1、電阻

1.1電阻阻值

1.1.1阻值表的來源

電阻標準由IEC（國際電工委員會）制定，標準文件為IEC60063和EN60115-2。
電阻的標稱阻值分為E6、E12、E24、E48、E96、E192六大系列，分別使用于允許偏差為±20、±10%、±5%、±2%、±1%、±0.5%的電阻器，其中E24和E96兩個系列最為常用。
“E”表示“指數間距”（Exponential Spacing），它表明了電阻阻值是由公式計算出來的。

字母n指的是E24、E96等標準中的數值24和96，m的取值范圍為0~n-1；這樣E24有24個基準值，E96有96個基準值，這些基準值再乘以10的x次方，就可以得到各種阻值。

1.1.2電阻絲印

絲印展示出了2層意義：阻值大小和絲印。
封裝0603以上的電阻（包含0603）在表面都印有絲印。
常用電阻絲印一般有：

帶有三位或四位數字絲印

帶有字母“R”的絲印

帶有數字和R之外的絲印

1.帶有三位或四位數字絲印
三位數字表示5%的精度，四位數字表示1%的精度，前面幾位表示數值，最后一位表示10的x次方。

2.帶有字母“R”的絲印
帶字母R的電阻一般阻值較小，精度多為1%，可以吧R看做小數點，前面數字視為有效值。
例：“22R0”，前面22表示有效值，讀數為22.0Ω，即精度為22Ω的1%精度電阻。

3.帶有數字和R之外的絲印
這種電阻絲印在0603封裝中比較常用，精度為1%，與之對應的標準為E-96。
E-96規定：用兩位數字加一個字母作為絲印，實際阻值可以通過查表來獲取，兩位數字表示電阻阻值，字母表示10的x次方，也需要查表。

1.1.3電阻精度

電阻精度一般用字母表示：
T：±0.01%
A：±0.05%
B：±0.1%
D：±0.5%
F：±1%
J：±5%
K：±10%
最常用的精度是1%和5%，一般場合使用5%精度，有精度要求的使用1%電阻，比如DCDC、電流采樣，特殊要求的根據實際情況選擇更高精度。

1.1.4電阻封裝

封裝的命名是電阻的實際尺寸（英寸）
例：0402尺寸：1mmx0.5mm轉換為英寸 0.04英寸x0.02英寸
常用電阻封裝有：
01005、0201、0401、0603、0805、1206、1210、1218、2010、2512

1.1.5電阻的功率

電阻額定功率與封裝
電阻的額定功率主要由封裝決定，但也不是絕對的，還跟電阻的工藝、品牌、阻值大小等有一定關系。

可以看出同種封裝，不同品牌、不同精度、不同阻值都會影響電阻的額定功率。

電阻的額定功率與溫度關系
當溫度超過70℃時，額定功率會下降，尤其是01005和0201額定功率要比其他封裝下降趨勢更大。

注1：曲線①適應于01005，0201 產品，曲線②適應于0402、0603、0805、1206、1210、2010、
2512 產品。
注2：當電阻使用的環境溫度超過70℃時，其額定負荷（額定功率）按照上述曲線下降。

1.1.6電阻的額定電壓

電阻是有額定耐壓值，不能超過額定耐壓值使用。

材質相同（厚膜）的額定電壓，各品牌相差不大；

材質不同，厚膜要比薄膜要高，

封裝越大，額定電壓值越高。

1.1.7電阻的溫漂

溫度系數（TCR）表示電阻當溫度沒變化1℃時，電阻阻值的相對變化，單位為ppm/℃。
溫度系數 = (R-Ra) / Ra ÷ (T - Ta) x 1000000
Ra：基準溫度條件下的阻值
Ta：基準溫度20℃
R：任意溫度條件下的阻值
T：任意溫度
常用電阻溫度系數的范圍為：-200~500ppm/℃
例：100ppm/℃的電阻，溫度從20℃升到100℃時的變化率是多少？
阻值變化率 = 溫差 * 溫度系數 / 1000000 = (100 - 20) * 100 / 1000000 = 0.8%

1.1.8 0Ω電阻

0Ω電阻的作用

測試電流

電容設計，跳線

模擬地、數字地隔離，單點接地

預留設計

電路保護，充當保險絲
……

0Ω電阻阻值有多大
根據標準文件EN60115-2，0Ω電阻最大阻值有10mΩ、20mΩ、50mΩ，需要查詢各個品牌要求。

0Ω電阻過流能力

也有過流能力達到幾十安的電阻，但這類電阻阻值一般極小，價格偏高

像封裝1210、2512電阻封裝變大了，為什么過流能力還是2A，這里過流能力沒有增加，但是瞬時電流提高了。

1.1.9瞬時功率

什么場合會考慮瞬時電阻？瞬時功率過大會損壞電阻嗎？

主要在開關電路，因為寄生電容或電感的存在，可能會對電阻有一個瞬間的沖擊。

常規0402電阻的額定功率是1/16W，也就是0.0625W，電阻在這個功率下可以持續工作。
從上圖可以看出，如果功率給到10W，電阻可以抗住10us不壞，功率降到3W時，可以抗住150us左右，當然這個時間不是絕對的。

2、電容

2.1電容的定義

電容的本質
兩個相互靠近的導體，中間夾一層不導電的絕緣介質，這就構成了電容器。當電容器的兩個極板之間加上電壓時，電容器就會儲存電荷。

電容量的大小
電容器的電量在數值上等于一個導電極板上的電荷量與兩個極板之間的電壓之比。電容器的電容量的基本單位是法拉（F）。電路圖中通常用字母C表示電容元件。
電容量的公式：

2.2陶瓷電容

2.2.1物理結構

MLCC是片式多層陶瓷電容器縮寫，是由印好電極（內電極）的陶瓷介質膜片以錯位的方式疊合起來，經過一次性高溫燒結形成陶瓷芯片，再在芯片的兩端封上金屬層（外電極），從而形成一個類似獨石的結構體，故也叫獨石電容器。

可以看到，內部電極通過一層層疊起來，來增大電容兩極板的面積，從而增大電容量。
陶瓷介質即為內部填充介質，不同的介質做成的電容器的特性不同，有容量大的，有溫度特性好的，有頻率特性好的等等，這也是為什么陶瓷電容有這么多種類的原因。

2.2.2陶瓷電容的基本參數

電容的單位
電容的基本單位是：F（法），還有uF（微法）、nF（納法）、pF（皮法）。
換算關系：
1F = 1000 000uF
1uF = 1000nF = 1000 000pF

電容容量
常用陶瓷電容容量范圍：0.5pF~100uF。
電容封裝的不同，容量也會不同。
實際生產的電容陶瓷容量值是離散的，電容容量表如下表：

額定電壓
陶瓷電容常見的額定電壓有：2.5V、4V、6.3V、10V、16V、25V、50V、63V、100V、200V、250V、450V、500V、630V、1KV、1.5KV、2KV、2.5KV、3KV 等等。
額定電壓值與電容兩極板間的距離有關系，額定電壓越大，一般距離就要更大，否則介質會被擊穿，這就導致同等容量的電容，耐壓值高的，一般尺寸會更大。
電容器的外加電壓不得超過規定的額定電壓，實際設計中，一般選擇電容時，都會讓額定電壓留有大概70%的裕量。

電容類型
同介質種類由于它的主要極化類型不一樣，其對電場變換的響應速度和極化率也不一樣，在相同體積下的容量就不同，隨之帶來的電容器的介質損耗、容量穩定性等就不同，介質材料按容量的穩定性可以分為兩類，即Ⅰ類陶瓷電容器和Ⅱ類陶瓷電容器，NPO屬于Ⅰ類陶瓷，而其他的X7R、X5R、Y5V、Z5U 等都屬于Ⅱ類陶瓷。
MLCC 陶瓷電容主要分為2 大類：高節介電常數型和溫度補償型

電容實際電路模型
電容作為基本元器件之一，實際生產的電容是不理想的，會有寄生電感，等效串聯電阻存在，同時電容兩極板間的介質不是絕對絕緣的，因此存在數值較大的絕緣電阻。
所以實際電容模型見下圖：

阻抗-頻率特性
??根據上述電容模型，可以得到電容的復阻抗公式：

某村田10uF 電容的阻抗頻率曲線如下圖：

??這個坐標系是對數坐標系，縱軸為復阻抗的模。

諧振頻率
??電容在諧振頻率處阻抗最低，濾波效果最好，不同規格的電容諧振頻率也會不同，下圖是村田常用電容的諧振頻率表：

阻抗-頻率曲線如下圖：

等效電阻 ESR
?陶瓷電容的等效串聯電阻并不是恒定的，等效串聯電阻和頻率有很大的關系，上述10uF電容在100Hz時，ESR是3Ω，在700KHz的時候達到最小，ESR是3mΩ。
?在做開關電源設計時，要著重考慮ESR影響，ESR直接影響紋波大小。
?電容ESR表：

?ESR-頻率曲線如下圖：

精度大小
相對于電阻的精度來說，電容的精度類型要低很多，以下是一般電容的精度：

溫度特性
?不同類型電容的工作溫度范圍是不同的，并且容量隨溫度的變化也不同：

?在設計電路時，需要考慮不同電容的溫度系數，按照使用場景選擇合適溫度系數的電容。

直流偏壓特性
?在陶瓷電容器中又被分類為高誘電率系列的電容器(X5R、X7R 特性)，由于施加直流電壓，其靜電容量有時會不同于標稱值，因此應特別注意。
?例如，如下圖所示，對高介電常數電容器施加的直流電壓越大，其實際靜電容量越低。
容值越高的電容，直流偏壓特性越明顯，如47uF-6.3V-X5R 的電容，在6.3V 電壓處，電容量只有其標稱值的15%左右，而100nF-6.3V-X5R 的電容容值為其標稱值的75%左右。

漏電流和絕緣電阻
?絕緣電阻主要與容量有關，容量越大，漏電流越小。

?盡管陶瓷電容的漏電流不大，但大電容的漏電流也達到了微安級別，如果做低功耗產品時，還是要選一些絕緣電阻大的電容。

2.2陶瓷電容總結

2.2.1 電容阻抗-頻率曲線圖

?從上圖可以看出，橫軸是頻率，縱軸是阻抗，可以清楚的看到在各個頻點上，電容的阻抗是多少，也能看出在哪個頻率點諧振，ESR是多少。

2.2.2電容阻抗模型

從電容曲線圖可以看出電容的阻抗是隨頻率的變化而變化，并不是不變的，這時因為電容都不是理想的，都會存在寄生參數，可用簡化模型表示。

?ESR是等效串聯電阻，ESL是等效串聯電感，C為理想電容，因此實際的電容阻抗可以用公式進行表示：

根據上述公式，可以得到以下曲線圖：

?在頻率較低的時候，可以看到，感抗遠小于容抗，并且復阻抗的相位為負值，說明電流超前電壓，這時典型的電容充電特性，所以說電容在低頻主要表現為容性。
?在頻率較高的時候，感抗遠大于容抗，并且復阻抗的相位為正值，說明電壓超前電流，這時典型的電感施加電壓的行為特征，所以說電容在高頻主要表現為感性。
?而在諧振時，容抗和感抗相抵為0，此時電容的總阻抗最小，復阻抗相位為0，此時表現為純電阻特性，這個點就是電容的自諧振頻率。在諧振頻率左邊，電容主要呈容性，在諧振頻率右邊，主要呈感性。

2.2.3濾波電容的選擇

其實就是選阻抗最低的。

?整個阻抗曲線呈大V 型，只有在諧振頻率點附近的阻抗才比較低。所以，實際的去耦電容
都有一定的工作頻率范圍，只有在諧振頻率附近，電容才有很好的去耦作用。
?可能有人會覺得，在頻率比諧振頻率高一點的時候，電容都成感性了，都不是電容了，所以不能讓噪聲的頻率大于電容的諧振頻率。其實這是錯誤的，去耦就是要選阻抗低的，阻抗低，在電容上產生的電壓波動就小，也就是噪聲會小。

2.2.4陶瓷電容曲線圖

來看下常規的MLCC 陶瓷電容的曲線圖?？梢钥闯?，不同的電容，曲線是不同的，容量大的ESR 要小寫，諧振頻率低些，主要濾低頻。容量小的ESR 要大些，諧振頻率要高些，主要濾高頻。

2.2.5兩種方式組合濾波

實際電路中我們需要去耦的頻率范圍會比較寬，因此呢一個電容搞不定，那怎么辦呢？我們經常有兩種方法來解決：
??1.一種是使用一個大電容和一個小電容并聯。
??2.還有一種是使用多個相同的電容并聯。

?那么這兩種方法達到的效果分別是怎樣的呢？

首先來看大小電容并聯。
??大小兩個電容分別有各自的諧振頻率f1 和f2。

?當頻率比較低的時候，兩個電容都成容性，在頻率比較高的時候，兩個電容都呈感性，并聯后總體阻抗曲線都會保持原來的變化趨勢，因此，數值上會比任意一個電容都小。

?但是，當頻率大于f1 并小于f2 時，大電容呈感性小電容呈容性，兩者并聯，就像是一個電感和一個電容并聯，構成了LC 并聯諧振電路，并在某一個頻率點發生并聯諧振，導致該處阻抗很大。如果負載芯片的電流需求正好落在這個頻率，那么會導致電壓波動超標。所以，我們需要選好電容的搭配情況。

相同電容并聯的情況
?n 個相同的電容并聯，諧振頻率和單個電容一樣，但是在諧振點處的阻抗是原來的n 分之一，因此，多個相同的電容并聯后，阻抗曲線整體形狀不變，但是各個頻點的整體阻抗變小。

2.3鋁電解電容

2.3.1鋁電解電容概述

基本模型
?電容器是無源器件， 在各種電容器中，鋁電解電容器與其他電容器相比，相同尺寸時，CV 值更大，價格更便宜。電容器的基本模型如圖所示。

?靜電容量計算式如下：

其中，
ε為介電常數；
S為兩極板正對表面積；
d 為兩極板件距離（電介質厚度）；
從式中可以看出：靜電容量與介電常數，極板表面積成正比、與兩極板間距離成反比。作為鋁電解電容器的電介質氧化膜(Al2O3)的介電常數通常為8~10，這個值一般不比其他類型的電容器大，但是，通過對鋁箔進行蝕刻擴大表面積，并使用電化學的處理得到更薄更耐電壓的氧化電介質層，使鋁電解電容器可以取得比其他電容器更大的單位面積CV 值。

鋁電解電容器主要構成如下：
陽極-----鋁箔
電介質—陽極鋁箔表面形成的氧化膜（Al2O3)
陰極-----真正的陰極是電解液
其他的組成成分包括浸有電解液的電解紙，和電解液相連的陰極箔。綜上所述，鋁電解電容器是有極性的非對稱構造的元件。兩個電極都使用陽極鋁箔的是兩極性（無極性）電容。

基本構造
?鋁電解電容器素子的構造如圖所示，由陽極箔，電解紙，陰極箔和端子（內外部端子）卷繞在一起含浸電解液后裝入鋁殼，再用橡膠密封而成。

材料的特性