【硬件设计】元器件选型——除了阻值，电阻的参数你还知道哪些？
时间：2021-09-07 11:27:33
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在小编的上一篇原创文章中，系统的介绍了电路中0欧电阻的作用，本文继续进行电阻相关的知识分享，分享一些电阻的相关参数，让你对电阻有更深入的了解。
电阻是一个普通的元件，却有不普通的门道。电阻的参数有很多，平时我们一般关注值、精度、额度功率，这三个指标合适即可。
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。
一：电阻的额度/标称阻值
标称在电阻器上的电阻值称为标称阻值。标称值是根据国家制定的标准系列标注的，不是生产者任意标定的，因此不是所有阻值的电阻器都存在。这种标准已在国际上广泛采用，这一系列的阻值就叫做电阻的标称阻值。标称阻值分为E6、E12、E24、E48、E96、E192六大系列，分别适用于允许偏差为±20%、±10%、±5%、±2%、±1%和±0.5%的电阻。其中E24系列为常用数系，E48、E96、E192系列为高精密电阻数系。什么是E6、E12、E24、E48、E96、E192？E ”表示“指数间距”(Exponential Spacing)，在上个20世纪的电子管时代,电子元器件厂商为了便于元件规格的管理和选用、大规模生产的电阻符合标准化的要求，同时也为了使电阻的规格不致太多，协商采用了统一的标准组成元件的数值。它的基础是宽容一定的误差，并以指数间距为标准规格。这种标准已在国际上广泛采用，这一系列的阻值就叫做电阻的标称阻值。E6系列电阻标称阻值，对应允许偏差为±20%，查看E6系列电阻规格表。E12系列电阻标称阻值，对应允许偏差为±10%，查看E12系列电阻规格表。E24系列电阻标称阻值，对应允许偏差为±5%，查看E24系列电阻规格表。E48系列电阻标称阻值，对应允许偏差为±2%，查看E48系列电阻规格表。E96系列电阻标称阻值，对应允许偏差为±1%，查看E96系列电阻规格表。E192系列电阻标称阻值，对应允许偏差为±0.5%, ±0.25%, ±0.1%，查看E192系列电阻规格表。E6系列的标称值只能是：1.0、2. 2、3.3、4.7、6.8。它表示元器件的有效数字必须从这个系列中选取，具体值可以放大或缩小10的整数倍。比如有效数字2.2，放大可以得到220欧姆的电阻标称值，缩小可以得到22毫欧的标称值。其他系列的取值如下：E12系列：1.0、1.5、 2.2、2.7、3.3、3.9、4.7、5.6、8.2;E24系列：1.0、1.1、1.2、1.3、1.5、1.6、1.8、2.0、2.2、2.4、2.7、3.0、3.3、3.6、3.9、4.3、4.7、5.1、5.6、6.2、6.8、7.5、8.2、9.1;E48系列：1.00、1.05、1.10、1.15、1.21、1.27、1.33、1.40、1.47、1.54、1.62、1.69、1.78、1.87、1.91、1.96、2.05、2.15、2.26、2.37、2.49、2.61、2.74、2.80、2.87、3.01、3.16、3.32、3.48、3.57、3.65、3.83、4.02、4.22、4.42、4.64、4.87、5.11、5.36、5.62、5.90、6.19、6.34、6.49、6.81、7.15、7.50、7.87、8.25、8.66、9.09、9.53;E96系列：1.00、1.02、1.05、1.07、1.10、1.13、1.15、1.18、1.21、1.24、1.27、1.30、1.33、1.37、1.40、1.43、1.47、1.50、1.54、1.58、1.62、1.65、1.69、1.74、1.78、1.82、1.87、1.91、1.96、2.00、2.05、2.10、2.15、2.21、2.26、2.32、2.37、2.43、2.49、2.55、2.61、2.67、2.74、2.80、2.87、2.94、3.01、3.09、3.16、3.24、3.32、3.40、3.48、3.57、3.65、3.74、3.83、3.92、4.02、4.12、4.22、4.32、4.42、4.53、4.64、4.75、4.87、4.99、5.11、5.23、5.36、5.49、5.62、5.76、5.90、6.04、6.19、6.34、6.49、6.65、6.81、6.98、7.15、7.32、7.50、7.68、7.87、8.06、8.25、8.45、8.66、8.87、9.09、9.31、9.53、9.76;E196系列：1.00、1.01、1.02、1.03、1.04、1.05、1.06、1.07、1.09、1.10、1.11、1.13、1.14、1.15、1.17、1.18、1.20、1.21、1.23、1.24、1.26、1.27、1.29、1.30、1.32、1.33、1.35、1.37、1.38、1.40、1.42、1.43、1.45、1.47、1.49、1.50、1.52、1.54、1.56、1.58、1.60、1.62、1.64、1.65、1.67、1.69、1.72、1.74、1.76、1.78、1.80、1.82、1.84、1.87、1.89、1.91、1.93、1.96、1.98、2.00、2.03、2.05、2.08、2.10、2.13、2.15、2.18、2.21、2.23、2.26、2.29、2.32、2.34、2.37、2.40、2.43、2.46、2.49、2.52、2.55、2.58、2.61、2.64、2.67、2.71、2.74、2.77、2.80、2.84、2.87、2.91、2.94、2.98、3.01、3.05、3.09、3.12、3.16、3.20、3.24、3.28、3.32、3.36、3.40、3.44、3.48、3.52、3.57、3.61、3.65、3.70、3.74、3.79、3.83、3.88、3.97、4.02、4.07、4.12、4.17、4.22、4.27、4.32、4.37、4.42、4.48、4.53、4.59、4.64、4.70、4.75、4.81、4.87、4.93、4.99、5.05、5.11、5.17、5.23、5.30、5.36、5.42、5.49、5.56、5.62、5.69、5.76、5.83、5.90、5.97、6.04、6.12、6.19、6.26、6.34、6.42、6.49、6.57、6.65、6.73、6.81、6.90、6.98、7.06、7.15、7.23、7.32、7.41、7.50、7.59、7.68、7.77、7.87、7.96、8.06、8.16、8.25、8.35、8.45、8.56、8.66、8.76、8.87、8.98、9.09、9.20、9.31、9.42、9.53、9.65、9.76、9.88;E系列补充说明：E系列也是一种由几何级数构成的数列。E系列首先在英国的电工工业中应用，故采用Electricity的第一个字母E标志这一系列，它是以6√10 、12√10 、24√10 为公比的几何级数，分别称为E6系列、E12系列和E24系列。E6系列的公比为 6√10≈1.5；E12系列的公比12√10≈1.21；E24系列的公比为24√10≈1.1。
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1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：
二：电阻的精度
电阻的精度很好理解，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%。
三：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。
四：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。
五：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。
六：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。
七：电阻的封装电阻的封装主要有插件式电阻和贴片式电阻。而插件式电阻又分为卧式插件电阻和站式插件电阻。电阻的封装形式涉及到PCB电路板的设计，此处仅仅罗列出贴片电阻的封装及尺寸如下：
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电阻是一个普通的元件，却有不普通的门道。电阻的参数有很多，平时我们一般关注值、精度、额度功率，这三个指标合适即可。
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。
一：电阻的额度/标称阻值
标称在电阻器上的电阻值称为标称阻值。标称值是根据国家制定的标准系列标注的，不是生产者任意标定的，因此不是所有阻值的电阻器都存在。这种标准已在国际上广泛采用，这一系列的阻值就叫做电阻的标称阻值。标称阻值分为E6、E12、E24、E48、E96、E192六大系列，分别适用于允许偏差为±20%、±10%、±5%、±2%、±1%和±0.5%的电阻。其中E24系列为常用数系，E48、E96、E192系列为高精密电阻数系。什么是E6、E12、E24、E48、E96、E192？E ”表示“指数间距”(Exponential Spacing)，在上个20世纪的电子管时代,电子元器件厂商为了便于元件规格的管理和选用、大规模生产的电阻符合标准化的要求，同时也为了使电阻的规格不致太多，协商采用了统一的标准组成元件的数值。它的基础是宽容一定的误差，并以指数间距为标准规格。这种标准已在国际上广泛采用，这一系列的阻值就叫做电阻的标称阻值。E6系列电阻标称阻值，对应允许偏差为±20%，查看E6系列电阻规格表。E12系列电阻标称阻值，对应允许偏差为±10%，查看E12系列电阻规格表。E24系列电阻标称阻值，对应允许偏差为±5%，查看E24系列电阻规格表。E48系列电阻标称阻值，对应允许偏差为±2%，查看E48系列电阻规格表。E96系列电阻标称阻值，对应允许偏差为±1%，查看E96系列电阻规格表。E192系列电阻标称阻值，对应允许偏差为±0.5%, ±0.25%, ±0.1%，查看E192系列电阻规格表。E6系列的标称值只能是：1.0、2. 2、3.3、4.7、6.8。它表示元器件的有效数字必须从这个系列中选取，具体值可以放大或缩小10的整数倍。比如有效数字2.2，放大可以得到220欧姆的电阻标称值，缩小可以得到22毫欧的标称值。其他系列的取值如下：E12系列：1.0、1.5、 2.2、2.7、3.3、3.9、4.7、5.6、8.2;E24系列：1.0、1.1、1.2、1.3、1.5、1.6、1.8、2.0、2.2、2.4、2.7、3.0、3.3、3.6、3.9、4.3、4.7、5.1、5.6、6.2、6.8、7.5、8.2、9.1;E48系列：1.00、1.05、1.10、1.15、1.21、1.27、1.33、1.40、1.47、1.54、1.62、1.69、1.78、1.87、1.91、1.96、2.05、2.15、2.26、2.37、2.49、2.61、2.74、2.80、2.87、3.01、3.16、3.32、3.48、3.57、3.65、3.83、4.02、4.22、4.42、4.64、4.87、5.11、5.36、5.62、5.90、6.19、6.34、6.49、6.81、7.15、7.50、7.87、8.25、8.66、9.09、9.53;E96系列：1.00、1.02、1.05、1.07、1.10、1.13、1.15、1.18、1.21、1.24、1.27、1.30、1.33、1.37、1.40、1.43、1.47、1.50、1.54、1.58、1.62、1.65、1.69、1.74、1.78、1.82、1.87、1.91、1.96、2.00、2.05、2.10、2.15、2.21、2.26、2.32、2.37、2.43、2.49、2.55、2.61、2.67、2.74、2.80、2.87、2.94、3.01、3.09、3.16、3.24、3.32、3.40、3.48、3.57、3.65、3.74、3.83、3.92、4.02、4.12、4.22、4.32、4.42、4.53、4.64、4.75、4.87、4.99、5.11、5.23、5.36、5.49、5.62、5.76、5.90、6.04、6.19、6.34、6.49、6.65、6.81、6.98、7.15、7.32、7.50、7.68、7.87、8.06、8.25、8.45、8.66、8.87、9.09、9.31、9.53、9.76;E196系列：1.00、1.01、1.02、1.03、1.04、1.05、1.06、1.07、1.09、1.10、1.11、1.13、1.14、1.15、1.17、1.18、1.20、1.21、1.23、1.24、1.26、1.27、1.29、1.30、1.32、1.33、1.35、1.37、1.38、1.40、1.42、1.43、1.45、1.47、1.49、1.50、1.52、1.54、1.56、1.58、1.60、1.62、1.64、1.65、1.67、1.69、1.72、1.74、1.76、1.78、1.80、1.82、1.84、1.87、1.89、1.91、1.93、1.96、1.98、2.00、2.03、2.05、2.08、2.10、2.13、2.15、2.18、2.21、2.23、2.26、2.29、2.32、2.34、2.37、2.40、2.43、2.46、2.49、2.52、2.55、2.58、2.61、2.64、2.67、2.71、2.74、2.77、2.80、2.84、2.87、2.91、2.94、2.98、3.01、3.05、3.09、3.12、3.16、3.20、3.24、3.28、3.32、3.36、3.40、3.44、3.48、3.52、3.57、3.61、3.65、3.70、3.74、3.79、3.83、3.88、3.97、4.02、4.07、4.12、4.17、4.22、4.27、4.32、4.37、4.42、4.48、4.53、4.59、4.64、4.70、4.75、4.81、4.87、4.93、4.99、5.05、5.11、5.17、5.23、5.30、5.36、5.42、5.49、5.56、5.62、5.69、5.76、5.83、5.90、5.97、6.04、6.12、6.19、6.26、6.34、6.42、6.49、6.57、6.65、6.73、6.81、6.90、6.98、7.06、7.15、7.23、7.32、7.41、7.50、7.59、7.68、7.77、7.87、7.96、8.06、8.16、8.25、8.35、8.45、8.56、8.66、8.76、8.87、8.98、9.09、9.20、9.31、9.42、9.53、9.65、9.76、9.88;E系列补充说明：E系列也是一种由几何级数构成的数列。E系列首先在英国的电工工业中应用，故采用Electricity的第一个字母E标志这一系列，它是以6√10 、12√10 、24√10 为公比的几何级数，分别称为E6系列、E12系列和E24系列。E6系列的公比为 6√10≈1.5；E12系列的公比12√10≈1.21；E24系列的公比为24√10≈1.1。
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1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，工作时电流越大，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。
二：电阻的精度
电阻的精度很好理解，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%。
三：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。
四：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。
五：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。
六：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。
七：电阻的封装电阻的封装主要有插件式电阻和贴片式电阻。而插件式电阻又分为卧式插件电阻和站式插件电阻。电阻的封装形式涉及到PCB电路板的设计，此处仅仅罗列出贴片电阻的封装及尺寸如下：
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