电路设计中电阻的选择及其作用

电路设计中电阻的选择及其作用电路设计中电阻的选择及其作用 2015-07-23 17:22 共有 3205 人浏览 摘摘 要：要： 电阻在电子产品中是最常用的器件之一，基本上只要是电子产品，内部就会存在电阻。 电阻可以在电路中用作分压器、分流器和负载电阻；它与电容器—起可以组成滤波器及延 时电路； 在电源电路或控制电路中用作取样电阻； 在半导体管电路中用作偏置电阻确定工作 点；使用特殊性质的电阻如压敏电阻、热敏电阻实现防浪涌电压、 抑制冲击电流，实现过温 保护等等。电阻是最普通的器件， 同时也是电路中不可或缺的器件， 选好用好电阻对产品的 稳定运行及使用可靠性是至关重要的。 关键词: 0 欧姆电阻、电阻参数、电阻的作用 0 0 引言：引言： 电阻的种类很多， 普通常用的电阻有碳膜电阻、 水泥电阻、 金属膜电阻和线绕电阻等； 特殊电阻有压敏电阻、热敏电阻、光敏电阻等。不同类型电阻其特性参数都有一定的差异， 在电路使用时需要考虑的点也不一样。 对于刚接触电路设计的工程师来说很可能会忽略电阻 的某些特殊的参数， 导致产品的稳定性和可靠性得不到保证。 正确的理解电阻各个参数及选 型的注意事项， 且全面的理解电阻在电路中起到的真正作用， 才能够从底层最基本的电路设 计上保证产品的优质性。 1 1 电阻的基本参数：电阻的基本参数： 新接触硬件电路设计的工程师， 可能对电阻的第一印象就是物理书上描述的导电体对电 流的阻碍作用称为电阻，用符号 R 表示，单位为欧姆、千欧、兆欧，分别用Ω、KΩ、MΩ 表示。主要关注的参数为 1）、标称阻值：电阻器上面所标示的阻值；2）、允许误差：标 称阻值与实际阻值的差值跟标称阻值之比的百分数称阻值偏差， 它表示电阻器的精度。 而在 电路的设计上， 只关注这两个参数是不够的， 还有两个重要的参数必须要在设计当中引起重 视：额定功率和耐受电压值，这两个参数对整个系统的可靠性影响非常大。 如电路中流过电阻的电流为100mA， 阻值为 100Ω， 那么在电阻上的功率消耗为1W， 选择常用的贴片电阻，如封装为0805 或 1206 等是不合适的，会因电阻额定功率小而出现 问题。因此，选择电阻的额定功率要满足在 1W 以上（电路设计选择电阻的功率余量一般 在 2 倍以上），否则电阻上消耗的功率会使电阻过热而失效。 同样，耐压值选择不合适的情况下， 也会因为电阻被击穿而导致系统设计的失败。 举个 例子：AC-DC 开关电源模块在设计的输入前端，根据安规GB4943.1 标准的要求，在保证 插头或连接器断开后， 在输入端 L、 N 上的滞留电压在 1S 之内衰减到初始值的37%， 因此， 在设计时一般会采用并接一个或两个MΩ级阻抗的电阻进行能量泄放， 而输入端是高压， 即 电阻两端是要承受高压的， 当电阻的耐压值低压输入端高压的情况下， 就会产生失效。以下 表一是常见 SMT 厚膜电阻的参数，最终选型时还要和选购器件的厂家核实。 2 2 电阻在电路中的作用：电阻在电路中的作用： 2.1 基本作用： 电子工程师都学习过电阻的基本作用，即在电路中用作分压器、分流器和负载电阻；它 与电容器—起可以组成滤波器及延时电路、在电源电路或控制电路中用作取样电阻；在半 导体管电路中用作偏置电阻确定工作点等， 对于这些作用，电路中应用是非常多的， 也是非 常重要，就不做过多的描述。下面主要给大家介绍0Ω电阻及特殊电阻在电子电路设计中的 作用及使用注意事项。 2.2 0 欧姆电阻在电路上的作用： 相信有很多新电工，在看一些前辈设计的电子产品时会经常看到电路上存在0Ω的电 阻，为什么要设计这么一个电阻呢， 直接画板连一块不就好了， 还画蛇添足干嘛？通过对资 料搜索和整理，要点如下： 1) 模拟地和数字地单点接地 只要是地，最终都要接到一起，然后入大地。如果不接在一起就是“浮地“，存在压差， 容易积累电荷，造成静电。地是参考0 电位，所有电压都是参考地得出的，地的标准要一 致，故各种地应短接在一起。人们认为大地能够吸收所有电荷，始终维持稳定，是最终的地 参考点。虽然有些板子没有接大地， 但发电厂是接大地的， 板子上的电源最终还是会返回发 电厂入地。如果把模拟地和数字地大面积直接相连，会导致互相干扰。 不短接又不妥，有四 种方法解决此问题：1、用磁珠连接；2、用电容连接；3、用电感连接；4、用 0 欧姆电阻 连接。 磁珠的等效电路相当于带阻限波器， 只对某个频点的噪声有显著抑制作用，使用时需要 预先估计噪点频率，以便选用适当型号。对于频率不确定或无法预知的情况，磁珠不合；电 容隔直通交，造成浮地；电感体积大，杂散参数多，不稳定； 0 欧电阻相当于很窄的电流通 路，能够有效地限制环路电流，使噪声得到抑制。电阻在所有频带上都有衰减作用(0 欧电 阻也有阻抗)，这点比磁珠强。 2) 跨接时用于电流回路 当分割电地平面后，造成信号最短回流路径断裂，此时，信号回路不得不绕道，形成很 大的环路面积， 电场和磁场的影响就变强了， 容易干扰/被干扰。 在分割区上跨接 0 欧电阻， 可以提供较短的回流路径，减小干扰。 3) 配置电路 一般，产品上不要出现跳线和拨码开关。有时用户会乱动设置，易引起误会，为了减少维 护费用，应用 0 欧电阻代替跳线等焊在板子上。空置跳线在高频时相当于天线，用贴片电 阻效果好。 4) 其他用途 布线时跨线调试/测试用：在开始设计时，要串一个电阻用来调试，但是还不能确定具体的 值，加了这么一个器件后方便以后电路的调试，如果调试的结果不需要加电阻，就加一个 0 欧姆的电阻。临时取代其他贴片器件作为温度补偿器件 ，更多时候是出于 EMC 对策的需 要。另外，0 欧姆电阻比过孔的寄生电感小，而且过孔还会影响地平面（因为要挖孔）。 总结如下： 1、在电路中没有任何功能，只是在PCB 上为了调试方便或兼容设计等原因。 2、可以做跳线用，如果某段线路不用，直接贴该电阻即可（不影响外观） 3、在匹配电路参数不确定的时候，以0 欧姆代替，实际调试的时候，确定参数，再以具体 数值的元件代替。 4、想测某部分电路的耗电流的时候，可以去掉0 欧的电阻，接上电流表，这样方便测耗电 流。 5、在布线时,如果实在布不过去了,也可以加一个 0 欧的电阻。 6、在高频信号下，充当电感或电容（与外部电路特性有关）用，主要是解决EMC 问题。 如地与地，电源和 IC Pin 间。 7、单点接地（指保护接地、工作接地、直流接地在设备上相互分开,各自成为独立系统）。 2.3 特殊电阻在电源模块外围防护电路的作用 最常见的特殊电阻有压敏电阻和热敏电阻， 这个在 AC-DC 开关电源设计和应用中起着 关键的作用，了解下这两种电阻的特性和具体的作用： 压敏电阻 MOV 是在电路电磁兼容 EMC 中最常用的器件之一，广泛的被应用在电子线 路中， 来防护因为电力供应系统的瞬时电压突变所可能对电路的伤害。 其特性通俗理解为前 端电压高于压敏电阻的开启电压时， 压敏电阻被击穿， 压敏电阻的阻值降低而将电流予以分 流，防止后级受到过大的瞬时电压破坏或干扰， 从而保护了敏感的电子组件。 电路防护就是 利用压敏电阻的非线性特性， 当过电压出现在压敏电阻的两极间，