電路設(shè)計(jì)中電阻的選擇及其作用
電阻的種類很多，普通常用的電阻有碳膜電阻、水泥電阻、金屬膜電阻和線繞電阻等；特殊電阻有壓敏電阻、熱敏電阻、光敏電阻等。不同類型電阻其特性參數(shù)都有一定的差異，在電路使用時(shí)需要考慮的點(diǎn)也不一樣。對(duì)于剛接觸電路設(shè)計(jì)的工程師來(lái)說(shuō)很可能會(huì)忽略電阻的某些特殊的參數(shù)，導(dǎo)致產(chǎn)品的穩(wěn)定性和可靠性得不到保證。正確的理解電阻各個(gè)參數(shù)及選型的注意事項(xiàng)，且全面的理解電阻在電路中起到的真正作用，才能夠從底層最基本的電路設(shè)計(jì)上保證產(chǎn)品的優(yōu)質(zhì)性。
1 電阻的基本參數(shù)：
新接觸硬件電路設(shè)計(jì)的工程師，可能對(duì)電阻的第一印象就是物理書上描述的導(dǎo)電體對(duì)電流的阻礙作用稱為電阻，用符號(hào)R表示，單位為歐姆、千歐、兆歐，分別用Ω、KΩ、MΩ表示。主要關(guān)注的參數(shù)為1）、標(biāo)稱阻值：電阻器上面所標(biāo)示的阻值；2）、允許誤差：標(biāo)稱阻值與實(shí)際阻值的差值跟標(biāo)稱阻值之比的百分?jǐn)?shù)稱阻值偏差，它表示電阻器的精度。而在電路的設(shè)計(jì)上，只關(guān)注這兩個(gè)參數(shù)是不夠的，還有兩個(gè)重要的參數(shù)必須要在設(shè)計(jì)當(dāng)中引起重視：額定功率和耐受電壓值，這兩個(gè)參數(shù)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的可靠性影響非常大。
如電路中流過(guò)電阻的電流為100mA，阻值為100Ω，那么在電阻上的功率消耗為1W，選擇常用的貼片電阻，如封裝為0805或1206等是不合適的，會(huì)因電阻額定功率小而出現(xiàn)問(wèn)題。因此，選擇電阻的額定功率要滿足在1W以上（電路設(shè)計(jì)選擇電阻的功率余量一般在2倍以上），否則電阻上消耗的功率會(huì)使電阻過(guò)熱而失效。
同樣，耐壓值選擇不合適的情況下，也會(huì)因?yàn)殡娮璞粨舸┒鴮?dǎo)致系統(tǒng)設(shè)計(jì)的失敗。舉個(gè)例子：AC-DC開(kāi)關(guān)電源模塊在設(shè)計(jì)的輸入前端，根據(jù)安規(guī)GB4943.1標(biāo)準(zhǔn)的要求，在保證插頭或連接器斷開(kāi)后，在輸入端L、N上的滯留電壓在1S之內(nèi)衰減到初始值的37%，因此，在設(shè)計(jì)時(shí)一般會(huì)采用并接一個(gè)或兩個(gè)MΩ級(jí)阻抗的電阻進(jìn)行能量泄放，而輸入端是高壓，即電阻兩端是要承受高壓的，當(dāng)電阻的耐壓值低壓輸入端高壓的情況下，就會(huì)產(chǎn)生失效。以下表一是常見(jiàn)SMT厚膜電阻的參數(shù)，最終選型時(shí)還要和選購(gòu)器件的廠家核實(shí)。
2電阻在電路中的作用：
2.1基本作用：
電子工程師都學(xué)習(xí)過(guò)電阻的基本作用，即在電路中用作分壓器、分流器和負(fù)載電阻；它與電容器—起可以組成濾波器及延時(shí)電路、在電源電路或控制電路中用作取樣電阻；在半導(dǎo)體管電路中用作偏置電阻確定工作點(diǎn)等，對(duì)于這些作用，電路中應(yīng)用是非常多的，也是非常重要，就不做過(guò)多的描述。下面主要給大家介紹0Ω電阻及特殊電阻在電子電路設(shè)計(jì)中的作用及使用注意事項(xiàng)。
2.2 0歐姆電阻在電路上的作用：
相信有很多新電工，在看一些前輩設(shè)計(jì)的電子產(chǎn)品時(shí)會(huì)經(jīng)常看到電路上存在0Ω的電阻，為什么要設(shè)計(jì)這么一個(gè)電阻呢，直接畫板連一塊不就好了，還畫蛇添足干嘛？通過(guò)對(duì)資料搜索和整理，要點(diǎn)如下：
1) 模擬地和數(shù)字地單點(diǎn)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(biāo)準(zhǔn)要一致，故各種地應(yīng)短接在一起。人們認(rèn)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(diǎn)。雖然有些板子沒(méi)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(huì)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(huì)導(dǎo)致互相干擾。不短接又不妥，有四種方法解決此問(wèn)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(dāng)于帶阻限波器，只對(duì)某個(gè)頻點(diǎn)的噪聲有顯著抑制作用，使用時(shí)需要預(yù)先估計(jì)噪點(diǎn)頻率，以便選用適當(dāng)型號(hào)。對(duì)于頻率不確定或無(wú)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(dāng)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(diǎn)比磁珠強(qiáng)。
2) 跨接時(shí)用于電流回路
當(dāng)分割電地平面后，造成信號(hào)最短回流路徑斷裂，此時(shí)，信號(hào)回路不得不繞道，形成很大的環(huán)路面積，電場(chǎng)和磁場(chǎng)的影響就變強(qiáng)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。
3) 配置電路
一般，產(chǎn)品上不要出現(xiàn)跳線和撥碼開(kāi)關(guān)。有時(shí)用戶會(huì)亂動(dòng)設(shè)置，易引起誤會(huì)，為了減少維護(hù)費(fèi)用，應(yīng)用0歐電阻代替跳線等焊在板子上�？罩锰�在高頻時(shí)相當(dāng)于天線，用貼片電阻效果好。
4) 其他用途
布線時(shí)跨線調(diào)試/測(cè)試用：在開(kāi)始設(shè)計(jì)時(shí)，要串一個(gè)電阻用來(lái)調(diào)試，但是還不能確定具體的值，加了這么一個(gè)器件后方便以后電路的調(diào)試，如果調(diào)試的結(jié)果不需要加電阻，就加一個(gè)0歐姆的電阻。臨時(shí)取代其他貼片器件作為溫度補(bǔ)償器件 ，更多時(shí)候是出于EMC對(duì)策的需要。另外，0歐姆電阻比過(guò)孔的寄生電感小，而且過(guò)孔還會(huì)影響地平面（因?yàn)橐诳祝?
總結(jié)如下：
1、在電路中沒(méi)有任何功能，只是在PCB上為了調(diào)試方便或兼容設(shè)計(jì)等原因。
2、可以做跳線用，如果某段線路不用，直接貼該電阻即可（不影響外觀）
3、在匹配電路參數(shù)不確定的時(shí)候，以0歐姆代替，實(shí)際調(diào)試的時(shí)候，確定參數(shù)，再以具體數(shù)值的元件代替。
4、想測(cè)某部分電路的耗電流的時(shí)候，可以去掉0歐的電阻，接上電流表，這樣方便測(cè)耗電流。
5、在布線時(shí),如果實(shí)在布不過(guò)去了,也可以加一個(gè)0歐的電阻。
6、在高頻信號(hào)下，充當(dāng)電感或電容（與外部電路特性有關(guān)）用，主要是解決EMC問(wèn)題。如地與地，電源和IC Pin間。
7、單點(diǎn)接地（指保護(hù)接地、工作接地、直流接地在設(shè)備上相互分開(kāi),各自成為獨(dú)立系統(tǒng)）。
1 電阻的基本參數(shù)：
新接觸硬件電路設(shè)計(jì)的工程師，可能對(duì)電阻的第一印象就是物理書上描述的導(dǎo)電體對(duì)電流的阻礙作用稱為電阻，用符號(hào)R表示，單位為歐姆、千歐、兆歐，分別用Ω、KΩ、MΩ表示。主要關(guān)注的參數(shù)為1）、標(biāo)稱阻值：電阻器上面所標(biāo)示的阻值；2）、允許誤差：標(biāo)稱阻值與實(shí)際阻值的差值跟標(biāo)稱阻值之比的百分?jǐn)?shù)稱阻值偏差，它表示電阻器的精度。而在電路的設(shè)計(jì)上，只關(guān)注這兩個(gè)參數(shù)是不夠的，還有兩個(gè)重要的參數(shù)必須要在設(shè)計(jì)當(dāng)中引起重視：額定功率和耐受電壓值，這兩個(gè)參數(shù)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的可靠性影響非常大。
如電路中流過(guò)電阻的電流為100mA，阻值為100Ω，那么在電阻上的功率消耗為1W，選擇常用的貼片電阻，如封裝為0805或1206等是不合適的，會(huì)因電阻額定功率小而出現(xiàn)問(wèn)題。因此，選擇電阻的額定功率要滿足在1W以上（電路設(shè)計(jì)選擇電阻的功率余量一般在2倍以上），否則電阻上消耗的功率會(huì)使電阻過(guò)熱而失效。
同樣，耐壓值選擇不合適的情況下，也會(huì)因?yàn)殡娮璞粨舸┒鴮?dǎo)致系統(tǒng)設(shè)計(jì)的失敗。舉個(gè)例子：AC-DC開(kāi)關(guān)電源模塊在設(shè)計(jì)的輸入前端，根據(jù)安規(guī)GB4943.1標(biāo)準(zhǔn)的要求，在保證插頭或連接器斷開(kāi)后，在輸入端L、N上的滯留電壓在1S之內(nèi)衰減到初始值的37%，因此，在設(shè)計(jì)時(shí)一般會(huì)采用并接一個(gè)或兩個(gè)MΩ級(jí)阻抗的電阻進(jìn)行能量泄放，而輸入端是高壓，即電阻兩端是要承受高壓的，當(dāng)電阻的耐壓值低壓輸入端高壓的情況下，就會(huì)產(chǎn)生失效。以下表一是常見(jiàn)SMT厚膜電阻的參數(shù)，最終選型時(shí)還要和選購(gòu)器件的廠家核實(shí)。
2電阻在電路中的作用：
2.1基本作用：
電子工程師都學(xué)習(xí)過(guò)電阻的基本作用，即在電路中用作分壓器、分流器和負(fù)載電阻；它與電容器—起可以組成濾波器及延時(shí)電路、在電源電路或控制電路中用作取樣電阻；在半導(dǎo)體管電路中用作偏置電阻確定工作點(diǎn)等，對(duì)于這些作用，電路中應(yīng)用是非常多的，也是非常重要，就不做過(guò)多的描述。下面主要給大家介紹0Ω電阻及特殊電阻在電子電路設(shè)計(jì)中的作用及使用注意事項(xiàng)。
2.2 0歐姆電阻在電路上的作用：
相信有很多新電工，在看一些前輩設(shè)計(jì)的電子產(chǎn)品時(shí)會(huì)經(jīng)常看到電路上存在0Ω的電阻，為什么要設(shè)計(jì)這么一個(gè)電阻呢，直接畫板連一塊不就好了，還畫蛇添足干嘛？通過(guò)對(duì)資料搜索和整理，要點(diǎn)如下：
1) 模擬地和數(shù)字地單點(diǎn)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(biāo)準(zhǔn)要一致，故各種地應(yīng)短接在一起。人們認(rèn)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(diǎn)。雖然有些板子沒(méi)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(huì)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(huì)導(dǎo)致互相干擾。不短接又不妥，有四種方法解決此問(wèn)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(dāng)于帶阻限波器，只對(duì)某個(gè)頻點(diǎn)的噪聲有顯著抑制作用，使用時(shí)需要預(yù)先估計(jì)噪點(diǎn)頻率，以便選用適當(dāng)型號(hào)。對(duì)于頻率不確定或無(wú)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(dāng)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(diǎn)比磁珠強(qiáng)。
2) 跨接時(shí)用于電流回路
當(dāng)分割電地平面后，造成信號(hào)最短回流路徑斷裂，此時(shí)，信號(hào)回路不得不繞道，形成很大的環(huán)路面積，電場(chǎng)和磁場(chǎng)的影響就變強(qiáng)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。
3) 配置電路
一般，產(chǎn)品上不要出現(xiàn)跳線和撥碼開(kāi)關(guān)。有時(shí)用戶會(huì)亂動(dòng)設(shè)置，易引起誤會(huì)，為了減少維護(hù)費(fèi)用，應(yīng)用0歐電阻代替跳線等焊在板子上�？罩锰�在高頻時(shí)相當(dāng)于天線，用貼片電阻效果好。
4) 其他用途
布線時(shí)跨線調(diào)試/測(cè)試用：在開(kāi)始設(shè)計(jì)時(shí)，要串一個(gè)電阻用來(lái)調(diào)試，但是還不能確定具體的值，加了這么一個(gè)器件后方便以后電路的調(diào)試，如果調(diào)試的結(jié)果不需要加電阻，就加一個(gè)0歐姆的電阻。臨時(shí)取代其他貼片器件作為溫度補(bǔ)償器件 ，更多時(shí)候是出于EMC對(duì)策的需要。另外，0歐姆電阻比過(guò)孔的寄生電感小，而且過(guò)孔還會(huì)影響地平面（因?yàn)橐诳祝?
總結(jié)如下：
1、在電路中沒(méi)有任何功能，只是在PCB上為了調(diào)試方便或兼容設(shè)計(jì)等原因。
2、可以做跳線用，如果某段線路不用，直接貼該電阻即可（不影響外觀）
3、在匹配電路參數(shù)不確定的時(shí)候，以0歐姆代替，實(shí)際調(diào)試的時(shí)候，確定參數(shù)，再以具體數(shù)值的元件代替。
4、想測(cè)某部分電路的耗電流的時(shí)候，可以去掉0歐的電阻，接上電流表，這樣方便測(cè)耗電流。
5、在布線時(shí),如果實(shí)在布不過(guò)去了,也可以加一個(gè)0歐的電阻。
6、在高頻信號(hào)下，充當(dāng)電感或電容（與外部電路特性有關(guān)）用，主要是解決EMC問(wèn)題。如地與地，電源和IC Pin間。
7、單點(diǎn)接地（指保護(hù)接地、工作接地、直流接地在設(shè)備上相互分開(kāi),各自成為獨(dú)立系統(tǒng)）。
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