电阻是干什么用的?从表面意思就可以看得出来,电阻是对电流起阻碍作用的。那阻值为 0 欧姆的电阻设计出来干什么用,放上它不就是脱裤子放屁吗?
实际上,0Ω 的电阻可不是一开始就像 1K,1.2K 的电阻那样被定义出来的,不信你搜搜看,早期的直插电阻有没有 0Ω 的?所以,0Ω 的电阻大概是从 SMT 工艺之后才开始广泛被使用起来的,这基本上也就说明这种 0Ω 电阻的基本用途。
在电路板工艺还停留在大部分采用过孔式双面板设计的时候,并没有多少 0Ω 电阻的发挥空间。
在当时,如果有公司想要节省一些成本或是其他原因而采用单层电路板,碰到不能布线的地方会使用飞线或过孔线来连接电路被分割开的两个部分。所以很早之前的一些电子产品中,经常看到各种颜色的小飞线,这也是那些电子厂小妹妹们心灵手巧的杰作啊。
比如,ThinkPad 某款笔记本的电路板,当时就是有一个飞线的,不过这个应该是补救措施,还不属于预先设计。
而随着时间推移,SMT 贴装工艺技术的不断演进,大规模工业生产中越来越多地开始使用贴片元器件。这也使得生产贴片单面电路板的时候遇到了同样的问题,飞线一方面手工操作难度较大,另一方面可靠性相比 SMT 也要差很多,这时候采用 0Ω 电阻可以在较细的线路上 “飞跃” 过去,减少加工的难度。
相同的原理,我们看一下,过去的DIP 工艺的电路板在做硬件配置选择时往往选择跳线加跳线帽的方式来解决,而对于贴片式的线路板,跳线很难使用机器来统一安装,并且跳线帽的可靠性,防震动也都受到挑战。
而0R 贴片电阻的到来解决了这一难题,无论是 SMT 的加工,还是抗震性,容错性等方面都得到完美的解决。
另一方面,传统的跳线在没有连接跳线帽的情况下,两端信号频率较高的时候会辐射出干扰信号,这一点就不如使用 0R 电阻设计,这样在断开时只是一个空焊盘。
1、跳线:0Ω 电阻可以做跳线用,如果某个跳线回路不用,直接不贴装该电阻,既可以保证美观紧凑,小型化,也可以规范化 SMT 流程,提高加工过程的可靠性。
2、占坑:在匹配电路参数时,遇到参数不确定性的时候,可以先使用 0Ω 代替,确定参数后,再更新 BOM 和工艺指导书做元件代替。
3、备份:电路初始设计中常常需要验证多个方案做技术备份,可以在同一个方案中设计两套实现,通过 0Ω 电阻来进行选择。这样未来批量化生产的时候可以避免重新验证可靠性,节省项目开发周期。
4、测量:想测某部分电路的耗电流的时候,可以去掉 0Ω 电阻,接上电流表,这样方便测试耗电流。
5、飞线:在 Layout布线时,如果实在布不过去了,可以加一个 0Ω 的电阻,不打过孔可以避免破坏整体地层。更多时候是出于 EMC 对策的需要,使用0Ω 电阻比过孔的寄生电感小。
6、滤波:在高频信号下, 0Ω 电阻可以充当电感或电容,主要是解决 EMC 问题。如地与地,电源和 IC引脚间。
7、保护:熔丝作用,在一些简单保护电路中使用 0Ω 电阻来作为熔丝,可以最低成本的实现对后级电路的保护,不过这种保护一般颗粒度比较粗,调试的时候很常用。
8、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。
所有电路板上的接地,最终都要接到一起,然后入大地(仅限于火电供电场景,电池供电的肯定回流到电池负极,遵循从哪来的滚哪去的原理)。
如果不接在一起就是 "浮地",存在压差,这里即便是接在一起的地和地之间,因为存在阻抗的原因,也会存在地与地之间的压差。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,所以出现了下面四种接地方式可以选择。
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,会造成浮地。但在交流用电的安规设计中会有应用。
3、用电感连接:电感体积大,杂散参数多,不稳定。
4、用 0Ω电阻连接:0Ω 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 (0Ω 电阻也有阻抗),这点比磁珠强。
0R 电阻的阻值≤50毫欧。0欧姆电阻又被称为跨接电阻,在电路中起到跨接线的作用,其实际阻值是毫欧级别的,以常用的厚膜贴片电阻为例,
0Ω 电阻有三个常用的等级:
F档跨接电阻实际阻值≤10毫欧G档跨接电阻实际阻值≤20毫欧J档跨接电阻实际阻值≤50毫欧因此,一般认为阻值≤50毫欧的电阻就可以称为 0Ω 电阻。另外,不同尺寸 的 0Ω 电阻能够通过的电流大小不同,一般可以认为, 0603封装的通流能力在 1A,0805 封装的通流能力在 2A。所以不同电流的回路会选用不同尺寸的 0R 电阻,那些为磁珠、电感等预留位置的应用场景,也需要根据磁珠、电感的大小选择封装。
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