在電路設計中如何選擇電阻?

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電路設計中電阻的選擇要根據電路的功能,功率,精度等多方面考慮。下面簡單說一下電阻的選用原則

一、根據不同電阻的特性來選擇電阻

電阻的種類很多,常用的有碳膜電阻、水泥電阻、金屬膜電阻、線繞電阻等;特殊電阻有壓敏電阻、熱敏電阻、光敏電阻等。電阻選用時首先要考慮的就是電阻的參數和類型,因為對於不同類型的電阻,其特性參數都有一定的差異,在電路使用時需要考慮的重點也不一樣。

下圖所示是電阻的分類。

在電路設計中千萬不能忽略某些電阻的一些特殊參數,否則可能導致可能會使產品的穩定性和可靠性降低。正確的理解電阻各個參數以及不同電阻的選型注意事項,全面的理解電阻在電路中起到的真正作用,才能夠在電路設計中從基本的層面上來保證產品的功能和性能。

二、電阻在電路中的作用和選用原則

電阻在電路中用作分壓器、分流器和負載電阻;

電阻與電容器一起可以組成濾波器及延時電路,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等,對於這些作用,電路中的應用是非常多的,也是非常重要的,需要熟練掌握。

要根據電阻在電路中的作用和具體的技術要求,來選擇使用哪種類型的電阻,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足要求;若是穩壓電路中的取樣電阻、延時電路中的定時電阻等要求熱穩定性較高的場合,最好選用金屬膜電阻;對於測量儀表中的分流、分壓電阻,應該選用精密度等級較高的電阻。

三、電阻選用常識

1、首先要根據電路性能選擇合適的電阻值;

2、選用的電阻的阻值應接近應用電路中計算值的一個標稱值,應優先選用標準系列的電阻;

3、根據電路對環境和穩定性的要求選擇合適精度的電阻;

一般電路使用的電阻器允許誤差為正負5%到正負10%,精密儀器及特殊電路中使用的電阻應選用精密電阻;

4、根據電路的功率從選擇電阻的額定功率;

電阻的額定功率要符合應用電路中對電阻功率容量的要求。一般不要隨意加大或減小電阻的功率。如果電路要求是功率型電阻,則其額定功率可高於實際應用電路要求的1~2倍。

阻值相同的電阻串聯或並聯,額定功率等於各個電阻額定功率之和;阻值不同的電阻串聯時,額定功率取決於高阻值的電阻,並聯時,額定功率取決於低阻值的電阻,並且需要計算方可使用。

5、根據電路的工作電壓選擇電阻的耐壓值。

耐壓值選擇不合適的時候,也會因為電阻被擊穿而導致整個電路系統的故障。舉例來說,AC-DC開關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後,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,在實際電路設計時,當電阻的耐壓值低於輸入端高壓的情況下,就會失效。

6、根據電路的特性選擇不同特性的電阻

1)線繞電阻的功率較大,電流噪聲小、耐高溫,但是體積較大。普通線繞電阻常用於低頻電路中作為限流電阻、分壓電阻、洩放電阻或大功率管的偏壓電阻。精度較高的線繞電阻多用於固定衰減器、電阻箱、計算機及各種精密電子儀器中;

2)高增益的小信號放大器電路應選用低噪聲電阻,例如金屬膜電阻、碳膜電阻和線繞電阻,而不能使用噪聲較大的合成碳膜電阻和有機實心電阻;

3)高頻電路應選用分佈電感和分佈電容小的非線繞電阻,例如選用碳膜電阻、技術膜電阻和金屬氧化膜電阻等;

4)選用電阻時應根據電路中信號頻率的高低來選擇,一個電阻可以等效成R,L,C三段線性網絡,不同類型的電阻,R,L,C三個參數的大小有很大差異。線繞電阻本身是電感線圈,所以不能用於高頻電路中,在薄膜電阻中,電阻體上刻有螺旋槽的,工作頻率在100MHz左右,未刻螺旋槽的(如RY型),則工作頻率更高;

7、數字集成電路的端口設計時要注意上拉電阻,下拉電阻的選擇;

8、根據需要設置0歐姆電阻

9、根據電路佈局,使用環境,功耗,抗干擾等實際情況選擇使用插裝或者貼片電阻。

10、根據需要選擇熱敏電阻、溼敏電阻、壓敏電阻、光敏電阻等敏感電阻器。

四、電阻選型舉例

例如電路中流過電阻的電流為100mA,電阻的阻值為100Ω,那麼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,該電路會因為電阻的額定功率小而出現問題。因此,該電阻應當選擇額定功率在1W以上(電路設計中,電阻選擇時的功率餘量應在實際消耗功率的2倍以上),否則電阻上消耗的功率會使電阻過熱而失效。




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