电阻、电容、电感等常用元器件的典型误差探讨【误差源：理想与实际】

rainysky

    误差源：理想与实际。
    任何电路中，都存在着不理想的问题，譬如传感器有点偏，元件与额定参数有点不符合，或种种其他的问题。一旦你发现某个特定的误差源构成了一个真正的问题，有三个方法可供使用。
     1）找一个更好的元件。要堵住泄露电容（电容中一个十分常见的误差源就是DC电流泄漏，可以将这种泄漏看成是一个大电阻并联在一个理想电容上。）的漏洞是困难的。有时你的唯一选择就是换一个元件。也许你得用钽电容来代替电解电容，有一点考虑就是越好的元件越贵，要合理开销，看情况而定。但这个方法往往是最快解决问题的方法。
    2）用其他的部件来加固问题元件。例如，电解电容的频率响应问题可以通过并联一个没有问题的更高效率的小电容来解决。（在调压器中，设置电压基准也是基于加固道理，以稳定输出电压。）
    3）在设计中消除误差。这个方法最费劲，其目标是改变设计，已使误差不再成为问题。众说周知的运放就是一个（对普通放大器进行改造设计的）很好的例子。
    常用器件的典型误差如下：
    电阻：碳膜电阻的电感和电容很小。在大多数情况下，PCB设计上的不良影响将比电阻本身的不良影响大得多。
这种常见的电阻的最大问题可能要算发热了。超过或接近其额定功率的话，将使其阻值明显超过标称阻值。因此在使用这种电阻时，应尽可能在功率方面多给自己留点富裕度。
    另一种常用的电阻是陶瓷电阻，其采用陶瓷管作为线绕基体，内部是一个金属绕制的线圈，主要用在高功率应用的场合。在这种电阻里，由于有一个线圈，因此电感效应将比较显著，因为线圈构成了电感，可以选用低电感的功率电阻绕过这个问题。

    电容：理想电容不应该发热，但实际上每个电容都发热，因为有ESR，即等效串联电阻的存在。
根据定义，一个10UF的电容在1KHZ下的阻抗应该跟一个0.1UF的电容在100KHZ下的阻抗相等。但实际情况并不是这样。这正是我们常常在电源电路中看到一个大电容和一个小电容并接在一起的原因。几乎所有的电容都会在其使用的频率范围内发生电容值改变。
    大的电解电容往往会像滤网一样泄漏。没有什么特别的好方法来解决这个问题。要么容忍其存在，要么换用更好的电容。
我好不容易学到的另外一件事就是，电容只在额定电压的时候才具有额定电容值。在有些时候，给电容加上过高的电压将导致其电容值明显偏离你所期待的数值。
    极化电容类似二极管，如果你没有按照其上的标记进行正确的偏置，那么它将不能正常工作。
许多电容的电容值在工作的温度范围内的变化可高达20%，因此不要将他们放在PCB上靠近功率电阻的地方。
    在你为一个具体的应用选择电容时，请先仔细研读电容的参数表。

    电感：由于大多数电感是由金属线构成的线圈，，因此电阻将是电感的一个最常用的误差源。不管你喜欢还是不喜欢，它都会引起发热和功率损耗。为了减少这个效应，你可以在设计阶段做一件事，就是使电感中的电流最小化，从而减小电阻的影响。
    许多电感是绕在某种铁磁性的铁芯上的。当磁场超过了铁芯所能处理的数值时，就会出现铁芯饱和现象。另外，在电感线圈的金属线之间会存在一定程度的电容效应，但实际上很小可以忽略，但如果你要制作兆赫兹的电路，这时电容效应就会变得很重要。

    我们所面对的是一个由电路内部的元件容差影响以及电路外部的工作环境影响共同交织在一起的局面。这种状况几乎是不可能预测的，并且往往只有在实际的运行过程中才会很容易地发现。
    经常听到一个词“模块化”设计，【原先的很多设计中的元件性能往往是技术指标要求的两倍甚至三倍。而现在则往往是被要求“再降低一点成本，否则卖不出去”或“你真的需要那个元件吗？”。】这种模块化方法最大的一个优点是，可以由不同的工程师来开发不同的模块，从而加速开发的进程。但我认为其真正最好的一点还在于，当BOSS想改变某个模块上的某个功能时，你很容易地进行更改。【先期的成本和预算有时候是这两个极端之间需要考虑的问题。】


    有请论坛的师傅们、大师们对现如今的电气产品的可靠性设计发表一下您的看法，谢谢！

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误差是无法杜绝的，以标称220伏的市电为例，你用数字表测20次都不可能有1是恰好显示220的机会。

rainysky

现在的人真幸福，用着高于220v的市电，住着House,开着bm,,经常换着家电产品，基本是两年多重新购买新产品。时代越来越需要一次性商品，技术愈来愈不提倡质量第一。哎！

rainysky

补充一下！半导体。在每一个二极管中，以及在每一个基于二极管的半导体器件中，都存在着电压降。例如，如果你的晶体管放大器没有得到超过0.7V的基极电压偏置，它就不会工作。
     在这类器件的参数表中，你应该仔细查看其输出阻抗和电容效应。在半导体中，电感效应通常很小而不怎么重要。
     发热也会在半导体器件中引起误差。它通常会影响内部电阻并有可能导致雪崩击穿。把器件中通过的电流乘以器件上的压降，你就知道他会消耗多少功率了。（很多工程师和维修人员却往往会忽视半导体中的发热计算。）具体的详细论述请你参考参数表。
     电压源。有什么因素会导致电压源无法维持其输出电压呢？在带上负载时，电压源的温度会升高，电压源也有内阻，电池就是一个很好的例子！
     当电流流过负载时，在这个内部电阻上就会出现压降，其大小符合分压原理。如果在电源的内部没有对此进行补偿，你就会看到输出电压的降低！
     所以说，元器件都不是理想的，我曾经看到过电机的轴承由于电容效应而过早的磨损，也看到过电容因过热而冲开了极板。真正最需要做的就是养成查看参数表的习惯。元器件设计制造工程师花费了大量的力气来描述器件的不足，并将它们放在了参数表中供你使用。