电阻的巧妙用法

小小的电阻，您真的吃透了它的用法吗小小的电阻，您真的吃透了它的用法吗 电阻作为一种最基本电子元器件， 广泛运用在各种电路中， 通常我们也认为电阻是用法最简 单的一种电子元器件，除了功率外， 没有过多的讲究。如果今天我说就这个小小的电阻，许 多资深电子工程师都不一定真正懂得如何用，您相信吗？ 在 选用电阻的时候，如果避除高频电路的特殊应用，一般我们只考虑电阻的功率，对于普 通工程师，只要能通过流过电阻的电流选择合适的功率，就可算做合格，如果 能考虑到瞬 时功率，就可以算做不错的工程师。 但要能真正正确使用电阻，只有做到这两点还不够，看 了下面的文字您就会明白，原来用电阻还有这么多讲究。 注：后面内容是我个人对一些实际应用做出的理解，不一定完全正确，只做参考。 先看一个简单的电路图， 是通过采样电阻R1和R2对流过LED灯的电流采样， 然后调整PWM 输出，以保证不同电压下流过LED 灯的电流恒定。 这个电路图有一个让人纳闷的地方， 为什么采样电阻要用两个？两个3.9 欧的电阻，好像用 一个 2 欧的电阻也没什么问题啊？就算是电流比较大，我们可以选用更大功率的电阻来解 决，装一个电阻比装两个电阻要简单方便，这样的电路着实让人有点迷糊。 以我个人的理解，这种电路形式有以下优点： 1. 多个电阻更利于散热，两个1W 的 2 欧电阻并联使用和一个2W 的 1 欧电阻单独使用， 流过同样的电流，大多数时候两个电阻并联使用温升要小，电阻在温度高（比如高于70 摄 氏度）的条件下可以承受的功率会明显下降，这样两个电阻并联的电路效果会更好。 2.多个电阻可以通过电阻的组合得出更理想的电阻值，比如实际应用中1.95 欧电阻比 2 欧 电阻更合适，如果想直接买一个1.95 欧的电阻肯定没有两个 3.9 欧的电阻方便，因为 3.9 欧是标准阻值，而 1.95 欧不是。 再看一个电源类产品中常见的电路，这个电路就更加“古怪”，图中是 R4 和 R5 串联、R6 和 R7 串联、R8 和 R9 串联。 这个电路中 R4 和 R5 的阻值之和通常为 1M~1.5M， 也就是说只要这两个电阻的阻值和在这 个范围内都可以接受，对电路功能没有明显影响。 于是这里就引出一个疑问， 为什么这里要 用两个电阻串联呢？ 如果是功率原因，就算是230V 的交流，一个 1M 的电阻承受的功率会符合此公式： P=(230*1.414)*(230*1.414)/1000000=0.105625W，只要选用一个 1/8 的电阻就够用了， 用功率来解释说不通。 这种电路涉及到电阻两个容易被大家忽略的参数“最大耐压值”和“最大工作电压”， 电阻除了 阻值、额定功率外，还有两个重要参数是最大耐压值和最大工作电压，比如常见的 1/4W 插 件电阻，通常最大耐压值是500V、最大工作电压为 250V。 再来看上面的电路，如果我们把R4 和 R5 合并成一个 1/4W 1M的插件电路，功率上讲是没 有问题的，但是 230V 交流通过整流桥后可以产生最高325V 的直流电压，这样就会让这个 电阻长时间工作在 300V 左右的电 压下，时间一长，就会损坏这个电阻，但如果是用两个 510K 的电阻串联，每个电阻只分到大约150V 的电压，就可以保证电路长时间稳定工作。 电感、磁珠和 0 欧姆电阻的区别 电感是储能元件，多用于电源滤波回路、LC 振荡电路、中低频的滤波电路等， 其应用频率范围很少超过 50MHz。对电感而言，它的感抗是和频率成正比的。 这可 以由公式：XL = 2πfL 来说明，其中 XL 是感抗（单位是 Ω）。例如：一个 理想的 10mH 电感， 在 10 kHz时， 感抗是 628Ω； 在 100 MHz时， 增加到 6.2MΩ。 因此在 100MHz 时，此电感可以视为开路（open circuit）。在 100MHz 时，若 让一个讯号通过此电感，将会造成此讯号品质的下降。 磁珠（ferrite bead）的材料是铁镁或铁镍合金，这些材料具有有很高的电阻率 和磁导率，在高频率和高阻抗下，电感内线圈之间的电容值会最小。磁珠通常只 适用于高频电 路，因为在低频时，它们基本上是保有电感的完整特性（包含有 电阻和抗性分量），因此会造成线路上的些微损失。而在高频时，它基本上只具 有抗性分量 （jωL），并且抗性分量会随着频率上升而增加。象一些 RF 电路， PLL，振荡电路，含超高频存储器电路（DDR,SDRAM,RAMBUS 等）都需要在电 源输入部分加磁珠。实际上，磁珠是射频能量的高频衰减器。其实，可以将磁珠 视为一个电阻并联一个电感。在低频时，电阻被电感「短路」，电流流往电感； 在高频时，电感的高感抗迫使电流流向电阻。本质上，磁珠是一种「耗散装置 （dissipative device）」，它会将高频能量转换成热能。因此，在效能上，它只 能被当成电阻来解释，而不是电感。 0 欧电阻的作用如下： 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，直接补贴该电阻即可（不影响外观） 3,在匹配电路参数不确定的时候，以 0ohm 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0ohm 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0ohm的电阻(感觉应该是用直插 的，不应该是表贴的[luther.gliethttp]) 6,在高频信号下，充当电感或电容。（与外部电路特性有关）电感用，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。） 8,熔丝作用电感 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，理由如上有四种方法解决此问 题： 1、用磁珠连接； 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。 2、用电容连接； 电容隔直通交，易造成浮地。 3、用电感连接； 电感体积大，杂散参数多，不稳定。 4、用 0 欧姆电阻连接； 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，