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探讨模拟电路中的电阻各参数该如何理解？

2020-07-29

中国电源产业网

导语：诚然，在数字电路中，我们无需关注太多的细节，毕竟只有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，阻值的小小变动都会带来很大的影响了。本文根据模拟电路应用分析下电阻各参数的影响。

对于工程师而言，电阻是最熟悉的元器件之一。电阻在电路中通常起分压、分流的作用，同时电阻也会有很多参数，但是在模拟电路中，他们的参数值又该如何理解呢？

诚然，在数字电路中，我们无需关注太多的细节，毕竟只有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，阻值的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。

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。如图所示，放大倍数跟R2与R3的比例有关，与R2、R3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，工作是电流越大，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。

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电阻的精度——电阻的精度很好理解，这里不啰嗦了。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%。

电阻的额度功率——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。

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。

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。

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。