电阻、电容和电感的选型指南20100820

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电容参数
• 允许误差：±5%、±10%、±20%，误差越小越好，根 据具体电路所允许的范围和成本综合考虑；
• 介质损耗：损耗功率和和无功功率之比即损耗角的正切值， 损耗角太大的电容不适合在高频工作；
• 封装：主要有0805、0603、0402等，0402较常用，另外，
电容引线的影响
• 谐振点除了与LC有关外，与电容的引线长 度也有关，引线越长，电感越大，谐振频 率越低。故电容引线尽量短，电容的正确 安装方法和不正确安装方法如图所示。
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电容的介质温度稳定性
不同的电容介质随着温度变化不同,容值也随着温度变化 ;按温度稳定 性分以下几类：
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电容分类
• 多层陶瓷片式电容(Multilayer Ceramic Capacitors) :是由 平行的陶瓷材料和电极材料层叠而成；由于等效串联电阻 （ESR）小，额定纹波电流大；阻抗低，尺寸小，无极性；
• 电解电容：一般容值大于1uF，是用薄的化氧化膜作介质 的电容，因为氧化膜单向导电，电解电容具有极性；常用 作滤波和存储电荷用。电解电容常见的电解电容有下面两 种：
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电容等效模型
• 在交流电路中，电容器的容抗为：
1
XC = 2πfC
f：交流信号频率，单位Hz。 C：电容量，单位F。
Xc：容抗，单位欧姆Ω。
• 电容实际是由等效电感（ESL）、电容和等效电阻 （ESR）构成的串联网络。
• 大电容ESR一般为MΩ ，小容量的就几Ω ; ESL 的存在， 电容在高频时表现为感抗。
• 绕线电阻 ：用高阻合金线绕在绝缘骨架上制成， 外面涂有耐热的釉绝缘层或绝缘漆。绕线电阻具 有较低的温度系数，阻值精度高， 稳定性好，耐
热耐腐蚀，主要做精密大功率电阻使用，缺点是 高频性能差，时间常数大。
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电阻分类
• 金属氧化膜电阻：利用高温燃烧技术于高热传导 的瓷棒上面烧附一层金属氧化薄膜（用锡和锡的 化合物喷制成溶液，经喷雾送入500~500℃的恒 温炉，涂覆在旋转的陶瓷基体上而形成的。并在 金属氧化薄膜车上螺旋纹做出不同阻值，然后于 外层喷涂不燃性涂料。其性能与金属膜电阻器类 似，但电阻值范围窄。它能够在高温下仍保持其 安定性，其典型的特点是金属氧化膜与陶瓷基体 结合的更牢，电阻皮膜负载之电力亦较高。耐酸 碱能力强，抗盐雾，因而适用于在恶劣的环境下 工作。它还兼备稳定，高频特性好的优点。
电阻、电容和电感选型指南
张可雄
2010.08
电阻
电阻是导体的一种基本性质， 与导体的尺寸、 材料、温度有关。
电阻可以分为三大类：固定电阻，可变电阻， 特种电阻；在电子产品中， 以固定电阻应用最多。 按材料主要有碳膜电阻、水泥电阻、金属膜电阻 和线绕电阻等；而固定电阻以其制造材料又可分 为很多种， 常见的有 型碳膜电阻、 金属膜电阻、 线绕电阻、片状电阻。
• 能用级（Ⅲ）的介质材料Y5V，有一定温度限制，在-30℃到85℃范 围内其容量变化可达 22%到-82%；
• 高频电路：分布参数越小越好,应选用金属膜电阻、 金属氧化膜电阻等高频电阻；
• 低频电路：绕线电阻、碳膜电阻都适用； • 退耦电路、滤波电路： 对阻值变化没有严格要求，
任何类电阻都适用；
• 根据电路板大小选用电阻。
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电阻的作用
主要作用 • 分压：为电路其他元件提供合适的电压； • 限流：保证电路的电流不超过某一值； • 上拉、下拉电压
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电容等效模型
理想电容的阻抗是随着频率的升高 降低，实际电容的阻抗特性如图所示： 在某一点发生谐振，在这点电容的阻 抗等于等效ESR，谐振频率由ESL和 C共同决定，LC越大，则谐振频率越 低，电容的高频滤波效果越差 ； 频率低时，呈容性，阻抗随频率的增 加而降低； 谐振点以上，由于ESL的作用，电容 阻抗随着频率的升高而增加，电容呈 感性，对高频噪声的旁路作用减弱， 甚至消失。
数小的电阻 。
耐压值：基本上我们用的电阻都是采用电解质材料封装做成的，对于低阻值电阻， 首先是热损坏，基本上不考虑耐压值；但是对于大阻值电阻，例如1Mohm 0402 1/16W电阻 最大工作电压100V时，最大功率只有0.01W，是不会热烧 坏的；但是会首先发生电解质层击穿损坏，电阻也有额定工作电压的。我们 目前常用的单个0402电阻额定工作电压100V，排阻50V。
额定功率 • 电路中 长期连续工作所允许消耗的最大功率，具体有 1/16W 、1/8 W、1/4
W、1/2W 、1W； • 所选额定功率应大于实际承受功率的两倍以上才能保证：在电路中长期工作
的可靠性；
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电阻选型
Fra Baidu bibliotek
• 要首选通用型电阻，通用型电阻种类较多、规格 齐全、生产批量大,且阻值范围、外观形状、体积 大小都有挑选的余的，便于采购、维修；
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电阻分类
• 贴片电阻（片式电阻）：金属玻璃铀电阻的一种 形式，它的电阻体是高可靠的钌系列玻璃铀材料 经过高温烧结而成，体积小，精度高，稳定性和 高频性能好。而贴片排阻则是将多个相同阻值的 贴片电阻制作成一颗贴片电阻，目的是可有效地 限制元件数量，减少制造成本和缩小电路板的面 积。
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电阻主要参数
阻值表示方法：大阻值的电阻用三位数表示阻值大小，前两位是有效 数字，第三位是10的指数，如102即1K;较小电阻用＊R ＊表示， 如5R1即5.1ohm；选择电阻时标称阻值与所需电阻阻值差值越小 越好；
允许误差
• ±5%、±10%、±20%为普通电阻，±0.1%、±0.2%、±0.5%、 ±1%、±2%为精密电阻；
• 大的封装相对额定功率较大，通过的电流比较大。
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电阻选型
温度系数 • 电阻的阻值一般随温度变化而变化,正温度系数(PTC)电阻的阻值随温度升高
而增大，负温度系数(NTC)电阻的阻值随温度升高而减小； • 根据电路的发热程度及对电阻的稳定性综合考虑； • 功率放大电路、偏置电路、取样电路：电路对稳定性要求比较高,应选温度系
• 额定电压通常是指直流工作电压，若电容器工作于脉动电 压下，则交、直流分量的总和须小于额定电压。在交流分 量较大的电路中（例如滤波电路），电容器的耐压应留有 充分余量。
• 额定电压：6.3V、10V、16V、25V、50V等； • 额定电压应高于工作电压30—50%。
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常用电阻标称值
• 精度为5％的碳膜电阻，以欧姆为单位的标称值： 1.0 5.6 33 160 820 3.9K 20K 100K 510K 2.7M 1.1 6.2 36 180 910 4.3K 22K 110K 560K 3M 1.2 6.8 39 200 1K 4.7K 24K 120K 620K 3.3M 1.3 7.5 43 220 1.1K 5.1K 27K 130K 680K 3.6M 1.5 8.2 47 240 1.2K 5.6K 30K 150K 750K 3.9M 1.6 9.1 51 270 1.3K 6.2K 33K 160K 820K 4.3M 1.8 10 56 300 1.5K 6.6K 36K 180K 910K 4.7M 2.0 11 62 330 1.6K 7.5K 39K 200K 1M 5.1M 2.2 12 68 360 1.8K 8.2K 43K 220K 1.1M 5.6M 2.4 13 75 390 2K 9.1K 47K 240K 1.2M 6.2M 2.7 15 82 430 2.2K 10K 51K 270K 1.3M 6.8M 3.0 16 91 470 2.4K 11K 56K 300K 1.5M 7.5M 3.3 18 100 510 2.7K 12K 62K 330K 1.6M 8.2M 3.6 20 110 560 3K 13K 68K 360K 1.8M 9.1M 3.9 22 120 620 3.2K 15K 75K 390K 2M 10M 4.3 24 130 680 3.3K 16K 82K 430K 2.2M 15M 4.7 27 150 750 3.6K 18K 91K 470K 2.4M 22M 5.1 30
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电容
电容就是“储存电荷的容器”, 电容分为容 量固定电容与容量可变电容。固定容量电容分为 陶瓷、 云母、 纸质、薄膜、电解几种，常见的有 电解电容和瓷片电容。
• 瓷片电容：用高介电常数的电容陶瓷(钛酸钡一氧 化钛)挤压成圆管、圆片或圆盘作为介质，并用烧 渗法将银镀在陶瓷上作为电极制成。一般容值小 于1uF，比如独石电容、涤纶电容、小容量的云 母电容等，通常在高频电路中使用；
• 精度越高越好，根据具体电路所允许的范围和成本综合考虑，时间 常数RC电路所需电阻的误差尽量小，一般可选5%以内；对退耦电 路,反馈电路、滤波电路、负载电路对误差要求不太高，可选10%20%的电阻；
封装
• 贴片电容的大小，用英寸来表示，如0805，表示长度0.08英寸 （=0.08×24.50mm=1.96mm），宽度为0.05英寸（即1.225mm）， 主要封装有0805、0603、0402 ，0402较常用；
电阻器在交流高频场合中使用时，电阻器自身的分布电 感LR和分布电容CR不容忽略，故必须考虑其固有电感、 固有电容的影响。此时电阻器的等效电路相当于一个直流电 阻与分布电感串联，然后再与分布电容并联。
在电路中应尽量选择分布电感，分布电容小的电阻器， 或使用无引脚电阻，一般膜式电阻的分布电感和分布电容较 小，线绕式较大。
大的封装相对额定电压和容值做的较大；
• 漏电流=(leakage current)：电容并不是绝对绝缘，存在漏 电电流 I＝K×CV (K是常数 ) ,电容容量愈高，漏电流就愈 大 , 降低工作电压可降低漏电流；
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电容参数
• 电容器中的电介质能够承受的电场强度是有限的，当施加 在电容器上的电压超过一定值时，电介质有可能被击穿而 损坏。额定工作电压是指，在规定的工作温度范围内，电 容器在电路中连续工作而不被击穿的加在电容器上的最大 有效值，习惯上叫电容器的耐压。
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电阻分类
• 碳膜电阻（碳薄膜电阻）：利用真空喷涂技术在 瓷棒上面喷涂一层碳膜，再将碳膜外层加工切割 成螺旋纹状，依照螺旋纹的多少来定其电阻值， 螺旋纹愈多时表示电阻值愈大，最后在外层涂上 环氧树脂密封保护而成；其阻值误差高，价钱便 宜。
• 金属膜电阻（金属拍摄电阻）：同样利用真空喷 涂技术在瓷棒上面喷涂，只是将炭膜换成金属膜 （如镍铬） ，并在金属膜车上螺旋纹做出不同阻 值，并且于瓷棒两端度上贵金属。虽然它较碳膜 电阻器贵，但稳定、受温度影响小，精确度高成。
• 铝电解电容 ：用浸有糊状电解质的吸水纸夹在两条铝箔 中间卷绕而成。 普通铝电解电容不适于在高频和低温下 应用， 不宜使用在25 kHz以上频率,通常作低频旁路、耦 合和电源滤波用；
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电容分类
贴片式钽电容：
• 用金属钽（Ｔa）作为阳极材料而制成的，本身没 有电感，但同时也限制了它的容量。
• 超稳定级（工类）的介质材料为COG或NPO，在温度从-55℃到 125℃时容量变化为0±30ppm/℃，电容量随频率的变化小于 ±0.3ΔC ， 适用于振荡器、谐振器的槽路电容，以及高频电路中的 耦合电容；
• 稳定级（II类）的介质材料为X7R，当温度在-55℃到 125℃时其容量 变化为15%，应用于要求不高的工业应用，在相同的体积下电容量可 以做的比较大；
• 寿命长、耐高温、准确度高、滤高频改波性能极 好；
• 等效串联电阻小(ESR),高频性能好； • 使用温度范围宽，耐高温 由于钽电容内部没有电
解液，很适合在高温下工作，一般50℃~100℃的 温度下比铝电容性能好；
• 价格比铝电容贵，耐电压及电流能力相对较弱。 它被应用于小容量的低频滤波电路中。
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