详解模拟电路中常用电阻参数

电阻是一个普通的元件，却有不普通的门道。电阻的参数有很多，平时我们一般关注值、精度、额度功率，这三个指标合适即可。

诚然，在数字电路中，我们无需关注太多的细节，毕竟只有1和0的数字里面，不大计较微乎其微的影响。但是在模拟电路中，当我们使用精准的电压源，或者对信号进行模数转换，又或者放大一个微弱的信号时，阻值的小小变动都会带来很大的影响了。在与电阻斤斤计较的时候，当然就是在处理模拟信号的场合了，后面就根据模拟电路应用分析下电阻各参数的影响。

01电阻的额度阻值

电阻的额度阻值的选择往往被应用固定了，比如对一个LED灯限流，或者对某个电流信号取样，电阻的阻值基本没有其他选择。但是有些场合，对电阻的选择却有多种，比如对一个电压信号进行放大。如图1所示，放大倍数跟R2与R3的比例有关，与R2、R3的值无关。

这时选择电阻的阻值还是有根据的：

?电阻阻值越大，热噪声就越大，放大器的性能就越差；

?电阻阻值越小，工作时电流越大，电流噪声也就越大，放大器的性能就越差；

?这是很多放大电路的电阻是几十K的原因了，有需要用到大阻值的地方，或者是使用电压跟随器，或者使用T型网络来避免。

同相放大器

02电阻的精度

电阻的精度很好理解，这里不啰嗦了。电阻的精度一般有1%和5%，精密的要0.1%等。0.1%的价格大约是1%的十倍，1%的价格大约是5%的

1.3倍。

一般地，精度代号A=0.05%、B=0.1%、C=0.25%、D=0.5%、F=1%、G=2%、J=5%、K=10%、M=20%。

03电阻的额度功率

电阻的功率本来很简单，但是往往容易用得不恰当。比如2512的贴片电阻，额度功率是1W，根据电阻的规格书，温度超过70摄氏度时，电阻就要降额使用。

2512的贴片电阻到底能用到多大的功率呢？

在常温下，如果PCB焊盘没有特殊散热处理，2512的贴片电阻功率达到0.3W时，温度就可能要超过100甚至120摄氏度了。在125摄氏度的温度下，根据温度降额曲线，2512的额度功率需降额到30%了。这种情况在任何封装的电阻都需要注意的，不要迷信标称功率，关键的位置最好再三确认避免留下隐患。

04电阻的耐压值

电阻的耐压值一般比较少提，特别是新手，往往没有什么概念，以为电容才有耐压值。电阻两端能够施加的电压，一个是由额度功率决定，要保证功率不超过额度功率，另外就是电阻的耐压值了。

虽然电阻体的功率不超过额度功率，但是过高的电压会导致电阻不稳定、电阻引脚间爬电等故障，在使用时需根据使用的电压选择合理的电阻。

部分封装的耐压值包括：0603=50V，0805=100V，1206至2512=200V，1/4W插件=250V。而且，时间应用中，电阻上的电压应该比额度耐压值小20%以上，不然时间一长就容易出问题了。

1、元器件的定义与分类

o定义：

欧洲空间局ESA标准中的定义：完成某一电子、电气和机电功能，并由一个或几个部分构成而且一般不能被分解或不会破坏的某个装置。定义：在电子线路或电子设备中执行电气、电子、电磁、机电或光电功能的基本单元，该基本单元可由一个或多个零件组成，通常不破坏是不能将其分解的。

o分类：两大类

元件：在工厂生产加工时不改变分子成分的成品，本身不产生电子，对电压、电流无控制和变换作用。器件：在工厂生产加工时改变了分子结构的成品，本身能产生电子，对电压电流的控制、变换(放大、开关、整流、检波、振荡和调制等)，也称电子器件。

?电阻

最可靠的元件之一失效模式：开路、机械损伤、接点损坏、短路、绝缘击穿、

焊接点老化造成的电阻值漂移量超过容差

?电位器

失效模式：接触不良、滑动噪声大、开路等

?二极管

?集成电路

失效模式：漏电或短路，击穿特性劣变，正向压降劣变，开路可高阻失效机理：电迁移，热载流子效应，与时间相关的介质击穿(TDDB)，表面氧化层缺陷，绝缘层缺陷，外延层缺陷

?声表面波器件

?MEMS压力传感器

MEMS器件的主要失效机理：

o（1）粘附----两个光滑表面相接触时，在力作用下粘附在一起的现象；

o（2）蠕变----机械应力作用下原子缓慢运动的现象；变形、空洞；

o（3）微粒污染----阻碍器件的机械运动；

o（4）磨损----尺寸超差，碎片卡入；

o（5）疲劳断裂----疲劳裂纹扩展失效。

?真空电子器件(vacuum electronic device)

指借助电子在真空或者气体中与电磁场发生相互作用，将一种形式电磁能量转换为另一种形式电磁能量的器件。具有真空密封管壳和若干电极，管内抽成真空，残余气体压力为10-4～10-8帕。有些在抽出管内气体后，再充入所需成分和压强的气体。广泛用于广播、通信、电视、雷达、导航、自动控制、电子对抗、计算机终端显示、医学诊断治疗等领域。真空电子器件按其功能分为：

o实现直流电能和电磁振荡能量之间转换的静电控制电子管；

o将直流能量转换成频率为300兆赫～3000吉赫电磁振荡能量的微波电子管；

o利用聚焦电子束实现光、电信号的记录、存储、转换和显示的电子束管；

o利用光电子发射现象实现光电转换的光电管；

o产生X射线的X射线管；

o管内充有气体并产生气体放电的充气管；

o以真空和气体中粒子受激辐射为工作机理，将电磁波加以放大的真空量子电子器件等。

自20世纪60年代以后，很多真空电子器件已逐步为固态电子器件所取代，但在高频率、大功率领域，真空电子器件仍然具有相当生命力，而电子束管和光电管仍将广泛应用并有所发展。[1] 真空电子器件里面就包含真空断路器，真空断路器具有很多优点，所以在变电站上应用很多。真空断路器已被快易优收录，由于采用了特殊的真空元件，随着近年来制造水平的提高，灭弧室部分的故障明显降低。真空灭弧室无需检修处理，当其损坏时，只能采取更换。真空断路器运行中发生的故障以操作机构部分所占比重较大，其次为一次导电部分，触头导电杆等。

第二章元器件制造工艺与缺陷1、芯片加工中的缺陷与成品率预测芯片制造缺陷的分类：

o全局缺陷：光刻对准误差、工艺参数随机起伏、线宽变化等；在成熟、可控性良好的工艺线上，可减少到极少，甚至几乎可以消除。

o局域缺陷：氧化物针孔等点缺陷，不可完全消除，损失的成品率更高。

o点缺陷：冗余物、丢失物、氧化物针孔、结泄漏

来源：灰尘微粒、硅片与设备的接触、化学试剂中的杂质颗粒。2、混合集成电路的失效混合集成电路工艺：

o IC工艺：氧化、扩散、镀膜、光刻等

o厚膜工艺：基板加工、制版、丝网印刷、烧结、激光调阻、分离元器件组装等

o薄膜工艺：基板加工、制版、薄膜制备、光刻、电镀等

失效原因：元器件失效：31%互连失效：23%，引线键合失效、芯片粘结不良等沾污失效：21%关于混合集成电路：按制作工艺，可将集成电路分为：（1）半导体集成电路（基片：半导体）即：单片集成电路（固体电

路）工艺：半导体工艺（扩散、氧化、外延等）（2）膜集成电路（基片：玻璃、陶瓷等绝缘体）工艺：薄膜集成电路——真空蒸镀、溅射、化学气相沉积技术厚膜集成电路——浆料喷涂在基片上、经烧结而成（丝网印刷技术）3、混合集成电路

（Hybrid Integrated Circuit）特点：充分利用半导体集成电路和膜集成电路各自的优点，达到优势互补的目的；工艺：用膜工艺制作无源元件，用半导体IC或晶体管制作有源器件。三种集成电路的比较：

05电阻的温度系数

电阻温度系数是描述电阻随温度变化的参数。这个主要由电阻的材料决定的，一般厚膜片式电阻0603以上的封装都可以做到100ppm/℃，意思就是该电阻环境温度变化25摄氏度时，电阻值有可能变化了0.25%。

如果是12bit的ADC，0.25%的变化也就是10个LSB了。

所以像AD620这样的运放，仅靠一个电阻调整放大倍数的，很多老工程师不会贪方便而使用，他们会使用常规电路，通过两个电阻的比例调节放大倍数，当电阻是相同类型的电阻时，温度引起的阻值变化不会带来比例的变化，电路就更稳定。在要求更高的精密仪表，会使用金属膜电阻，他们的温漂做到10至20ppm是容易的，当然也就贵点。

总之，在仪表类的精密应用中，温度系数绝对是很重要的一个参数，电阻不精准可以在校准时调整参数，电阻随外界温度的变化是控制不了的。

06电阻的结构

电阻的结构比较多，这里提下能想起来的应用。

机器的启动电阻，一般是用电阻对大容量的铝电解进行预充电，充

满铝电解后闭合继电器接通电源工作。这种电阻需要耐冲击，最好使用

大绕线电阻，电阻的额度功率不是很重要，但瞬时功率却很高，普通的

电阻难满足要求。

高压应用，比如电容放电的电阻，实际工作电压超过500V，最好使用高

压玻璃釉电阻而不是普通的水泥电阻。

尖峰吸收的应用，比如可控硅模块两端需要并联RC做吸收，做

dv/dt保护，最好就实现无感绕线电阻，这样才能对尖峰有良好的吸收

性能并且不容易被冲击损坏。