硬件基础知识补全计划【一】电阻
一、电阻理论
1.1 电流定义
电流：电流的强弱用电流强度来描述，电流强度是单位时间内通过导体某一横截面的电荷量，简称电流，用I表示。1 秒内有 6.2415093×10^18 个元电荷通过横截面的电流，定义为 1 安 (A)。
电压：电压就是电势能，电压，电势能是指电子在电路中的动能。单位通常为伏特 (V)。电压是电力系统中的一种重要概念，它决定着电流流动的强度电压越高，电子移动的越快，电流就会越大，而电压越低，电流就会越小。
电阻：电荷在导体内运动时，形成电流。导体中的分子，原子等其他粒子阻碍电荷移动，进而阻碍电流，这种阻碍作用，我们称之为电阻。
1.2 欧姆定律与电阻定义式
电阻单位为欧姆 Ω，电阻越大，阻碍作用越大，通过导体的电流自然就越小。
I=U/R U=IR R=U/I
但是真正决定电阻阻值大小的，是和电阻的体积有关系，电阻的决定式
ρ为比例系数，即电阻率，单位制为欧姆/米(Ω · m)；
L——绕制成电阻的导线长度，单位制为米(m)；
S——绕制成电阻的导线横截面积，单位制为平方米(m²)；
1.3 单位换算与位数标注
1kΩ = 1000Ω = 10^3Ω
1MΩ = 10^3kΩ = 10^6Ω
贴片电阻三位数代表5%精度，如103 = 10*10^3 = 10KΩ
四位数则达标1%精度
1002 = 100*10^2 = 10KΩ
小数则是R代表小数点，R12 = 0.12Ω；R047 =0.047Ω
串联和并联和拼接出指定的电阻值
二、电阻参数
2.1标称阻值
电阻值，没什么好说的
2.2封装
我们常说的01005、0201、0402、0603、0805等封装，是英制代码(inch)，也叫EIA(美国电子工业协会)代码，还有一个是公制代码(mm)。
英制0603封装表示:长度为0.06inch，宽度为0.03inch(1inch=1000mil)公制1608封装表示:长度1.6mm，宽度0.8mm
2.3额定电压
额定电压：在额定环境温度下，可以对电阻持续施加的直流电压，这个叫做电阻的额定电压。
过载电压：电阻瞬间能通过的最大电压，这个时间很短，一般可能是毫秒级别，有的电阻规格书会写。
比如在一个电路中，电阻两端压差在30V，那么我们至少要选一个 0402 的电阻。
| 封装(英制) | 工作电压(V) | 过载电压(V) | 介质承受电压(V) |
| 0075 | 10 | 25 | 25 |
| 0100 | 15 | 30 | 30 |
| 0201 | 25 | 50 | 50 |
| 0402 | 50 | 100 | 100 |
| 0603 | 75 | 150 | 150 |
| 0805 | 150 | 400 | 500 |
| 1206 | 200 | 500 | 500 |
| 1210 | 200 | 500 | 500 |
| 1218 | 200 | 500 | 500 |
| 2010 | 200 | 500 | 500 |
| 2512 | 200 | 500 | 500 |
3.4额定电流
额定电流：在额定环境温度下，可以对电阻持续施加的直流电流，这个叫做电阻的额定电流。
| 封装(英制) | 工作电压(A) | 最大电流(A) |
| 0075 | 0.5 | 1 |
| 0100 | 0.5 | 1 |
| 0201 | 0.5 | 1 |
| 0402 | 1 | 2 |
| 0603 | 1 | 2 |
| 0805 | 2 | 5 |
| 1206 | 2 | 10 |
| 1210 | 2 | 10 |
| 1218 | 6 | 10 |
| 2010 | 2 | 10 |
| 2512 | 2 | 10 |
3.5精度
一般有0.1%、1%，5%，10%，15%、25%等，一般精度越高价格也越高。有些场合需要使用高精度的电阻。
其中精度所代表的字母如下：
| L=±0.01% | P=±0.02% | W=±0.05% | B=±0.1% |
| C=±0.25% | D=±0.5% | F=±1% | G=±2% |
| J=±5% | K=±10% | M=±20% | N=±30% |
3.6额定功率
如有两个10Ω的电阻，一个为100W，另外一个是10W，由功率的公式：P=I^2×R，第一个电阻可以流过的最大电流为3.16A，第二个电阻可以流过的最大电流为1A。
下面是常见贴片电阻封装和功率等效关系，大功率还是要用直插式的：
| 封装(英制) | 功率 |
| 0402 | 1/16W |
| 0603 | 1/10W |
| 0805 | 1/8W |
| 1206 | 1/4W |
| 1210 | 1/3W |
| 1812 | 1/2W |
| 2010 | 3/4W |
| 2512 | 1W |
3.7温度系数
温度系数的单位为PPM（百万分率），一般的电阻阻值会随温度的上升而上升，比如现在有两个阻值都为100kΩ的电阻，电阻1的温度系数为20PPM，电阻2的温度系数为200PPM，当温度每升高1℃，电阻1的阻值要增大2Ω，电阻2的阻值要增大20Ω。
5ppm/℃的意思就是：温度每变化1℃，电压偏离其标称电压值的百万分之五。
在芯片手册中基本都会讲到温度系数，如下图所示为某款电阻的温漂范围：
三、高频特性
我们大部分情况下，电阻都是用在低频，低频考虑的东西很少，电阻就是一个电阻。
在低频电路中，可以理解电阻是一个理想态，只有电阻。
但在高频电路中，需要考虑电阻的实际等效模型，它是会有Cp和Lp这两个寄生参数，寄生并联电容和寄生串联电感。
根据这个实际的等效模型，实际电阻的等效阻抗并不是R，而是:
这里面有两个频率点，决定了这个电阻到底呈现什么属性。
f1为RC滤波器截止频率点。f2为容抗和感抗相等频率点。
三、应用案例
3.1 限流电阻
在图中，R50 起到限流作用，其中经过 D6 电流为 (3.3V - 2V)/470Ω = 0.0027A = 2.7mA。其中减去的 2V 为发光二极管压降。
R51 则是限制三极管 Q2 电流，使其工作在饱和状态。
3.2 恒流电阻
供电端电压是120mV，我们除电阻即可得到一个恒流。
3.3 取样电阻
根据欧姆定律，4mA*150 Ω 等于0.6V，供 ADC 采样。
3.4 分压电阻
分压虽然比较简单，但是还是讲解一下，公式如图：
3.5 阻抗匹配电阻
3.6 上拉电阻
R4，R5，上拉电阻，使引脚默认为高电平。
3.7 作为传感器的电阻
比如热敏电阻，热电阻，光敏电阻，湿敏电阻，压敏电阻等。
这里简单举例热敏电阻，用途是工业测温，一般有 PT20、PT100、PT1000，CU50 等。
热敏电阻分为 NTC 和 PTC，前者随着温度的上升电阻变小，后者随着温度的上升电阻变大。
