在电子电路设计领域,0 欧姆电阻、磁珠和电感是常见的电子元件,它们各自有着独特的功能和应用场景。然而,很多人对它们的具体应用和区别并不十分清楚。接下来,我们将深入探讨这三种元件的应用原理和特点。
在电路设计中,0 欧姆电阻是一种看似简单却有着重要作用的元件。很多人会疑惑,既然是 0 欧的电阻,那和导线有什么区别,为何还要安装它呢?实际上,0 欧姆电阻有着多种实用功能。
在电子电路中,地是参考 0 电位,所有电压都是参考地得出的,因此各种地应短接在一起。但如果把模拟地和数字地大面积直接相连,会导致互相干扰;而不短接又会存在 “浮地” 问题,容易积累电荷,造成静电。解决模拟地和数字地连接问题有四种方法:用磁珠连接、用电容连接、用电感连接以及用 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,对于频率不确定或无法预知的情况,磁珠并不适用。
- 电容隔直通交,会造成浮地。
- 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。而且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。
- 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。
- 可以做跳线用,如果某段线路不用,直接不贴该电阻即可(不影响外观)。
- 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。
- 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。
- 布线时,如果实在布不过去了,也可以加一个 0 欧的电阻。
- 在高频信号下,充当电感或电容(与外部电路特性有关),主要是解决 EMC 问题,如地与地、电源和 IC、Pin 间。
- 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)。
- 熔丝作用。
- 跨接时用于电流回路。当分割电地平面后,造成信号短回流路径断裂,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。
- 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。
此外,不同尺寸的 0 欧电阻允许通过的电流不同,一般 0603 的允许通过 1A 电流,0805 的允许通过 2A 电流。而且 0 欧姆电阻比过孔的寄生电感小,过孔还会影响地平面(因为要挖孔)。在为磁珠、电感等预留位置时,需要根据它们的大小来选择不同尺寸的 0 欧电阻封装。
附:1 欧姆电阻在电路中经常是用来测试的,比如,需要测一个电路中的电流时,可以在该电路中串一个 1 欧姆电阻,测量其两端的电压即是该电路的电流(I = U / R,因为 R = 1,所以测出的电压值即是电流值)。
磁珠专用于抑制信号线、电源线上的高频噪声和尖峰干扰,还具有吸收静电脉冲的能力。它主要用于吸收超高频信号,像一些 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。
磁珠有很高的电阻率和磁导率,等效于电阻和电感串联,但电阻值和电感值都随频率变化。它比普通的电感有更好的高频滤波特性,在高频时呈现阻性,所以能在相当宽的频率范围内保持较高的阻抗,从而提高调频滤波效果。
作为电源滤波,可以使用电感。磁珠的电路符号就是电感,但是从型号上可以看出使用的是磁珠。在电路功能上,磁珠和电感原理相同,只是频率特性不同。需要特别注意的是,磁珠的单位是欧姆,而不是亨利。
电感是闭合回路的一种属性。当线圈通过电流后,在线圈中形成磁场感应,感应磁场又会产生感应电流来抵制通过线圈中的电流。这种电流与线圈的相互作用关系称为电的感抗,也就是电感,单位是亨利(H)。
电感是储能元件,多用于电源滤波回路,侧重于抑止传导性干扰。其应用频率范围很少超过 50MHz,常用于 LC 振荡电路、中低频的滤波电路等。
电感是储能元件,而磁珠是能量转换(消耗)器件。电感多用于电源滤波回路,侧重于抑止传导性干扰;磁珠多用于信号回路,主要用于 EMI 方面。在电路功能上,磁珠和电感原理相同,只是频率特性不同。
综上所述,0 欧姆电阻、磁珠和电感在电子电路中都有着不可或缺的作用。了解它们的特点和应用场景,对于电子电路设计和调试至关重要。在实际应用中,需要根据具体的电路需求和信号特点,合理选择和使用这些元件,以达到的电路性能。
关键词:0 欧姆电阻