大家好，我是軒哥！

今天想從YAGEO的RC系列電阻說(shuō)起，談一談經(jīng)驗(yàn)豐富的工程師對(duì)電阻的認(rèn)識(shí)。

新入行的硬件工程師往往對(duì)電子元器件的參數(shù)知之甚少，有些同學(xué)即便能羅列出一些來(lái)，也只是死記硬背出來(lái)，對(duì)其因果由來(lái)都是一知半解的。

接下來(lái)我們從一個(gè)料號(hào)說(shuō)起，具體談一談小小的一個(gè)表貼電阻，到底存在哪些我們?cè)O(shè)計(jì)中需要的知識(shí)，有哪些是我們不關(guān)心又非常重要的參數(shù)。

國(guó)巨電阻：RC0402JR-07100KL

【RC0402JR-07100KL 】 這是一個(gè)國(guó)巨品牌的RC系列中的100K的電阻，我的這個(gè)簡(jiǎn)單的中文描述中涉及了三個(gè)知識(shí)點(diǎn)：電阻的品牌，電阻的系列，電阻的阻值。

大部分新入行的電子工程師，往往只關(guān)注了電阻的阻值，因?yàn)檫@是原理圖設(shè)計(jì)中最關(guān)鍵的一個(gè)參數(shù)，我們?cè)谠O(shè)計(jì)中經(jīng)常信手拈來(lái)的電阻選型首先考慮的就是阻值。

大家都知道，這種阻值不是可以隨意選取的。

比如我想使用一個(gè)212K的電阻，對(duì)不起，這樣的電阻是沒(méi)有廠家生產(chǎn)的，即使有也是非常小眾的。

工程師選擇的時(shí)候，也許是為了有利于計(jì)算，方便了很多，但是等到真正批量生產(chǎn)的時(shí)候就會(huì)飽受供貨差，成本高的困擾。

那么我們平時(shí)選擇電阻，諸如1K，22K，47K，68K這樣的阻值是怎么定義的呢？

常用電阻值的起源

這里先看一下IEC技術(shù)委員

1948年IEC第12技術(shù)委員會(huì)(無(wú)線電通訊)在斯德哥爾摩會(huì)議討論過(guò)程中，一致同意國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化最緊迫的課題之一就是電阻器和0.1uF以下電容器的優(yōu)先數(shù)系列。盡管想使這些系列按照10√10數(shù)系標(biāo)準(zhǔn)化，但在若干國(guó)家內(nèi)由于上述元件針對(duì)5√10、10√10和20√10允許偏差進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化已經(jīng)采用了12√10數(shù)系，而在采用了12√10數(shù)系的這些國(guó)家中要改變商業(yè)慣例是不切合實(shí)際的。雖然采用10√10數(shù)系更符合ISO的慣例，但考慮到現(xiàn)實(shí)情況委員會(huì)只能對(duì)不得不推薦12√10數(shù)系表示遺憾。而優(yōu)先數(shù)E6、E12和E24系列提案是1950年在巴黎會(huì)議上被接受的，隨后發(fā)布了IEC 63號(hào)標(biāo)準(zhǔn)(第一版)。

E系列是一種由幾何級(jí)數(shù)構(gòu)成的數(shù)列。E系列首先在英國(guó)的電工工業(yè)中應(yīng)用，故采用Electricity的第一個(gè)字母E標(biāo)志這一系列，它是以6√10(10開(kāi)6次方) 、 12√10 、24√10、48√10、96√10 、192√10為公比的幾何級(jí)數(shù)，分別稱為E6系列、E12系列、E24系列、E48系列、E96系列、E192系列。

我們現(xiàn)在常規(guī)的貼片電阻阻值采用E24，E96系列。系列和相應(yīng)的阻值換算關(guān)系，我們用E6來(lái)舉例：

所以我們常常選用的阻值并不是沒(méi)有規(guī)律的，他是按照上面的公式計(jì)算出來(lái)的近似值，說(shuō)起來(lái)也是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化史上的一個(gè)歷史包袱。講完了這個(gè)阻值，我們?cè)倭囊涣牧硗鈨蓚€(gè)不起眼的參數(shù)，品牌和系列。

電阻的品牌和質(zhì)量

就目前來(lái)講，研發(fā)和制造電阻的廠家非常多，但國(guó)巨絕對(duì)是占據(jù)了電阻市場(chǎng)的半邊天，其他的還有ROHM，Viking，厚生，廣東風(fēng)華，華新科技在小尺寸市場(chǎng)做的也不錯(cuò)。而國(guó)巨的RC系列是指的一般厚膜電阻，國(guó)巨對(duì)于電阻的研發(fā)進(jìn)行了很多細(xì)分市場(chǎng)，比如汽車專用車規(guī)電阻，薄膜電阻，還有專門(mén)的高耐壓的陶瓷電阻，金屬氧化物電阻，一般消費(fèi)類電子最常選用的都是這個(gè)RC系列。講到這里跟他家講一個(gè)我的研發(fā)經(jīng)歷，曾經(jīng)一個(gè)產(chǎn)品上選擇一顆0805封裝的電阻用于對(duì)輸入信號(hào)做限流處理，輸入信號(hào)是通過(guò)一個(gè)塑料端子利用線束引入的，需要在組裝的時(shí)候進(jìn)行接插件的對(duì)插。開(kāi)始我們量產(chǎn)的非常順利，幾乎沒(méi)有不良，后來(lái)由于市場(chǎng)行情，我們將電阻的品牌從國(guó)巨切換到Viking，奇怪的事情就發(fā)生了。每一批都會(huì)有幾個(gè)板子的電阻失效，失效模式為阻值變大，后來(lái)經(jīng)過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，確認(rèn)了是由于接插件在接插的過(guò)程中導(dǎo)致PCB變形，引起電阻應(yīng)力失效，而從此中看來(lái)，國(guó)巨的電阻在可靠性方面確實(shí)更勝一籌。

就如上圖中，如果分板受力，則 1 號(hào)器件最容易應(yīng)力形變而失效。雖然說(shuō)本身確實(shí)屬于設(shè)計(jì)問(wèn)題，但也不難看出，在元器件的選擇上也是需要關(guān)注一下品牌，每個(gè)公司有每個(gè)公司自己的質(zhì)量體系標(biāo)準(zhǔn)，生產(chǎn)出的東西標(biāo)稱參數(shù)也許一樣，但出廠檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，生產(chǎn)制程管控是不完全相同的。相同的問(wèn)題也會(huì)發(fā)生在二極管，mos管上，大家可以先點(diǎn)擊關(guān)注，我會(huì)在后面的文章中分享失敗案例 。OK，我們討論到這里肯定不是結(jié)束，其實(shí)才剛剛開(kāi)始，因?yàn)殡娮柽€有很多重要的參數(shù)我們沒(méi)有聊呢。

電阻的精度

電阻另一個(gè)很重的參數(shù)是精度，常用的精度分為兩種，5%和1%。我們?cè)谠O(shè)計(jì)電路過(guò)程中，尤其是針對(duì)模數(shù)轉(zhuǎn)換的電路，或者模擬運(yùn)放等電路中，常常需要選擇1%精度的電阻，而對(duì)于上下拉電阻，限流電阻等要求不高的場(chǎng)景可以使用5%的精度。在以往的經(jīng)驗(yàn)中，我們往往會(huì)認(rèn)為5%的電阻肯定便宜，1%的會(huì)貴很多，所以在選擇的時(shí)候傾向于選擇5%的多一些，其實(shí)這個(gè)是分情況的，如果是在大批量生產(chǎn)過(guò)程中，從生產(chǎn)可制造性的角度看，選擇相同參數(shù)的電阻是最有利的，在整個(gè)生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)，減少物料種類，提高單一物料用量才是最經(jīng)濟(jì)的。

電阻的溫漂

溫漂也是在精密的模擬電路中常常被關(guān)注的。電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)往往需要考慮產(chǎn)品的工作環(huán)境，我們?cè)O(shè)計(jì)的產(chǎn)品既要能在零下10度正常工作，也要能在50度的高溫環(huán)境正常工作，這里就需要工程師考慮各種器件的溫漂情況，考慮自己的設(shè)計(jì)冗余，是否禁得住考驗(yàn)。溫漂對(duì)于電阻來(lái)說(shuō)主要是衡量其阻值的溫度漂移，尤其在一些小信號(hào)放大的處理中，要權(quán)衡是選用更好的溫漂性能的電阻，還是改善電路設(shè)計(jì)來(lái)避免環(huán)路收到參數(shù)漂移的影響。除了電阻，這方面最值得關(guān)注的就是三極管了，這塊會(huì)在單獨(dú)章節(jié)來(lái)闡述，記得關(guān)注哦?。

電阻的封裝對(duì)應(yīng)的功率和耐壓?jiǎn)栴}

接下來(lái)我們?cè)賮?lái)看一下RC0402中的封裝信息 - 0402。入圈幾年的工程師應(yīng)該都有所了解，目前的制造工藝其實(shí)是往小型化發(fā)展，電阻也不例外。早在2018年電子元器件缺貨時(shí)就顯現(xiàn)出來(lái)，很多大廠都放出消息，不在生產(chǎn)大封裝的器件，國(guó)巨也對(duì)大尺寸的封裝接連漲價(jià)，畢竟對(duì)于通用型號(hào)肯定是尺寸越小成本越低，對(duì)于廠家來(lái)說(shuō)利潤(rùn)就越足。這一點(diǎn)在MLCC市場(chǎng)表現(xiàn)得更為嚴(yán)峻。那一時(shí)段幾乎大廠們聯(lián)合起來(lái)一樣，不是缺貨就是漲價(jià)，說(shuō)是為了整個(gè)行業(yè)小型化推進(jìn)進(jìn)行的措施，不過(guò)現(xiàn)在看來(lái)似乎也沒(méi)有太多的改變。畢竟今年缺的是芯片，電阻今年更多的是看熱鬧。電阻不同的封裝形式會(huì)對(duì)應(yīng)不同的功率。沒(méi)錯(cuò)，功率也是電阻的一個(gè)非常重要的參數(shù)，部分工程師對(duì)電阻功率的關(guān)注并不夠，在設(shè)計(jì)的時(shí)候一味的小型化，最后導(dǎo)致產(chǎn)品各種燒毀和失效。

小型化同時(shí)對(duì)于加工，PCB的CAF，以及耐壓和爬電距離提出更多挑戰(zhàn)，后期文章深入講解 。

從國(guó)巨的規(guī)格書(shū)中的截圖（如上所示）看，不同封裝大小的電阻對(duì)應(yīng)的功率是不同的，甚至于相同封裝的電阻也會(huì)表現(xiàn)出不同的功率，這是因?yàn)橛行╇娮柘盗凶隽斯β侍嵘?，可以耐受更高的功率?/p>

聊到這里不得不提一下電阻的耐壓?jiǎn)栴}，因?yàn)檫@個(gè)耐壓實(shí)際上和功率是有一定關(guān)系的。很多工程師對(duì)于電阻的耐壓很詫異，電阻的原理就是對(duì)電流起到一定的阻礙作用，為什么會(huì)有耐壓一說(shuō)的？沒(méi)錯(cuò)，電阻是有耐壓的，首先可以根據(jù)datasheet中描述的，電阻耐壓跟封裝的基本關(guān)系是：

但是只關(guān)注這個(gè)關(guān)系還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，因?yàn)樵谝?guī)格書(shū)中對(duì)于耐壓的計(jì)算公式還有如下規(guī)定

V = √（P * R），假設(shè)我們?cè)O(shè)計(jì)中確定了封裝，那么電阻的耐壓值就和阻值相關(guān)了，這個(gè)時(shí)候要尤其關(guān)注電阻的耐壓參數(shù)。比如我們?cè)O(shè)計(jì)一個(gè)信號(hào)的前級(jí)濾波電路，選擇了0402的1/16W的電阻，如果我們的阻值為10K，那么我們最高能加在電阻兩端的電壓為：√（10K* 1/16W）= 25V。如果我們?cè)陔娮鑳啥思与妷?5V，其實(shí)算下來(lái)也說(shuō)明功率已經(jīng)達(dá)到標(biāo)稱功率值了，這個(gè)時(shí)候的耐壓值并不是0402對(duì)應(yīng)的50V耐壓值。好了，說(shuō)了很多，最后還想說(shuō)一下datasheet中提到的電阻的耐流值，從而引申出0R電阻。

規(guī)格書(shū)中沒(méi)有提及0R電阻，標(biāo)注參數(shù)都是從1Ω開(kāi)始的，其實(shí)對(duì)于0R電阻，數(shù)據(jù)手冊(cè)中是采用Jumper來(lái)描述的，因?yàn)?R電阻更多時(shí)候的確像個(gè)跳線一樣。0R電阻的真實(shí)阻值一般會(huì)設(shè)計(jì)在20mR或者50mR，他們所能流過(guò)的電流也相應(yīng)的根據(jù)阻值和功率計(jì)算出來(lái)。關(guān)于0R電阻的用法我也會(huì)在后面的文章中繼續(xù)闡述。