電子軟硬體設計之初識電阻

寫在開頭：從今天開始，逐步講下元器件的知識及相應用法，然後以一個項目為實例從原理圖、PCB到程序編寫，調試，一步步實現功能。

首先介紹的，也是我們電路設計中，最常用的器件——電阻。

電阻，英文單詞是Resistor，在電路圖中，一般建庫的時候就命名為res，編號以字母R開頭，比如在電路圖中定義R1，R2之類，如圖1。

圖1 電阻

這個代表此電阻編號為R1，阻值是4.7K。

什麼是電阻，顧名思義，就是對電流起到阻礙作用的一種導體。而阻值，就是將這種阻礙作用，以具體數值的方式顯現，阻值越大，對電流的阻礙作用就越大。

電阻一般分為通用電阻器、敏感電阻器及可變（可調）電阻器電位器。其中，又以通用電阻器最為常見，用量也是最多。

那通用電阻器又可以分類嗎？當然可以。它又可分為薄膜電阻器、繞線電阻器等等之類，再細分，薄膜有可以分為很多，例如碳膜、化學沉積膜、金屬膜等等。

關於具體的材質，我們不需要了解很細，只需大概知道就行。

按照電阻的樣式，有插件與貼片2種方式。在產品越來越小型化的設計中，貼片電阻的使用頻率也越來越高。

下面就講下貼片電阻。

貼片電阻就是將電阻做成了一個個片狀的樣式，有大有小。我們常提到0603、0805，就是貼片電阻所用的封裝，這也是貼片電阻的形狀大小。那麼0603又是什麼含義呢？

06，代表的是長度，採用英制單位，實際尺寸為0.063英寸，1英寸為25.4毫米，0.063英寸等於1.6002毫米。

03，代表的是寬度，同樣採用英制單位，實際尺寸是0.031英寸，換算成公制，是0.7874毫米。

實際製作封裝時，封裝要比實物大一些，以保證焊接點良好。

懂了0603，那麼0805、1206之類也就知道了是怎麼定義的。

那麼，怎麼知道當前電阻的阻值呢？

對於普通貼片電阻，上面會有絲印，代表了阻值與精度，例如圖2。

圖2 貼片電阻實物

在圖2中，我們可以看到，電阻的絲印是103，該電阻的阻值是1.0*103=10K，單位是歐姆。同理102為1K，122為1.2K。該電阻的精度是5%。

那1%精度的阻值怎麼表示？用4位數字，1001=1K，1%；1002=10K，1%。但是有些時候，寫不下這麼多字，那就要用其他符號來代替，有時乾脆就仍是102表示1%精度的1K電阻。這時看精度，就要看下整盤上的型號，查詢其規格書。

這裡需要注意，小阻值的電阻，會有些不一樣，比如0.01Ω的電阻，表示方法是R01，其中R代表的是小數點。

在電路設計中，知道電壓和電流，就能夠根據歐姆定律算出所需的電阻值，依舊舉例說明：5V的電壓，電流需要20mA，那麼電阻應是250Ω，那麼，0402、0603、或者0805，可以隨便使用嗎？

答案是否定的，因為每種封裝對應的功率不一樣，通常情況下的封裝與功率關係見表1。

封裝功率

02011/20W

04021/16W

06031/10W

08051/8W

12061/4W

表1封裝與功率關係

此時，我們再計算下剛才250Ω所需要的功率：U*I=5*0.02=0.1W，為了保險起見，我們需要大於0.1W的功率，所以我們至少選用0805封裝。

在設計電路圖中，用什麼來表示電阻呢？

就是用圖1的樣式，一個長方形，兩邊各引出一根線，當然，在一些電路圖中，我們也能看到不一樣的圖形，如圖3。

圖3 電阻的另一種圖形

電阻在電路中的作用，主要有分壓、限流、上下拉。

分壓，就是把高電壓降下來，如圖4所示，晶片需要檢測外部12V的有無情況，但是晶片的耐壓是5V，12V的電壓信號直接輸入，晶片就會承受不住而燒毀。那麼將12V的電壓經過2個電阻分壓，得到Vout，可以算出Vout=4.8V，小於5V，那麼可以與晶片的IN1管腳互連。

圖4 分壓

限流，就是限制該通路中的電流值，防止過大。如圖5，綠色LED的電流有一個最大值，超過此值的話，LED就會損毀，所以需要在串聯一個電阻，降低電流值。

圖5 限流

上拉及下拉，就是當輸出或輸入不確定時，將管腳進行上拉或者下拉，保證電平穩定。此處以上拉舉例，具體見圖6。

圖6 上拉

電路分析：當IO為高電平，Q1導通，Vout輸出低；當IO為低電平時，Q1截止，假如R2此處斷開的話，那麼Vout就無法確定狀態，只有加上R2後，通過5V與電阻R2將Vout拉高。所以說，此處R2的作用就是上拉。