電路設(shè)計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，在電路使用時需要考慮的點(diǎn)也不一樣。對于剛接觸電路設(shè)計的工程師來說很可能會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參數(shù)及選型的注意事項，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)計的工程師，可能對電阻的第一印象就是物理書上描述的導(dǎo)電體對電流的阻礙作用稱為電阻，用符號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)計上，只關(guān)注這兩個參數(shù)是不夠的，還有兩個重要的參數(shù)必須要在設(shè)計當(dāng)中引起重視：額定功率和耐受電壓值，這兩個參數(shù)對整個系統(tǒng)的可靠性影響非常大。
如電路中流過電阻的電流為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，會因電阻額定功率小而出現(xiàn)問題。因此，選擇電阻的額定功率要滿足在1W以上（電路設(shè)計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使電阻過熱而失效。
同樣，耐壓值選擇不合適的情況下，也會因為電阻被擊穿而導(dǎo)致系統(tǒng)設(shè)計的失敗。舉個例子：AC-DC開關(guān)電源模塊在設(shè)計的輸入前端，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)計時一般會采用并接一個或兩個MΩ級阻抗的電阻進(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，就會產(chǎn)生失效。以下表一是常見SMT厚膜電阻的參數(shù)，最終選型時還要和選購器件的廠家核實。
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)計中的作用及使用注意事項。
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)計的電子產(chǎn)品時會經(jīng)常看到電路上存在0Ω的電阻，為什么要設(shè)計這么一個電阻呢，直接畫板連一塊不就好了，還畫蛇添足干嘛？通過對資料搜索和整理，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(dǎo)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(dāng)于帶阻限波器，只對某個頻點(diǎn)的噪聲有顯著抑制作用，使用時需要預(yù)先估計噪點(diǎn)頻率，以便選用適當(dāng)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(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) 跨接時用于電流回路
當(dāng)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(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)跳線和撥碼開關(guān)。有時用戶會亂動設(shè)置，易引起誤會，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。空置跳線在高頻時相當(dāng)于天線，用貼片電阻效果好。
4) 其他用途
布線時跨線調(diào)試/測試用：在開始設(shè)計時，要串一個電阻用來調(diào)試，但是還不能確定具體的值，加了這么一個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0歐姆的電阻。臨時取代其他貼片器件作為溫度補(bǔ)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（因為要挖孔）。
總結(jié)如下：
1、在電路中沒有任何功能，只是在PCB上為了調(diào)試方便或兼容設(shè)計等原因。
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)不確定的時候，以0歐姆代替，實際調(diào)試的時候，確定參數(shù)，再以具體數(shù)值的元件代替。
4、想測某部分電路的耗電流的時候，可以去掉0歐的電阻，接上電流表，這樣方便測耗電流。
5、在布線時,如果實在布不過去了,也可以加一個0歐的電阻。
6、在高頻信號下，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,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)計的工程師，可能對電阻的第一印象就是物理書上描述的導(dǎo)電體對電流的阻礙作用稱為電阻，用符號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)計上，只關(guān)注這兩個參數(shù)是不夠的，還有兩個重要的參數(shù)必須要在設(shè)計當(dāng)中引起重視：額定功率和耐受電壓值，這兩個參數(shù)對整個系統(tǒng)的可靠性影響非常大。
如電路中流過電阻的電流為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，會因電阻額定功率小而出現(xiàn)問題。因此，選擇電阻的額定功率要滿足在1W以上（電路設(shè)計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使電阻過熱而失效。
同樣，耐壓值選擇不合適的情況下，也會因為電阻被擊穿而導(dǎo)致系統(tǒng)設(shè)計的失敗。舉個例子：AC-DC開關(guān)電源模塊在設(shè)計的輸入前端，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)計時一般會采用并接一個或兩個MΩ級阻抗的電阻進(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，就會產(chǎn)生失效。以下表一是常見SMT厚膜電阻的參數(shù)，最終選型時還要和選購器件的廠家核實。
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)計中的作用及使用注意事項。
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)計的電子產(chǎn)品時會經(jīng)常看到電路上存在0Ω的電阻，為什么要設(shè)計這么一個電阻呢，直接畫板連一塊不就好了，還畫蛇添足干嘛？通過對資料搜索和整理，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(dǎo)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(dāng)于帶阻限波器，只對某個頻點(diǎn)的噪聲有顯著抑制作用，使用時需要預(yù)先估計噪點(diǎn)頻率，以便選用適當(dāng)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(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) 跨接時用于電流回路
當(dāng)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(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)跳線和撥碼開關(guān)。有時用戶會亂動設(shè)置，易引起誤會，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。空置跳線在高頻時相當(dāng)于天線，用貼片電阻效果好。
4) 其他用途
布線時跨線調(diào)試/測試用：在開始設(shè)計時，要串一個電阻用來調(diào)試，但是還不能確定具體的值，加了這么一個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0歐姆的電阻。臨時取代其他貼片器件作為溫度補(bǔ)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（因為要挖孔）。
總結(jié)如下：
1、在電路中沒有任何功能，只是在PCB上為了調(diào)試方便或兼容設(shè)計等原因。
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)不確定的時候，以0歐姆代替，實際調(diào)試的時候，確定參數(shù)，再以具體數(shù)值的元件代替。
4、想測某部分電路的耗電流的時候，可以去掉0歐的電阻，接上電流表，這樣方便測耗電流。
5、在布線時,如果實在布不過去了,也可以加一個0歐的電阻。
6、在高頻信號下，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,各自成為獨(dú)立系統(tǒng)）。
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