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文档简介
1.4电阻元件理想电路元件理想电源元件理想无源元件理想电压源理想电流源电阻R电感L电容C理想受控源1.4电阻元件集总参数电路(模型)由电路元件连接而成。电路元件是为建立实际电气器件的模型而提出的一种理想元件,它们都有精确的定义。按电路元件与外电路连接端点的数目,电路元件可分为二端元件、三端元件、四端元件等。(a)二端元件(b)三端元件(c)四端元件
电路中最简单、最常用的元件是二端电阻元件,它是实际二端电阻器件的理想模型。
常用的各种二端电阻器件
电阻器晶体二极管1.4电阻元件1.4电阻元件1.4.1二端电阻电阻性元件:任一时间的电压和电流之间构成确切的代数关系。二端电阻即一端口电阻器件,是最常见的耗能型元件。电阻器、灯泡、电炉等在一定条件下可以用二端电阻作为其模型在物理课中学过的遵从欧姆定律的电阻,是一种最常用的线性电阻元件(简称电阻Resister)。随着电子技术的发展和电路分析的需要,有必要将线性电阻的概念加以扩展,提出电阻元件的一般定义。广义电阻定义:一个二端元件,如果在任意时刻t,其两端电压u与流经它的电流i之间的关系(VCR)能用u~i平面(或i~u平面)上通过原点的曲线所确定,就称其为二端电阻元件,简称电阻元件。其数学表达式为1.4电阻元件1.4.1二端电阻i+-u
这条函数曲线称为电阻的特性曲线。它表明了电阻电压与电流间的约束关系(VoltageCurrentRelationship,简称为VCR)。又称元件约束非时变:电阻阻值不随时间改变、伏安特性曲线不随时间变化。时变:电阻阻值随时间及周围环境改变、伏安曲线斜率随时间变化。线性:电阻的阻值不随电压电流的大小改变、伏安特性是一条直线。非线性:电阻数值随电压电流的大小改变、伏安特性是一条曲线本书涉及最多的是线性非时变电阻元件。1.4电阻元件1.4.1二端电阻电阻的分类:按时间:非时变与时变
按u-i关系:线性与非线性1.4.1二端电阻电阻的分类:1.4电阻元件(1)真实的电阻器在相对稳定的温度范围、有限的电压电流范围内是线性的、非时变的;电阻的这些性质都是一些相对的概念:(2)在较小的范围内非线性电阻的伏安曲线斜率近似不变,可认为是线性的;(3)缓慢时变的电阻器在相对小的时间段内,可认为是非时变的。电阻的分类:1.4电阻元件1.4.1二端电阻线性非时变电阻ui对原点对称,具有双向性:不同方向的电流、电压特性是一样的。或者线性电阻元件的伏安特性与所加的电流、电压的方向、极性无关;实际意义:双向性电阻元件在使用时不必区别二端钮的极性,可随意接入电路无记忆性(memoryless):线性电阻的电流(电压)无法“记忆”电压(电流)在“历史”上的作用。同时性:线性电阻的电压(电流),由同一时刻的电流(电压)决定。线性时变电阻uit1t2(1)线性电阻:电阻的伏安特性曲线是一条经过坐标原点的直线。特点如下:电阻的分类:1.4电阻元件1.4.1二端电阻线性非时变电阻(线性时不变):电阻的伏安特性曲线是一条经过坐标原点的直线,且特性曲线不随时间变化。(1)线性电阻:电阻的伏安特性曲线是一条经过坐标原点的直线。
线性时变电阻:伏安特性曲线是随时间变化的过原点的直线。特性曲线随时间变化。线性非时变电阻ui线性时变电阻uit1t2电阻的分类:1.4电阻元件1.4.1二端电阻非线性时不变电阻:电阻的伏安特性曲线是一条经过坐标原点的非线性(直线)。且特性曲线不随时间变化。(2)非线性电阻:凡不是线性的电阻元件就称为非线性电阻元件,或伏安特性曲线不是过原点的直线的电阻元件,称非线性电阻元件。非线性时变电阻:电阻的伏安特性曲线是一条经过坐标原点的非线性,但特性曲线随时间变化。ui非线性时不变电阻非线性时变电阻uit1t2线性非时变电阻元件也简称为电阻。“电阻”及其符号R既表示电阻元件也表示该元件的参数。1.4电阻元件1.4.1二端电阻线性非时变电阻的特性在电压、电流参考方向相关联的条件下,线性非时变电阻元件的VCR就是熟知的欧姆定律(Ohm’sLaw),即:
i(t)=Gu(t)
t
(1.4-2)
u(t)=Ri(t)
t
(1.4-1)f(u,i)=u-Ri=0f(u,i)=i-Gu=0(1)欧姆定律式(1.4-1)和(1.4-2)常称为电阻的伏安关系。1.4.1二端电阻R:元件电阻,单位为欧(Ω),反映材料阻碍电荷运动的能力。G:元件电导,单位为西(S),反映材料传导电荷运动的能力;线性非时变电阻元件的R和G都是实常数,它们的关系是:线性非时变电阻的特性(1)欧姆定律1.4电阻元件R,G对偶参数在并联电路中常用G
i(t)=Gu(t)
t
(1.4-2)
u(t)=Ri(t)
t
(1.4-1)f(u,i)=u-Ri=0f(u,i)=i-Gu=0式(1.4-1)和(1.4-2)常称为电阻的伏安关系。1.4电阻元件1.4.1二端电阻u-I特性(伏安特性、VAR特性)曲线是通过原点的一条曲线线性非时变电阻的特性(1)欧姆定律R:直线的斜率通常所说的电阻,其伏安特性如图1.4-1(b)所示,其电阻R(或电导G)为正值,可称为正电阻(或正电导),一般将“正”字略去。用电子器件也能实现图1.4-1(c)所示的伏安特性,其电阻(或电导)为负值,称为负电阻(或负电导)。关联参考方向时,在任一时刻t,线性时不变电阻吸收的功率:1.4电阻元件1.4.1二端电阻p(t)=u(t)i(t)=Ri2(t)=Gu2(t)
(1.4-5)从-∞直到时刻t,电阻吸收的能量(1.4-6)由以上二式可见,对于通常所说的电阻(即R≥0,G≥0)恒有(1.4-7)
p(t)≥0,w(t)≥0
t
线性非时变电阻的特性(2)功率和能量1.4电阻元件1.4.1二端电阻在任何时刻,正电阻都不可能发出功率(或能量),它吸收的电磁能全部转化为其它形式的能量。因此,正电阻不仅是无源元件而且是耗能元件。对于负电阻元件,有R≤0,G≤0,因此
它可能向外部提供功率和能量。实际上负电阻是某些对外提供能量的电子装置的理想化。
p(t)≤0,w(t)≤0
t
线性非时变电阻的特性(2)功率和能量u(t)=-Ri(t)(1.4-4a)i(t)=-Gu(t)(1.4-4b)1.4电阻元件1.4.1二端电阻线性非时变电阻的特性如果电阻元件的端电压u与电流i为非关联参考方向,如图1.4-2所示,则欧姆定律的表示式(1.4-1)和(1.4-2)应该为(3)非关联参考方向的OL和功率和能量P(t)=-u(t)i(t)1.4电阻元件1.4.1二端电阻R=u(t)/i(t)R=-u(t)/i(t)u(t)=Ri(t)u(t)=-Ri(t)P(t)=u(t)i(t)P(t)=-u(t)i(t)P(t)>0吸收功率,P(t)>0吸收功率,消耗功率,负载
消耗功率,负载P(t)<0放出功率,
P(t)<0放出功率,
提供功率,电源
提供功率,电源关联参考方向iu+-ab非关联参考方向iau+-b线性非时变电阻的特性(4)总结1.4电阻元件1.4.1二端电阻实验表明:在低频工作条件下,电阻器的电压电流关系是ui平面上通过坐标原点的一条直线。用晶体管特性图示仪测量二端电阻器的电压电流关系。当一个二端元件(或电路)的端电压不论为何值时,流过它的电流恒为零值,就把它称为开路。开路的伏安特性在u~i平面上与电压轴重合,它相当于R=∞或G=0,如图1.4-3(a)所示。1.4电阻元件1.4.1二端电阻线性非时变电阻的特性(5)开路和短路开路和短路是线性非时变电阻元件的特殊情况开路当流过一个二端元件(或电路)的电流不论为何值时,它的端电压恒为零值,就把它称为短路。短路的伏安特性在u~i
平面上与电流轴重合,它相当于R=0或G=∞,如图1.4-3(b)所示。1.4电阻元件1.4.1二端电阻线性非时变电阻的特性(5)开路和短路开路和短路是线性非时变电阻元件的特殊情况短路1.4电阻元件1.4.1二端电阻(6)有源电阻和无源电阻:
从电阻元件能否发出功率的角度出发,可以把电阻分为无源电阻和有源电阻。线性正电阻是无源电阻;线性负电阻是有源电阻。
一般来说,其特性曲线落入闭合的一、三象限的电阻,称为无源电阻。如果一个电阻不是无源电阻,就称为有源电阻。线性非时变电阻的特性
例:图示电路中,已知R1=12
,R2=8
,R3=6
,R4=4
,
R5=3
,R6=1
和i6=1A。试求a、b、c、d各点的电位和各电阻的吸收功率。例:阻值为2Ω的电阻上的电压、电流参考方向关联,已知电阻上电压u(t)=4cost(V),求其上电流i(t)和消耗的功率p(t)。解:因电阻上电压、电流参考方向关联,由OL得其上电流
i(t)=u(t)/R=4cost/2=2cost(A)消耗的功率
p(t)=R
i2(t)=8cos2t(W)。如图所示部分电路,求电流i和18Ω电阻消耗的功率。解:在b点列KCL有
i1=i+12,在c点列KCL有
i2=i1+6=i+18,在回路abc中,由KVL和OL有
18i+12i1+6i2=0即18i+12(i+12)+6(i+18)=0解得i=-7(A),PR=i2×18=882(W)例:1.4电阻元件1.4.1二端电阻(7)线性电阻元件与电阻器举例
线性电阻元件是由实际电阻器抽象出来的理想化模型,常用来模拟各种电阻器和其他电阻性器件。线性非时变电阻的特性1.4电阻元件1.4.1二端电阻
因此,当线绕电阻器工作在直流条件下,可用一个线性电阻来模拟[图(a)],而工作在交流条件下,有时需用一个电阻与电感串联来模拟[图(b)]。线性非时变电阻的特性
以电阻丝绕成的线绕电阻器为例,当电流通过这类电阻器时,除了克服电阻所产生的正比于电流的电压外,交变电流产生的交变磁场还会在电阻器上产生感应电压。(7)线性电阻元件与电阻器举例1.4电阻元件1.4.1二端电阻
在电子设备中使用的碳膜电位器、实心电位器和线绕电位器是一种三端电阻器件,它有一个滑动接触端和两个固定端[图(a)]。在直流和低频工作时,电位器可用两个可变电阻串联来模拟[图(b)]。电位器的滑动端和任一固定端间的电阻值,可以从零到标称值间连续变化,可作为可变电阻器使用。线性非时变电阻的特性(7)线性电阻元件与电阻器举例各类电阻元件1.4电阻元件1.4.1二端电阻线性非时变电阻的特性1.4电阻元件1.4.1二端电阻典型的线性时变电阻实验装置电阻器的解析式为电压-电流的关系仍然是线性关系即满足齐次性、可加性。每一时刻t都有R(t),且仍服从欧姆定律。具有双向性。1.4电阻元件1.4.1二端电阻线性非时变电阻元件和线性时变电阻元件的区别若有正弦信号对线性非时变电阻而言,输入和输出是同频率的正弦量,对线性时变电阻而言,其输出中包含有输入信号的频率,还包含有新的频率(电阻元件时变频率与输入频率的和、差频率),这种性质在通讯系统中称为“调制”。,A,f1为常数则1.4电阻元件1.4.1二端电阻——二极管:不具有双向性二极管符号+
u–i二极管特性曲线iu用晶体管特性图示仪测量晶体二极管的电压电流关系。实验表明:在低频工作条件下,晶体二极管的电压电流关系是ui平面上通过坐标原点的一条曲线。典型的非线性电阻不是线性1.4电阻元件1.4.1二端电阻——二极管:不具有双向性正向偏置、正向连接:二极管的电阻很小,而电流很大。反向偏置、反向连接:加反向电压时,电流很小,电阻很大典型的非线性电阻二极管的单向导电性
反向连接:截止
R=∞,u<0,
i=0
理想二极管特性曲线ui正向连接:导通R=0,u=0,
i
>0典型的非线性电阻1.4电阻元件理想二极管
实际二极管特性
正向连接:导通
U=0I>0
R=O
反向连接:截止
I=0
R=∞正向连接:二极管的电阻很小,而电流很大。反向连接:加反向电压时,电流很小,电阻很大1.4电阻元件1.4.2
多端元件和二端口电阻一、多端口概述在工程实际中,研究信号及能量的传输和信号变换时,经常碰到如下形式的电路。放大器A滤波器RCC三极管传输线n:1变压器1.4电阻元件1.4.2
多端元件和二端口电阻一个电路(或电子器件)常有数个端子与外部电路相连,称其为多端网络或多端元件。对于多端网络,我们主要分析端口处的电压和电流,并通过端口电压电流的关系来表征网络的特性,而不涉及网络内部电路的工作状况。(黑盒子)
这种分析思想和方法对于分析和测试如集成电路之类的电路问题有着重要的实际意义。众所周知,集成电路一旦制成即被封装起来,其性能可以通过引出端钮的电压、电流来分析和测试。一、多端口概述1.4电阻元件1.4.2
多端元件和二端口电阻一、多端口概述1.端口(port)端口由一对端钮构成,且满足如下端口条件:一个端口是指电路中满足这样条件的一对端子:在所有时刻t,流入一个端子的电流恒等于流出另一端子的电流。N+
u1i1i1具有两个以上端子的元件称为多端元件(或多端网络)。2.多端元件(或多端网络):1.4电阻元件1.4.2
多端元件和二端口电阻通过引出一对端钮与外电路连接的网络常称为二端网络。二端网络中电流从一个端钮流入,从另一个端钮流出,这样一对端钮形成了网络的一个端口,故二端网络也称为一端口网络。像电阻,二极管i=i’3.二端网络1.4电阻元件举例:图1.4-4是一个三端元件(或电路)的示意图。根据基尔霍夫电流定律(KCL)和电压定律(KVL)有:i1+i2+i3=0u13+u32+u21=0像晶体管就是一种三端元件。三极管1.4.2
多端元件和二端口电阻4.三端网络5.四端网络和二端口(two-port)
当一个电路与外部电路通过两个端口连接时称此电路为二端口网络。N+
u1i1i1i2i2+
u21.4电阻元件1.4.2
多端元件和二端口电阻四端网络
Ni1i2i3i4二端口元件i1i2i3i41.4电阻元件二端口网络与一端口网络的区别:在于它具有两对向外伸出的端钮,每对端钮形成一个端口;而且每个端口必须满足端口条件。1.4.2
多端元件和二端口电阻二端口是四端网络,但四端网络不一定是二端口网络。5.四端网络和二端口(two-port)1.4电阻元件1.4.2
多端元件和二端口电阻注意:二端口的两个端口间若有外部连接,则会破坏原二端口的端口条件。1-1’2-2’是二端口3-3’4-4’不是二端口,是四端网络Ni1i1i2i211’22’Ri1
i2
i33’44’5.四端网络和二端口(two-port)1.4电阻元件
举例:
电子和电力设备中广泛使用各种变压器,为了得到各种变压器的电路模型,需要定义一种称为理想变压器的电路元件。变压器是一种四端元件,二端口网络。1.4.2
多端元件和二端口电阻1.4电阻元件变压器一次(初级)电压为4V变压器初级电压为4V,次级电压为0.125V,变比为16。变压器二次(次级)电压为0.125V。1.4电阻元件
理想变压器是根据铁心变压器的电气特性抽象出来的一种理想电路元件。在铁心变压器一次侧(初级)加上交流信号时,二次侧(次级)可以得到不同电压的交流信号。
理想变压器的符号如图所示。1.4.2
多端元件和二端口电阻1.4电阻元件图1.4-5(a)是一个四端元件,如果端子1与1′、端子2与2′分别形成端口,则该元件称为二端口元件。图1.4-5(b)是一个三端元件,若把端子3作为公共端子,分别与端子1与端子2形成两个端口,也可把它看做是一个具有公共端子的二端口元件。1.4.2
多端元件和二端口电阻1.4电阻元件6.研究二端口网络的意义两端口的分析方法易推广应用于n端口网络;大网络可以分割成许多子网络(两端口)进行分析;仅研究端口特性时,可以用二端口网络的电路模型进行研究。7.分析方法分析前提:讨论初始条件为零的线性无源二端口网络;找出两个端口的电压、电流关系的独立网络方程,这些方程通过一些参数来表示。1.4.2
多端元件和二端口电阻1.4电阻元件所谓多端电阻,就是其端电压和端电流之间的关系是用代数方程来描述的多端元件。多端电阻常用作端口分析。1.4.2多端元件和二端口电阻二、二端口电阻N+
u1i1i1i2i2+
u2端口物理量4个i1u1i2u2参考方向如图1.4电阻元件1.4.2多端元件和二端口电阻二、二端口电阻N+
u1i1i1i2i2+
u2端口电压电流有六种不同的方程来表示,即可用六套参数描述二端口网络。1.4电阻元件1.4.2多端元件和二端口电阻关于二端口电路将在第6章讨论,这里仅介绍二端口电阻的初步概念,以便使用。对二端口电阻,其两个端口上四个变量u1、i1、u2、i2受两个线性代数方程的约束,即(1.4-8)二、二端口电阻若以两个端口电流i1、i2为自变量来表达两个端口电压u1、u2,(1.4-9)1.4电阻元件1.4.2多端元件和二端口电阻二、二端口电阻则有二端口的电阻参数方程如下:式中R11、R12、R21、R22称为二端口电阻的电阻参数,由内部参数及连接关系决定,用它们作为元素构成的矩阵,称为二端口电阻的电阻矩阵:1.4.2多端元件和二端口电阻二、二端口电阻1.4电阻元件入端电阻转移电阻转移电阻入端电阻如果以两个端口电压u1、u2为自变量来表达两个端口电流i1、i2,则有二端口的电导参数方程如下:即(1.4-10)1.4电阻元件1.4.2多端元件和二端口电阻二、二端口电阻式中G11、G12、G21、G22称为二端口电阻的电导参数,由内部参数及连接关系决定,用它们作为元素构成的矩阵,称为二端口电阻的电导矩阵:1.4.2多端元件和二端口电阻二、二端口电阻1.4电阻元件入端电导转移电导转移电导入端电导对同一个二端口电阻来说,其电阻矩阵R与电导矩阵互为逆矩阵。1.4电阻元件1.4.2多端元件和二端口电阻
例1.4-1
如图所示电路是由三个线性电阻构成的二端口电阻。求该二端口电阻电路的R参数矩阵和G参数矩阵。
解:根据KVL和欧姆定律,可得二端口电阻的端口伏安特性为:写成矩阵形式1.4电阻元件1.4.2多端元件和二端口电阻因此电阻参数R矩阵为:电导参数G矩阵为:1.4电阻元件1.4.2多端元件和二端口电阻或者求G参数矩阵时,写出端口VAR关系的方程。1.4电阻元件1.4.2多端元件和二端口电阻G=电导参数G矩阵为:二端口元件的功率定义为:在两个端口电压、电流的参考方向均取关联参考方向的前提下(如图1.4-5所示),对任意时刻t,二端口元件吸收的功率为p(t)=u1(t)i1(t)+u2(t)i2(t)(1.4-11)1.4电阻元件1.4.2多端元件和二端口电阻以上可推广到多端口电阻。二、二端口电阻(1.4-12)任何材料都有电阻。导体、半导体和绝缘体三者的区别是材料的电阻率ρ。通常,ρ<10-4Ω·m的材料称为导体,ρ>104Ω·m的材料称为绝缘体,半导体的ρ介于导体和绝缘体之间。电阻定律:一段长度为L、截面积为S、电阻率为ρ的材料,其电阻值为1.4电阻元件1.4.3分立电阻与集成电阻ρ叫电阻率:某种材料制成的长1米、横截面积是1平方毫米的导线的电阻,叫做这种材料的电阻率。概念:电子电路中单个使用的具有电阻特性的元件,称为分立电阻器。前面讨论的电阻元件是由实际电阻器抽象出来的理想化模型。1.4电阻元件1.4.3分立电阻与集成电阻1.分立电阻器的主要参数电阻元件(
resistor,通常用“R”表示)是对电流呈现阻碍作用的耗能元件,电阻元件的参数只有一个电阻值R。例如灯泡、电热炉、电阻器、电位器等电器都可以看成是电阻元件。电阻元件的电阻值大小一般与温度,材料,长度,还有横截面积有关,衡量电阻受温度影响大小的物理量是温度系数,其定义为温度每升高1℃时电阻值发生变化的百分数。1.4电阻元件1.4.3分立电阻与集成电阻1.分立电阻器的主要参数在物理学中,用电阻来表示导体对电流阻碍作用的大小。导体的电阻越大,表示导体对电流的阻碍作用越大。不同的导体,电阻一般不同,电阻是导体本身的一种特性。因为物质对电流产生的阻碍作用,所以称其该作用下的电阻物质。电阻将会导致电子流通量的变化,电阻越小,电子流通量越大,反之亦然。电阻的主要物理特征是变电能为热能,也可说它是一个耗能元件,电流经过它就产生内能。电阻在电路中一般用作负载、分压器、分流器,以及用来调节电路中某一点的工作电流,与电容器一块起滤波作用。对信号来说,交流与直流信号都可以通过电阻。电阻元件和电阻器概念的区别:在电阻器的使用中,必需正确应用电阻器的参数。电阻器的性能参数包括:标称阻值及允许偏差、额定功率、极限工作电压、电阻温度系数、频率特性和噪声电动势等。对于普通电阻器使用中最常用的参数是标称阻值和允许偏差,额定功率。电阻器的元件参数主要包括:标称值,容差,额定功率,温度系数等1.4电阻元件1.4.3分立电阻与集成电阻1.分立电阻器的主要参数电阻元件和电阻器概念的区别:
固定电阻器
碳膜电阻金属膜电阻金属氧化膜电阻实芯碳质电阻线绕电阻
敏感电阻器
热敏电阻光敏电阻压敏电阻排电阻数码电阻A型电阻排B型电阻排电阻器的分类金属玻璃釉电阻数字电阻数字电位器膜式(碳膜、金属膜、金属氧化膜)电阻线绕电阻器
结构:用金属电阻丝绕制在陶瓷或其它绝缘材料的骨架上,表面涂以保护漆或玻璃釉。优点:阻值精确
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)、功率范围大、工作稳定可靠、噪声小、耐热性能好。(主要用于精密和大功率场合)。光敏电阻热敏电阻压敏电阻特殊电阻不仅要了解生产厂家给出的电阻器的标准电阻值,还应了解工作温度,过电压及使用环境均能使阻值漂移。对于不同结构、不同工艺水平的电阻器,电阻值的精度及漂移值都会不同。标称值(标准电阻值):指值标志在电阻器上的电阻。标称值是有规定的,根据国家制订的标准系列标注。不同系列的电阻器,其标称值会有所不同。生产者按照国家规定的标称阻值系列生产。每个电阻器都按系列生产,有一个标称阻值。不同标称系列,电阻器的实际值在该标称系列允许误差范围之内。使用者按照国家规定标称阻值范围选用电阻1.4电阻元件1.4.3分立电阻与集成电阻1.分立电阻器的主要参数电阻的标称阻值及标注方法⑴标称电阻值美国电子工业协会(EIA)定义了一个标准电阻值系统。这个系统是在上个世纪定义的,那时电阻都还是碳膜工艺的,精度非常低。为了理解电阻值系统,以10%精度的电阻来说,如果生产的第一个电阻值是100Ω,就没有必要做105Ω的,因为100Ω的电阻精度是90到110Ω,所以第二个有意义的电阻值是120Ω,阻值精度范围从110Ω到130Ω。用这种方式类推从100Ω到1000Ω的电阻值是100,120,150,180,220,270,330等,这就是EIA定义的E12系列的电阻值。
1.4电阻元件1.4.3分立电阻与集成电阻1.分立电阻器的主要参数电阻的标称阻值及标注方法⑴标称电阻值EIA定义了几个系列的精度值的电阻值,分别是E3、E6、E12、E24、E48、E96、E192。E后面的数字代表从100到1000总共有几个阻值,其它电阻值按10的指数乘除得到,如4.7Ω、4.7KΩ等。所有系列的精度定义及值如下所示:
E6
20%精度(现在很少使用)
E1210%精度
E245%精度
E482%精度
E961%精度
E1920.5%,0.25%,0.1%和更高精度1.4电阻元件1.4.3分立电阻与集成电阻1.分立电阻器的主要参数电阻的标称阻值及标注方法⑴标称电阻值例如,E24系列中一电阻的标称值是1000欧,E24系列电阻的偏差是5%,这个电阻器的实际值可能是在950~1050欧范围之内的某一个值,用仪表测得具体的阻值就是这个电阻的实际值。1.4电阻元件1.4.3分立电阻与集成电阻1.分立电阻器的主要参数电阻的标称阻值及标注方法1.4电阻元件1.4.3分立电阻与集成电阻1.分立电阻器的主要参数误差:批量生产的电阻值很难具有一样的阻值。电阻器的实际阻值与标称值之间的相对误差称为电阻的误差,它表示电阻器的精度。即:电阻的标称阻值及标注方法(2)容差1.4电阻元件1.4.3分立电阻与集成电阻1.分立电阻器的主要参数容差:阻值的误差容限称为电阻器的容差,记为ε。容差大小一般分为三级:ε=±5%-Ⅰ级、ε=±10%-Ⅱ级、ε=±20%-Ⅲ级对于精密电阻,容差等级有:±0.5%、±1%、±0.2%、±0.05%电阻的标称阻值及标注方法(2)容差常用电阻器的标称阻值系列标称阻值
电阻误差等级1.4电阻元件1.4.3分立电阻与集成电阻1.分立电阻器的主要参数在正常的大气压力90-106.6KPa及环境温度为-55℃~+70℃的条件下,电阻器长期工作所允许耗散(消耗)的最大功率,称为电阻器的额定功率。当电阻器的额定功率是实际承受功率的1.5~2倍以上时,才能保证电阻器可靠工作。线绕电阻器额定功率系列为(W):1/20、1/8、1/4、1/2、1、2、4、8、10、16、25、40、50、75、100、150、250、500非线绕电阻器额定功率系列为(W):1/20、1/8、1/4、1/2、1、2、5、10、25、50、100(3)额定功率:1.4电阻元件1.4.3分立电阻与集成电阻电路设计所需电阻器的最小额定功率是另一个重要因素。直流下功率P=I2R。选用电阻的额定功率应大于这个值。脉冲条件下和间歇负荷下能承受的实际功率应大于额定功率,但需注意:(1)跨接在电阻器上的最高电压不应超过允许值;(2)不允许连续过负荷;(3)平均功率不得超额定值;(4)电位器的额定功率是考虑整个电位器在电路的加载的情况,对部分加载的情况下额定功率值应相应下降。1.分立电阻器的主要参数(3)额定功率:1.4电阻元件1.4.3分立电阻与集成电阻(4)温度系数:温度每变化1℃所引起的电阻值的相对变化。温度系数越小,电阻的稳定性越好。阻值随温度升高而增大的为正温度系数,反之为负温度系数。(5)老化系数:电阻器在额定功率长期负荷下,阻值相对变化的百分数,它是表示电阻器寿命长短的参数。(6)电压系数:在规定的电压范围内,电压每变化1伏,电阻器的相对变化量。(7)额定电压:由阻值和额定功率换算出的电压。1.分立电阻器的主要参数(8)最高工作电压:由电阻器、电位器最大电流密度、电阻体击穿及其结构等因素所规定的工作电压限度。对阻值较大的电阻器,当工作电压过高时,虽功率不超过规定值。但内部会发生电弧火花放电,导致电阻变质损坏。一般1/8w碳膜电阻器或金属膜电阻器最高工作电压分别不能超过150V或200V。在低气压工作时,最高工作电压较低。(9)噪声:产生于电阻器中的一种不规则的电压起伏,包括热噪声和电流噪声两部分,热噪声是由于导体内部不规则的电子自由运动,使导体任意两点的电压不规则变化。1.4电阻元件1.4.3分立电阻与集成电阻1.分立电阻器的主要参数1.4电阻元件1.4.3分立电阻与集成电阻
2.常用电阻器的特点碳膜电阻器(RT型)结构:以小瓷棒或瓷管作骨架,通过真空和高温,热分解出的结晶碳沉积生成碳膜(导电膜),瓷管两端装上金属帽盖和引线,外涂保护漆。改变碳膜的厚度和长度,获得不同阻值。优点:稳定性好、噪声低、价格低、阻值范围宽(几欧几兆欧)。金属膜电阻器(RJ型)结构:以小瓷棒或瓷管作骨架,由合金粉蒸发而成的金属膜形成导电膜,瓷管两端装上金属帽盖和引线,外涂保护漆。优点:各项指标均优于碳膜电阻。稳定性好、噪声低、价格低、阻值范围宽(10
10M)。金属氧化膜电阻(RY型)结构:用锑或锡等金属盐溶液喷雾到炽热的陶瓷骨架表面,沉积形成导电膜,瓷管两端装上金属帽盖和引线,外涂保护漆。优点:性能可靠、过载能力强、额定功率大(最大达15kW)缺点:阻值范围小(1
200k
)。固定电阻器各种膜式电阻实物照片1.4电阻元件实芯碳质电阻器无机实芯电阻器(RS型)有机实芯电阻器(RN型)结构:用碳质颗粒导电物质(碳黑、石墨)作导电材料,用云母粉、石英粉、玻璃粉、二氧化钛作填料,另加黏合剂经加热压制而成。按照黏合剂的不同,分为有机实芯和无机实芯电阻器。优点:无机实芯电阻器温度系数较大,可靠性较高;有机实芯电阻器过负荷能力强。
缺点:无机实芯电阻器阻值范围小;
有机实芯电阻器噪声大、稳定性较差、分布电容和分布电感大。金属玻璃釉电阻器(RI型)结构:金属氧化物(如钌、银、钯、锡、锑等)和玻璃釉黏合剂混合后,涂覆在陶瓷骨架上,经高温烧结而成。属厚膜电阻。优点:耐高温、耐潮湿、温度系数小、负荷稳定性好、噪声小、阻值范围大(4.7
200M)。固定电阻器1.4电阻元件
2.常用电阻器的特点1.4.3分立电阻与集成电阻1.4电阻元件
2.常用电阻器的特点1.4.3分立电阻与集成电阻固定电阻器线绕电阻器(RX型)结构:用金属电阻丝绕制在陶瓷或其它绝缘材料的骨架上,表面涂以保护漆或玻璃釉。优点:阻值精确(5
56k
)、功率范围大、工作稳定可靠、噪声小、耐热性能好。(主要用于精密和大功率场合)。缺点:体积较大、自身电感大,使高频性能差、时间常数大。只适用于频率在50kHz以下的电路。1.4电阻元件
2.常用电阻器的特点1.4.3分立电阻与集成电阻排电阻单列直插式(A)双列直插式(B)12345RRRR123456789R1
2
3n–1
n内部电路内部电路1
2
3
n1’2’3’n’RRRR1
2
3n/2RRn–1n–2n–3n/2+12R2R2R2R
1.4电阻元件
2.常用电阻器的特点1.4.3分立电阻与集成电阻敏感电阻器优点:对温度灵敏、热惰性小、寿命长、体积小、结构简单。用途:测温、控温、报警、气象探测、微波和激光功率测量等。特性:电阻
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