一、電阻的基本參數
說(shuō)起電阻，我們的第一印象應該就是物理書(shū)上所描述的：導電體對電流的阻礙作用稱(chēng)為電阻。電阻在電路原理圖中用R表示，單位為歐姆(Ω)，常用的有歐姆，千歐，兆歐等(分別用Ω，KΩ，MΩ表示)。
電阻主要關(guān)注的參數有：
1)標稱(chēng)阻值
電阻器上所標示的阻值。
2)阻值偏差
標稱(chēng)阻值與實(shí)際阻值的差值除以標稱(chēng)阻值所得的百分數稱(chēng)為阻值偏差，它表示電阻器的精度。
而在進(jìn)行實(shí)際的電路設計時(shí)，只關(guān)注這兩個(gè)參數是不夠的，還有兩個(gè)重要的參數必須要在設計中引起足夠的重視：額定功率和耐受電壓值，這兩個(gè)參數對整個(gè)電路系統的可靠性影響非常大。
例如電路中流過(guò)電阻的電流為100mA，電阻的阻值為100Ω，那么根據電路功率計算公式P=I*I*R，可以計算出該電阻上的消耗功率為1W此時(shí)如果選擇常用的貼片電阻，如封裝為0805或1206是不合適的，該電路會(huì )因為電阻的額定功率小而出現問(wèn)題。因此，該電阻應當選擇額定功率在1W以上(電路設計中，電阻選擇時(shí)的功率余量應在實(shí)際消耗功率的2倍以上)，否則電阻上消耗的功率會(huì )使電阻過(guò)熱而失效。
同樣，耐壓值選擇不合適的時(shí)候，也會(huì )因為電阻被擊穿而導致整個(gè)電路系統的故障。舉例來(lái)說(shuō)，AC-DC開(kāi)關(guān)電源模塊在設計的輸入前端，根據安規要求(GB4943.1標準)，要保證插頭或連接器斷開(kāi)后，在輸入端L、N上的滯留電壓能夠在1S內衰減到初始值的37%以下，因此，在實(shí)際電路設計時(shí)，當電阻的耐壓值低于輸入端高壓的情況下，就會(huì )失效。
二、電阻在電路中的作用
1、基本作用
電阻點(diǎn)電路中用作分壓器、分流器和負載電阻;它與電容器一起可以組成濾波器及延時(shí)電路，在電源電路或控制電路中用作取樣電阻;在半導體電路中用作偏置電阻以確定電路的工作點(diǎn)等，對于這些作用，電路中的應用是非常多的，也是非常重要的。
要根據電阻在電路中的作用和具體的技術(shù)要求，來(lái)選擇使用哪種類(lèi)型的電阻，例如，對電路中的降壓和限流電阻、音頻負載電阻等，選用碳膜電阻就能滿(mǎn)足要求;若是穩壓電路中的取樣電阻、延時(shí)電路中的定時(shí)電阻等要求熱穩定性較高的場(chǎng)合，最好選用金屬膜電阻;對于測量?jì)x表中的分流、分壓電阻，應該選用精密度等級較高的電阻。這些常見(jiàn)的功能作用我們就不過(guò)多介紹了。
我們重點(diǎn)介紹一下0歐姆電阻以及特殊電阻在電子電路設計中的作用及使用注意事項。
2、0歐姆電阻在電路中的作用
相信我們在看前輩設計的電子產(chǎn)品時(shí)，經(jīng)常會(huì )看到電路上存在有0歐姆的電阻，為什么要設計這么一個(gè)電阻呢?直接在畫(huà)電路圖時(shí)用一根導線(xiàn)連過(guò)去就行了，還這么畫(huà)蛇添足干什么?
原因有多個(gè)方面，我們簡(jiǎn)要介紹如下：
1)模擬地和數字地單點(diǎn)接地
我們知道，在電路圖中，只要是地，最終都要接到一起，然后接入大地。如果不接在一起就是“浮地”，存在壓差，容易積累電荷，造成靜電、地是參考零電位，所有電壓都是參考地得出的，地的標準要一致，故各種地應短接在一起。如果把模擬地和數字地大面積相連，會(huì )導致互相干擾。不短接又不妥，有四種方法解決此問(wèn)題。用磁珠連接;用電容連接;用電感連接;用0歐姆電阻連接。
我們來(lái)一一分析一下這四種連接方式：
a)、用磁珠連接：磁珠的等效電路相當于帶阻濾波器，只對某個(gè)頻點(diǎn)的噪聲有顯著(zhù)抑制作用，使用時(shí)需要預先估計噪點(diǎn)頻率，以便選用適當型號;對于頻率不確定或無(wú)法預知的情況，磁珠不合適;
b)、用電容連接：電容隔直通交，容易造成浮地;
c)、用電感連接：電感體積大，雜散參數多，不穩定;
d)、用0歐姆電阻連接：0歐姆電阻相當于很窄的電流通過(guò)，能夠有效的限制環(huán)路電流，使噪聲得到抑制。電阻在所有頻帶上都有衰減作用(0歐姆電阻也有阻抗)，這點(diǎn)比磁珠強。
2)跨接時(shí)用于電流回路
當分割電地平面后，造成信號最短回流路徑斷裂，此時(shí)，信號回路不得不繞道，形成很大的環(huán)路面積，電場(chǎng)和磁場(chǎng)的影響就變強了，容易干擾/被干擾。在分割區上跨接地0歐姆電阻，可以提供較短的回流路徑，減小干擾。
3)配置電路
一般產(chǎn)品上是不能有跳線(xiàn)或者撥碼開(kāi)關(guān)的，因為一旦有了這些可以手動(dòng)操作的開(kāi)關(guān)，用戶(hù)難免會(huì )亂動(dòng)，從而導致設置出錯，容易引起誤會(huì )或者故障，為了減少維護費用，應用0歐姆電阻代替跳線(xiàn)等焊接在電路板上�？刂铺�(xiàn)在高頻時(shí)相當于天線(xiàn)，所以用貼片電阻會(huì )更好一些。
4)其它用途
布線(xiàn)時(shí)跨接調試/測試用：在開(kāi)始設計時(shí)，要串一個(gè)電阻用來(lái)調試，但是還不能確定具體的值，加這樣一個(gè)器件后，方便以后的電路調試，如果調試的結果不需要加電阻，就加一個(gè)0歐姆的電阻。臨時(shí)取代其它貼片器件作為溫度補償器件，更多時(shí)候是出于EMC對策的需要。另外，0歐姆電阻比過(guò)孔的寄生電感小，而且過(guò)孔還會(huì )影響地平面(因為要打孔)。
總結如下：
在電路中沒(méi)有任何功能，只是在PCB上為了調試方便或者兼容設計等原因。
可以做跳線(xiàn)用，如果某段線(xiàn)路不用，直接貼上0歐姆電阻即可(不影響外觀(guān))。
在匹配電路參數不確定的時(shí)候，以0歐姆電阻代替，實(shí)際調試的時(shí)候，確定參數后，再以具體數值的元件代替。
想測試某部分電路的電流時(shí)，可以去掉0歐姆電阻，接上電流表，這樣方便進(jìn)行電流測試。
在布線(xiàn)時(shí)，如果實(shí)在布不下去了，也可以加一個(gè)0歐姆電阻。
在高頻信號下，充當電感或電容(與外部電路特性有關(guān))用，主要是解決EMC問(wèn)題，如地與地、電源和IC Pin之間。
單點(diǎn)接地(指保護接地、工作接地、直流接地，在設備上相互分開(kāi)，各自成為獨立系統)。
3)特殊電阻在電源模塊外圍防護電路的作用
最常見(jiàn)的特殊電阻有熱敏電阻、濕敏電阻、壓敏電阻等，壓敏電阻在A(yíng)C-DC開(kāi)關(guān)電源設計和應用中起著(zhù)關(guān)鍵的作用。
壓敏電阻MOV是在電路電磁兼容(EMC)中最常用的器件之一，廣泛的被應用在電子線(xiàn)路中，來(lái)防護因為電力供應系統的瞬時(shí)電壓突變可能對電路造成的傷害。其特性通俗的理解為前端電壓高于壓敏電阻的開(kāi)啟電壓時(shí)，壓敏電阻被擊穿，壓敏電阻的阻值降低而將電流予以分流，防止后級受到過(guò)大的瞬時(shí)電壓破壞或干擾，從而保護了敏感的電子組件。電路防護就是利用壓敏電阻的非線(xiàn)性特性，當過(guò)電壓出現在壓敏電阻的兩極間時(shí)，壓敏電阻可以將電壓鉗位到一個(gè)相對固定的電壓值，從而實(shí)現對后級電路的保護。壓敏電阻的主要參數有壓敏電壓、通流容量、結電容、響應時(shí)間等。
不過(guò)，也不要把壓敏電阻的作用想得太大了，壓敏電阻是不可以提供完整的電壓保護的，壓敏電阻所能承受的能量或功率是有限的，不能提供持續性的過(guò)電壓保護。持續的過(guò)電壓會(huì )破壞保護裝置(壓敏電阻)。壓敏電阻不能提供保護的部分還有開(kāi)機時(shí)的沖擊電流，短路時(shí)的過(guò)電流，電壓突降等情況，這些情況需要其他方式的防護。
熱敏電阻是一種跟溫度相關(guān)的器件，一般分為兩種，NTC為負溫度系數熱敏電阻，即溫度越高，阻抗越小;PTC為正溫度系數的熱敏電阻，即溫度越高，阻抗越大。利用阻抗對溫度的敏感特性在電路設計中有著(zhù)非常重要的作用。
NTC在電路中主要為抑制電路啟動(dòng)過(guò)程中的啟動(dòng)電流，在系統啟動(dòng)過(guò)程中，由于系統內部存在功率電路、容性及感性負載，因此在啟動(dòng)瞬間會(huì )出現非常大的沖擊電流。如果電路器件選型過(guò)程中沒(méi)有考慮器件瞬時(shí)的抗電流能力。那么系統在多次啟動(dòng)的操作過(guò)程中，就很容易導致器件被擊穿損壞，而在電路中加入NTC，等于在輸入回路啟動(dòng)時(shí)，提高輸入阻抗減少沖擊電流，而系統處于穩定狀態(tài)時(shí)，由于NTC發(fā)熱，根據其負溫度特性，阻抗降低，從而在NTC上的損耗也降低，減少了系統的整體損耗。
PTC在電路中可以起到保險絲的作用，所以其還有另外一個(gè)名字：自恢復保險絲。在系統運行過(guò)程中，電路出現異常，導致出現大電流時(shí)，如果該部分電路中串有一個(gè)PTC，那么也就等于在PTC中有大電流流過(guò)，PTC發(fā)熱，根據其正溫度特性，其阻抗將變得很大，使整個(gè)回路的阻抗變大，從而使回路的電流變小，起到了保險絲的作用。根據其正溫度的特性，PTC的另外一個(gè)作用是在電路中實(shí)現過(guò)溫保護。
三、電路中的電阻使用總結
電阻的知識涵蓋非常多，不僅僅是知道歐姆定律后就能應用好，其中還包括了材質(zhì)極其特殊性能，如電阻元件的電阻值大小不僅與溫度、材料、長(cháng)度有關(guān)，還與橫截面積有關(guān)，衡量電阻受溫度影響大小的物理量是溫度系數，其定義為溫度每升高1°C時(shí)電阻值發(fā)生變化的百分數;電阻的主要物理特征是變電能為熱能，也可以說(shuō)它是一個(gè)耗能元件，電流經(jīng)過(guò)它就產(chǎn)生損耗，以熱能的形式表現;電阻在電路中通常起分壓、分流的作用;對信號來(lái)說(shuō)，交流與直流信號都可以通過(guò)電阻。作為硬件工程師，想要把元器件使用的得心應手，就需要對材質(zhì)、電氣特性和其特殊性有深入的了解。 |
