1.電阻的定義

電阻（Resistance，通常用“R”表示），是一個(gè)物理量，在物理學(xué)中表示導(dǎo)體對(duì)電流阻礙作用的大小。

導(dǎo)體的電阻越大，表示導(dǎo)體對(duì)電流的阻礙作用越大。不同的導(dǎo)體，電阻一般不同，電阻是導(dǎo)體本身的一種特性。電阻將會(huì)導(dǎo)致電子流通量的變化，電阻越小，電子流通量越大，反之亦然。而超導(dǎo)體則沒(méi)有電阻。

電阻元件的電阻值大小一般與溫度，材料，長(zhǎng)度，還有橫截面積有關(guān)，衡量電阻受溫度影響大小的物理量是溫度系數(shù)，其定義為溫度每升高1℃時(shí)電阻值發(fā)生變化的百分?jǐn)?shù)。
電阻的主要物理特征是變電能為熱能，也可說(shuō)它是一個(gè)耗能元件，電流經(jīng)過(guò)它就產(chǎn)生內(nèi)能。電阻在電路中通常起分壓、分流的作用。對(duì)信號(hào)來(lái)說(shuō)，交流與直流信號(hào)都可以通過(guò)電阻。

2.電阻的分類(lèi)

1.按阻值特性:固定電阻、可調(diào)電阻、特種電阻(敏感電阻).

不能調(diào)節(jié)的,我們稱(chēng)之為固定電阻,而可以調(diào)節(jié)的,我們稱(chēng)之為可調(diào)電阻.常見(jiàn)的例如收音機(jī)音量調(diào)節(jié)的,主要應(yīng)用于電壓分配的,我們稱(chēng)之為電位器.

2.按制造材料:碳膜電阻、金屬膜電阻、線繞電阻等.

3.按安裝方式:插件電阻、貼片電阻.

3.電阻的作用

3.1分壓作用

當(dāng)一電阻和另一個(gè)元器件如燈泡在電路中處于串聯(lián)時(shí)，流過(guò)電阻和燈泡的電流相同，而電阻和燈泡各自的電壓之和等于電阻和燈泡作為整體時(shí)兩端的總電壓。此時(shí)，該電阻起到分壓的作用。下圖所示就是物理學(xué)中簡(jiǎn)單的分壓電路圖。

現(xiàn)實(shí)中有許多的經(jīng)典應(yīng)用，如下圖所示的電能表的的分壓采樣電路。

REF參考電壓來(lái)自于VDD的分壓應(yīng)用。

3.2分流/限流

當(dāng)一電阻和另一元器件如燈泡在電路中處于并聯(lián)時(shí)，電阻兩端電壓和燈泡兩端電壓相同，而流過(guò)電阻的電流與流過(guò)燈泡的電流之和等于流過(guò)電阻和燈泡的總電流。此時(shí)，該電阻起到分流的作用。

基本物理特性如下圖：

指標(biāo)LED燈的限流作用，保持LED亮度，這是硬功能的應(yīng)用。

ESD設(shè)計(jì)中用到的限制ESD電流的電阻，常見(jiàn)于RESET電路中，這是EMC設(shè)計(jì)應(yīng)用。

3.3阻抗匹配

阻抗匹配指的是在信號(hào)的傳輸過(guò)程中，為了得到最大功率輸出的一種工作狀態(tài)，而采用一些方法使得負(fù)載阻抗與激勵(lì)源內(nèi)部阻抗相互適配的過(guò)程。而其方法之一就是通過(guò)改變阻抗力來(lái)實(shí)現(xiàn)，在這種情況下，電阻起到的是它的阻抗匹配作用。另一篇引用文章里有更為詳細(xì)的描述，本文中列兩個(gè)基本匹配電路。

串聯(lián)源端匹配的應(yīng)用

并聯(lián)匹配網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用

RC匹配網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用

3.4濾波

在電阻與電容串聯(lián)組成的RC充放電電路中，利用RC之間的充電放電的無(wú)限循環(huán)，我們將電阻R起到的作用稱(chēng)為濾波作用。即屬于配合作用，單純意義上的電阻是不具有濾波作用的，注意當(dāng)說(shuō)起他的濾波作用時(shí)，一定是組合應(yīng)用。

低通濾波器的應(yīng)用

高通濾波器的應(yīng)用

4.特殊電阻

4.1零歐姆電阻

在固定電阻中還有一類(lèi)比較特殊的電阻，就是零歐姆電阻。他有一些常規(guī)的功能作用，

1,二次封裝，在電路中沒(méi)有任何功能，兼容設(shè)計(jì)用。

2,做跳線用，電路二選一作用，如果某段線路不用，直接不貼該電阻即可。

3,配置作用，在匹配電路參數(shù)不確定的時(shí)候，以0歐姆代替，實(shí)際調(diào)試的時(shí)候，確定參數(shù)，再以具體數(shù)值的元件代替。

4,測(cè)試用，想測(cè)某部分電路的耗電流的時(shí)候，可以去掉0ohm電阻，接上電流表，這樣方便測(cè)耗電流。

5,在布線時(shí),如果實(shí)在布不過(guò)去了,也可以加一個(gè)0歐的電阻

6,在高頻信號(hào)下，充當(dāng)橋接作用（參考《橋接》）

7,單點(diǎn)接地（指保護(hù)接地、工作接地、直流接地在設(shè)備上相互分開(kāi),各自成為獨(dú)立系統(tǒng)。）

8,熔絲作用（功率保險(xiǎn)絲）

4.2.可變電阻

可變電阻器也稱(chēng)電位器，指的是阻值可以變化的電阻，這種可變性決定了它存在的價(jià)值。例如在一些儀器儀表設(shè)備的模擬電路中，有時(shí)存在一些不確定的因素，這時(shí)就需要電位器的可變性來(lái)將其調(diào)節(jié)到最佳狀態(tài)。還有一些設(shè)備的輸出本身就是在不斷變化的，這時(shí)也需要電位器來(lái)實(shí)現(xiàn)。

4.3.熱敏電阻:

是一種對(duì)溫度極為敏感的電阻器.分為正溫度系數(shù)和負(fù)溫度系數(shù)電阻器.選用時(shí)不僅要注意其額定功率、最大工作電壓、標(biāo)稱(chēng)阻值,更要注意最高工作溫度和電阻溫度系數(shù)等參數(shù),并注意阻值變化方向.

4.4.光敏電阻:

阻值隨著光線的強(qiáng)弱而發(fā)生變化的電阻器. 分為可見(jiàn)光光敏電阻、紅外光光敏電阻、紫外光光敏電阻.選用時(shí)先確定電路的光譜特性.

4.5.壓敏電阻:

是對(duì)電壓變化很敏感的非線性電阻器.當(dāng)電阻器上的電壓在標(biāo)稱(chēng)值內(nèi)時(shí),電阻器上的阻值呈無(wú)窮大狀態(tài),當(dāng)電壓略高于標(biāo)稱(chēng)電壓時(shí),其阻值很快下降,使電阻器處于導(dǎo)通狀態(tài),當(dāng)電壓減小到標(biāo)稱(chēng)電壓以下時(shí),其阻值又開(kāi)始增加.

壓敏電阻可分為無(wú)極性(對(duì)稱(chēng)型)和有極性(非對(duì)稱(chēng)型)壓敏電阻.選用時(shí),壓敏電阻器的標(biāo)稱(chēng)電壓值應(yīng)是加在壓敏電阻器兩端電壓的2-2.5倍.另需注意壓敏電阻的溫度系數(shù).

4.6.濕敏電阻:

是對(duì)濕度變化非常敏感的電阻器,能在各種濕度環(huán)境中使用.它是將濕度轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的換能器件.選用時(shí)應(yīng)根據(jù)不同類(lèi)型號(hào)的不同特點(diǎn)以及濕敏電阻器的精度、濕度系數(shù)、響應(yīng)速度,濕度量程等進(jìn)行選用.
注:電阻在低頻的時(shí)候表現(xiàn)出來(lái)的主要特性是電阻特性,但在高頻時(shí),不僅表現(xiàn)出電阻特性,還表現(xiàn)出電抗特性的一面這在無(wú)線電方面(射頻電路中尤其重要). 見(jiàn)歐姆定律。

5. 結(jié)束語(yǔ)

在早期的設(shè)計(jì)中，電阻是基于硬件的基本應(yīng)用，而EMC設(shè)計(jì)人員更關(guān)心他的EMC場(chǎng)合的應(yīng)用，比如ESD電流的限制，干擾電壓的衰減損耗，平面之間的跨接。

在EMC設(shè)計(jì)中還有另一個(gè)重要的電阻概念，即ESR，等效串聯(lián)電阻，寄生于電感與電容中。

理論上，一個(gè)完美的電容，自身不會(huì)產(chǎn)生任何能量損失，但是實(shí)際上，因?yàn)橹圃祀娙莸牟牧嫌须娮?，電容的絕緣介質(zhì)有損耗，各種原因?qū)е码娙葑兊貌弧巴昝馈?。這個(gè)損耗在外部，表現(xiàn)為就像一個(gè)電阻跟電容串聯(lián)在一起，所以就起了個(gè)名字叫做“等效串聯(lián)電阻”。

比如，我們認(rèn)為電容上面電壓不能突變，當(dāng)突然對(duì)電容施加一個(gè)電流，電容因?yàn)樽陨沓潆?，電壓?huì)從0開(kāi)始上升。但是有了ESR，電阻自身會(huì)產(chǎn)生一個(gè)壓降，這就導(dǎo)致了電容器兩端的電壓會(huì)產(chǎn)生突變。無(wú)疑的，這會(huì)降低電容的濾波效果，所以很多高質(zhì)量的電源一類(lèi)的，都使用低ESR的電容器。

同樣的，在振蕩電路等場(chǎng)合，ESR也會(huì)引起電路在功能上發(fā)生變化，引起電路失效甚至損壞等嚴(yán)重后果。

所以在多數(shù)場(chǎng)合，低ESR的電容，往往比高ESR的有更好的表現(xiàn)。

不過(guò)事情也有例外，有些時(shí)候，這個(gè)ESR也被用來(lái)做一些有用的事情。

比如在穩(wěn)壓電路中，有一定ESR的電容，在負(fù)載發(fā)生瞬變的時(shí)候，會(huì)立即產(chǎn)生波動(dòng)而引發(fā)反饋電路動(dòng)作，這個(gè)快速的響應(yīng)，以犧牲一定的瞬態(tài)性能為代價(jià)，獲取了后續(xù)的快速調(diào)整能力，尤其是功率管的響應(yīng)速度比較慢，并且電容器的體積/容量受到嚴(yán)格限制的時(shí)候。這種情況見(jiàn)于一些使用MOS管做調(diào)整管的三端穩(wěn)壓或者相似的電路中。這時(shí)候，太低的ESR反而會(huì)降低整體性能。

實(shí)際上，需要更低ESR的場(chǎng)合更多，而低ESR的大容量電容價(jià)格相對(duì)昂貴，所以很多開(kāi)關(guān)電源采取的并聯(lián)的策略，用多個(gè)ESR相對(duì)高的鋁電解并聯(lián)，形成一個(gè)低ESR的大容量電容。犧牲一定的PCB空間，換來(lái)器件成本的減少，很多時(shí)候都是劃算的。

和ESR類(lèi)似的另外一個(gè)概念是ESL，也就是等效串聯(lián)電感。早期的卷制電容經(jīng)常有很高的ESL，而且容量越大的電容，ESL一般也越大。ESL經(jīng)常會(huì)成為ESR的一部分，并且ESL也會(huì)引發(fā)一些電路故障，比如串聯(lián)諧振等。但是相對(duì)容量來(lái)說(shuō)，ESL的比例太小，出現(xiàn)問(wèn)題的幾率很小，再加上電容制作工藝的進(jìn)步，現(xiàn)在已經(jīng)逐漸忽略ESL，而把ESR作為除容量之外的主要參考因素了。

總的來(lái)說(shuō)，低ESR 是EMC設(shè)計(jì)的首選，特別是在高頻設(shè)計(jì)中，個(gè)人依然建議選擇這類(lèi)低ESR材質(zhì)的器件。同樣基于高壓大電流狀態(tài)下，EMC設(shè)計(jì)時(shí)需要強(qiáng)烈關(guān)注，幾個(gè)綜合因素放在一起時(shí)，所產(chǎn)生的分壓是很?chē)?yán)重的，會(huì)增加后級(jí)電路的殘壓，所以ESR不要小視。