硬件基础-电阻分类及作用

大家好,我是无际。

今天来讲下电阻,这里我只讲在我们开发产品中最常用的,先讲概念再讲应用。

对于不常用的,大家用到了再自行去百度。

一、电阻的概念

电阻:由特定材料制成,在一定程度上阻碍电流的通过。

电阻器:在线路板电路中有电阻特性的电子元器件。

电阻值:衡量某种材料物体电阻大小的一个物理量。

电阻单位:欧姆,单位符号Ω,原理图上一般用R表示。

电阻英文缩写:R,排阻:RN

在原理图上的元器件图:

R4元器件标号,Res1是元器件名称(一般隐藏),1K是阻值

二、常用的几种电阻

1.薄膜电阻

薄膜电阻分为碳膜电阻金属膜电阻。

①碳膜电阻

早期的电子产品很多都是使用这种电阻,它价格低廉的特点目前仍然大量使用在各类电子产品上。

②金属氧化膜电阻

这种电阻一般在恶劣的环境下(比如高温、酸碱性强、盐雾多的环境)依然能保持一个很好的稳定性、具体表现在杂音小、高频的特性好等。

2.敏感电阻

①光敏电阻

光敏电阻是一种感应到光以后,它的阻值会随着光的亮度而改变的电阻,在原理图里一般用”RL”或者”RG”来表示,而应用场景一般是自动照明灯,比如说小夜灯。

②热敏电阻

热敏电阻是一种对温度敏感的非线性器件,分为”NTC”和“PTC”,NTC电阻是当温度升高时,它的电阻值会减小。

而PTC电阻是当温度升高时,它的电阻值会增大。

这两种电阻一般用于需要测量温度的产品。

③压敏电阻

压敏电阻是一种对电压相对敏感的非线性器件,简称VSR,在原理图中一般用RV/RZ表示(具体看设计者怎么标注)。

压敏电阻一般是用于过压保护,比如说防雷击,浪涌,一般用于220V供电的产品,比如说充电器、插座、家电等。

它在实际电路中一般并联在220V火线和零线之间。

当压敏电阻两端的电压大于该电阻标称电压范围时,阻值接近0,等同于直接导通,这也叫”击穿”,这样电流就不会经过负载,而是直接通过压敏电阻,压敏电阻相当于一个负载把这个电流消耗掉。

④ 湿敏电阻

湿敏电阻主要是用来检测环境湿度,它的阻值会随着环境湿度的改变而增大或者减小,在原理图一般用”RS”来表示。

⑤气敏电阻

气敏电阻是一种特殊气体敏感的元器件,被广泛应用于燃气、有害气体等探测器上面。

⑥力敏电阻

力敏电阻主要是将机械的力转换成电信号的器件,它的阻值会随着机械力的大小而改变。

主要用在压力传感器、称重仪等产品上。

三、贴片电阻

一般实际产品用的最多的就是贴片电阻,分为0201、0402、0603、0805、1206封装的,最常用的就是0402、0603、0805

不同尺寸的贴片电阻

贴片电阻尺寸对照表

0603电阻贴到板子上以后的样子:

不同尺寸的电阻,主要的区别是能通过的功率不一样,下面这个

除了尺寸以外,电阻还有精度之分,一般有5%和1%精度的,精度越高价格也越贵,1%比5%精度高。

除了用万用表测量电阻阻值,还可以直接看电阻上面的丝印来识别阻值。

比如上图:

101就是5%精度的,阻值为100Ω。

103也是5%精度的,阻值为10000Ω。

1002的话就是1%精度的,阻值为10000Ω。

下面展示下标准电阻阻值表

三、电阻的实际应用

每个电子产品都必须用到电阻,它的作用也超乎大家想想,最主要的作用无际给大家总结了以下:

1.限流

比如以上LED驱动电路,LED正极接3.3V,负极接R2电阻,然后接地,R2的阻值是560R。

我们可以通过欧姆定律公式:i=U/R

计算出流过R2的电流 i

i = 3.3V-0.7(LED的压降)/560R ≈ 0.0046429A,转换成mA需要乘以1000,约等于4.6mA。

2.分流

电路有分并联串联电路,上面那个LED驱动电路就是串联电路,断开任何一个环节整个电路形不成一个回路。

而下面这个是并联电路,即使R1,LED1断开,3.3V还会经过R2和LED2流入GND(地)形成回路。

并联电路的特点

1. 各支路的电压相同,比如说上图R1和R2这两条支路的U点电压都是相同的。

2. I等于。各支路电流相加,I=I1+I2。

3. 总电阻的倒数等于各支路电阻倒数之和,1/R=1/R1+1/R2

3.分压

电路串联的时候,电路中每个元器件的电压是不同的,比如说上图:5V串了电阻R1和R2然后接地,R1和R2端的电压都不用。

这是一个串联电路(电源正极到地之间只有一条路可走),串联电路的特点是流过的电流相同,所以:

I = U/(R1+R2) = 5/3000≈0.00167A≈1.67mA

然后根据I计算出R1的电压U1:

U1 = I*R1 = 0.00167*2000 = 3.34V

Uo = U2 = 5V-U1 = 1.66V

最终U1+U2 = 5V。

4.用于上拉电阻

上拉电阻就是电源串上电阻,并联到芯片引脚上。

上拉电阻有啥用?

①加大引脚的输出能力,大多数单片机内部也有上拉电阻。

②芯片悬空引脚加上拉电阻可以防止静电造成芯片损坏。

③单片机输入引脚加上拉电阻可以提高噪声容限,增强抗干扰能力。

④芯片引脚悬空容易受到电磁干扰,加上拉电阻可以提高抗电磁干扰的能力。

⑤当单片机引脚为开漏模式(即悬空)的时候,外部上拉电阻能把引脚电平拉高,有些做低功耗的产品需要用到这种功能。

上拉电阻阻值怎么选择?

①.如果产品需要低功耗,那上拉电阻选择尽量大,但上拉电阻越大输出能力也会相应变弱,一般是1M-10M之间去测试。

②.如果是高速电路,比如说单片机和SRAM的通讯总线,过大的上拉电阻可能会让电平边缘变得平缓,尽量用小阻值电阻。

如果不考虑低功耗的情况一般是用1K-10K之间。

5.用于下拉电阻

下拉电阻的作用基本和上拉电阻一样,区别是上拉电阻是高电平,下拉电阻是低电平。

6. 0欧电阻的作用

①.用于调试

比如说数字和模拟的混合电路,一般要求模拟地和数字地分开,然后再单点连接,这个时候就可以加个0欧电阻,而不是直接连在一起,这样做的好处是模拟和数字地被分成了2个网络,方便大面积铺铜操作。

②当跳线帽使用

在合理的位置串上0欧电阻,可以方便后期硬件的调试,比如说功耗调试。

③.当保险丝

当电路板发生短路或者过流问题时,如果要把PCB的线路熔断是很难的,而0欧电阻可以作为熔断器件,因为0欧电流承受能力弱,电流大到一定程度直接就报废了,如果这个电阻串在电源最开头的地方,报废后整个电路板电源就断开了,防止造成更大的损失。

④.当电感用

在一些高频信号的电路中,0欧电阻可以当电感用,用于解决EMC(电磁干扰)的问题。

这篇文章写了2天,如果对各位有帮助,麻烦安排个三连吧…

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