电子软硬件设计之初识电阻
发布于2019-04-29 15:29:48
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写在开头：从今天开始，逐步讲下元器件的知识及相应用法，然后以一个项目为实例从原理图、PCB到程序编写，调试，一步步实现功能。
首先介绍的，也是我们电路设计中，最常用的器件——电阻。
电阻，英文单词是Resistor，在电路图中，一般建库的时候就命名为res，编号以字母R开头，比如在电路图中定义R1，R2之类，如图1。
这个代表此电阻编号为R1，阻值是4.7K。
什么是电阻，顾名思义，就是对电流起到阻碍作用的一种导体。而阻值，就是将这种阻碍作用，以具体数值的方式显现，阻值越大，对电流的阻碍作用就越大。
电阻一般分为通用电阻器、敏感电阻器及可变（可调）电阻器电位器。其中，又以通用电阻器最为常见，用量也是最多。
那通用电阻器又可以分类吗？当然可以。它又可分为薄膜电阻器、绕线电阻器等等之类，再细分，薄膜有可以分为很多，例如碳膜、化学沉积膜、金属膜等等。
关于具体的材质，我们不需要了解很细，只需大概知道就行。
按照电阻的样式，有插件与贴片2种方式。在产品越来越小型化的设计中，贴片电阻的使用频率也越来越高。
下面就讲下贴片电阻。
贴片电阻就是将电阻做成了一个个片状的样式，有大有小。我们常提到0603、0805，就是贴片电阻所用的封装，这也是贴片电阻的形状大小。那么0603又是什么含义呢？
06，代表的是长度，采用英制单位，实际尺寸为0.063英寸，1英寸为25.4毫米，0.063英寸等于1.6002毫米。
03，代表的是宽度，同样采用英制单位，实际尺寸是0.031英寸，换算成公制，是0.7874毫米。
实际制作封装时，封装要比实物大一些，以保证焊接点良好。
懂了0603，那么0805、1206之类也就知道了是怎么定义的。
那么，怎么知道当前电阻的阻值呢？
对于普通贴片电阻，上面会有丝印，代表了阻值与精度，例如图2。
在图2中，我们可以看到，电阻的丝印是103，该电阻的阻值是1.0*103=10K，单位是欧姆。同理102为1K，122为1.2K。该电阻的精度是5%。
那1%精度的阻值怎么表示？用4位数字，1001=1K，1%；1002=10K，1%。但是有些时候，写不下这么多字，那就要用其他符号来代替，有时干脆就仍是102表示1%精度的1K电阻。这时看精度，就要看下整盘上的型号，查询其规格书。
这里需要注意，小阻值的电阻，会有些不一样，比如0.01Ω的电阻，表示方法是R01，其中R代表的是小数点。
在电路设计中，知道电压和电流，就能够根据欧姆定律算出所需的电阻值，依旧举例说明：5V的电压，电流需要20mA，那么电阻应是250Ω，那么，0402、0603、或者0805，可以随便使用吗？
答案是否定的，因为每种封装对应的功率不一样，通常情况下的封装与功率关系见表1。
封装功率
02011/20W
04021/16W
06031/10W
08051/8W
12061/4W
表1封装与功率关系
此时，我们再计算下刚才250Ω所需要的功率：U*I=5*0.02=0.1W，为了保险起见，我们需要大于0.1W的功率，所以我们至少选用0805封装。
在设计电路图中，用什么来表示电阻呢？
就是用图1的样式，一个长方形，两边各引出一根线，当然，在一些电路图中，我们也能看到不一样的图形，如图3。
电阻在电路中的作用，主要有分压、限流、上下拉。
分压，就是把高电压降下来，如图4所示，芯片需要检测外部12V的有无情况，但是芯片的耐压是5V，12V的电压信号直接输入，芯片就会承受不住而烧毁。那么将12V的电压经过2个电阻分压，得到Vout，可以算出Vout=4.8V，小于5V，那么可以与芯片的IN1管脚互连。
限流，就是限制该通路中的电流值，防止过大。如图5，绿色LED的电流有一个最大值，超过此值的话，LED就会损毁，所以需要在串联一个电阻，降低电流值。
上拉及下拉，就是当输出或输入不确定时，将管脚进行上拉或者下拉，保证电平稳定。此处以上拉举例，具体见图6。
电路分析：当IO为高电平，Q1导通，Vout输出低；当IO为低电平时，Q1截止，假如R2此处断开的话，那么Vout就无法确定状态，只有加上R2后，通过5V与电阻R2将Vout拉高。所以说，此处R2的作用就是上拉。
