电子元器件基础1---电阻

电阻作为最常用的电子元件，有很多种分类方法。电阻按精度分类可分为E6、E12、E24、E48、E96、E192六大系列，其精度分别为±20%、±10%、±5%、±2%、±1%和±0.5%。以最常用的E24系列为例，系列电阻值是这样确定的：
1) 基本数值：

计算出来就是1.1、1.2、1.3、1.5、1.6、1.8、2、2.2、2.4、2.7、3、3.3、3.6、3.9、4.3、4.7、5.1、5.6、6.2、6.8、7.5、8.2、9.1、10这24个基本数值。
2) 基本数值再乘10的倍率就得到了不同数量级的电阻，例如有5.1Ω、51Ω、510Ω、5.1kΩ、51kΩ、510kΩ、5.1MΩ，但是不会有5Ω的E24电阻。

常用的E6、E12、E24序列

序列

允许偏差

标称值

E24

±5%

1.0

1.1

1.3

1.6

2.0

2.4

3.0

3.6

4.3

5.1

6.2

7.5

9.1

1.2

1.5

1.8

2.2

2.7

3.3

3.9

4.7

5.6

6.8

8.2

E12

±10%

1.0

1.1

1.5

1.8

2.2

2.7

3.3

3.9

4.7

5.6

6.8

8.2

±20%

1.0

1.5

2.2

3.3

4.7

6.8

在实际设计电路时，电阻的阻值应选择某个系列中实际存在的电阻。此外，不同精度的电阻的温度特性不同，即使阻值合适也不能随便替换。
分别介绍以下电阻及其特性：

1、贴片电阻

图1.1贴片电阻的尺寸对比图

选择贴片电阻尺寸大小的首要依据是功率必须满足要求，如表1所示是贴片电阻尺寸功率对照表。0603以上大小的贴片电阻比较容易手工烙铁焊接，而1206以上电阻属于功率贴片电阻，价格较贵。所以在功率满足的情况下，我们手工制作电路板一般选0603或0805封装的电阻。

表1 贴片电阻的尺寸和功率对照表

贴片电阻的精度：常用的贴片电阻精度为5%的E24系列和1%的E96系列，0603和0805两种贴片电阻的E24和E96系列差价很小（在10%左右）。更高精度的贴片电阻，例如图？中带字母R的，往往是做检测电流或过流保护等用途。
贴片电阻的标注：对于0603以上大小贴片电阻一般会在电阻上标注阻值，标注的方法有好几种。
（1）通用的数字标注法：最后一位数量级，前面几位为数值。101代表10*10^1=100Ω，470代表47*10^0=47欧姆；
（2）字母作为单位的方法：例如，4k7代表4.7kΩ，低阻值电阻用R表示小数点，39R0表示39.0Ω，R100表示0.1欧姆；
（3）特殊标注：对于1%精度（E96）的0603电阻，由于无法印上4个字符，所以采用数字+字母对照的方法标注，用01~96，对应数字100~931；而字母表示倍率，A~F，对应1~10000倍。所以01A对应电阻值为100Ω。

2、排阻

当电路需要多个同样阻值的电阻均匀排列使用时，为减小电阻体积和便于布线，可以使用排阻来实现这一功能。排阻是多个电阻封装在一起的结构，如图2.1所示为排阻的电路符号，有两种连接方式，多个独立电阻结构以及有公共端的结构。

图2.1 排阻结构

实际排阻的外观如图2.2所示，分贴片型和针插型两种。

针插型排阻为公共端结构，排针间距多为标准的100mil（2.54mm），带点的引脚为公共端。102/103为标准标注方法，代表1kΩ和10kΩ，字母J是常用的精度表示法，符号 D F G J K M 精度分别为±0.5% ±1% ±2% ±5% ±10% ±20%。
（2）贴片型排阻为独立结构，型号基于0402/0603/0805贴片电阻多个集成而成，标注方法与普通贴片电阻相同。

图2.2 针插排阻与贴片排阻

3、色环电阻

色环电阻也就是最普通的针插电阻，由于可根据色环读取阻值而得名。如图3.1所示，4色环前两位为数值，倒数第二位为数量级，最后一位为精度；5色环前三环为数值，其余色环含义与四色环电阻一致。六色环电阻属于精密电阻，前五色环与五色环电阻表示方法一样，第六色环表示该电阻的温度系数。

图3.1 色环电阻色环对照表

色环电阻的按内部结构包括金属膜电阻、碳膜电阻、线绕电阻，主要区别是精度和温度系数。金属膜电阻优于碳膜电阻，绕线电阻常用于功率电阻。如图3.2所示，蓝底5环电阻多为金属膜电阻，黄底4环电阻多为碳膜电阻，按图中网格1mm比例的常见尺寸的色环电阻功率为1/4W。

图3.2 常规尺寸的金属膜电阻和碳膜电阻

0.5W以上色环电阻属于功率电阻，尺寸会不成比例增大（耗散功率考虑表面积），如图3.3所示。色环电阻一般功率最大到5W。决定功率色环电阻价格的因素有功率、精度、是否铜引脚。一个容易忽视的真相是，基本上所有低值电子元件，未特别指明均为铁镀锡材质，而非铜材质。

图3.3 功率电阻尺寸对照

最后一个讨论的问题，作为学生电子实验室，我们什么时候选择针插的色环电阻而不用贴片电阻呢？
（1）如图3.4所示，手工焊接洞洞板电路时，无疑针插元件更为方便。

图3.4 洞洞板电路

（2）设计需打样的单面板电路时，针插元件易于交叉走线。如图3.5左图所示，可以明显看到电阻两个引脚之间有走线。事实上，大量商品化的小功率开关电源电路，由于线路较简单，都是单面板和针插元件设计的，如图3.5右图所示。

图3.5 单面走线的电路板

4、大功率电阻

色环电阻属于小功率电阻，即使是功率电阻型也只能做到5W，如果电路中需要更大功率的电阻，就需要选择别的类型了。

（1）水泥电阻。
水泥电阻是将电阻线绕在瓷件上，放入方形瓷器框内，然后耐热水泥充填密封而成。它是最常用的中等功率电阻，功率一般从1W-20W，分卧式和立式，如图4.1所示。

图4.1 水泥电阻

低阻值的无感水泥电阻常用于检测电流用途，多为立式扁方块封装，如图4.2所示。

图4.2 低阻值无感水泥电阻

水泥电阻功率也只能做到20W，更大功率的电阻有以下几种：
（2）金属壳散热电阻
金属壳散热电阻用于制动、老化测试等大功率场合。额定功率从几十瓦到几千瓦。如图4.3所示的金属壳电阻都是铝制外壳的，国产机电产品，未特别说明是纯铜的场合，大都是铝代替铜。

图4.3 铝壳电阻

（3）绿色绕线功率电阻。
此类电阻的内部核心都是铜合金的电阻丝，使用不同的绕线和表面处理工艺制成，如图4.4所示。绕线电阻搭配滑动结构，可以构成可调电阻（电位器）的形式，如图4.5所示。

图4.4 被釉线线绕电阻和波纹线绕电阻

图4.5 瓷管可调线绕电阻和圆盘可调线绕电阻

5、电流采样电阻

用于电流采样的电阻需具备两个特点：一是阻值低，二是温度系数好（温漂小）。而对于阻值是否精确，则不是首要考虑的问题。简单来说就是阻值必须稳定不变，至于是1Ω还是1.05Ω，提前校准后就不会对测量结果有影响。
除前面提到的低值无感水泥电阻外，常见的检流电阻还有以下几种：
（1）如图5.1所示的直接由康铜丝构成的检流电阻，康铜丝温度稳定性好，电流大。缺点是精度较低（康铜丝长度粗细的影响），使用前需校准阻值。

图5.1 康铜丝电阻

（2）如图5.2所示各种贴片型检流电阻，这类检流电阻阻值可以做到mΩ级，但是一般电流不大。

图5.2 贴片检流电阻

（3）如图5.3所示的四线制检流电阻，这类检流电阻阻值也可以做到mΩ级，电流比较大。四线的含义是两个主电极走大电流，两个次电极接采样电路。

图5.3 四线制检流电阻

（3）如图5.4所示为专用的分流器电阻，本质上它也是康铜材质构成（黑色部分），搭配大块铜作为接头（银色镀锡部分），以减小接触电阻，分流器的额定电流可以做到几千几万安培。

图5.4 分流器

分流器在额定电流时，两端压降为标准75mV，这样做好处是可以直接搭配如图5.5所示的75mV量程的指针式仪表使用。

图5.5 75mV指针式电流表

6、可调电阻/电位器

大多数可调电阻都是电位器外部接线得来的。前面我们讲了几种滑线式功率电位器，接下来我们介绍几种信号级的电位器。

第一类是小型单圈电路板电位器。
（1）如图6.1所示，最常见的针插式有Bourns公司的3362系列单圈电位器，和俗称蓝白电位器的国产单圈电位器。两种电位器都分卧式和立式，方便调节阻值。

图6.1 针插式3362电位器和蓝白电位器

（2）如图6.2所示，贴片式单圈电位器有Bourns公司的3314系列单圈电位器和国产3*3单圈电位器。

图6.2 贴片式3314电位器和3*3电位器

小型多圈电位器生产商较少，如图6.3所示，最常见是Bourns公司的针插3296系列和贴片3224系列。

图6.3 3296和3224系列多圈电位器

第二类是中大型单圈电路板电位器。如图6.4所示分别为拨盘型电位器，和旋钮式电位器，这两种电位器都有单联和双联结构，图片中的两种都是双联结构的。

图6.4 拨盘型电位器和旋钮性电位器

第三类是面板安装式的电位器。面板安装式电位器通过螺丝固定在操作面板上，电位器的引脚通过电线与电路板相连。
（1）如图6.5所示为普通面板安装式单圈电位器，外观大同小异，但国产进口价格可相差10倍。

图6.5 单圈面板安装时电位器

（2）如图6.6所示为单圈导电塑料电位器。这类电位器的线性度极佳，因此电阻值可以反推出转轴的位置，因此它也叫角位移传感器。

图6.6 导电塑料电位器

（3）如图6.7所示为面板安装式多圈电位器，典型的有进口Bourns公司3590型和国产Bochen公司WXD3型。多圈电位器可以搭配刻度旋钮使用，以便记录圈数。

图6.7 3590型多圈电位器和WXD3型多圈电位器

第四类是调音电位器类。为什么把调音电位器单独讲解呢，这是因为前面提到的电位器都是线性调节的，而调音电位器必须按指数规律变化。人耳对声音的识别不是线性的，声音功率大10倍，人感觉声音只增大了1倍，所以声音的大小用分贝表示。
典型的调音电位器以Alps公司产品为代表。
（1）如图6.8所示为Alps公司调音电位器的几种典型外观，有滑动式和旋钮式，外观形状有普通旋钮型，也有立方体形状。因为要控制双声道，所以调音电位器一般都是双联的。

图6.8 Alps调音电位器

（2）如图6.9所示为Alps公司马达调音电位器。这类电位器专门用于实现遥控调节音量。这类遥控器实际是两个部分组成，（遥控器控制）机械马达，进而带动机械电位器旋钮旋转。比起数字技术的遥控调音方案，马达调音电位器可以最大限度减小hifi音乐系统的失真。

图6.9 Alps马达型调音电位器