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1、仪器电路电阻电容与电感第1页，共51页，编辑于2022年，星期四温度系数通常用温度系数通常用（ppm/）表示）表示。温度漂移第2页，共51页，编辑于2022年，星期四电阻的热平衡过程时间时间温温度度通电通电断电断电第3页，共51页，编辑于2022年，星期四电阻对精度的影响电阻对精度的影响 假设运放理想，计算下面电路中的放大误差，考虑来自于电阻的温度漂假设运放理想，计算下面电路中的放大误差，考虑来自于电阻的温度漂移。移。8m第4页，共51页，编辑于2022年，星期四1 1、两个电阻的温度系数均是、两个电阻的温度系数均是 100 ppm/100 ppm/o oC(i.e.,0.01%/C).C(i
2、.e.,0.01%/C).则考虑温度则考虑温度变化的电阻值为：变化的电阻值为：R R=R R0 0(1+(1+TCTC T T)。则温升对放大倍数无影响：。则温升对放大倍数无影响：2 2、若、若R1=100ppm/R1=100ppm/o oC;Rf=75ppm/C;Rf=75ppm/o oC,C,则则1010度的温度变化会带来：度的温度变化会带来：温度影响实例温度影响实例1+(1.00075RF)/(1.001RI)=1+0.99975RF/RI相当于相当于0.00025*99/1000.025%3、自热的影响。若是用、自热的影响。若是用1/4W的电阻，典型热阻值为的电阻，典型热阻值为125o
3、C/W,满量程时可能带满量程时可能带来的漂移为：来的漂移为：0.012%第5页，共51页，编辑于2022年，星期四电阻的匹配种类优点缺点 厚膜低造价高功率可激光修正一般匹配温度系数大(100pm/oC)温度系数的一致性差(10ppm/oC)薄膜一直性好 0.01%温度系数小 100ppm温度系数的一致性好2ppm价格适中可激光修正、低电容小功率形状复杂精细结论：使用薄膜电路经过激光修正可以做出性能优良的放大电路。结论：使用薄膜电路经过激光修正可以做出性能优良的放大电路。厚膜、薄膜是集成电路的制造工艺厚膜、薄膜是集成电路的制造工艺“”是自造的是自造的“优于优于”符号表示符号表示第6页，共51页，
4、编辑于2022年，星期四电阻的精度电阻的精度 Temperature coefficient:Temperature coefficient:温度系数温度系数Long-term stability:Long-term stability:长时间稳定性长时间稳定性Operating temperature range:Operating temperature range:工作温度范围工作温度范围R.H.R.H.相对湿度相对湿度 hr:hour,hr:hour,小时小时第7页，共51页，编辑于2022年，星期四K-玻尔兹曼常数；玻尔兹曼常数；T-热力学温度，单位为热力学温度，单位为KR-阻值，单
5、位为阻值，单位为 f-频宽频宽，单单位位为为Hz电阻的热噪声波尔兹曼常数：波尔兹曼常数：1.3806505(24)1023J/K10m电感和电容没有类似的噪声。电感和电容没有类似的噪声。第8页，共51页，编辑于2022年，星期四闪烁噪声闪烁噪声闪烁噪声也称为闪烁噪声也称为1f噪声，或接触噪声。它存在于噪声，或接触噪声。它存在于所有的有源器件和某些无源器件中。根据器件类所有的有源器件和某些无源器件中。根据器件类型的不同，产生噪声的原因是多方面的。在有源型的不同，产生噪声的原因是多方面的。在有源器件中，主要原因是陷阱。当电流流过时，它会器件中，主要原因是陷阱。当电流流过时，它会随机地捕获和释放电荷
6、载流子，因此会引起电流随机地捕获和释放电荷载流子，因此会引起电流本身随机地波动。在本身随机地波动。在BJT中，这些陷阱与基射极结里中，这些陷阱与基射极结里的杂质和晶体缺陷有关。在的杂质和晶体缺陷有关。在MOSFET中，它们与硅和中，它们与硅和二氧化硅边界上的额外电子能态有关。在有源器件二氧化硅边界上的额外电子能态有关。在有源器件中，中，MOSFET中所含的这种噪声最多。这也是在中所含的这种噪声最多。这也是在低噪声低噪声MOS应用中最关注的一点。线绕电阻器中的应用中最关注的一点。线绕电阻器中的1f噪声最小，而对于炭质电阻来说，根据工作条件噪声最小，而对于炭质电阻来说，根据工作条件的不同，这种噪声
7、可能会大上一个幅度数量级。的不同，这种噪声可能会大上一个幅度数量级。闪烁噪声闪烁噪声 粉红噪声粉红噪声 白噪声白噪声 高斯噪声高斯噪声Flicker noise;pink Flicker noise;pink noise;White noise;gaussian noisenoise;White noise;gaussian noise第9页，共51页，编辑于2022年，星期四白噪声和闪烁噪声图白噪声和闪烁噪声图第10页，共51页，编辑于2022年，星期四电阻的非线性由于电阻体是由分散性导体所组成，内部存在接触电阻，因而出现非线性，由于电阻体是由分散性导体所组成，内部存在接触电阻，因而出现非线
8、性，即电流与电压不是严格成正比，阻值随着电压升高而下降。对于用块状金即电流与电压不是严格成正比，阻值随着电压升高而下降。对于用块状金属材料制成的电阻器，例如线绕电阻器或块金属膜电阻器，其线性非常好，属材料制成的电阻器，例如线绕电阻器或块金属膜电阻器，其线性非常好，一般测不出非线性。一般测不出非线性。这个非线性不是指由于电阻中电流的作用而引起的发热带来的温漂。这个非线性不是指由于电阻中电流的作用而引起的发热带来的温漂。1m第11页，共51页，编辑于2022年，星期四精密电阻的应用精密电阻的应用精密电阻在使用的使用需要考虑引线长度带来的影响，一般可以遵循精密电阻在使用的使用需要考虑引线长度带来的影
9、响，一般可以遵循“4 4线制线制”方案。方案。采样电压的获取要在电阻引线的标记出引出。有些精密电阻本身提供四线输采样电压的获取要在电阻引线的标记出引出。有些精密电阻本身提供四线输出，可以直接使用，但是要分清楚电流回路和测量回路。测量回路不提供太出，可以直接使用，但是要分清楚电流回路和测量回路。测量回路不提供太大的电流输出。大的电流输出。导线电阻导线电阻去高阻抗去高阻抗测量仪表测量仪表激励端激励端测量端测量端RL1RL2RL3RL4RIEX +V0 -5m第12页，共51页，编辑于2022年，星期四四引线电阻四引线电阻第13页，共51页，编辑于2022年，星期四标准电阻的面板标准电阻的面板测量测
10、量电流激励电流激励第14页，共51页，编辑于2022年，星期四取值系列取值系列E245%1.0,1.1,1.2,1.3,1.5,1.6,1.8,2.0,2.2,2.4,2.73.0,3.3,3.6,3.9,4.3,4.7,5.1,5.6,6.2,6.8,7.58.2,9.1E1210%1.0,1.2,1.5,1.8,2.2,2.7,3.3,3.9,4.7,5.6,6.8,8.2E620%1.0,1.5,2.2,3.3,4.7,6.8，8.2基本上是等比数列，稍有调整基本上是等比数列，稍有调整E48(2%)E96(1%)E1920.5%0.25%0.1%和以上和以上第15页，共51页，编辑于20
11、22年，星期四电容器的等效电路电容器的等效电路Thefourmostcommoneffectsare1.leakage(parallelresistance)2.equivalent series resistance(ESR)3.equivalent series inductance(ESL)4.dielectric absorption(memory)3m第16页，共51页，编辑于2022年，星期四电容的温度系数电容的温度系数第17页，共51页，编辑于2022年，星期四电容器的温度特性电容器的温度特性1涤纶；涤纶；2聚苯乙烯；聚苯乙烯；3聚碳酸酯；聚碳酸酯；4.丙烯；丙烯；5聚乙烯；聚乙
12、烯；6聚四氟乙烯；聚四氟乙烯；7聚砜聚砜第18页，共51页，编辑于2022年，星期四电容器的绝缘电阻电容器的绝缘电阻在电容器的质量指标中，绝缘性能是一个重要方面。当一个电容器加上在电容器的质量指标中，绝缘性能是一个重要方面。当一个电容器加上直流电压时，可以观察到充电电流的变化，开始较大，以后随时间下降。直流电压时，可以观察到充电电流的变化，开始较大，以后随时间下降。理想电容的充电电流很快降到零，但实际上任何电容器其电流下降远较理想电容的充电电流很快降到零，但实际上任何电容器其电流下降远较理想电容器慢而且不能达到零值。这个不为零的电流即为漏导电流。它理想电容器慢而且不能达到零值。这个不为零的电流
13、即为漏导电流。它是由于电容的绝缘电阻不为无穷大造成的。是由于电容的绝缘电阻不为无穷大造成的。漏电流的危害漏电流的危害第19页，共51页，编辑于2022年，星期四Dielectric Absorption,RDA,CDA介质吸收参数介质吸收参数在充电在充电-放电放电-开路后，原理上来讲电容器两端的电压应该为零，实际开路后，原理上来讲电容器两端的电压应该为零，实际上不是。这对电压采样有重大影响。最好的是聚苯乙烯材料，上不是。这对电压采样有重大影响。最好的是聚苯乙烯材料，0.001%。瓷片电容可达。瓷片电容可达0.3%，电解电容更大。，电解电容更大。吸收系数的计算方法：开路后的最大电压吸收系数的计算
14、方法：开路后的最大电压/施加电压的百分数施加电压的百分数2m第20页，共51页，编辑于2022年，星期四电容器的标称容量、误差及精度电容器的标称容量、误差及精度电容器的标称容量与电阻的取值相同，也是在一定的系列内。一般来讲电容器电容器的标称容量与电阻的取值相同，也是在一定的系列内。一般来讲电容器的误差较大，精度较低。的误差较大，精度较低。作为电源滤波使用的电解电容器的精度很低，标称容量的误差可达作为电源滤波使用的电解电容器的精度很低，标称容量的误差可达50%。无论如何，。无论如何，1%精度的电容已经很好了，温度系数很难优于精度的电容已经很好了，温度系数很难优于100ppm/0C第21页，共51
15、页，编辑于2022年，星期四电解电容器电解电容器电解电容器有极性，使用时必须将阳极接电源正极，否则会造成漏电流大直至损坏，电解电容器有极性，使用时必须将阳极接电源正极，否则会造成漏电流大直至损坏，严重时会发生爆炸危及安全严重时会发生爆炸危及安全。由于用电解质作为阴极，故由于用电解质作为阴极，故损耗损耗损耗损耗大，且温度频率特性差。液体电解质易漏液、大，且温度频率特性差。液体电解质易漏液、干涸、甚至爆炸，影响电解电容器可靠性和寿命的提高。干涸、甚至爆炸，影响电解电容器可靠性和寿命的提高。固体钽电容器是现有电解电容器中性能最稳定、最可靠、寿命最长的电容器。其局固体钽电容器是现有电解电容器中性能最稳
16、定、最可靠、寿命最长的电容器。其局限性是漏电流稍大，电压范围较小。限性是漏电流稍大，电压范围较小。即使在直流电压中含有相当数量的交流成份，但只要不产生极性的转换，也即使在直流电压中含有相当数量的交流成份，但只要不产生极性的转换，也可以使用极性电解电容器。但对电压极性产生转换的使用场合，原则上不能采可以使用极性电解电容器。但对电压极性产生转换的使用场合，原则上不能采用极性电容器用极性电容器。第22页，共51页，编辑于2022年，星期四铝电解电容器第23页，共51页，编辑于2022年，星期四常用电容器的特点常用电容器的特点第24页，共51页，编辑于2022年，星期四电容器的选择简介：简介：第25页
17、，共51页，编辑于2022年，星期四一个铝电解电容器的参数一个铝电解电容器的参数Capacitance:10000uFLower Cap Tolerance:20%Upper Cap Tolerance:20%Working Voltage:63VESR 1.5mOhms MAX 100 Hz,20CIMPEDANCE 10mOhms MAX 10 kHz,20CDC LEAKAGE 0.1uA max Test VoltsTest Voltage 63.0V DCSurge Test Voltage:72.5Rated ripple current 5.15 A rms at 100 Hz
18、and 85 CTemperature range 85 C to-40 C:一般用来表示一般用来表示“在什么条件下在什么条件下”。第26页，共51页，编辑于2022年，星期四超级电容器（超级电容器（F）恒流充放电曲线恒流充放电曲线2m第27页，共51页，编辑于2022年，星期四PNPN结电容器结电容器 varactorvaractorPNPN结电容器是一类独特的电容器，它的电容结电容器是一类独特的电容器，它的电容大小具有压控特性，可以通过反向电压进行大小具有压控特性，可以通过反向电压进行控制。一般具有反向电压愈高电容愈小的特控制。一般具有反向电压愈高电容愈小的特点，在现代仪器中应用甚广。关于
19、它的应用点，在现代仪器中应用甚广。关于它的应用我们将在压控振荡器、锁相环的有关章节中我们将在压控振荡器、锁相环的有关章节中细述。细述。第28页，共51页，编辑于2022年，星期四曲线曲线第29页，共51页，编辑于2022年，星期四电容器的典型应用电容器的典型应用交流耦合交流耦合 去耦去耦 滤波滤波 采样采样-保持保持3m第30页，共51页，编辑于2022年，星期四典型应用典型应用2m第31页，共51页，编辑于2022年，星期四放电第32页，共51页，编辑于2022年，星期四避免开关直接接通电源和电容第33页，共51页，编辑于2022年，星期四电感的等效电路电感的等效电路第34页，共51页，编辑
20、于2022年，星期四线圈的温度稳定性线圈的温度稳定性电感线圈的温度系数很大，特别是具有磁芯的电感。电感线圈的温度系数很大，特别是具有磁芯的电感。第35页，共51页，编辑于2022年，星期四电感的主要用途电感的主要用途1、用作储能元件、用作储能元件作用：提高了效率；起到了平滑作用；减轻了开关管的负担作用：提高了效率；起到了平滑作用；减轻了开关管的负担5mFlybackdiode;泄流二极管泄流二极管第36页，共51页，编辑于2022年，星期四注意电感性负载在开关时的危害注意电感性负载在开关时的危害VMOS管管场效应管场效应管使用范围很广使用范围很广第37页，共51页，编辑于2022年，星期四电感
21、的主要用途电感的主要用途1.消除共地回路的干扰消除共地回路的干扰2.对电源回路没有影响对电源回路没有影响2、用作滤波器、用作滤波器线滤波器线滤波器15第38页，共51页，编辑于2022年，星期四线滤波器工作原理的分析线滤波器工作原理的分析对电源电流磁环线圈的引入不回造对电源电流磁环线圈的引入不回造成任何影响成任何影响对地回路干扰将起到电感的作用对地回路干扰将起到电感的作用VnVp负载负载+第39页，共51页，编辑于2022年，星期四线滤波器线滤波器第40页，共51页，编辑于2022年，星期四计算机电源内部第41页，共51页，编辑于2022年，星期四计算机主板第42页，共51页，编辑于2022年
22、，星期四电感的主要用途构成构成LC振荡回路振荡回路退耦退耦第43页，共51页，编辑于2022年，星期四作作 业业1、试述绕线电阻的主要优缺点；、试述绕线电阻的主要优缺点；2、如图所示，若电阻的温度系数均为、如图所示，若电阻的温度系数均为+100ppm/oC,两个电阻的热耗散系数均为两个电阻的热耗散系数均为100oC/W，试计算当输入电压为，试计算当输入电压为3V的时候，输出电压偏离理论值多少？的时候，输出电压偏离理论值多少？3、白噪声和、白噪声和1/f噪声的主要特点是什么？噪声的主要特点是什么？4、你认为、你认为RC滤波器的特性参数受哪个元件的影响大些？一般情况下可期望的精滤波器的特性参数受哪
23、个元件的影响大些？一般情况下可期望的精度大致在什么数量级？度大致在什么数量级？5、解释、解释“电容怕短路、电感怕开路电容怕短路、电感怕开路”。第44页，共51页，编辑于2022年，星期四后备作业1、设想触电保护器的工作原理、设想触电保护器的工作原理(提示：参考线滤波器提示：参考线滤波器)。2、有些笔记本电源线上装有图示的磁环，试说明其作用和工作原理、有些笔记本电源线上装有图示的磁环，试说明其作用和工作原理3、一个金属箔电阻的形状如图所示，问这个电阻的性质如何？应该如何使用（连、一个金属箔电阻的形状如图所示，问这个电阻的性质如何？应该如何使用（连接电路）？接电路）？第45页，共51页，编辑于20
24、22年，星期四后备作业说明磁珠在此的作用说明磁珠在此的作用第46页，共51页，编辑于2022年，星期四使用实例使用实例电视机、现在的收音机、手机等等电视机、现在的收音机、手机等等第47页，共51页，编辑于2022年，星期四电视机电源部分电视机电源部分第48页，共51页，编辑于2022年，星期四色环第49页，共51页，编辑于2022年，星期四色环色环颜色有效数字次幂允许偏差%黑色01010棕色11011红色21022橙色3103-黄色4104-绿色51050.5蓝色61060.25紫色71070.1灰色8108-白色9109-金色-10-15银色-10-210无色-204725%4.7k欧姆欧姆第50页，共51页，编辑于2022年，星期四钽电容第51页，共51页，编辑于2022年，星期四