(笔记)电路设计（三）之0欧姆电阻、磁珠、电感的应用

 

背景：为统筹电路设计较全面的知识点，本人将在近期推出电路设计中各种常用器件与设计理念，如基本元器件电阻、电容、电感、二极管保护，存储器件SDRAM、FLASH，PCB设计工艺DCDC电源、PCB板布线设计工艺等，希望能为大家提供些许参考。

 

一、0欧姆电阻

电路设计中常见到0欧的电阻，大家往往会很迷惑：既然是0欧的电阻，那就是导线，为何要装上它呢？还有这样的电阻市场上有卖吗？其实0欧的电阻还是蛮有用的。大概有以下几个功能，其最重要且经常用的功能是：

重点介绍：模拟地和数字地单点接地

只要是地，最终都要接到一起，然后入大地。如果不接在一起就是“浮地”，存在压差，容易积累电荷，造成静电。地是参考0电位，所有电压都是参考地得出的，地的标准要一致，故各种地应短接在一起。人们认为大地能够吸收所有电荷，始终维持稳定，是最终的地参考点。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，理由如上有四种方法解决此问题： 　　

① 用磁珠连接； 　　

② 用电容连接； 　　

③ 用电感连接； 　　

④ 用0欧姆电阻连接。 　　

区别：

① 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 电容隔直通交，造成浮地。 　　

③ 电感体积大，杂散参数多，不稳定。 　　

④ 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。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。 

 

0欧姆电阻的其它作用

① 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。 　　

② 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）。

③ 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。 　　

④ 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。 　　

⑤ 布线时，如果实在布不过去了，也可以加一个0欧的电阻 　　

⑥ 在高频信号下，充当电感或电容。（与外部电路特性有关）电感用，主要是解决EMC问题。如地与地，电源和IC Pin间 　　

⑦ 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。） 　　

⑧ 熔丝作用 　　

⑨ 跨接时用于电流回路

   当分割电地平面后，造成信号最短回流路径断裂，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。 　　

⑩ 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。 　　

⑾ 其他用途 　　

   布线时跨线、调试/测试用、临时取代其他贴片器件、作为温度补偿器件，更多时候是出于EMC对策的需要。另外，0欧姆电阻比过孔的寄生电感小，而且过孔还会影响地平面（因为要挖孔），还有就是不同尺寸0欧电阻允许通过电流不同，一般0603的1A，0805 的2A，所以不同电流会选用不同尺寸的。还有就是为磁珠、电感等预留位置时，得根据磁珠、电感的大小还做封装，所以0603、0805等不同尺寸的都有了。 

 

附：1欧姆电阻的作用

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,我们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)。

 

二、磁珠：

磁珠专用于抑制信信号线、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。磁珠是用来吸收超高频信号，象一些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，而电感是一种蓄能元件，用在LC振荡电路，中低频的滤波电路等，其应用频率范围很少超过50MHZ。 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。

磁珠的功能：主要是消除存在于传输线结构（电路）中的RF噪声，RF能量是叠加在直流传输电平上的交流正弦波成分，直流成分是需要的有用信号，而射频RF能量却是无用的电磁干扰沿着线路传输和辐射（EMI）。要消除这些不需要的信号能量，使用片式磁珠扮演高频电阻的角色（衰减器），该器件允许直流信号通过，而滤除交流信号。通常高频信号为30MHz以上，然而，低频信号也会受到片式磁珠的影响。

磁珠有很高的电阻率和磁导率，它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型号上可以看出使用的是磁珠在电路功能上，磁珠和电感是原理相同的，只是频率特性不同罢了。

注：磁珠的单位是欧姆，而不是亨利，这一点要特别注意。

 

三、电感

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）”。

注：关于电感只在此简要介绍，此内容会在后文中体现。

磁珠和电感的区别

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。磁珠用来吸收超高频信号，象一些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，而电感是一种储能元件，用在LC振荡电路、中低频的滤波电路等，其应用频率范围很少超过50MHz。在电路功能上，磁珠和电感是原理相同的，只是频率特性不同罢了。

 

知识扩展：(笔记)电路设计（一）之上拉电阻与下拉电阻的应用

               (笔记)电路设计（二）之串联匹配电阻的应用

 

 

作者：tdyizhen1314

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