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1、去看电影用英语怎么说：谈谈电路中常用的零件-电阻

电阻是电子从业者和电子爱好者经常用到的基本组件之一。作为一个能独立设计作业的人员，对此基本组件不可不作透彻研究，了解后再去使用，可谓事半功倍。所谓：会开车的人，是人开车，不会开车的人，车子开人。

深信读者中大多数人，已经度过许多关于电阻的介绍，如算法，适用法。现将一些不常见的数据，介绍于后。

电阻之值制

值制(Preferred Values of Resistors)一词,可能对多数的读者听来都很新鲜,但我们有知道它的必要,因为当今世上,大多数的合格电阻制造商; 都是依此值制而分阶生产电阻应市的。若一个工程师(真正能独立设计东西的人)不知道这些,就去设计东西,很可能要订造新品,因为买不到那种数值的既有产品──标准产品。

过去一、二十年前,人们一所谓的「偶数制」生产电阻,那时的标准值为: 诸如: 500Ω、1,000Ω经常应市。「偶数制」是以100Ω数,作为次一高值电阻之进阶(Step)单位,100Ω之后为200Ω,再高为300Ω。

后来电子工业越来越兴盛,产品种类也与日俱增原有之值制,不能满足时代之需要。于是RETMA(Radio-Electronics-Television Manufacturere Association)美国无线电、电子、电视厂商协会,策定了「定比进阶电阻电容数值制」(Constant percentage increase),因此前些岁月中之奇值电阻,如510K、27K......等也流行起来了。

定比进阶制之内容

此制中,分别以百分之二十、百分之十、百分之五歪率编定进阶法则:

(A).百分之二十进阶序列。

(B). 百分之十进阶序列。

(C). 百分之五进阶序列。

一、百分之二十进阶序列。

此依序列规定,每十进制(decade)中分为六阶,每一阶之比率为46.8%,也就是说自一欧姆至十欧姆中,分做六个同百分比加大数值的电阻。次一高阶电阻之数值,为本阶电阻之数值,为本阶电阻数值之1.468倍,取前两位为有效数字,其后四舍五入。

例如: 依RETMA 20%制中,1,000Ω后之较高一阶的数值为1,000x1.468=1,468Ω,但依规定取前两位为有效值,下一位数字,四舍五入,因此为1,500Ω。

二、百分之十误差序列之进阶制

此制中,以百分之21.2作为进阶定比,每一十进制中,分为十二阶。后阶大于前阶1.212倍。

举例:

100Ω之(后)高一阶电阻数值为

100x1.212=121.2Ω

取前两位有效数字,为120Ω,第三位后四舍五入。

三、百分之五误差序列之进阶制

此制中,定比进阶指数为10.1%,定比进阶指数为10.1%,也就是说次一高级数值为本阶之1.101倍。每十进制中分为二十四阶。每阶各取头两位有效数字,其余四舍五入。

例如: 150Ω原为146.8Ω之有效值,

其次一级为

146.8x1.101=161.6268Ω

取前两位作为有效值为160Ω。

由于定比数据之故; 各制中有重复或重迭现象,事实上分两点说明,便于记忆:

(一)各阻值在其本制中,每一十进(decade),重复一次。

(二)百分之二时体制中之阻值,与百分之十体制中之阻值,每跳一(十进)(decade)重复一次。而百分之十之各阻值与百分之五序列中,每隔一(十进)(decade)重复一次。请参考表一。

因此我们不难发现,百分之十、五、或二十,不独代表着他们的公差(Tolerance Series),也更代表着一种进阶之数据。

次一不常见而重要的数据,是电阻的杂音。

杂音、匹配、失真......等若干问题,在设计电路中,决定其取舍,(Trade off)是极其头痛的问题。如:「完全匹配」,可得最大功率之转移,但同时亦导致最大IM(intermodulation)失真。

「大泄放电池」可获得晶体之S因子,但同时却造成最大之杂音。

诸如此类不胜枚举。这也就是我一再说明设计是艺术而非机械或工程,当然仿造则不在此说中。

这也就是我经常爱说那些一知半解的人胡说八道的主因。

为求不产生以一概全的现象,我主张,学人必须认真地研究,是什么?为什么?怎样做?什么是最佳境界。

现在我们来探讨一下电阻中之杂音。

杂音之来源

电阻杂音中之主流,为电子流经导体中所产生之热杂音。(这是初期之发现与假说),其杂音之大小,由温度、阻值、及频带宽度决定之。热力在导体中激起电荷(charge),而电荷引发电流,电流导致激发性之杂音。电阻亦系导体中的一种,因此也会产生杂音。

电阻之杂音公式为

Ee=(4KTR△f)¹ʹ²

Ee为杂音,

K=Boltzmann constant[(1.38054±0.00018)x10¯ֿ²³]/K

T=绝对温度,(273+常温)=常温为298~300℃故有人以299为准。

△f=频带宽度。

常用电阻,依制造与原料分类,约有四种:

一、合成电阻(Carbom Composition)。

二、碳膜电阻(Carbom film)。

三、金属膜电阻(Metal film)

四、丝绕电阻(Wire wound)。

每种电阻,各有其特点; 也各适合于某一特定用途。

上述之电阻均系分立(Discrete)电阻,而非IC中之积体电阻。

电流流经电阻必定产生杂音,此种杂音,起初大家叫它「多余」或「附加」杂音。而Excess在此处也正意味着(in addition to the fundamental thermal noise of the resistor),基本热杂音之外的杂音。

电阻本身之材料越混合,或合成得不化一,则杂音也越大;越化一(uniform),杂音就越小。

因此合成电阻杂音最大,而氧化锡金属皮膜电阻及丝绕电阻之杂音较低,尤其丝绕电阻杂音最低,若非其稳定性欠佳,深信为最佳之电阻品种。

「附加」杂音亦叫做1/f杂音,因其杂音之平方,与频率高低成反比。

电阻之杂音指数

频分1/f杂音,依实验为

上式中之K'为一常数,是电阻之制造方法而异同。

IDC为通过电阻之直流量。

今以NI为杂音(Excess Noise)之代号,于是:

而亦可用分贝法,表示或计算之:

通常以每十进之频率若干uV表示之,

若NI为0分贝,Eex/VDC之值小于1。

人们最初常以uV/VDC表示杂音,但后来发现,它不足以说明杂音与频谱之对应关系,于是又研究出一套叫做「换算增益」(Conversion gain)之法。此法是以1000周电流杂音之密度比,以分贝方法作为「换算」之准据。请参考Mr. Conrad, J G.T.A Proposed Current Noise For Composition Resistor. IRE, Trans, Component Parts CP-3.1中之说明。

而后来由美国国家准局,改作NI表示法。上法也是由标准局颁布的。请参考A Recommended Standard Resistor Noise Test System, IRE, Trans Component Parts CP-7中之规定及说明。

上述法则中之杂音表示与计算法大体如下。

在计算NI法时,必须先以Quan-Tech实验室设备及方法,求得uV/V,及所印加于电阻上之电压。

为说明此法计,兹以-10K合成电阻为例。

以NI为0分贝或1uV/V之电阻为例。加诸十伏特DC电流。由于Eez随电压高低而增减;因此在十伏特DC电压降情况下,Eez应为10uV/十进制(decade)。而在三个「十进」,自10Hz至10KHz,每个十进中都有相同之杂音成份。若以rms表示,则三个十进跨距内之总杂音为单一「十进」中之杂音值乘以1.732,因此自10Hz至10KHz跨距内之杂音为对10KΩ电阻而言。

Eez=1uV/decade x 10V x 1.732=1.732uV

而热杂音之电压,在上述同样情况下,只有1.25uV,因此10K电阻,在10KHz带通宽度,10V DC电压条件下,总杂音电压为18.4uV左右。

频带修正数

在设计宽带带放大器时,NI指数,必须再乘以工作频带域所含之总「十进」之平方根值。

图二为频带乘数表。若分析电阻在某单一频率上之杂音,必先求得此一频率下之「多余杂音」之杂音密度。

今以1KHz为例。

于是杂音电压为E²(△f)。而f为频谱密度。

将此式展开

其频谱密度为0.2087xNI(uV/V)/decode而其它频谱(每十进为一单位)为十进反比之平方。

通常使用电阻之杂音指数:

请参看图三。

图三所示,为常用电阻三杂音指数。

温度与斜率之计算,经常见到,不谈也罢。

结　语

单就电阻杂音而言,在同一型之电阻器中:

(一)阻值越小,杂音越小。

(二)所加之电压越小,杂音越小。

(三)内部电流越少,杂音越小。

(四)温度越低,杂音越小。

(五)材料越化一,(Uniform)杂音越小。

(六)工作频带越窄,杂音越小。

但就网络之设计,我们所要求的,并不止于杂音一项,至于怎样取舍,那就要看所要求之规格了。

IC 积体电阻

不管薄膜、厚膜、或是单片(monolithic)其中电阻做法各种都有不同。但只有钽质电阻可以与单一或独立(discrete)金属电阻比美,其NI约在0.1(uV/V)/decade左右。而厚膜,以palladium、silver或palladium oxide and glass其NI约为精密电阻金属皮膜电阻之十倍; 10(uV/V)decade,再者,IC中之二极管又多,更加强杂音之声势。因之就杂音之观点而言,IC不是一个适于做高级音响的组件。有许多厂商,常以IC作为号召,请问,我们应不应该说他们是「胡说八道」呢?

总之,设计是艺术,因之设计人必须权衡所求决定取舍之道。

待一切基本元件都讲完，我们再谈取舍。

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