驗(yàn)的積累,開發(fā)效率就能高,分析問題也會一針見血。

聲明:本文內(nèi)容及配圖由入駐作者撰寫或者入駐合作網(wǎng)站授權(quán)轉(zhuǎn)載。文章觀點(diǎn)僅代表作者本人,不代表電子發(fā)燒友網(wǎng)立場。文章及其配圖僅供工程師學(xué)習(xí)之用,如有內(nèi)容侵權(quán)或者其他違規(guī)問題,請聯(lián)系本站處理。 舉報投訴
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