一、電阻的作用
根據電子系統三要素:源,回路,電阻;這三者必須都存在才能傳遞電信號。如果沒有電阻,那么這條回路的電流將會無窮大(電流等于電壓除于電阻,如果電阻趨近于0,電流則趨近于無窮大),很容易燒壞這條回路上的元器件。所以,如果你發現某條回路上沒有電阻,是一定有問題的。
1.1分壓
為什么電阻會分壓?
這個比較經典的舉例就是DC/DC或者LDO電路。比如MP2315數據手冊中推薦的電路如下圖所示:
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R1和R2是分壓電阻,而且對于所有的DC/DC和LDO輸出反饋端的分壓電阻必須是精度1%的。(科普:在電源芯片輸出管腳上一般選擇分壓電阻的精度很高,電阻的精度直接決定了輸出電壓的精度,如5%的電阻輸出電壓波動范圍為10%,1%精度的電阻輸出電壓波動范圍達到2%,因此選擇精度高的;這個可以計算一下大致差不多的誤差。)這個參考電壓與輸出的關系在DC/DC或者LDO章節再詳細討論。
**在這張圖中還有一個分壓電阻應用就是R6和R7的應用。**圖中R7是空貼的,對于EN管腳,以前不理解為什么標注是空貼,非常需要注意一下,因為我在這個地方吃過虧。因為EN必須大于1.6V,在電路移植的時候,一定要注意輸入電壓分壓之后與EN閾值的關系以便及時調整R7電阻,切記!!!
電阻分壓在芯片管腳做邏輯閾值或者上下電時應用還是比較多的。其他例子也類似,關鍵點在于一定要搞清管腳的閾值(門限電壓范圍),這種錯誤屬于低級錯誤,在設計時一定要多確認幾遍。
1.2限流/分流
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左圖的原理比較簡單就不說了。右圖中R1稱為分流電阻,電流中的一部分流過電阻R1,三極管流過的電流有所減少,而輸出端的總電流并沒有減小,R1起到保護三極管的作用。
限流的目的應用最廣泛的就是保護器件的工作安全。
1.3阻抗匹配
阻抗匹配:嚴格來講,當高速電路中,信號再傳輸介質上的傳輸時間大于信號上升沿或者下降沿的1/4時,該傳輸介質就需要阻抗匹配。
源端阻抗:一般傳輸線的阻抗為50Ω左右,而TTL電路輸出電阻大概為13Ω左右,在源端串聯一個33Ω的電阻,13+33=46Ω大致和50Ω相當,這樣就可以抑制從終端反射回來的信號再次反射。
需要說明的是,匹配電阻不一定都是33歐,從幾Ω到幾十Ω都有,具體試情況而定。
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終端阻抗:若信號接收端的輸入阻抗很大,可以并接一個51Ω的電阻,電阻另一端接參考地,以抑制信號終端反射。信號接收端接串阻,那只能是終端輸入阻抗小于50Ω。但IC設計時,考慮到接收能量,不會將接收端的輸入阻抗設計的小。這也是為什么驅動器端加串阻,而接收端一般不加串阻的原因,終端開路的情況下反射系數為1。
阻抗匹配電阻在接口防護范圍還有一個重要作用就是防止ESD。
比如USB等
1.4全帶寬濾波(吸收毛刺)
在一些芯片的電源管腳,采用LC濾波,有時會在L之后串聯一個幾歐姆的電阻,電阻起到全頻段濾波的作用,還有一個作用就是降低電路的品質因數Q,Q定義為回路發生諧振時,儲存能量與一周期內消耗能量之比。Q=(LC)^1/2/R。
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在儲能電路中,Q值越大意味著損耗小,慮除其他頻帶信號的能力越強,希望Q越大越好;
在電源或信號線路中,Q越大,通頻帶內特性曲線越陡峭,越容易引發振鈴,信號越容易失真。希望Q越小越好;
其實在實際應用中,利用電阻進行全帶寬濾波的應用非常多。其次串接電阻也可解決針對信號的上升沿下降沿產生的過沖、抖動等,比如音頻的I2S信號中,串接33歐姆出現上沖,更換為50歐姆明顯上沖小了很多!!
1.5RC電路
1.6上下拉
當TTL電路驅動COMS電路時,如果TTL電路輸出的高電平低于COMS電路的最低高電平(一般為3.5V),這時就需要在TTL的輸出端接上拉電阻,以提高輸出高電平的值。
為加大輸出引腳的驅動能力,有的單片機管腳上也常使用上拉電阻。
1.70歐姆電阻的11個作用
·由Leung寫于2021年8月29日
·參考:硬件設計2—什么是電阻?