【硬件設(shè)計】——電路中0歐電阻的作用嗎?沒你想的那么簡單
其實,零歐電阻和直接用導線連接還是有區(qū)別的,而且零歐電阻在電路設(shè)計中還有很多巧妙的用處。
零歐姆電阻又稱為跨接電阻器,是一種特殊用途的電阻,0歐姆電阻的并非真正的阻值為零(那是超導體干的事情),正因為有阻值,也就和常規(guī)貼片電阻一樣有誤差精度這個指標。? 0Ω貼片電阻有三個精度等級,分別是F檔(≤10mΩ)、G檔(≤20mΩ)、J檔(≤50mΩ)。就是說0歐姆電阻阻值小于或等于50mΩ。? 我們經(jīng)常在電路中見到0歐的電阻,對于新手來說,往往會很迷惑:既然是0歐的電阻,那就是導線,為何要裝上它呢?還有這樣的電阻市場上有賣嗎?
小編根據(jù)以往的設(shè)計經(jīng)驗,總結(jié)出0歐電阻的十大用處:
一:調(diào)試與兼容
我們在設(shè)計PCB板時需要盡可能多的考慮到兼容性的問題,因為一塊電路板做好后經(jīng)過物理印刷覆銅處理后就是一個物理上固定的。如果在設(shè)計時沒有充分考慮兼容性的問題,那么在電路板調(diào)試階段會給工程師帶來很多不便。
舉個例子:在不能確定單片機串口的發(fā)送和接收引腳時,可以通過0歐電阻將單片機的引腳與串口設(shè)備連接,方便調(diào)試時進行跳線使用。
二:預(yù)留電阻位置
假如在電路設(shè)計階段,某個位置不確定需要接上多大阻值的電阻,此時,可以在該位置上留出電阻的焊接位置,并焊上零歐電阻。在實際電路調(diào)試時可以方便的更改不同阻值的電阻,調(diào)試完確定阻值參數(shù)后再接上合適的電阻。
三:方便布線
在PCB布局布線階段,有時候會碰到布線總是走不通的情況,尤其是在電路板面積小,連線多,層數(shù)少的時候。如果遇到某一根連線需要繞很大一圈才能連通,這時,可以考慮一下是否通過連接一個0歐電阻就可以輕松跳過面前的導線而非繞一大圈線路。
四:方便測試電流
設(shè)計完電路系統(tǒng)后,通常需要測試整個電路運行時的功耗是多少。常規(guī)的做法是通過測試電流然后利用電流計算功耗,而測試電流的方法通常是把電流表串進電路中測量。
此時,如果在需要測量電流的地方放置一個零歐電阻,當需要測量時就把電阻去掉,把電流表接上。正常工作時,直接焊上零歐電阻即可。
五:噪聲抑制
由于零歐電阻本身的特性,能夠有效抑制環(huán)路電流,從而使噪聲得到抑制。實際上零歐電阻不是真的是沒有阻抗,只有超導體才能夠真的做到零阻抗。所以,零歐電阻在所有頻帶上其實都起到衰減的作用。
六:安全保護
很多電路板上經(jīng)??梢钥吹接泻芏嗖遽?,需要用跳線帽短接。或者利用撥碼開關(guān)控制電路是否閉合。這兩種方法雖然在調(diào)試階段會比較方便,但是,在做成產(chǎn)品時最好盡量少用。由于在高頻電路中,空置的插針相當于天線,很容易使信號受到干擾。
另外,撥碼開關(guān)很容被不知情的人撥亂,導致電路系統(tǒng)出錯。所以,出于安全方面的考慮,最好使用0歐電阻代替插針和撥碼開關(guān)。既可以避免誤操作,又能夠降低維護成本。
七:充當電容電感
高頻電路系統(tǒng)中,零歐電阻與外部電路特性匹配情況下可以充當一個小的電容或者電感,能夠很好的解決EMC問題。比如地與地之間,或者電源和芯片引腳之間。
八:地線隔離
在芯片設(shè)計當中,模擬電路的地稱為AVSS,數(shù)字電路的地稱為VSS。AVSS和VSS在芯片內(nèi)部通常是要分開的,由于分開底線可以避免模擬電路和數(shù)字電路在工作時電流信號相互干擾。
但是,在板子上地線最后通常是連接在一起的。此時,讓芯片AVSS和VSSPIN先經(jīng)過零歐電阻再連接在一起可以起到一定的隔離作用。
模擬地和數(shù)字地單點接地,只要是地,最終都要接到一起,然后入大地。如果不接在一起就是"浮地",存在壓差,容易積累電荷,造成靜電。地是參考0電位,所有電壓都是參考地得出的,地的標準要一致,故各種地應(yīng)短接在一起。
人們認為大地能夠吸收所有電荷,始終維持穩(wěn)定,是最終的地參考點。雖然有些板子沒有接大地,但發(fā)電廠是接大地的,板子上的電源最終還是會返回發(fā)電廠入地。
如果把模擬地和數(shù)字地大面積直接相連,會導致互相干擾。不短接又不妥,有四種方法解決此問題:1、用磁珠連接;2、用電容連接;3、用電感連接;4、用0歐姆電阻連接。
磁珠的等效電路相當于帶阻限波器,只對某個頻點的噪聲有顯著抑制作用,使用時需要預(yù)先估計噪點頻率,以便選用適當型號。對于頻率不確定或無法預(yù)知的情況,磁珠不合。電容隔直通交,造成浮地。電感體積大,雜散參數(shù)多,不穩(wěn)定。
0歐電阻相當于很窄的電流通路,能夠有效地限制環(huán)路電流,使噪聲得到抑制。電阻在所有頻帶上都有衰減作用(0歐電阻也有阻抗),這點比磁珠強。
跨接時用于電流回路當分割電地平面后,造成信號最短回流路徑斷裂,此時,信號回路不得不繞道,形成很大的環(huán)路面積,電場和磁場的影響就變強了,容易干擾/被干擾。
在分割區(qū)上跨接0歐電阻,可以提供較短的回流路徑,減小干擾。配置電路一般,產(chǎn)品上不要出現(xiàn)跳線和撥碼開關(guān)。有時用戶會亂動設(shè)置,易引起誤會,為了減少維護費用,應(yīng)用0歐電阻代替跳線等焊在板子上。
空置跳線在高頻時相當于天線,用貼片電阻效果好。
九:跨接時用于電流回路
當分割電地平面后,造成信號最短回流路徑斷裂,此時,信號回路不得不繞道,形成很大的環(huán)路面積,電場和磁場的影響就變強了,容易干擾/被干擾。在分割區(qū)上跨接0歐電阻,可以提供較短的回流路徑,減小干擾
十:用作保險電阻
有時受制于電路板的面積, 沒辦法安裝保險管, 這時候可以用0歐電阻代替保險絲;具體參考0歐電阻的通流能力。
十一:其他用途
布線時跨線;調(diào)試/測試用;臨時取代其他貼片器件;作為溫度補償器件;更多時候是出于EMC對策的需要。另外,0歐姆電阻比過孔的寄生電感小,而且過孔還會影響地平面。
十二:使用的注意事項
不同尺寸0歐電阻允許通過電流不同,一般0603的1A,0805的2A,所以不同電流的應(yīng)用場合,應(yīng)選用不同尺寸的0歐電阻;
為磁珠、電感等預(yù)留位置時,要根據(jù)磁珠、電感的大小做封裝。
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