【硬件設(shè)計(jì)】——電路中0歐電阻的作用嗎？沒(méi)你想的那么簡(jiǎn)單
[導(dǎo)讀]▼點(diǎn)擊下方名片，關(guān)注公眾號(hào)▼在電子電路設(shè)計(jì)時(shí)經(jīng)常用到的一種元件就是電阻，我們都知道電阻在電路中起到分壓限流的作用。然而，實(shí)際使用時(shí)會(huì)用到一種特殊的電阻：零歐電阻，故名思議，零歐電阻的電阻值是零。對(duì)于初學(xué)者可能會(huì)有一個(gè)疑問(wèn)：既然阻值是零，那么和一根導(dǎo)線(xiàn)有什么區(qū)別？為什么不直接連起來(lái)...
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其實(shí)，零歐電阻和直接用導(dǎo)線(xiàn)連接還是有區(qū)別的，而且零歐電阻在電路設(shè)計(jì)中還有很多巧妙的用處。
零歐姆電阻又稱(chēng)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(dǎo)體干的事情），正因?yàn)橛凶柚?，也就和常?guī)貼片電阻一樣有誤差精度這個(gè)指標(biāo)。? 0Ω貼片電阻有三個(gè)精度等級(jí)，分別是F檔（≤10mΩ）、G檔（≤20mΩ）、J檔（≤50mΩ）。就是說(shuō)0歐姆電阻阻值小于或等于50mΩ。? 我們經(jīng)常在電路中見(jiàn)到0歐的電阻，對(duì)于新手來(lái)說(shuō)，往往會(huì)很迷惑：既然是0歐的電阻，那就是導(dǎo)線(xiàn)，為何要裝上它呢？還有這樣的電阻市場(chǎng)上有賣(mài)嗎？
小編根據(jù)以往的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)出0歐電阻的十大用處：
一：調(diào)試與兼容
我們?cè)谠O(shè)計(jì)PCB板時(shí)需要盡可能多的考慮到兼容性的問(wèn)題，因?yàn)橐粔K電路板做好后經(jīng)過(guò)物理印刷覆銅處理后就是一個(gè)物理上固定的。如果在設(shè)計(jì)時(shí)沒(méi)有充分考慮兼容性的問(wèn)題，那么在電路板調(diào)試階段會(huì)給工程師帶來(lái)很多不便。
舉個(gè)例子：在不能確定單片機(jī)串口的發(fā)送和接收引腳時(shí)，可以通過(guò)0歐電阻將單片機(jī)的引腳與串口設(shè)備連接，方便調(diào)試時(shí)進(jìn)行跳線(xiàn)使用。
二：預(yù)留電阻位置
假如在電路設(shè)計(jì)階段，某個(gè)位置不確定需要接上多大阻值的電阻，此時(shí)，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(shí)際電路調(diào)試時(shí)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(xiàn)
在PCB布局布線(xiàn)階段，有時(shí)候會(huì)碰到布線(xiàn)總是走不通的情況，尤其是在電路板面積小，連線(xiàn)多，層數(shù)少的時(shí)候。如果遇到某一根連線(xiàn)需要繞很大一圈才能連通，這時(shí)，可以考慮一下是否通過(guò)連接一個(gè)0歐電阻就可以輕松跳過(guò)面前的導(dǎo)線(xiàn)而非繞一大圈線(xiàn)路。
四：方便測(cè)試電流
設(shè)計(jì)完電路系統(tǒng)后，通常需要測(cè)試整個(gè)電路運(yùn)行時(shí)的功耗是多少。常規(guī)的做法是通過(guò)測(cè)試電流然后利用電流計(jì)算功耗，而測(cè)試電流的方法通常是把電流表串進(jìn)電路中測(cè)量。
此時(shí)，如果在需要測(cè)量電流的地方放置一個(gè)零歐電阻，當(dāng)需要測(cè)量時(shí)就把電阻去掉，把電流表接上。正常工作時(shí)，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(shí)際上零歐電阻不是真的是沒(méi)有阻抗，只有超導(dǎo)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(shí)都起到衰減的作用。
六：安全保護(hù)
很多電路板上經(jīng)?？梢钥吹接泻芏嗖遽槪枰锰€(xiàn)帽短接。或者利用撥碼開(kāi)關(guān)控制電路是否閉合。這兩種方法雖然在調(diào)試階段會(huì)比較方便，但是，在做成產(chǎn)品時(shí)最好盡量少用。由于在高頻電路中，空置的插針相當(dāng)于天線(xiàn)，很容易使信號(hào)受到干擾。
另外，撥碼開(kāi)關(guān)很容被不知情的人撥亂，導(dǎo)致電路系統(tǒng)出錯(cuò)。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(kāi)關(guān)。既可以避免誤操作，又能夠降低維護(hù)成本。
七：充當(dāng)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(dāng)一個(gè)小的電容或者電感，能夠很好的解決EMC問(wèn)題。比如地與地之間，或者電源和芯片引腳之間。
八：地線(xiàn)隔離
在芯片設(shè)計(jì)當(dāng)中，模擬電路的地稱(chēng)為AVSS，數(shù)字電路的地稱(chēng)為VSS。AVSS和VSS在芯片內(nèi)部通常是要分開(kāi)的，由于分開(kāi)底線(xiàn)可以避免模擬電路和數(shù)字電路在工作時(shí)電流信號(hào)相互干擾。
但是，在板子上地線(xiàn)最后通常是連接在一起的。此時(shí)，讓芯片AVSS和VSSPIN先經(jīng)過(guò)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(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(chǎng)是接大地的，板子上的電源最終還是會(huì)返回發(fā)電廠(chǎng)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)。
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。配置電路一般，產(chǎn)品上不要出現(xiàn)跳線(xiàn)和撥碼開(kāi)關(guān)。有時(shí)用戶(hù)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(xiàn)等焊在板子上。
空置跳線(xiàn)在高頻時(shí)相當(dāng)于天線(xiàn)，用貼片電阻效果好。
九：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
十：用作保險(xiǎn)電阻
有時(shí)受制于電路板的面積， 沒(méi)辦法安裝保險(xiǎn)管， 這時(shí)候可以用0歐電阻代替保險(xiǎn)絲；具體參考0歐電阻的通流能力。
十一：其他用途
布線(xiàn)時(shí)跨線(xiàn)；調(diào)試/測(cè)試用；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。
十二：使用的注意事項(xiàng)
不同尺寸0歐電阻允許通過(guò)電流不同，一般0603的1A，0805的2A，所以不同電流的應(yīng)用場(chǎng)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(shí)，要根據(jù)磁珠、電感的大小做封裝。
End
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往期推薦硬件設(shè)計(jì)之一——電源設(shè)計(jì)01：電源防護(hù)硬件設(shè)計(jì)之一——電源設(shè)計(jì)02：DCDC設(shè)計(jì)硬件設(shè)計(jì)之一——電源設(shè)計(jì)03：LDO設(shè)計(jì)硬件設(shè)計(jì)之一——電源設(shè)計(jì)04：濾波電路硬件設(shè)計(jì)之一——電源設(shè)計(jì)05：過(guò)電流能力
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其實(shí)，零歐電阻和直接用導(dǎo)線(xiàn)連接還是有區(qū)別的，而且零歐電阻在電路設(shè)計(jì)中還有很多巧妙的用處。
零歐姆電阻又稱(chēng)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(dǎo)體干的事情），正因?yàn)橛凶柚?，也就和常?guī)貼片電阻一樣有誤差精度這個(gè)指標(biāo)。? 0Ω貼片電阻有三個(gè)精度等級(jí)，分別是F檔（≤10mΩ）、G檔（≤20mΩ）、J檔（≤50mΩ）。就是說(shuō)0歐姆電阻阻值小于或等于50mΩ。? 我們經(jīng)常在電路中見(jiàn)到0歐的電阻，對(duì)于新手來(lái)說(shuō)，往往會(huì)很迷惑：既然是0歐的電阻，那就是導(dǎo)線(xiàn)，為何要裝上它呢？還有這樣的電阻市場(chǎng)上有賣(mài)嗎？
小編根據(jù)以往的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)出0歐電阻的十大用處：
一：調(diào)試與兼容
我們?cè)谠O(shè)計(jì)PCB板時(shí)需要盡可能多的考慮到兼容性的問(wèn)題，因?yàn)橐粔K電路板做好后經(jīng)過(guò)物理印刷覆銅處理后就是一個(gè)物理上固定的。如果在設(shè)計(jì)時(shí)沒(méi)有充分考慮兼容性的問(wèn)題，那么在電路板調(diào)試階段會(huì)給工程師帶來(lái)很多不便。
舉個(gè)例子：在不能確定單片機(jī)串口的發(fā)送和接收引腳時(shí)，可以通過(guò)0歐電阻將單片機(jī)的引腳與串口設(shè)備連接，方便調(diào)試時(shí)進(jìn)行跳線(xiàn)使用。
二：預(yù)留電阻位置
假如在電路設(shè)計(jì)階段，某個(gè)位置不確定需要接上多大阻值的電阻，此時(shí)，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(shí)際電路調(diào)試時(shí)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(xiàn)
在PCB布局布線(xiàn)階段，有時(shí)候會(huì)碰到布線(xiàn)總是走不通的情況，尤其是在電路板面積小，連線(xiàn)多，層數(shù)少的時(shí)候。如果遇到某一根連線(xiàn)需要繞很大一圈才能連通，這時(shí)，可以考慮一下是否通過(guò)連接一個(gè)0歐電阻就可以輕松跳過(guò)面前的導(dǎo)線(xiàn)而非繞一大圈線(xiàn)路。
四：方便測(cè)試電流
設(shè)計(jì)完電路系統(tǒng)后，通常需要測(cè)試整個(gè)電路運(yùn)行時(shí)的功耗是多少。常規(guī)的做法是通過(guò)測(cè)試電流然后利用電流計(jì)算功耗，而測(cè)試電流的方法通常是把電流表串進(jìn)電路中測(cè)量。
此時(shí)，如果在需要測(cè)量電流的地方放置一個(gè)零歐電阻，當(dāng)需要測(cè)量時(shí)就把電阻去掉，把電流表接上。正常工作時(shí)，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(shí)際上零歐電阻不是真的是沒(méi)有阻抗，只有超導(dǎo)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(shí)都起到衰減的作用。
六：安全保護(hù)
很多電路板上經(jīng)?？梢钥吹接泻芏嗖遽槪枰锰€(xiàn)帽短接。或者利用撥碼開(kāi)關(guān)控制電路是否閉合。這兩種方法雖然在調(diào)試階段會(huì)比較方便，但是，在做成產(chǎn)品時(shí)最好盡量少用。由于在高頻電路中，空置的插針相當(dāng)于天線(xiàn)，很容易使信號(hào)受到干擾。
另外，撥碼開(kāi)關(guān)很容被不知情的人撥亂，導(dǎo)致電路系統(tǒng)出錯(cuò)。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(kāi)關(guān)。既可以避免誤操作，又能夠降低維護(hù)成本。
七：充當(dāng)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(dāng)一個(gè)小的電容或者電感，能夠很好的解決EMC問(wèn)題。比如地與地之間，或者電源和芯片引腳之間。
八：地線(xiàn)隔離
在芯片設(shè)計(jì)當(dāng)中，模擬電路的地稱(chēng)為AVSS，數(shù)字電路的地稱(chēng)為VSS。AVSS和VSS在芯片內(nèi)部通常是要分開(kāi)的，由于分開(kāi)底線(xiàn)可以避免模擬電路和數(shù)字電路在工作時(shí)電流信號(hào)相互干擾。
但是，在板子上地線(xiàn)最后通常是連接在一起的。此時(shí)，讓芯片AVSS和VSSPIN先經(jīng)過(guò)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(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(chǎng)是接大地的，板子上的電源最終還是會(huì)返回發(fā)電廠(chǎng)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)。
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。配置電路一般，產(chǎn)品上不要出現(xiàn)跳線(xiàn)和撥碼開(kāi)關(guān)。有時(shí)用戶(hù)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(xiàn)等焊在板子上。
空置跳線(xiàn)在高頻時(shí)相當(dāng)于天線(xiàn)，用貼片電阻效果好。
九：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
十：用作保險(xiǎn)電阻
有時(shí)受制于電路板的面積， 沒(méi)辦法安裝保險(xiǎn)管， 這時(shí)候可以用0歐電阻代替保險(xiǎn)絲；具體參考0歐電阻的通流能力。
十一：其他用途
布線(xiàn)時(shí)跨線(xiàn)；調(diào)試/測(cè)試用；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。
十二：使用的注意事項(xiàng)
不同尺寸0歐電阻允許通過(guò)電流不同，一般0603的1A，0805的2A，所以不同電流的應(yīng)用場(chǎng)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(shí)，要根據(jù)磁珠、電感的大小做封裝。
End
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每篇原創(chuàng)內(nèi)容都是我們用心血換來(lái)的知識(shí)精華，如果您覺(jué)得本文有價(jià)值，歡迎轉(zhuǎn)載分享；歡迎加入
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往期推薦硬件設(shè)計(jì)之一——電源設(shè)計(jì)01：電源防護(hù)硬件設(shè)計(jì)之一——電源設(shè)計(jì)02：DCDC設(shè)計(jì)硬件設(shè)計(jì)之一——電源設(shè)計(jì)03：LDO設(shè)計(jì)硬件設(shè)計(jì)之一——電源設(shè)計(jì)04：濾波電路硬件設(shè)計(jì)之一——電源設(shè)計(jì)05：過(guò)電流能力
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