1.1 电阻

本节将介绍在实验室中常用的分立/轴向引线型电阻并比较不同类型电阻的成本和性能。

1.1.1 轴向引线型电阻

三种最通用的轴向引线型电阻，包括合成碳/碳膜电阻、金属膜电阻和绕线电阻。

1.碳化合物/碳膜电阻

通常在通用电路中使用这种电阻，通用电路对初始精度以及温度变化引起的电路稳定性要求并不苛刻。典型的应用包括：①用作集电极或者发射极的负载。②在晶体管/FET 偏置网络中，作为充电电容的放电路径。③在数字逻辑电路中，作为上拉或者下拉。

碳膜电阻精度较低，为了理解电阻值系统，以10%精度的电阻为例，如果第一个电阻值是100 Ω，就没有必要做105 Ω，因为100 Ω的电阻精度是90～110 Ω，所以第二个有意义的电阻值是120Ω，阻值精度范围在110～130Ω。用这个方法类推，从100～1000Ω的电阻值为100、120、150、180、220、270和330等。

国际电工委员会（international electronical commission，IEC）定义了一个标准电阻值系统，这个标准电阻值系统中包括 7 种不同精度的电阻系列。精度从低到高分别为 E3、E6、E12、E24、E48、E96、E192。这个标准电阻值系统中的标准电阻阻值是按照等比数列的形式选择的。并且每10倍程的阻值数量是相同的。例如E6系列100Ω～1 KΩ之间有6个不同的电阻值，1 KΩ～10 KΩ 之间也同样有 6 个电阻值，并且后面每组中的阻值都是前组中对应阻值的10倍。因此，如果给出了100Ω～1 KΩ之间的标准阻值，其他阻值都可以很容易地计算出来。IEC给出的公式如下，

式中，Round 表示对计算结果进行四舍五入处理，n 表示在标准系列中的第 n 个标准电阻值；N为7个电阻系列的值中的一个（3、6、12、24、48、96或192）；Y（n）为第n个标准电阻值所对应的具体电阻值。因此，电阻的排列服从准对数的关系。额定功耗在 1/8～2W 之间。典型的，常使用1/4～1/2 W，精度为5%和10%的电阻。

对于 10～100Ω 之间的电阻，在不同精度（0.1%、0.25%、0.5%、1%、2%、5%和10%）下的排列顺序如表1.1所示。

碳类型的电阻温度系数较差，通常为 5000 ppm/℃，因此不适合在高精度的应用中使用，这些应用中，要求温度对电阻值变化的影响很小。但是，碳类型电阻的成本较低。

碳类型的电阻使用色环标识。常见的，3 色环、4 色环、5 色环和 6 色环。电阻色环的不同含义如表1.2所示，电阻器色标如图1.1所示。

举个例子，当使用4色环表示电阻时，颜色排列依次为：黄色、紫色、橙色和银色，则表示4、7和3个0。即，该电阻阻值为47 kΩ，公差为10%。

2.金属膜电阻

金属膜电阻常在高精度应用中被使用。在这些应用中，要求有较高的初始精度、低温度系数和低噪声。金属膜电阻的成分包括镍络铁合金、氧化锡或氮化钽。通常应用在下面的领域，包括电桥、RC 振荡器和有源滤波器中，其初始精度在 0.1～1.0%之间，且温度系数在10～100 ppm/℃之间。

3.绕线电阻

绕线电阻的精度和稳定性更好（0.05%，＜10 ppm/℃）。常用在下面的应用中，例如调谐网络、高精度的衰减器电路等。

4.电阻的实际模型

与理想电阻模型相比，电阻的实际模型要复杂很多，这是因为存在很多寄生参数，如图 1.2 所示。从图中可知，实际电阻可看作理想电阻 R 和寄生电感 L _series 的串联，然后与电容C _shunt 并联。从该结构可知，它们构成一个谐振回路。

电阻的基材，以及长度和横截面的比值决定了在高频时，寄生 L 和 C 对有效直接电阻稳定性的影响程度。通常情况下，薄膜型电阻有很好的高频响应特性，大约在 100 MHz 也可以保证它们的精度，碳类型电阻的频率大约为1 MHz；绕线电阻所包含的电感最大，因此频率响应特性最差。

1.1.2 电阻网络

一个电阻网络是单个封装的，在该封装内包含两个以上的电阻，如图 1.3 所示。这个封装包含很多引线，通过它构成电路的一部分。

通常，电阻网络有两种连接方式，即总线式和隔离式，如图 1.4 所示。总线排列方式用于上拉、下拉或者总线端接。

电阻网络作为一个独立的实体，或者单片集成电路的一部分，通过激光微调，不仅降低了设计难度和设计成本外，还提供了很高的精度、紧温度系数（TC）匹配和良好的温度跟踪。用于分立网络的典型应用是在高精度的衰减器和增益设置级。薄膜网络也用在单片集成电路设计和仪表放大器中。此外，在使用 R-2R 梯度网络结构的 CMOS D/A 和 A/D 转换器中也常用到薄膜网络。

厚膜类型的电阻成本最低，有较好的匹配（＜0.1%），但是温度系数（＞100 ppm/℃）并不好。通过将阻性元素电镀到衬底材料（如玻璃或陶瓷），制造厚膜电阻。

薄膜网络有较好的价格，并且提供了很好的匹配（0.01%），以及良好的温度系数（＜100 ppm/℃）。通过气相沉淀的方法，制造薄膜电阻。

1.1.3 贴片式电阻元件的封装

本节介绍贴片式单个电阻封装以及贴片式电阻网络封装。

1.单个贴片电阻封装

贴片电阻电容常见封装有9种，有英制和公制两种表示方式。英制表示方式是采用4位数字表示的 EIA（美国电子工业协会）代码，前两位表示电阻或电容长度，后两位表示宽度，以英寸为单位。实际应用中很少使用公制，公制代码也由 4 位数字表示，其单位为毫米，与英制类似。单个贴片电阻物理尺寸的标准，如图 1.5 所示。贴片式电阻的规格、尺寸和功率的对应关系，如表1.3所示。

2.贴片排电阻封装

贴片式排阻的引脚个数为偶数，如图 1.6 所示。它们没有公共端，并且内部电阻相互独立，常见的有4个电阻，故有8个引脚，即为电阻数的2倍，它经常用作限流电阻。