1.電阻
電阻
當我們開始學習電子電路設計時,第一個遇到的元器件就是電阻。
1.初識電阻
首先,我們得知道電阻長啥樣對吧,這個長啥樣是大白話的說法,在電子世界裡我們把電阻長啥樣叫做封裝
。那麼,現在你就應該記住它(封裝的意思),因為在下面的介紹中我都會用封裝
來表示。
來我們一起來看看電阻的兩種封裝
形式吧!
-
封裝
- 貼片式
- 直插式
當你看到這兩張圖片的時候,是不是已經有啦初步的認識了呢。沒有的話也沒關係,因為以後的日子裡,在你學習的過程中它會時不時的蹦出來的。而且這是根據他們的焊接方式來區分的兩種不同的封裝,其實還有其他的一些封裝,比如說直插式水泥電阻,可調電阻,一些特殊電阻,熱敏電阻,壓敏電阻。
在簡單知道電阻的兩種封裝形式之後,下面我介紹一下電阻中你都該知道的一些東西。
- 阻值
第一個要知道的當然是它們的阻值,這個阻值都是做出來的電阻阻值,沒有你算出來要多大電阻,就買那麼大阻值的電阻這種說法。對於貼片式的電阻來說,一般會直接標明,如:49R9
–49.9Ω
,5R3-5.3Ω
,103-10*10^3Ω
這裡的R即表示電阻也表示歐姆。直插式的也分很多種封裝的,我們就以上面的那個樣子的封裝為例,用色環來表示電阻值大小。以上說的都是他的標定值(就是標明的電阻值),也就是理想狀態下的電阻值,而實際卻存在誤差
(在下面講誤差),實際測量出來的電阻值我們叫實際值。(可以去買一些常用電阻包啊,裡面有常用阻值的電阻的)。
- 精度
在電阻生產製造過程中,是很難做到非常非常非常精確的電阻的,電阻值都不是很精確的,畢竟是人為創造出來的東西多多少少都會存在著一點誤差
,這也就是我所說的精度
問題,這種誤差
有兩種常見範圍。$\color{blue}\pm%5$和$\color{blue}\pm%1$,針對兩種不同電阻的精度,它的應用場景也不同。$\color{blue}\pm%5$一般用於對電阻值精度要求不高的電路中,比如說想簡單的降壓,和限流,$\color{blue}\pm%1$當然是用於對電阻值精度要求比較高的電路中啦。
精度大概可以分為以下幾類:(表紅的就是我們常用的,其他作為了解)
符號 | 精度 |
---|---|
D | ±0.5% |
F |
±1% |
G | ±2% |
J |
±5% |
K | ±10% |
M | ±20% |
- 功率
電阻的功率也是其參數之一,不同封裝的電阻功率也不一樣,用來表明電阻的功耗$\color{orange}Q=UI=U2/R=I2R(W)$,大小一般都會有標明,在電阻進行選型時,有的時候會用到。
常見貼片電阻的功率:(得記住啊,要是記不住,用的時候多看看)
封裝 | 功率W | 最大電壓V |
---|---|---|
0201 |
1/20W |
25 |
0402 |
1/16W |
50 |
0603 |
1/10W |
50 |
0805 |
1/8W |
150 |
1206 |
1/4W |
200 |
1210 |
1/3W |
200 |
1812 |
1/2W |
200 |
… | … | … |
溫馨提示:在測量PCB板上電阻的阻值時,拆下來量會更準確。至於為啥,可以到網上去看哦。沒搜到那麼可以私信我。
好了,看到這想必你對在實際電路設計中,電阻的選型也有了一定的認識。這裡我在補充一個小點,就是大功率,小阻值的電阻,一般用於檢流,很簡單就是檢測電流的意思,而且精度很高。怎麼檢測呢,就是將電阻串進去的方式啊,好好想想,你應該明白的。
2.奇怪特性及功能
終於,算是講完什麼是電阻了,及電阻中的幾個重要參數(封裝、阻值、功率、精度),這在後期電阻選型中起到重要作用。
我想,當你看到這也應該明白,下面還有那麼多字,肯定沒完。電阻可不止這點兒內容,電阻畢竟還是物質,只要是物質都會受到溫度的影響。這裡的溫度不單單是環境溫度
變化而引起的阻值變化(也就是我們所說的溫漂
),也有它自身做功產生的熱量,導致自身溫度升高而引起的阻值變化(這裡我們稱為溫升
),有人肯定會好奇,它咋做功啊,做功咋發燙啊,是不是很迷。
下面我來給大夥解答一下,將電阻接入一個閉合迴路之後,那麼就會有電流產生,還記得上面的功率
公式嘛,功率對時間的積分不就是做功了嗎(這裡跑偏了,白話就是功率x時間=做功
,電阻做功以熱量的形式散失掉)。這不就是溫度了嗎。溫度對電阻的影響有大有小,這個得看手冊了。
在此之前我們先引入一個單位ppm/度
,這個單位所代表的含義是,溫度每變化一度,對應的阻值變化一百萬分之一
,有沒有感覺帶莫名其妙,舉個栗子3ppm/度
,指溫度變化一度,電阻變化一百萬分之三。沒錯就是變了這麼多,感覺上沒啥變化啊,那是因為我給的值小啊,實際可不止這點。電阻的阻值隨溫度變化,和自身材質有關。從而可以總結為兩大特性。這個溫漂得知道哦,還有,假如兩個電子溫漂一樣,無論串聯還是並聯溫漂都不會有太大變化。
- 負溫度特性(普通絕大多數電阻都是這種特性)
電阻的阻值隨溫度的升高,值下降。
- 正溫度特性
電阻的阻值隨溫度的升高,值上降。舉個栗子:白熾燈。實際應用,就是用正溫度特性做保護電路(這裡就不細講了)。
溫馨提示:電阻的焊接有兩種方式,迴流焊(一般用於貼片)和波峰焊(用焊槍焊)。
理論上說,我們都覺得溫度對電阻的影響是不好的。但是,往另一個方向想,既然有的電阻對溫度那麼敏感,是不是說可以將它做成一個測溫度的東西呢。你想到了啥,熱敏電阻啊,有木有。除了這種外,還有一種NCT
電阻,它是為電容初始狀態電壓無法突變,而產生浪涌電流
製作而出的電阻。目的是,初始狀態產生很高的阻值,使電路無法產生浪涌電流,當電容充滿電後,其阻值變小到無線接近於零。這種上電過程,我們稱之為軟起(這裡不理解,也沒太大關係)電路大致和下面的差不多。這種電阻在小功率電路中常用。
說完了溫度,我該說說頻率了,這裡先解釋一下什麼是頻率:頻率是單位時間內完成周期性變化的次數。比如說正弦交流電220V,50Hz
。中低頻情況下,電阻還是電阻。但是到了高頻下,就不一樣咯。像下面的等效電路一樣。
終於到了重點了,下面好好聽啊,我將會介紹電阻的幾個功能:分壓、限流、偏置、振蕩、回饋、隔離、阻抗匹配
等。在這裡我將會重點講到分壓、分流、限流
功能,其他的作用因為會涉及到別的元器件,在這裡講了就太多了,所以在後面的文檔中,在介紹別的器件電路時用到的話會有介紹。關注我後面會持續更新的(^o^)。
分壓
:分壓電阻指與某一電路串聯的導體的電阻,在總電壓不變的情況下,在某一電路上串聯一個分壓電阻,將能起分壓的作用,一部分電壓將降在分壓電阻上,使該部分電路兩端的電壓減小。(這是抄的維基百科上的原話,嘿嘿嘿)我畫個圖簡答說一下。
這裡分流就不說了,要是不知道分流是什麼意思,可以下發留言。我會給出解答的。
限流
:限流顧名思義就是限制電流大小嘛,怎麼解釋呢,這裡我藉助另一個器件給大家講解一下,請看下圖。
3.我們不一樣
註:下面的例子有些使用了網文加以介紹,若有侵權聯繫刪除。我也會加上自己的一些理解進行講解。
講完了日常設計中用到的電阻,下面我們講講一些不一樣的電阻吧。這裡先概括性的說一下都有哪些不一樣的電阻:零歐姆電阻、壓敏電阻、光敏電阻、熱敏電阻…
- 零歐姆電阻
第一個要講的當然是0歐姆電阻
,說起0歐姆電阻
,能講的東西可少。0歐電阻作用是什麼?在電路中怎麼使用0歐姆電阻?下面我來簡單回答一下,零歐姆電阻又稱為跨接電阻器,是一種特殊用途的電阻,0歐姆電阻的並非真正的阻值為零,歐姆電阻實際是電阻值很小的電阻。
老樣子上圖看看長啥樣(因為貼片式的用的較多,所以我們這裡附上貼片式的,直插式的也有,大夥可以到網上去搜):
因為零歐姆電阻的功能實在太多了,網上總結的人也很多,所以我這裡就附上網上總結的鏈接吧。零歐姆電阻功能總結。
- 壓敏電阻
上面的零歐姆電阻所涉及到的知識不明白,不要緊,本著學以致用的想法,只是讓大家心中有個了解。
說一下壓敏電阻
吧,這也是一種有趣的電阻。壓敏電阻器是指一種對電壓變化反應靈敏的限壓型元件,其特點是:在規定的溫度下,當電壓超過某一臨界值時,其阻值將急劇減小,通過它的電流急劇增加,電壓和電流不呈線性關係。因此,壓敏電阻器又被稱為非線性變阻器。下圖是他的樣子:
壓敏電阻
是電壓敏感電阻器的簡稱,是一種非線性電阻元件。壓敏電阻阻值與兩端施加的電壓大小有關,當加到壓敏電阻器上的電壓在其標稱值以內時,電阻器的阻值呈現無窮大狀態,幾乎無電流通過。當壓敏電阻器兩端的電壓略大於標稱電壓時,壓敏電阻迅速擊穿導通,其阻值很快下降,使電阻器處於導通狀態。當電壓減小至標稱電壓以下時,其阻值又開始增加,壓敏電阻又恢復為高阻狀態。當壓敏電阻器兩端的電壓超過其最大限制電壓時,它將完全擊穿損壞,無法自行恢復。壓敏電阻是一種理想的保護元件,廣泛地應用在家電及其他電子產品中,常被用於構成過壓保護電路、消噪電路、消火花電路、防雷擊保護電路、浪涌電壓吸收電路和保護半導體元器件中。[注意:引用自百度百科]
簡單介紹完了壓敏電阻是個啥,我來介紹一下它的幾個參數:
1. 標稱電壓
標稱電壓又稱壓敏電壓或基流電壓,它是指規定基準電流下壓敏電阻器兩端的電壓值。在大多數情況下,壓敏電壓值是在1mA的直流電流下測得的。
2. 通流(容)量
壓敏電阻器以規定的時間間隔和次數,通以標準的衝擊電流時,所允許通過的最大脈衝(峰值)電流值。
3. 漏電流
指在規定溫度和規定電壓(如75%的壓敏電壓)下,流過壓敏電阻器的直流電流值。壓敏電阻器的漏電流也稱為等待電流。
4. 最大限制電壓
壓敏電阻器兩端所能承受的最大電壓值,稱為最大限制電壓。
5. 殘壓
流過壓敏電阻器的電流為某一值時,在它兩端所產生的電壓,稱作這一電流值的殘壓。殘壓也是壓敏電阻器在通過規定波形的大電流衝擊波時,在壓敏電阻器兩端出現的最高峰值電壓。
6. 電壓比
當壓敏電阻器通過一規定電流(如1mA)時,其兩端的電壓值與通過規定電流的10%(如0.1mA)時其兩端電壓值之比,即為電壓比。電壓比值總是大於I的,且電壓比越接近於1,非線性電壓係數值越大,表明該產品性能越好,其電壓一電流特性曲線越陡直。
7. 靜態電容
它是指壓敏電阻器本身的固有電容量。
- 熱敏電阻
熱敏電阻
是一種感測器電阻,其電阻值隨著溫度的變化而改變。按種類不同分為正溫度係數熱敏電阻和負溫度係數熱敏電阻。長這樣:
正溫度係數(PTC
)是指在某一溫度下電阻急劇增加、具有正溫度係數的熱敏電阻現象或材料,可專門用作恆定溫度感測器。
負溫度係數(NTC
)熱敏電阻是指隨溫度上升電阻呈指數關係減小、具有負溫度係數的熱敏電阻現象和材料。
熱敏電阻也可作為電子線路元件用於儀錶線路溫度補償和溫差電偶冷端溫度補償等。