电阻的参数和作用

电阻是电子产品中应用最多最广泛的电子元器件，实际应用中也是具有多种多样的电阻。电阻对电流的阻碍作用，欧姆定律这些高中都学过的多西在这里就不多说了，这里总结一下工程师在设计电子产品时需要掌握的基础知识——电阻的参数和作用。

一、电阻的参数

1.类型：电阻有很多类型。按照阻值是否可变分为固定电阻和可变电阻；按照工艺分直插电阻和贴片电阻；按照材料分碳膜电阻、线绕电阻、陶瓷电阻、薄膜电阻、金属膜电阻、金属箔电阻等。随着产品的集成化和小型化，直插电阻用的越来越少，更多使用贴片电阻。碳膜电阻是使用最广泛的电阻。

2.阻值：常用阻值国标分E-24（5%）和E-96（1%），其阻值根据公式计算。在工程做多见多了之后就会发现，除非需要很精确的场景，常用的阻值就那么几个，像0，33，51，100，470，510，1k，1.2k，1.5k，2k，2.2k，3k，3.3k，4.7k等等，库存多价格低好备货，好用。

3.精度：常用的精度也就是5%，1%，非常精确的场景用0.1%，比如模拟电路、电压采样、电源反馈。随着技术的成熟和工艺的改善，目前5%和1%的电阻价格已经几乎没有差异，所以几乎都用1%。

4.封装，功率与最大工作电压：这里只说贴片电阻的封装，封装类型有0201，0402，0603，0805，1206等，目前最常用的是0402，0603。功率以及最大工作电压和电阻的封装尺寸是基本对应的，封装越小功率越低，最大耐压也越低。

封装	尺寸（mm）	功率（W）	最大工作电压（V）
0201	0.6*0.3	1/20	25
0402	1.0*0.5	1/16	50
0603	1.6*0.8	1/10	50
0805	2.0*1.2	1/8	150
1206	3.2*1.6	1/4	200

5.成本：电阻在产品研发初期经费充足的阶段一般不会重点考虑成本，因为一颗不过几分钱。当市场竞争越来越激烈，就需要在各个细节对成本进行把控。对电阻来说，成本主要遵循如下规律：

高精度>低精度

小封装>大封装

高功率>低功率

金属箔>薄膜>陶瓷>金属膜>碳膜

非常用阻值>常用阻值

尤其需要注意的是在选用电阻阻值时经过计算出来不是个常用阻值，最好用常用阻值串联或者选取附近的，否则对产品的生产和物料的供应都是不利的。

二、电阻的作用

1.分压：电阻分压在电路中比较常见，如电源芯片的分压反馈、电压采样、电流采样、运放外围电路等。

2.限流：电路中各种负载通常都需要电阻进行限流，避免电源直接加在负载两端，如LED灯、电机、蜂鸣器等器件的使用。

3.上下拉：上下拉的功能属于是现在的单板电路方案中最常见的功能了，芯片引脚、信号线路等等到处都是上下拉电阻。详细总结以下几个场景：
（1）开漏输出：当芯片为开漏极或集电极输出时，芯片外引脚必须上拉电阻，才能正常提供高电平工作，否则无法提供高电平，如I2C总线。上拉电阻阻值大小决定信号跳变快慢，根据经验，上拉电阻阻值通常在1k~10k之间，I2C的上拉电阻阻值由上拉电压、总线速率、总线电容等因素决定。

（2）提高驱动能力：通常在跨板通信的时候，需要考虑到板间电压的损耗，而单片机引脚的驱动能力有限，因此通常在一些信号线加上拉电阻以提高驱动能力。如SWD、JTAG、UART、ISP等接口，TTL电路驱动CMOS电路，GPIO板间控制信号等。通常上拉电阻在1k~10k之间。

（3）芯片功能/地址配置：很多芯片需要通过对管脚进行上下拉来配置其功能或者地址。如某些DCDC需要配置下拉电阻的阻值来计算最大输出电流，EEPROM需要配置地址管脚的上下拉来决定其在I2C总线上的地址，MCU的BOOT管脚需要上拉或者下拉来决定其启动方式。通常上下拉电阻阻值也在1k~10k，阻值越大功耗会越低。

（4）增加抗扰性：有些引脚或信号需要使其在非工作状态保持一个确定的电平，防止误触、静电等干扰。上拉或者下拉情况都有。如CMOS输出管脚如果不适用一定要上拉，否则极容易被静电打坏；如三极管开关电路基极通常下拉电阻，防止误触发。

（5）提供放电路径：有些电路在掉电之后需要尽快释放电流，防止对后级产生影响，会在电路中增加假负载，以提供一个放电路径，如LDO的输出假负载。

4.阻抗匹配：很多通信线路中由于芯片、电线、插座、过孔等因素造成的阻抗突变的情况需要通过电阻来消除反射等现象。这些阻值一般根据经验选取，如单端信号通常用33Ω，差分信号通常用100Ω，CAN总线120Ω等。

5.0欧姆电阻：在电路设计中0欧姆电阻应用也非常多，如方便调试、做兼容性设计、飞线测电流、地分割、作为保险丝等功能。0欧姆电阻设计时主要关注其最大工作电流。

6.RC滤波：RC滤波是滤波电路的基本器件，通过不同阻值和容值的组合来对不同频率的波形进行滤波。

总结以下：要想成为一个合格的硬件工程师，只有经验是不够的，基本的元器件参数和作用和最底层的原理都应该烂熟于心，再加上经验的积累，开发效率就能高，分析问题也会一针见血。