• 回复
  • 收藏
  • 点赞
  • 分享
  • 发新帖

【原创】由易到难学电源——对电阻、电容、电感的认识 (文档已经上传!)

最近周围很多人问了我关于电阻、电容、电感方面这方面的知识,出现了很多疑惑,查了一些资料很多疑惑总算自己也弄得差不多啦。想写出来和大家共勉。写的不对的请大家批评指正!共同进步!

1、电阻

电阻是电子产品、设备中使用最多的电子元件,约占总数的35%,而有些产品如彩电则占50%以上,因此电阻器质量对产品影响很大。根据材料,可将电阻分为:碳膜电阻、金属膜电阻、金属氧化膜电阻、实心(碳质)电阻和绕线电阻。

关于电阻的种类、标称值、误差、识别方法、表示方法以及一些主要参数等,我会在后面整理的文档中给出。

下面我们就来看一下关于电阻的等效电路:考虑了引线寄生电感、分布电容后,电阻实际等效电路如下图所示

   

Ls包括电阻体寄生电感与引线电感。电阻体寄生电感与电阻结构有关,线绕电阻体寄生电感较大,非线绕,尤其是贴片电阻体寄生电感小。引线电感与引线长度有关,因此传统轴向引线封装引线寄生电感较大,无引线贴片电阻引线寄生电感最小。

由于寄生电容Cs、寄生电感Ls与电阻结构有关,与阻值大小几乎无关。因此相同材料、相同结构的电阻,其频率特性与阻值关系非常密切。

 :文档已经上传!期待大家的下载、探讨,交流与学习,共同提高!

            拿走资料留脚印啊!哈哈......

                     此资料仅供网友交流,学习使用!不得用于其他活动!负责追究其责任!

           对电阻、电容、电感的认识 

全部回复(237)
正序查看
倒序查看
2011-11-16 13:57

下图描述了Cs=0.02pLs=2.9nH某系列金属膜、金属氧化膜电阻的频率特性。

请大家仔细看下面的图,横坐标是频率,纵坐标是电阻阻值.

                  

0
回复
2011-11-16 13:58
@笨小孩1114
下图描述了Cs=0.02p,Ls=2.9nH某系列金属膜、金属氧化膜电阻的频率特性。请大家仔细看下面的图,横坐标是频率,纵坐标是电阻阻值.               

0
回复
2011-11-16 14:01
@笨小孩1114
[图片]

请大家仔细看上的图,横坐标是电阻阻值,纵坐标是频率.

通过上面6副图,可见对于高阻值电阻,当频率升高时,寄生电容分流作用不能忽略,例如阻值大于100K的电阻,只能工作在频率<10MHz的电路系统中,而阻值大于1M的电阻,只能工作在频率≤1MHz的电路系统中,因此在滤波、包括高速运放电路中尽量避免使用阻值大于100K的电阻。

对于低阻值电阻,当频率升高时,寄生感抗不能忽略,例如阻值小于1Ω的电阻,也只能工作在频率<10MHz的电路系统中,而阻值小于0.1Ω的电阻,只能工作在频率≤1MHz的电路系统中,因此在滤波电路中尽量避免使用阻值小于1K的电阻。

因此在高频,尤其是在频率大于>1GHz的微波电路中,一般均使用几十欧~几百欧的电阻。

0
回复
Haleliu
LV.4
5
2011-11-16 14:15
@笨小孩1114
请大家仔细看上的图,横坐标是电阻阻值,纵坐标是频率.通过上面6副图,可见对于高阻值电阻,当频率升高时,寄生电容分流作用不能忽略,例如阻值大于100K的电阻,只能工作在频率
顶一个,楼主辛苦了!之前这些确实关注得比较少,今天长见识了!
0
回复
2011-11-16 14:15

2、电容

    实际电容等效电路如图所示,寄生电感L包括了由引线寄生电感与内部寄生电感(大小与电容内部结构,即工艺有关)组成,电解电容来说,内部寄生电感远大于引线寄生电感;对瓷片电容,内部寄生电感较小。

 

 

      损耗角正切与频率的关系图

    寄生电阻  包括了介质极化损耗等效电阻(极化损耗与频率有关,频率越高,介质极化损耗越大,如图所示)、引线寄生电阻两部分。一般情况下,介质损耗电阻比引线电阻大,因此寄生电阻 也统称为损耗电阻,用损耗角  表征,大小与介质种类有关,其中云母电容、聚苯乙烯电容最小。绝缘电阻 引脚间距、表面洁净度、环境湿度等因素有关。在空气干燥、表面干净情况下, 一般很大,可忽略。

   对于特定系列、型号电容来说,寄生参数  、L是一定的,如容量关系不大。例如相同材料、相同尺寸、相同工艺制作的贴片电容,103容量与104容量电容相同。

0
回复
2011-11-16 14:20
@笨小孩1114
2、电容   实际电容等效电路如图所示,寄生电感L包括了由引线寄生电感与内部寄生电感(大小与电容内部结构,即工艺有关)组成,电解电容来说,内部寄生电感远大于引线寄生电感;对瓷片电容,内部寄生电感较小。[图片] [图片]      损耗角正切与频率的关系图   寄生电阻[图片] 包括了介质极化损耗等效电阻(极化损耗与频率有关,频率越高,介质极化损耗越大,如图所示)、引线寄生电阻两部分。一般情况下,介质损耗电阻比引线电阻大,因此寄生电阻[图片] 也统称为损耗电阻,用损耗角[图片]  表征,大小与介质种类有关,其中云母电容、聚苯乙烯电容最小。绝缘电阻[图片] 引脚间距、表面洁净度、环境湿度等因素有关。在空气干燥、表面干净情况下,[图片] 一般很大,可忽略。   对于特定系列、型号电容来说,寄生参数[图片] 、L是一定的,如容量关系不大。例如相同材料、相同尺寸、相同工艺制作的贴片电容,103容量与104容量电容相同。

对电容来说,正切角损耗是一个非常重要的参数:通常在1KHz频率下测量,因此寄生电感影响可忽略,根据定义:

 

 

    

0
回复
zvszcs
LV.12
8
2011-11-16 14:22
@笨小孩1114
下图描述了Cs=0.02p,Ls=2.9nH某系列金属膜、金属氧化膜电阻的频率特性。请大家仔细看下面的图,横坐标是频率,纵坐标是电阻阻值.               

笨小孩,开始出手了

恭喜

0
回复
2011-11-16 14:28
@笨小孩1114
2、电容   实际电容等效电路如图所示,寄生电感L包括了由引线寄生电感与内部寄生电感(大小与电容内部结构,即工艺有关)组成,电解电容来说,内部寄生电感远大于引线寄生电感;对瓷片电容,内部寄生电感较小。[图片] [图片]      损耗角正切与频率的关系图   寄生电阻[图片] 包括了介质极化损耗等效电阻(极化损耗与频率有关,频率越高,介质极化损耗越大,如图所示)、引线寄生电阻两部分。一般情况下,介质损耗电阻比引线电阻大,因此寄生电阻[图片] 也统称为损耗电阻,用损耗角[图片]  表征,大小与介质种类有关,其中云母电容、聚苯乙烯电容最小。绝缘电阻[图片] 引脚间距、表面洁净度、环境湿度等因素有关。在空气干燥、表面干净情况下,[图片] 一般很大,可忽略。   对于特定系列、型号电容来说,寄生参数[图片] 、L是一定的,如容量关系不大。例如相同材料、相同尺寸、相同工艺制作的贴片电容,103容量与104容量电容相同。

有机薄膜电容介质为有机薄膜材料,主要包括涤纶电容、聚丙烯电容(包括金属化聚丙烯电容)、聚乙脂电容(包括金属化聚乙脂电容)、聚酯电容、聚苯乙烯电容、聚碳酸酯电容等,外形如图所示:

 

下面给出各种类别的比较框图:

 

    大容量的电解电容,多用E6系列标度;小容量电解电容多用E12系列标度;容量小于<1uF以上的无极电容多用E24标度。

0
回复
2011-11-16 14:30

3、电感

电感线圈由铜导线绕制,等效电路如图所示:

 

寄生电阻  包括了绕线电阻、引脚串联电阻以及磁芯损耗电阻三部分组成,其中绕线电阻与线径、长度、铜线电阻率有关;引脚电阻与引线长短、粗细有关;磁芯损耗电阻与磁芯材料特性有关,显然磁芯损耗电阻还与与工作频率有关。寄生电容C主要是绕线圈与圈之间的杂散电容(为pF级),与绕线工艺有关。

0
回复
2011-11-16 14:38
@笨小孩1114
3、电感电感线圈由铜导线绕制,等效电路如图所示:[图片] 寄生电阻[图片] 包括了绕线电阻、引脚串联电阻以及磁芯损耗电阻三部分组成,其中绕线电阻与线径、长度、铜线电阻率有关;引脚电阻与引线长短、粗细有关;磁芯损耗电阻与磁芯材料特性有关,显然磁芯损耗电阻还与与工作频率有关。寄生电容C主要是绕线圈与圈之间的杂散电容(为pF级),与绕线工艺有关。

等效导纳:

 

  

显然:

(1) 当角频率ω(频率f)较小时,呈电感性。

(2) 当角频率ω等于  时,导纳Y虚部为0,呈现电阻性,即发生共振。令导纳Y虚部为0,即可求出共振角频率 

 

(3) 当角频率ω>  时,呈容性。

实际线圈电抗Z特性与理想电感L差别很大。当频率 接近 时,寄生电容C的影响不能忽略。当频率 = 时,呈阻性;而当频率 > ,呈容性,失去了电感特性。因此,为使线圈在电路中逼近理想电感属性,最高工作频率 一般取  

0
回复
2011-11-16 14:41
@笨小孩1114
等效导纳:[图片]   显然:(1)当角频率ω(频率f)较小时,呈电感性。(2)当角频率ω等于[图片] 时,导纳Y虚部为0,呈现电阻性,即发生共振。令导纳Y虚部为0,即可求出共振角频率[图片] 。[图片] (3)当角频率ω>[图片] 时,呈容性。实际线圈电抗Z特性与理想电感L差别很大。当频率[图片] 接近[图片] 时,寄生电容C的影响不能忽略。当频率[图片] =[图片] 时,呈阻性;而当频率[图片] >[图片] ,呈容性,失去了电感特性。因此,为使线圈在电路中逼近理想电感属性,最高工作频率[图片] 一般取[图片]  。

 

例如某线圈电感L=10mH,寄生电阻  =100Ω,寄生电容C=2pF,则共振频率:

 

在滤波电路中,电感线圈引线也不宜长,引线寄生电感对滤波有益,但引线寄生电阻会消耗额外功率。

0
回复
2011-11-16 14:46
关于电阻、电容、电感我了解到的,给大家贴出来了。不懂得可以探讨,不对的请大家指正。相互学习!认真阅读,必有收获啊!文档整理好了,给大家也贴出来,方便阅读。但是,只要仔细阅读,一遍就搞定啦!
0
回复
2011-11-16 14:54
@zvszcs
笨小孩,开始出手了恭喜
写的不对的,还请Z版指点啊。
0
回复
ncy231
LV.7
15
2011-11-16 15:21
@笨小孩1114
关于电阻、电容、电感我了解到的,给大家贴出来了。不懂得可以探讨,不对的请大家指正。相互学习!认真阅读,必有收获啊!文档整理好了,给大家也贴出来,方便阅读。但是,只要仔细阅读,一遍就搞定啦![图片]

不错不错,大牛的人们也是从这些基础的东西开始的,搞清楚这些对于选元件和分析电路都有很大帮助,楼主辛苦了,期待文档......

0
回复
隐形专家
LV.10
16
2011-11-16 15:23
@笨小孩1114
关于电阻、电容、电感我了解到的,给大家贴出来了。不懂得可以探讨,不对的请大家指正。相互学习!认真阅读,必有收获啊!文档整理好了,给大家也贴出来,方便阅读。但是,只要仔细阅读,一遍就搞定啦![图片]
小灵童基础在
0
回复
2011-11-16 15:28
@笨小孩1114
[图片]
0
回复
2011-11-16 15:46
@笨小孩1114
请大家仔细看上的图,横坐标是电阻阻值,纵坐标是频率.通过上面6副图,可见对于高阻值电阻,当频率升高时,寄生电容分流作用不能忽略,例如阻值大于100K的电阻,只能工作在频率
学习了
0
回复
2011-11-16 15:54
@笨小孩1114
关于电阻、电容、电感我了解到的,给大家贴出来了。不懂得可以探讨,不对的请大家指正。相互学习!认真阅读,必有收获啊!文档整理好了,给大家也贴出来,方便阅读。但是,只要仔细阅读,一遍就搞定啦![图片]

"文档整理好了,给大家也贴出来,方便阅读"

笨了,没看到你这句话,我已经把它都copy到word里方便自己阅读了对电阻、电容、电感的认识2 

0
回复
2011-11-16 15:56
@edie87@163.com
"文档整理好了,给大家也贴出来,方便阅读"笨了,没看到你这句话,我已经把它都copy到word里方便自己阅读了[图片]对电阻、电容、电感的认识2 

还有一点在整理的呢,整理OK,会给大家分享的。仔细看一下,不对的指出来,我纠正啊。我看了两遍没错,就贴出来了。

0
回复
amonson
LV.8
21
2011-11-16 18:03
写得好,电阻电容电感再加半导体,这些东西才是王道啊,再复杂的IC内部也就是这些东西。一般电源的应用都在低频段,所以电阻是没太大的问题,只需要考虑耐压、功率和散热即可。但电容和电感就复杂一些了,即便是低频段,电容的等效串联电阻也是不能忽略的,而且开关电源有斜率很大的电流和电压,某些电容的等效电感和布线的分布电感也是不能忽略的;电感或变压器也是如此,由于有斜率很大的电流和电压存在,其本身的分布电容和其他与之串联的器件的分布电容、甚至与之相连的铜皮与大地之间形成的电容在某些情况下都会带来问题。另一方面,电容的极板还可能对某些低电位导体产生电场辐射,电感或变压器则会产生空间磁场辐射,布局不注意也可能引发一些问题。
0
回复
2011-11-16 18:24
@amonson
写得好,电阻电容电感再加半导体,这些东西才是王道啊,再复杂的IC内部也就是这些东西。一般电源的应用都在低频段,所以电阻是没太大的问题,只需要考虑耐压、功率和散热即可。但电容和电感就复杂一些了,即便是低频段,电容的等效串联电阻也是不能忽略的,而且开关电源有斜率很大的电流和电压,某些电容的等效电感和布线的分布电感也是不能忽略的;电感或变压器也是如此,由于有斜率很大的电流和电压存在,其本身的分布电容和其他与之串联的器件的分布电容、甚至与之相连的铜皮与大地之间形成的电容在某些情况下都会带来问题。另一方面,电容的极板还可能对某些低电位导体产生电场辐射,电感或变压器则会产生空间磁场辐射,布局不注意也可能引发一些问题。
amonson 兄,哪方面都吃的比较透啊!有什么需要指点的就尽管说,相信你啊!里面可能还需要一些要完善的地方。现在只能先写到这里。
0
回复
amonson
LV.8
23
2011-11-16 18:45
@笨小孩1114
amonson 兄,哪方面都吃的比较透啊!有什么需要指点的就尽管说,相信你啊!里面可能还需要一些要完善的地方。现在只能先写到这里。
没有,第一句是以前我师傅给我讲的,我自己感觉就只把电阻吃得差不多了,电容和半导体可能通了一半,电感只能叫大概知道点皮毛而已。。。电子的东西可深可浅,哪敢随便就讲吃透的,真要深究,光一个电阻或半导体就够搞一辈子了。
0
回复
2011-11-16 18:49
@amonson
没有,第一句是以前我师傅给我讲的,我自己感觉就只把电阻吃得差不多了,电容和半导体可能通了一半,电感只能叫大概知道点皮毛而已。。。电子的东西可深可浅,哪敢随便就讲吃透的,真要深究,光一个电阻或半导体就够搞一辈子了。
说的也是,有些知识我也是请教我们搞电子的老师的。现在看了几本书,有些东西感觉懂了,但是讲不清楚。而且,现在出现的问题是越来越多,感觉自己都忙不过来了,什么都需要看。同时,就算你看懂了,实际应用中还是会出现这样那样的东西。
0
回复
2011-11-16 20:52

为了让更多朋友或者网友弄明白电阻,深刻的了解这个使用率非常高的元器件,我再补充谈一下关于电阻的分类,以及表示法等。请大家指正:

1、分类:根据材料,可将电阻分为:碳膜电阻、金属膜电阻、金属氧化膜电阻、实心(碳质)电阻和绕线电阻。

    第一类:碳膜(包括合成碳膜)电阻

阻值范围宽(10MΩ);耐高压;精度差(误差为5%10%20%),高频特性较差,常用作放大电路中的偏置电阻、数字电路中的上拉及下拉电阻。

由于精度低,因此标称阻值及误差用E6(精度为20%)E12(精度为10%)、E24(精度为5%)分度。

额定功率范围从1/8W10W,其中耗散功率为1/4W1/2W,偏差为5%10%的碳膜电阻器用得最多。

热稳定性较差,温度系数典型值为5000ppm/℃。即温度升高1,阻值的变化量为百万分之5000,即千分之五。例如一个标称阻值为10K的碳膜电阻,当温度升高10时,阻值增加10K×5‰×10,约0.5K

第二类:     金属膜(包括金属氧化膜)电阻

用真空镀膜或阴极溅射工艺,将特定金属或合金(例如镍铬合金、氧化锡或氮化钽)淀积在绝缘基体(如模制酚醛塑料)表面上形成薄膜电阻体,构成的电阻器成为金属膜电阻或金属氧化膜电阻。

阻值范围也宽(从1010MΩ),精度高(误差为0.1%1%),温度系数小(金属膜电阻为10~100ppm/°C;金属氧化膜电阻典型值为300ppm/°C),噪声低,体积小,频率响应特性好,常用作电桥电路、RC振荡电路及有源滤波器的参数电阻、高频及脉冲电路、运算放大电路中的匹配电阻。

但耐压较低。

由于精度高,因此标称阻值及误差用E48(精度为1%)E116(精度为0.5%1%)分度。阻值用3位有效数字表示。

金属氧化膜电阻温度系数比金属膜电阻大一些300~400ppm/°C),耗散功率较大。

0
回复
2011-11-16 20:57
    第三类:线绕电阻

线绕电阻阻值范围宽(从0.01Ω10MΩ)精度高(0.05%),温度系数小(<10ppm/°C),耗散功率大,但寄生参数(分布电容、寄生电感)大,高频特性差。常用在对阻值有严格要求的电路系统中,例如调谐网络和精密衰减电路。

第四类:    特种电阻

主要有热敏电阻(包括负温度系数的NTC电阻以及正温度系数的PTC电阻)、压敏电阻、光敏电阻、气敏电阻及磁敏电阻等。

0
回复
2011-11-16 21:03

2、标称值及误差

    工业标准电阻、电容、电感大小按E6E12E24E48E96E116E192系列规范分度。所谓E12分度规范,把阻值分为12档;而E24分度规范,把阻值分为24档,各分度阻值及误差范围如下表所示。

 工业标准电阻值误差分为:0.05%0.1%0.2%0.25%0.5%1%2%5%10%20%

各种标准的规格就不一一列出了。大家可以自己查找一下啦!

0
回复
2011-11-16 21:06

3、表示方法

第一种:色环表示法

    色环法多用于轴向封装电阻(即穿通式封装)

   

第二种:数码表示法

用三位(对于普通精度)或四位(高精度)数码表示数值。对于电阻来说,单位为Ω;对于电容来说,单位为PF;对于电感来说,单位为uH。例如102(对于电阻来说是10 00,即1KΩ;对于电容来说是1000PF,即0.001uF1nF)1203333等。

数码法多见于贴片电阻(SMC封装)

0
回复
2011-11-16 21:07
@笨小孩1114
3、表示方法第一种:色环表示法   色环法多用于轴向封装电阻(即穿通式封装)。[图片]   第二种:数码表示法用三位(对于普通精度)或四位(高精度)数码表示数值。对于电阻来说,单位为Ω;对于电容来说,单位为PF;对于电感来说,单位为uH。例如102(对于电阻来说是1000,即1KΩ;对于电容来说是1000PF,即0.001uF或1nF)、1203、333等。数码法多见于贴片电阻(即SMC封装)。

第三种:  文字符号法

文字符号法是指:用数字表示电阻器阻值的有效数字,用字母R——表示Ω、K——表示KΩ、M——表示MΩ作为阻值单位,且规定整数部分位于单位符号前,小数部分放在单元符号后,如下所示:

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

 

第四种:    直标法

在电阻体上直接标出阻值及误差,如10KΩ 5%。早期多用这种方法,目前电阻体积越来越小,直标法已不再适用。

0
回复
2011-11-16 21:11

 4、封装方式及尺寸

电阻有两种封装方式:轴向引线电阻器 (即传统穿通式AXIAL封装形式)及贴片电阻(SMD封装形式)

   

传统穿通式(AXIAL):结合安装工艺要求,对于1/16W 1/8W以下电阻,在印制板上可选用AXIAL0.3封装方式;对于1/4W电阻,多选用AXIAL0.4AXIAL0.5封装方式;对于1/2W1W电阻,可选用AXIAL0.5AXIAL0.6封装方式。1W以下小功率电阻引脚直径为0.400.60mm(即20mil25mil)。

在电路板上轴向封装元件引线较长,引线寄生电感比贴片封装大;占用电路面积也较大。但散热效果比贴片封装电阻好。

 

贴片电阻(SMD封装)0603封装规格电阻耗散功率为1/16W1/10W0805封装规格电阻耗散功率为1/8W(部分贴片1/8W电阻采用1005封装规格);1206封装规格电阻耗散功率为1/4W

0
回复
2011-11-16 21:13

5、电阻的主要参数

第一:阻值

导电材料在一定程度上阻碍电流流过的物理性能。 在保证测试灵敏度的情况下,应注意测试电压应可能低,时间尽量短,避免电阻发热引起误差。并使测量功率小于额定功率的10%

第二:    标称电阻及允差

实际值与标称值之间的差别。

误差与标称值之间并没有直接的联系,但阻值越大,误差越大。

 

第三:    额定功率

在正常大气压力(650-800mmhg)和额定温度下, 长期连续工作并能满足性能要求所允许的最大功率。

电阻的额定功率也是采用标准化的额定功率系列值:0.05(1/16W)0.125(1/8W)0.25(1/4W)0.5((1/2W)125102550100W

0
回复