自學(xué)硬件時讀過一本書,叫《硬件系統(tǒng)工程師寶典》,雖然名字很low,但這是我正式入門的第一本書。我很喜歡作者淺顯的文字和實用的教程,我一向推崇分享知識和經(jīng)驗,能讀到這樣的書籍,是我的幸運。我也想用自己的文字帶給他人同樣的感受,這樣的期望也許很自大,權(quán)當(dāng)我的自我滿足吧。
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正文
電阻
電阻是什么呢?
導(dǎo)體對電流的阻礙作用就叫該導(dǎo)體的電阻。電阻(Resistance,通常用“R”表示)是一個物理量,在物理學(xué)中表示導(dǎo)體對電流阻礙作用的大小。導(dǎo)體的電阻越大,表示導(dǎo)體對電流的阻礙作用越大。不同的導(dǎo)體,電阻一般不同,電阻是導(dǎo)體本身的一種性質(zhì)。導(dǎo)體的電阻通常用字母R表示,電阻的單位是歐姆,簡稱歐,符號為Ω。(本段來自百度百科)
我想寫的其實是“電阻器”,經(jīng)常簡稱為“電阻”。
電阻器是一種電子元器件,使用在各種電路和電氣設(shè)備中。
以常見的外觀來分類的話,有這幾種電阻:
色環(huán)電阻、貼片電阻、線繞電阻、水泥電阻、旋轉(zhuǎn)變阻器(旋轉(zhuǎn)電位器)、滑動變阻器等等。如下所示。
這些電阻器都是電阻,適用于不同的使用場景,它們都有標(biāo)稱的電阻值、精度等級、使用溫度范圍、電阻溫度系數(shù)、額定功率、使用壽命等參數(shù)。
色環(huán)電阻一般用于手工焊接的電路板,或僅使用波峰焊的電路板。它體積較大,引腳可以插入焊接孔的,便于操作,適用于波峰焊的自動化焊接工藝。色環(huán)電阻還可以通過色環(huán)的顏色識別其電阻值和精度等級,這是很多初學(xué)硬件的人都會被教授的知識,具體的識別方式很容易檢索到。
貼片電阻體積小,成本低,一般用于對體積、成本有要求的電路板。貼片電阻可以做到非常小的尺寸,大家的手機中,通常會使用0201封裝的貼片電阻和電容,也就是長0.5mm、寬0.25mm的器件,這種器件很難手工焊接,可以通過回流焊的焊接設(shè)備進行批量焊接。
貼片電阻一般會通過其長寬的尺寸定義其封裝,經(jīng)常被大家叫做0805、0603等名稱,這個名稱實際上是公制和英制混用的。例如,0805的電阻,長為0.08英寸(2mm),寬為0.05英寸(1.25mm),使用英制時是0805封裝電阻,使用公制就叫做2012封裝電阻。不過最常使用的還是英制的稱謂,廠家在給自己的貼片電阻產(chǎn)品標(biāo)型號時,也一般使用英制的規(guī)格。大家如果只通過封裝和阻值去購買電阻,盡量使用英制的叫法,不然經(jīng)常會出現(xiàn)誤解,買到錯誤的封裝。
貼片電阻跟色環(huán)電阻類似,會標(biāo)明其自身的阻值,但更加直接,其電阻值是通過數(shù)字的形式標(biāo)在正面。例如,10k歐姆的電阻,會標(biāo)上“103”或“1002”。“103”的意思是10乘以10的3次方,即10000。“1002”的意思是100乘以10的2次方,也是10000。那為什么會有不同的標(biāo)法呢?因為電阻還有精度等級的區(qū)別。
貼片電阻阻值誤差精確度有±1%、±2%、±5%、±10%,用的最多的是±1%和±5%。±1%精度電阻阻值常用4位數(shù)表示,±5%精度電阻阻值常用3位數(shù)表示。而1002就是精度為±1%的10K電阻,103是精度為±5%的10K電阻。很多電路對于電阻器的電阻值精度要求不高,使用5%的就足夠,但某些模擬量相關(guān)的信號則要求精確的匹配電阻值,這種情況下就必須使用1%甚至千分之一精度的電阻。電阻的精度跟價格一般是相關(guān)的,但1%并沒有比5%的貴太多,因此不是批量定型產(chǎn)品的話,沒有必要使用5%精度的電阻。
貼片電阻雖然體積小,但也不是所有場景都會使用最小封裝的貼片電阻。對于體積要求不是那么嚴苛的場景,經(jīng)常使用0402封裝的電阻,因為這是手工焊接還能較為方便應(yīng)用的尺寸,同時其占用的電路板面積也非常小。如果需要經(jīng)常手工焊接或者手工替換電路中的電阻,最好使用0805大小的電阻。
對于某些需要消耗一定功率的電阻,貼片電阻也不能使用太小的封裝。一般而言,貼片電阻的封裝大小跟其允許的最大功率是相當(dāng)?shù)摹?402的電阻最大允許功率為1/16W,即對于1k的0402電阻,最大允許壓降為7.9V,最大允許電流為7.9mA,如果接近或超過這個功率,電阻的壽命會急劇下降,隨時會開路、燒毀或炸裂。
實際上,電阻一般都會限制其實際使用功率,在最大允許功率的一定百分比以下進行使用,即降額使用。如果某電路需要1k的電阻,同時要求通過電流為10mA,即額定功率為0.1W,那么設(shè)計時就會使用最大允許功率為0.1W/60%=0.167W以上封裝的電阻,也就是1206或1210封裝的貼片電阻。對于沒有特殊應(yīng)用場景的電阻,降額一般取為60%。
繞線電阻,相對于色環(huán)電阻和貼片電阻,繞線電阻體積大很多,額定功率也大很多,使用場景一般是對電阻功率有要求的場景。
水泥電阻,跟繞線電阻類似,一般用在對電阻功率有要求的場合,一般用在電壓緩起、功率泄放等電路中。水泥電阻既有圖片中直插的類型,也有貼片的類型。大功率的水泥電阻還會包覆一層金屬散熱片外殼。
高中物理經(jīng)常使用滑動變阻器作為考題中的器件,但實際產(chǎn)品中很少使用體積那么大的電阻,能夠焊接在PCB板上的大多是上圖中類似的旋轉(zhuǎn)變阻器,它們體積很小,阻值可選。
有的能夠無限制的一直旋轉(zhuǎn),有的只能旋轉(zhuǎn)0-360°。
一般有3個引腳,左邊和右邊是完整的電阻值,中間的引腳相對兩邊引腳的電阻值是可變的。
上圖就是大名鼎鼎的滑動變阻器~
學(xué)過高中物理的大家應(yīng)該對此都不陌生了,這種電阻也沒什么特別的,只是功率會比色環(huán)電阻或貼片電阻稍大一些。
前文按照外形對電阻器進行了舉例,而從功能上分類,還有一些特殊用途的電阻,比如:熱敏電阻、光敏電阻、壓敏電阻、PTC電阻、0歐電阻、熔斷電阻、氣敏電阻。
這些電阻大都可以從名稱上判斷出其用途,比如熱敏電阻就是對溫度敏感的電阻,電阻值會隨著自身的溫度變化,可以用來測量溫度;光敏電阻就是對光強敏感的電阻,電阻值會隨著受到光照的強度而變化,可以用來判斷環(huán)境的光照強度;壓敏電阻,隨著受到的壓力不同,電阻值發(fā)生變化,可以用作壓力傳感器或應(yīng)變傳感器;熔斷電阻則一般用作保險絲;氣敏電阻會對某一類氣體的濃度產(chǎn)生感應(yīng),隨著濃度變化發(fā)生,可以用于低精度的氣體濃度檢測;PTC電阻和0歐電阻稍微特殊一些。
PTC電阻,原意為正溫度系數(shù)電阻,實際上絕大部分電阻器都是正溫度系數(shù)的電阻,但一般提到PTC電阻的時候,指的是正溫度系數(shù)比較大的電阻。這些電阻隨著電流的增加,溫度顯著升高,同時自身的電阻值顯著增大,會明顯的影響到原本的電路功能,因此會應(yīng)用到很多需要限制電流值的保護性場合。
一般提到保護器件,都會使用保險絲,但保險絲一旦起作用,就需要更換,而串聯(lián)在電路中的PTC電阻同樣也能起到保護作用,并且當(dāng)外部短路被去除后,PTC電阻又能自動恢復(fù)正常的低電阻值,從而起到自恢復(fù)保險絲的作用。
0歐電阻,字面意義上理解就是沒有阻值的電阻,一個電阻沒有阻值能做什么呢?首先,0歐電阻的實際電阻約為10毫歐至50毫歐,并不是真的0歐姆,另外,0歐電阻的英文原名叫做chip jumper,翻譯過來是跳線芯片(或跨接電阻),因此0歐電阻實際上更像是一個連接件,用來在電路上跨接不同的電路網(wǎng)絡(luò)。0歐電阻的作用包括:
1.為了調(diào)試方便,預(yù)留焊接位置或測量點
2.當(dāng)跳線作用,如果某個線路不用,直接不焊接該電阻即可
3.在匹配電路參數(shù)不確定時,用0歐姆代替,實際調(diào)試時確定參數(shù),再以具體阻值代替之
4.想測試某條線路的電流時,可以去掉0歐姆電阻,接上電流表,方便測試
5.在很多單層板或雙層板里,由于布線較為困難,無法使用過孔和換層,就通過跨接一個0歐電阻實現(xiàn)布線
6.在高頻信號電路中,當(dāng)電感或電容。解決EMC問題。
7.單點接地
8.作熔絲
9.模擬地和數(shù)字地單點接地
除了上述這些電阻器,電熱絲、電熱膜、電熱板其實也可以算作是電阻器,只是設(shè)計功能和普通的電阻器不一樣。
電阻在選型時需要關(guān)注的參數(shù)主要是電阻值、精度、功率、封裝(體積)等,特殊類型的電阻則需要額外關(guān)注其特殊功能本身。
下面是一家貼片電阻生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品規(guī)格書,從規(guī)格書里可以更詳細的了解到電阻器真實的技術(shù)指標(biāo)。
講了電阻本身,再來講講怎么購買電阻器。
電阻雖小,但也是正經(jīng)的電路元器件,幾乎所有的電子產(chǎn)品內(nèi)部都有電阻器的存在。
購買電阻,最直接的方式就是去電子市場,在地圖導(dǎo)航里搜一搜,去本地的電子市場轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)。題主在北京上班,以前經(jīng)常去中發(fā)電子市場逛悠。其實中關(guān)村在很久以前也是電子市場,那時候不僅賣電腦,更多的是各種電子元器件和電子產(chǎn)品,只是后來電子元器件的柜臺逐漸和電子產(chǎn)品分開了,很多集中到了中發(fā),所以中關(guān)村終于成為了賣電腦的騙子們的聚集地。
去柜臺買電阻有幾個問題,一是柜臺的電阻實際的生產(chǎn)廠家不明確,二是柜臺的電阻報價偏高,三是柜臺的賣家不懂電阻,只是按照你給出的規(guī)格去別家拿貨而已。
記得我第一次去中發(fā)買電阻,跟老板說了半天,想買色環(huán)電阻,10個100歐的、10個1k、10個3.3k的……,老板看著我這種小白,報價1元一個,無情的割我韭菜,畢竟沒有經(jīng)驗,只能認宰。
為了避免這種情況,建議小白們?nèi)ス衽_逛一逛,裝作要買的樣子,跟老版本聊聊型號、供應(yīng)商、價格什么的,但最后還是上網(wǎng)采購比較合適。
不去電子市場的話,還可以怎么買電阻呢?
1、網(wǎng)絡(luò)分銷商
2、淘寶
3、代購商
4、代理商
網(wǎng)絡(luò)分銷商。有很多家成熟的網(wǎng)絡(luò)分銷商網(wǎng)站,比如:得捷、貿(mào)澤、富昌、e絡(luò)盟等,在他們的網(wǎng)站可以購買到絕大部分市面上的電子元器件,包括電阻、電容、電感、邏輯門、緩沖器、電源芯片、FPGA、CPU、DDR等等,而且他們的定價都是階梯定價,買一個可以,買一千個也可以,雖然定價不算便宜,但絕不會讓你被柜臺老板坑一把那么疼。
淘寶。淘寶上也有很多電子元器件的店家,他們的價格一般會便宜很多,但他們一般就不會一個一個賣了,除非是一個幾元錢或者更貴的器件,這種店家的貨源一般不太好指定,也無法保證是正品,便宜的器件一般不會有質(zhì)量問題,但稍貴一些的芯片出現(xiàn)二手或者翻新的概率也是有的。
代購商。淘寶上除了直銷或者代銷的店家,還有很多類似于電子市場柜臺一般的存在,我稱呼他們?yōu)榇徤?。他們實際上就是北京中發(fā)或者深圳華強北某個柜臺后面的老板,你可以將你需要的電子元器件的清單給他們,他們會盡力在整個電子市場給你配齊所有的電子元器件。通過這種店家,可以很省心的購買,如果不指定器件的生產(chǎn)商,幾乎所有器件都可以找到,如果器件參數(shù)指定十分詳細,包含各種后綴的參數(shù),大部分也還是可以買到的,但個別器件的價格必定會高一些。這些店家的采購價格一般比大網(wǎng)站的網(wǎng)絡(luò)分銷商貴很多,畢竟作為小白,店家也還是宰了你一刀。
代理商。最為正式的渠道,就是通過生產(chǎn)廠家的官方代理商進行購買,但這種方式一般不適合個人和小公司。幾乎所有的電子元器件生產(chǎn)商,都不會進行小批量的銷售,廠家只會通過官方代理商進行銷售,代理商下面可能還有各級代理商或經(jīng)銷商。如果你已經(jīng)在一家公司任職了,那確實是有可能通過代理商進行電阻采購的。我所知的生產(chǎn)商不多,風(fēng)華和國巨兩家,是產(chǎn)量大、售價低的電阻生產(chǎn)商,不過一般的公司采購們都很熟悉這些了,也不需要硬件工程師去選擇供應(yīng)商和進行貿(mào)易洽談。
不過凡事都有例外,國內(nèi)越來越多的小廠商研發(fā)了各種電子模塊,這些模塊銷量不大,基本都在淘寶上有官方旗艦店,因此,個人還有有機會買到原廠產(chǎn)品的,O(∩_∩)O哈哈~
這篇文章寫了不少關(guān)于電阻的事情,都是一些淺顯的經(jīng)驗,沒有什么難懂的知識和深刻的道理,我也只是想記錄一些自己的經(jīng)驗,如果能對喜歡硬件的人有幫助就好了~
下一篇文章,寫寫關(guān)于電阻在常見電路中的用法。