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【原創(chuàng)】由易到難學電源——對電阻、電容、電感的認識 (文檔已經(jīng)上傳?。?/h1>

最近周圍很多人問了我關于電阻、電容、電感方面這方面的知識,出現(xiàn)了很多疑惑,查了一些資料很多疑惑總算自己也弄得差不多啦。想寫出來和大家共勉。寫的不對的請大家批評指正!共同進步!

1、電阻

電阻是電子產(chǎn)品、設備中使用最多的電子元件,約占總數(shù)的35%,而有些產(chǎn)品如彩電則占50%以上,因此電阻器質(zhì)量對產(chǎn)品影響很大。根據(jù)材料,可將電阻分為:碳膜電阻、金屬膜電阻、金屬氧化膜電阻、實心(碳質(zhì))電阻和繞線電阻。

關于電阻的種類、標稱值、誤差、識別方法、表示方法以及一些主要參數(shù)等,我會在后面整理的文檔中給出。

下面我們就來看一下關于電阻的等效電路:考慮了引線寄生電感、分布電容后,電阻實際等效電路如下圖所示

   

Ls包括電阻體寄生電感與引線電感。電阻體寄生電感與電阻結(jié)構有關,線繞電阻體寄生電感較大,非線繞,尤其是貼片電阻體寄生電感小。引線電感與引線長度有關,因此傳統(tǒng)軸向引線封裝引線寄生電感較大,無引線貼片電阻引線寄生電感最小。

由于寄生電容Cs、寄生電感Ls與電阻結(jié)構有關,與阻值大小幾乎無關。因此相同材料、相同結(jié)構的電阻,其頻率特性與阻值關系非常密切。

 :文檔已經(jīng)上傳!期待大家的下載、探討,交流與學習,共同提高!

            拿走資料留腳印啊!哈哈......

                     此資料僅供網(wǎng)友交流,學習使用!不得用于其他活動!負責追究其責任!

           對電阻、電容、電感的認識 

全部回復(237)
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2011-11-16 13:57

下圖描述了Cs=0.02p,Ls=2.9nH某系列金屬膜、金屬氧化膜電阻的頻率特性。

請大家仔細看下面的圖,橫坐標是頻率,縱坐標是電阻阻值.

                  

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2011-11-16 13:58
@笨小孩1114
下圖描述了Cs=0.02p,Ls=2.9nH某系列金屬膜、金屬氧化膜電阻的頻率特性。請大家仔細看下面的圖,橫坐標是頻率,縱坐標是電阻阻值.               

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2011-11-16 14:01
@笨小孩1114
[圖片]

請大家仔細看上的圖,橫坐標是電阻阻值,縱坐標是頻率.

通過上面6副圖,可見對于高阻值電阻,當頻率升高時,寄生電容分流作用不能忽略,例如阻值大于100K的電阻,只能工作在頻率<10MHz的電路系統(tǒng)中,而阻值大于1M的電阻,只能工作在頻率≤1MHz的電路系統(tǒng)中,因此在濾波、包括高速運放電路中盡量避免使用阻值大于100K的電阻。

對于低阻值電阻,當頻率升高時,寄生感抗不能忽略,例如阻值小于1Ω的電阻,也只能工作在頻率<10MHz的電路系統(tǒng)中,而阻值小于0.1Ω的電阻,只能工作在頻率≤1MHz的電路系統(tǒng)中,因此在濾波電路中盡量避免使用阻值小于1K的電阻。

因此在高頻,尤其是在頻率大于>1GHz的微波電路中,一般均使用幾十歐~幾百歐的電阻。

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Haleliu
LV.4
5
2011-11-16 14:15
@笨小孩1114
請大家仔細看上的圖,橫坐標是電阻阻值,縱坐標是頻率.通過上面6副圖,可見對于高阻值電阻,當頻率升高時,寄生電容分流作用不能忽略,例如阻值大于100K的電阻,只能工作在頻率
頂一個,樓主辛苦了!之前這些確實關注得比較少,今天長見識了!
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2011-11-16 14:15

2、電容

    實際電容等效電路如圖所示,寄生電感L包括了由引線寄生電感與內(nèi)部寄生電感(大小與電容內(nèi)部結(jié)構,即工藝有關)組成,電解電容來說,內(nèi)部寄生電感遠大于引線寄生電感;對瓷片電容,內(nèi)部寄生電感較小。

 

 

      損耗角正切與頻率的關系圖

    寄生電阻  包括了介質(zhì)極化損耗等效電阻(極化損耗與頻率有關,頻率越高,介質(zhì)極化損耗越大,如圖所示)、引線寄生電阻兩部分。一般情況下,介質(zhì)損耗電阻比引線電阻大,因此寄生電阻 也統(tǒng)稱為損耗電阻,用損耗角  表征,大小與介質(zhì)種類有關,其中云母電容、聚苯乙烯電容最小。絕緣電阻 引腳間距、表面潔凈度、環(huán)境濕度等因素有關。在空氣干燥、表面干凈情況下, 一般很大,可忽略。

   對于特定系列、型號電容來說,寄生參數(shù)  、L是一定的,如容量關系不大。例如相同材料、相同尺寸、相同工藝制作的貼片電容,103容量與104容量電容相同。

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2011-11-16 14:20
@笨小孩1114
2、電容   實際電容等效電路如圖所示,寄生電感L包括了由引線寄生電感與內(nèi)部寄生電感(大小與電容內(nèi)部結(jié)構,即工藝有關)組成,電解電容來說,內(nèi)部寄生電感遠大于引線寄生電感;對瓷片電容,內(nèi)部寄生電感較小。[圖片] [圖片]      損耗角正切與頻率的關系圖   寄生電阻[圖片] 包括了介質(zhì)極化損耗等效電阻(極化損耗與頻率有關,頻率越高,介質(zhì)極化損耗越大,如圖所示)、引線寄生電阻兩部分。一般情況下,介質(zhì)損耗電阻比引線電阻大,因此寄生電阻[圖片] 也統(tǒng)稱為損耗電阻,用損耗角[圖片]  表征,大小與介質(zhì)種類有關,其中云母電容、聚苯乙烯電容最小。絕緣電阻[圖片] 引腳間距、表面潔凈度、環(huán)境濕度等因素有關。在空氣干燥、表面干凈情況下,[圖片] 一般很大,可忽略。   對于特定系列、型號電容來說,寄生參數(shù)[圖片] 、L是一定的,如容量關系不大。例如相同材料、相同尺寸、相同工藝制作的貼片電容,103容量與104容量電容相同。

對電容來說,正切角損耗是一個非常重要的參數(shù):通常在1KHz頻率下測量,因此寄生電感影響可忽略,根據(jù)定義:

 

 

    

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zvszcs
LV.12
8
2011-11-16 14:22
@笨小孩1114
下圖描述了Cs=0.02p,Ls=2.9nH某系列金屬膜、金屬氧化膜電阻的頻率特性。請大家仔細看下面的圖,橫坐標是頻率,縱坐標是電阻阻值.               

笨小孩,開始出手了

恭喜

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2011-11-16 14:28
@笨小孩1114
2、電容   實際電容等效電路如圖所示,寄生電感L包括了由引線寄生電感與內(nèi)部寄生電感(大小與電容內(nèi)部結(jié)構,即工藝有關)組成,電解電容來說,內(nèi)部寄生電感遠大于引線寄生電感;對瓷片電容,內(nèi)部寄生電感較小。[圖片] [圖片]      損耗角正切與頻率的關系圖   寄生電阻[圖片] 包括了介質(zhì)極化損耗等效電阻(極化損耗與頻率有關,頻率越高,介質(zhì)極化損耗越大,如圖所示)、引線寄生電阻兩部分。一般情況下,介質(zhì)損耗電阻比引線電阻大,因此寄生電阻[圖片] 也統(tǒng)稱為損耗電阻,用損耗角[圖片]  表征,大小與介質(zhì)種類有關,其中云母電容、聚苯乙烯電容最小。絕緣電阻[圖片] 引腳間距、表面潔凈度、環(huán)境濕度等因素有關。在空氣干燥、表面干凈情況下,[圖片] 一般很大,可忽略。   對于特定系列、型號電容來說,寄生參數(shù)[圖片] 、L是一定的,如容量關系不大。例如相同材料、相同尺寸、相同工藝制作的貼片電容,103容量與104容量電容相同。

有機薄膜電容介質(zhì)為有機薄膜材料,主要包括滌綸電容、聚丙烯電容(包括金屬化聚丙烯電容)、聚乙脂電容(包括金屬化聚乙脂電容)、聚酯電容、聚苯乙烯電容、聚碳酸酯電容等,外形如圖所示:

 

下面給出各種類別的比較框圖:

 

    大容量的電解電容,多用E6系列標度;小容量電解電容多用E12系列標度;容量小于<1uF以上的無極電容多用E24標度。

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2011-11-16 14:30

3、電感

電感線圈由銅導線繞制,等效電路如圖所示:

 

寄生電阻  包括了繞線電阻、引腳串聯(lián)電阻以及磁芯損耗電阻三部分組成,其中繞線電阻與線徑、長度、銅線電阻率有關;引腳電阻與引線長短、粗細有關;磁芯損耗電阻與磁芯材料特性有關,顯然磁芯損耗電阻還與與工作頻率有關。寄生電容C主要是繞線圈與圈之間的雜散電容(為pF級),與繞線工藝有關。

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2011-11-16 14:38
@笨小孩1114
3、電感電感線圈由銅導線繞制,等效電路如圖所示:[圖片] 寄生電阻[圖片] 包括了繞線電阻、引腳串聯(lián)電阻以及磁芯損耗電阻三部分組成,其中繞線電阻與線徑、長度、銅線電阻率有關;引腳電阻與引線長短、粗細有關;磁芯損耗電阻與磁芯材料特性有關,顯然磁芯損耗電阻還與與工作頻率有關。寄生電容C主要是繞線圈與圈之間的雜散電容(為pF級),與繞線工藝有關。

等效導納:

 

  

顯然:

(1) 當角頻率ω(頻率f)較小時,呈電感性。

(2) 當角頻率ω等于  時,導納Y虛部為0,呈現(xiàn)電阻性,即發(fā)生共振。令導納Y虛部為0,即可求出共振角頻率 。

 

(3) 當角頻率ω>  時,呈容性。

實際線圈電抗Z特性與理想電感L差別很大。當頻率 接近 時,寄生電容C的影響不能忽略。當頻率 = 時,呈阻性;而當頻率 > ,呈容性,失去了電感特性。因此,為使線圈在電路中逼近理想電感屬性,最高工作頻率 一般取  

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2011-11-16 14:41
@笨小孩1114
等效導納:[圖片]   顯然:(1)當角頻率ω(頻率f)較小時,呈電感性。(2)當角頻率ω等于[圖片] 時,導納Y虛部為0,呈現(xiàn)電阻性,即發(fā)生共振。令導納Y虛部為0,即可求出共振角頻率[圖片] 。[圖片] (3)當角頻率ω>[圖片] 時,呈容性。實際線圈電抗Z特性與理想電感L差別很大。當頻率[圖片] 接近[圖片] 時,寄生電容C的影響不能忽略。當頻率[圖片] =[圖片] 時,呈阻性;而當頻率[圖片] >[圖片] ,呈容性,失去了電感特性。因此,為使線圈在電路中逼近理想電感屬性,最高工作頻率[圖片] 一般取[圖片]  。

 

例如某線圈電感L=10mH,寄生電阻  =100Ω,寄生電容C=2pF,則共振頻率:

 

在濾波電路中,電感線圈引線也不宜長,引線寄生電感對濾波有益,但引線寄生電阻會消耗額外功率。

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2011-11-16 14:46
關于電阻、電容、電感我了解到的,給大家貼出來了。不懂得可以探討,不對的請大家指正。相互學習!認真閱讀,必有收獲??!文檔整理好了,給大家也貼出來,方便閱讀。但是,只要仔細閱讀,一遍就搞定啦!
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2011-11-16 14:54
@zvszcs
笨小孩,開始出手了恭喜
寫的不對的,還請Z版指點啊。
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ncy231
LV.7
15
2011-11-16 15:21
@笨小孩1114
關于電阻、電容、電感我了解到的,給大家貼出來了。不懂得可以探討,不對的請大家指正。相互學習!認真閱讀,必有收獲啊!文檔整理好了,給大家也貼出來,方便閱讀。但是,只要仔細閱讀,一遍就搞定啦![圖片]

不錯不錯,大牛的人們也是從這些基礎的東西開始的,搞清楚這些對于選元件和分析電路都有很大幫助,樓主辛苦了,期待文檔......

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隱形專家
LV.10
16
2011-11-16 15:23
@笨小孩1114
關于電阻、電容、電感我了解到的,給大家貼出來了。不懂得可以探討,不對的請大家指正。相互學習!認真閱讀,必有收獲啊!文檔整理好了,給大家也貼出來,方便閱讀。但是,只要仔細閱讀,一遍就搞定啦![圖片]
小靈童基礎在
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2011-11-16 15:28
@笨小孩1114
[圖片]
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2011-11-16 15:46
@笨小孩1114
請大家仔細看上的圖,橫坐標是電阻阻值,縱坐標是頻率.通過上面6副圖,可見對于高阻值電阻,當頻率升高時,寄生電容分流作用不能忽略,例如阻值大于100K的電阻,只能工作在頻率
學習了
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2011-11-16 15:54
@笨小孩1114
關于電阻、電容、電感我了解到的,給大家貼出來了。不懂得可以探討,不對的請大家指正。相互學習!認真閱讀,必有收獲啊!文檔整理好了,給大家也貼出來,方便閱讀。但是,只要仔細閱讀,一遍就搞定啦![圖片]

"文檔整理好了,給大家也貼出來,方便閱讀"

笨了,沒看到你這句話,我已經(jīng)把它都copy到word里方便自己閱讀了對電阻、電容、電感的認識2 

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2011-11-16 15:56
@edie87@163.com
"文檔整理好了,給大家也貼出來,方便閱讀"笨了,沒看到你這句話,我已經(jīng)把它都copy到word里方便自己閱讀了[圖片]對電阻、電容、電感的認識2 

還有一點在整理的呢,整理OK,會給大家分享的。仔細看一下,不對的指出來,我糾正啊。我看了兩遍沒錯,就貼出來了。

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amonson
LV.8
21
2011-11-16 18:03
寫得好,電阻電容電感再加半導體,這些東西才是王道啊,再復雜的IC內(nèi)部也就是這些東西。一般電源的應用都在低頻段,所以電阻是沒太大的問題,只需要考慮耐壓、功率和散熱即可。但電容和電感就復雜一些了,即便是低頻段,電容的等效串聯(lián)電阻也是不能忽略的,而且開關電源有斜率很大的電流和電壓,某些電容的等效電感和布線的分布電感也是不能忽略的;電感或變壓器也是如此,由于有斜率很大的電流和電壓存在,其本身的分布電容和其他與之串聯(lián)的器件的分布電容、甚至與之相連的銅皮與大地之間形成的電容在某些情況下都會帶來問題。另一方面,電容的極板還可能對某些低電位導體產(chǎn)生電場輻射,電感或變壓器則會產(chǎn)生空間磁場輻射,布局不注意也可能引發(fā)一些問題。
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2011-11-16 18:24
@amonson
寫得好,電阻電容電感再加半導體,這些東西才是王道啊,再復雜的IC內(nèi)部也就是這些東西。一般電源的應用都在低頻段,所以電阻是沒太大的問題,只需要考慮耐壓、功率和散熱即可。但電容和電感就復雜一些了,即便是低頻段,電容的等效串聯(lián)電阻也是不能忽略的,而且開關電源有斜率很大的電流和電壓,某些電容的等效電感和布線的分布電感也是不能忽略的;電感或變壓器也是如此,由于有斜率很大的電流和電壓存在,其本身的分布電容和其他與之串聯(lián)的器件的分布電容、甚至與之相連的銅皮與大地之間形成的電容在某些情況下都會帶來問題。另一方面,電容的極板還可能對某些低電位導體產(chǎn)生電場輻射,電感或變壓器則會產(chǎn)生空間磁場輻射,布局不注意也可能引發(fā)一些問題。
amonson 兄,哪方面都吃的比較透??!有什么需要指點的就盡管說,相信你??!里面可能還需要一些要完善的地方。現(xiàn)在只能先寫到這里。
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amonson
LV.8
23
2011-11-16 18:45
@笨小孩1114
amonson 兄,哪方面都吃的比較透?。∮惺裁葱枰更c的就盡管說,相信你??!里面可能還需要一些要完善的地方。現(xiàn)在只能先寫到這里。
沒有,第一句是以前我?guī)煾到o我講的,我自己感覺就只把電阻吃得差不多了,電容和半導體可能通了一半,電感只能叫大概知道點皮毛而已。。。電子的東西可深可淺,哪敢隨便就講吃透的,真要深究,光一個電阻或半導體就夠搞一輩子了。
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2011-11-16 18:49
@amonson
沒有,第一句是以前我?guī)煾到o我講的,我自己感覺就只把電阻吃得差不多了,電容和半導體可能通了一半,電感只能叫大概知道點皮毛而已。。。電子的東西可深可淺,哪敢隨便就講吃透的,真要深究,光一個電阻或半導體就夠搞一輩子了。
說的也是,有些知識我也是請教我們搞電子的老師的?,F(xiàn)在看了幾本書,有些東西感覺懂了,但是講不清楚。而且,現(xiàn)在出現(xiàn)的問題是越來越多,感覺自己都忙不過來了,什么都需要看。同時,就算你看懂了,實際應用中還是會出現(xiàn)這樣那樣的東西。
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2011-11-16 20:52

為了讓更多朋友或者網(wǎng)友弄明白電阻,深刻的了解這個使用率非常高的元器件,我再補充談一下關于電阻的分類,以及表示法等。請大家指正:

1、分類:根據(jù)材料,可將電阻分為:碳膜電阻、金屬膜電阻、金屬氧化膜電阻、實心(碳質(zhì))電阻和繞線電阻。

    第一類:碳膜(包括合成碳膜)電阻

阻值范圍寬(10MΩ);耐高壓;精度差(誤差為5%、10%、20%),高頻特性較差,常用作放大電路中的偏置電阻、數(shù)字電路中的上拉及下拉電阻。

由于精度低,因此標稱阻值及誤差用E6(精度為20%)E12(精度為10%)、E24(精度為5%)分度。

額定功率范圍從1/8W10W,其中耗散功率為1/4W、1/2W,偏差為5%10%的碳膜電阻器用得最多。

熱穩(wěn)定性較差,溫度系數(shù)典型值為5000ppm/℃。即溫度升高1,阻值的變化量為百萬分之5000,即千分之五。例如一個標稱阻值為10K的碳膜電阻,當溫度升高10時,阻值增加10K×5‰×10,約0.5K。

第二類:     金屬膜(包括金屬氧化膜)電阻

用真空鍍膜或陰極濺射工藝,將特定金屬或合金(例如鎳鉻合金、氧化錫或氮化鉭)淀積在絕緣基體(如模制酚醛塑料)表面上形成薄膜電阻體,構成的電阻器成為金屬膜電阻或金屬氧化膜電阻。

阻值范圍也寬(從1010MΩ),精度高(誤差為0.1%1%),溫度系數(shù)?。ń饘倌る娮铻?/span>10~100ppm/°C;金屬氧化膜電阻典型值為300ppm/°C),噪聲低,體積小,頻率響應特性好,常用作電橋電路、RC振蕩電路及有源濾波器的參數(shù)電阻、高頻及脈沖電路、運算放大電路中的匹配電阻。

但耐壓較低。

由于精度高,因此標稱阻值及誤差用E48(精度為1%)、E116(精度為0.5%1%)分度。阻值用3位有效數(shù)字表示。

金屬氧化膜電阻溫度系數(shù)比金屬膜電阻大一些300~400ppm/°C),耗散功率較大。

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2011-11-16 20:57
    第三類:線繞電阻

線繞電阻阻值范圍寬(從0.01Ω10MΩ)精度高(0.05%),溫度系數(shù)?。?/span><10ppm/°C),耗散功率大,但寄生參數(shù)(分布電容、寄生電感)大,高頻特性差。常用在對阻值有嚴格要求的電路系統(tǒng)中,例如調(diào)諧網(wǎng)絡和精密衰減電路。

第四類:    特種電阻

主要有熱敏電阻(包括負溫度系數(shù)的NTC電阻以及正溫度系數(shù)的PTC電阻)、壓敏電阻、光敏電阻、氣敏電阻及磁敏電阻等。

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2011-11-16 21:03

2、標稱值及誤差

    工業(yè)標準電阻、電容、電感大小按E6、E12、E24E48、E96E116、E192系列規(guī)范分度。所謂E12分度規(guī)范,把阻值分為12檔;而E24分度規(guī)范,把阻值分為24檔,各分度阻值及誤差范圍如下表所示。

 工業(yè)標準電阻值誤差分為:0.05%、0.1%、0.2%、0.25%、0.5%、1%、2%、5%、10%20%。

各種標準的規(guī)格就不一一列出了。大家可以自己查找一下啦!

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2011-11-16 21:06

3、表示方法

第一種:色環(huán)表示法

    色環(huán)法多用于軸向封裝電阻(即穿通式封裝)

   

第二種:數(shù)碼表示法

用三位(對于普通精度)或四位(高精度)數(shù)碼表示數(shù)值。對于電阻來說,單位為Ω;對于電容來說,單位為PF;對于電感來說,單位為uH。例如102(對于電阻來說是10 00,即1KΩ;對于電容來說是1000PF,即0.001uF1nF)、1203、333等。

數(shù)碼法多見于貼片電阻(SMC封裝)

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2011-11-16 21:07
@笨小孩1114
3、表示方法第一種:色環(huán)表示法   色環(huán)法多用于軸向封裝電阻(即穿通式封裝)。[圖片]   第二種:數(shù)碼表示法用三位(對于普通精度)或四位(高精度)數(shù)碼表示數(shù)值。對于電阻來說,單位為Ω;對于電容來說,單位為PF;對于電感來說,單位為uH。例如102(對于電阻來說是1000,即1KΩ;對于電容來說是1000PF,即0.001uF或1nF)、1203、333等。數(shù)碼法多見于貼片電阻(即SMC封裝)。

第三種:  文字符號法

文字符號法是指:用數(shù)字表示電阻器阻值的有效數(shù)字,用字母R——表示Ω、K——表示KΩ、M——表示MΩ作為阻值單位,且規(guī)定整數(shù)部分位于單位符號前,小數(shù)部分放在單元符號后,如下所示:

0.51Ω——用R51表示;5.1Ω——用5R1表示;5.1KΩ——用5K1表示。

 

第四種:    直標法

在電阻體上直接標出阻值及誤差,如10KΩ 5%。早期多用這種方法,目前電阻體積越來越小,直標法已不再適用。

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2011-11-16 21:11

 4、封裝方式及尺寸

電阻有兩種封裝方式:軸向引線電阻器 (即傳統(tǒng)穿通式AXIAL封裝形式)及貼片電阻(SMD封裝形式)

   

傳統(tǒng)穿通式(AXIAL):結(jié)合安裝工藝要求,對于1/16W 、1/8W以下電阻,在印制板上可選用AXIAL0.3封裝方式;對于1/4W電阻,多選用AXIAL0.4AXIAL0.5封裝方式;對于1/2W、1W電阻,可選用AXIAL0.5AXIAL0.6封裝方式。1W以下小功率電阻引腳直徑為0.400.60mm(即20mil25mil)。

在電路板上軸向封裝元件引線較長,引線寄生電感比貼片封裝大;占用電路面積也較大。但散熱效果比貼片封裝電阻好。

 

貼片電阻(SMD封裝)0603封裝規(guī)格電阻耗散功率為1/16W1/10W0805封裝規(guī)格電阻耗散功率為1/8W(部分貼片1/8W電阻采用1005封裝規(guī)格);1206封裝規(guī)格電阻耗散功率為1/4W。

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2011-11-16 21:13

5、電阻的主要參數(shù)

第一:阻值

導電材料在一定程度上阻礙電流流過的物理性能。 在保證測試靈敏度的情況下,應注意測試電壓應可能低,時間盡量短,避免電阻發(fā)熱引起誤差。并使測量功率小于額定功率的10%。

第二:    標稱電阻及允差

實際值與標稱值之間的差別。

誤差與標稱值之間并沒有直接的聯(lián)系,但阻值越大,誤差越大。

 

第三:    額定功率

在正常大氣壓力(650-800mmhg)和額定溫度下, 長期連續(xù)工作并能滿足性能要求所允許的最大功率。

電阻的額定功率也是采用標準化的額定功率系列值:0.05(1/16W)、0.125(1/8W)0.25(1/4W)、0.5((1/2W)、1、2、5、10、25、50、100W。

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