電路設(shè)計(jì)中零歐姆電阻功能

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摘要：電路設(shè)計(jì)中經(jīng)常使用的一種元件是電阻。眾人周知，電阻在電路中起著分壓限流的作用。然而，在很多電路中，有時(shí)會(huì)遇到電阻值為零的電阻。既然歐姆電阻為零，它和導(dǎo)線有什么區(qū)別？為什么不把它們連起來(lái)呢？事實(shí)上，零歐姆電阻和直接導(dǎo)線連接是有區(qū)別的，并且零歐姆電阻在電路設(shè)計(jì)中有許多巧妙的用途。

關(guān)鍵詞：零歐姆電阻；電路設(shè)計(jì)；功能

電阻是使用最廣泛的電子元件，基本上每個(gè)印刷電路板和每個(gè)電子設(shè)備都有電阻。導(dǎo)體給電流帶來(lái)的阻礙便是電阻。由于電阻的用途廣泛，可以適用于不同的電路，因此電阻的作用肯定會(huì)因電路而異。電阻對(duì)電流有限流和分流作用，對(duì)電壓有分壓和降壓作用。其中導(dǎo)體的電阻越大，對(duì)電流的阻礙就越大。不同的導(dǎo)體具有不同的電阻［1］。

1零歐姆電阻介紹

零歐姆電阻也可以簡(jiǎn)稱為一種跨接式電阻，它是一種特別的電阻。零歐姆電阻的阻值不能達(dá)到零，它的實(shí)際阻值很低。1／8W零歐姆插件電阻實(shí)際電阻約為0．004Ω，1／4W零歐姆插件電阻實(shí)際電阻約為0．003Ω。一般零歐姆電阻阻值約在50mΩ，誤差±5％的范圍內(nèi)。由于誤差和精度數(shù)值的存在，它與傳統(tǒng)芯片式的電阻具有相同的誤差精度指標(biāo)［2］。零歐姆電阻分為繞線式電阻和貼片式電阻。對(duì)于貼片式電阻，它上面將使用“0”或“R000”來(lái)標(biāo)記，說(shuō)明它是一個(gè)零歐姆的電阻。對(duì)于繞線式的電阻，會(huì)在這個(gè)繞線體中間設(shè)置一個(gè)獨(dú)立的黑色圓圈。

2零歐姆電阻的功能

零歐姆電阻的作用歸結(jié)起來(lái)有兩種：兼容設(shè)計(jì)預(yù)留與短接。

2．1兼容設(shè)計(jì)預(yù)留

2．1．1調(diào)試與兼容。進(jìn)行PCB圖設(shè)計(jì)的時(shí)候，我們就需要盡量顧及到它的相互兼容性，因?yàn)檫@種電路板都是經(jīng)過(guò)物理打磨和鍍銅，然后其位置就被固定住了。若設(shè)計(jì)中沒(méi)有完全顧及到它的相互兼容性，就會(huì)給電路板的調(diào)試階段造成很多不方便。為了盡可能多地采用一個(gè)電路原理框圖來(lái)適應(yīng)之后項(xiàng)目的不斷升級(jí)和修訂，設(shè)計(jì)人員們經(jīng)常會(huì)將零歐姆電阻設(shè)計(jì)到ADC采集或傳感器模塊的電路中。如圖3所示，零歐姆電阻的增加在整個(gè)項(xiàng)目升級(jí)前都不會(huì)對(duì)電路的功能產(chǎn)生任何影響，而且在整個(gè)項(xiàng)目升級(jí)后還不需要再重新設(shè)計(jì)電路圖，很大程度上增加了開(kāi)發(fā)的效率。2．1．2地線隔離。單片機(jī)的設(shè)計(jì)中，模擬電路地表示為AGND，數(shù)字電路地表示為DGND。AGND和DGND通常都是在一個(gè)電路中完全分離，這是因?yàn)樵谀M電路與數(shù)字電路之間操作過(guò)程中，分離的接地線就可以有效防止電路運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的電流與信號(hào)之間的相互干擾。然而，在集成電路板中，接地線一般會(huì)連接到末端。這時(shí)，可以將AGND和DGND之間外加一個(gè)零歐姆電阻后再將其連接在一起，就能夠達(dá)到很好的隔離效果。但這只能適用在電流較小的電路中，因?yàn)榇蠖鄶?shù)零歐姆貼片電阻過(guò)流能力都有限［3］。2．1．3安全保護(hù)。一些電路板調(diào)試階段，經(jīng)常會(huì)看到很多針腳，必須用跳線帽端接。或用撥碼開(kāi)關(guān)控制電路閉合。雖然這兩種方法在調(diào)試階段比較方便。雖然這兩種方法在進(jìn)行調(diào)試時(shí)都比較簡(jiǎn)單易于操作，但在生產(chǎn)階段就必須謹(jǐn)慎地使用。因?yàn)樵诟哳l電路中，空置引腳都是通過(guò)天線，非常容易對(duì)信號(hào)產(chǎn)生干擾。此外，撥碼開(kāi)關(guān)很容易被不小心觸碰，導(dǎo)致電路板不能正常運(yùn)行。因此，為了安全起見(jiàn)，可以使用零歐姆電阻替代插針和撥碼開(kāi)關(guān)。2．1．4方便測(cè)試電流。電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成后，通常需要對(duì)全部電路運(yùn)行時(shí)的功耗進(jìn)行測(cè)試。傳統(tǒng)的方法是先測(cè)量電流，然后利用電流來(lái)計(jì)算功耗，而測(cè)量電流的方法通常是用電流表串聯(lián)電路測(cè)量。此時(shí)，假如在要測(cè)量電流的地方放置一個(gè)零歐姆電阻，當(dāng)要測(cè)量電流時(shí)，取下電阻并連接電流表。測(cè)試完成后，可直接焊接回零歐姆電阻，不會(huì)影響正常功能與運(yùn)行。2．1．5預(yù)留電阻位置。如果在我們所設(shè)計(jì)的電路中，有些位置不明確或者是不知道需要多大電阻值的情況下，可以在該位置上預(yù)先保留一個(gè)電阻值的焊接空間，并且在其加上零歐姆電阻。在實(shí)際的電路進(jìn)行調(diào)試中，可以輕松地更改各種電阻值的大小，然后在進(jìn)行調(diào)試并確認(rèn)恰當(dāng)?shù)碾娮柚祬?shù)后，再將測(cè)試好的電阻放到預(yù)留的位置上。

2．2短接功能

2．2．1方便布線。PCB設(shè)計(jì)布線過(guò)程中，當(dāng)遇到單層板而且電路板面積較小，連接線多的時(shí)候，會(huì)出現(xiàn)布線總是很難布過(guò)去的情況，特別是有些連線會(huì)出現(xiàn)需要繞很長(zhǎng)一段線才能接通，如果通過(guò)零歐姆電阻后再連接，就可以很方便的到達(dá)所連線的位置，之后維修電路板也很方便。2．2．2噪聲抑制。由于零歐姆電阻本身的特點(diǎn)，可以有效地抑制回路中的電流，從而降低噪聲。事實(shí)上，零歐姆電阻并非是真正的零阻抗，只有超導(dǎo)體電路才能真正達(dá)到?jīng)]有任何阻抗。所以，零歐姆電阻在所有的頻段內(nèi)都發(fā)生了衰減。2．2．3充當(dāng)電容電感。高頻電路系統(tǒng)中，當(dāng)與外部電路特性相匹配時(shí)，零歐姆電阻可作為小電容或電感，是解決電磁兼容問(wèn)題的好辦法。如在地與地之間，或在電源與芯片引腳之間放置零歐姆電阻。2．2．4當(dāng)保險(xiǎn)絲用。因?yàn)镻CB板上電路的熔斷電流很高，在發(fā)生短路或過(guò)電流時(shí)很難熔斷，也會(huì)導(dǎo)致較大的電流事故。零歐姆電阻是低電流電阻，零歐姆電阻過(guò)電流很快發(fā)生熔斷，這樣能迅速斷開(kāi)電路，防止發(fā)生更大的事故。通常，在一些要求不是很高的電路板上，一些阻值為零點(diǎn)幾或者幾歐姆的小電阻會(huì)用來(lái)做保險(xiǎn)絲。

3總結(jié)

零歐姆電阻除了兼容設(shè)計(jì)預(yù)留和短接等用途之外，還有許多其他功能。例如，貼片的零歐姆電阻可以替代導(dǎo)線便于機(jī)器的焊接；在PCB板上放置多個(gè)顏色不同、封裝有差異、沒(méi)有標(biāo)記阻值的零歐姆電阻，既不影響電路的工作運(yùn)行，又增加了電路板被逆向工程的難度。因此，零歐姆電阻在電路設(shè)計(jì)中起著重要的作用，是電路設(shè)計(jì)中不可缺少的組成部分［4］。

參考文獻(xiàn)

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［3］方慧蓉．基于數(shù)模混合的集成電路設(shè)計(jì)技術(shù)［J］．長(zhǎng)春師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2014，33（2）：61⁃63．

［4］楊宇紅，許曉云．電路設(shè)計(jì)中定值電阻的作用［J］．物理教學(xué)，2009，31（5）：23⁃25．

作者:賈志明 單位:山西省電子工業(yè)科學(xué)研究所有限公司