第一节
电阻器的基础知识
一、电阻器的分类及技术指标
电阻器是电路元件中应用最广泛的一种,在电子设备中占元件总数的30%以上,其质量的好坏对电路工作的稳定性有极大影响。电阻器的主要用途是稳定和调节电路中的电流和电压,也可作为分流器、分压器和消耗电能的负载等。
电阻器按结构可分为固定式、可变式和敏感式三大类。电阻器的分类详见表3-1。
表3-1 电阻器按结构分类
图3-1所示为常用的几种电阻器实物图。
图3-1 常用的几种电阻器实物
除了上述电阻器外,还有一类特殊类型的电阻器。例如:棒状电阻器、管状电阻器、片状电阻器、纽扣状电阻器以及具有双重功能的熔断电阻器等。
二、电阻器的型号、主要性能指标及标称阻值
1.电阻器的型号
电阻器的型号命名详见表3-2。
表3-2 电阻器的型号命名法
示例:RJ71-0.125-5.1k Ⅰ型电阻器的命名含义,如图3-2所示。
图3-2 RJ71-0.125-5.1kⅠ型电阻器的命名含义
由此可见,这是精密金属膜电阻器,其额定功率为1/8W,标称电阻值为5.1kΩ,允许误差为±5%。
2.电阻器的主要性能指标
电阻器的主要性能指标有:标称阻值和允许误差、额定功率、最大工作电压、温度系数、电压系数、噪声电动势、高频特性、老化系数等。
3.电阻器的标称阻值
标称阻值是指电阻体表面上标志的电阻值。其单位为欧(Ω),对热敏电阻器则指25℃时的阻值,或标以千欧(kΩ)、兆欧(MΩ)。标称阻值系列如表3-3所示。
表3-3 标称阻值
任何固定电阻器的阻值都应符合表3-3所列数值乘以10nΩ,其中n为整数。
三、电阻器的允许误差及额定功率
1.电阻器的允许误差
允许误差是指电阻器和电位器实际阻值对于标称阻值的最大允许误差范围。它表示产品的精度。一个电阻器的实际阻值不可能绝对等于标称阻值,总是有一定的偏差的。两者间的偏差允许范围称为允许误差。一般允许误差小的电阻器,其阻值精度就高,稳定性也好,但生产要求就相应提高,成本也加大,价格也就贵些。电阻器的电阻允许误差应根据电路或整机实际要求来选用。例如通常的电子制作实验对电阻精度大多无特殊要求,可选用普通型的电阻器(允许误差为±5%、±10%、±20%均可);在测量仪表(如万用表)及精密仪器中,对许多电阻器都要求高精度(如±l%、±0.5%等),不能选用普通精度的电阻器。
允许误差等级如表3-4所示。线绕电位器允许误差一般小于±10%,非线绕电位器的允许误差一般小于±20%。
表3-4 允许误差等级
电阻器的阻值和误差一般都用数字标印在电阻器上,但体积很小的一些合成电阻器,其阻值和误差常用色环来表示,如图3-3所示。它是在靠近电阻器的一端画有四道或五道(精密电阻)色环,第一道色环靠近电阻的一端,露着电阻本色较多的另一端为末端。其中,第一道色环、第二道色环以及精密电阻的第三道色环都表示其相应位数的数字。其后的一道色环则表示前面数字再乘以10的n次幂,最后一道色环表示阻值的容许误差,其中第五条色环的宽度宽于其他色环。各种颜色所代表的意义如表3-5、表3-6所示。
图3-3 阻值和误差的色环标记
表3-5 四色环颜色的意义
表3-6 五色环颜色的意义
例如,四色环电阻器的第一、二、三、四道色环分别为棕、绿、红、金色,则该电阻的阻值和误差分别为:
R=(1×10+5)×102Ω=1500Ω,误差为±5%
即表示该电阻的阻值和误差是:1.5kΩ±5%。
2.电阻器的额定功率
电阻器的额定功率是在规定的环境温度和湿度下,假定周围空气不流通,在长期连续负载而不损坏或基本不改变性能的情况下,电阻器上允许消耗的最大功率。当超过额定功率时,电阻器的阻值将发生变化,甚至发热烧毁。不同材料的电阻器额定功率与电阻器外形尺寸及应用的环境温度有关。在选用时,根据电阻器的额定功率和环境温度的不同,应当留有不同的裕量,为保证安全作用,一般选其额定功率比它在电路中消耗的功率高1~2倍。
额定功率分19个等级,常用的有1/20W、1/8 W、1/4W、1/2W、1W、2W、4W、5W、7W和10W。在电路图中,非线绕电阻器额定功率的符号表示法如图3-4所示。
图3-4 额定功率的符号表示法
实际中应用较多的有1/4W、1/2W、1W、2W。线绕电位器应用较多的有2W、3W、5W、10W。电阻器的额定功率系列见表3-7。
表3-7 电阻器的额定功率系列
四、选用电阻器注意的问题
选用电阻器时注意的问题见表3-8。
表3-8 选用电阻器时注意的问题
例如表3-8中的问题8,一个电阻可等效成一个R、L、C二端线性网络,如图3-5所示。不同类型的电阻,R、L、C三个参数的大小有很大差异。线绕电阻本身是电感线圈,所以不能用于高频电路中。薄膜电阻中,电阻体上刻有螺旋槽的,工作频率在10MHz左右;未刻螺旋槽的(如RY型)工作频率则更高。
图3-5 电阻器的等效电路