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科普!電阻的5大用法,涵蓋99%的電路設計!老師講的都沒用到……

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電阻的特性:

電阻, 顧名思義就是“阻擋電能”。 讓電壓別太高、電流別太大、把截下來的電能轉化成熱能。

作為硬體工程師, 跟電阻打交道, 絕對比跟女票打交道還要多。 一塊電路板上, 得有三分之一是電阻。

電阻的分類、特性、參數這些, 請見我們前面發的文章:電阻的核心參數-2

電阻的5大作用:

1、限制電流:

限流電阻的意義, 在於限制線路上的最大電流。 用在LED燈驅動上, 平時可以通過分壓來控制LED燈的電流和亮度, 在LED燈損壞的時候, 也能夠限制線路上的最大電流, 確保不會把電源給短路了。

例如上圖右邊, 即使LED燈短路了, 線路電流最大也就20mA。

電阻如果通過的電流過大, 燒毀了, 結果是“斷路”。 就像家裡的白熾燈燒掉之後, 裡面的燈絲是斷掉的一樣。 電阻在數位電路設計中, 能夠起到一定的線路保險絲的作用。

2、電壓採樣:

升壓電路回饋採樣

串聯LED升壓電路, 使用5.1Ω電阻採樣, 使回饋腳穩定在200mV。 每個升壓電路都有電壓回饋的引腳, 有些是把採樣電阻集成在升壓晶片內部。 本圖這顆晶片, 可以通過電阻調節輸出電流, 因此把電阻放在外面了。

充電電流採樣

通過電阻分壓, 來計算充電電流的大小。 2個ADC檢測到電阻兩端的電壓, 電壓差=電阻電流x電阻阻值。

這種方式精度不高, 適合幾百毫安培級別的大電流測量, 不適合非常小的電流的測量。 如果要測量大電流, 一定要選擇更小的、功率更大的電阻。 小電阻是為了減小電壓損耗, 大尺寸電阻是為了增大電阻耐受的熱功率, 使之不會被燒壞。

3、上拉下拉

通過電阻, 對資料線進行上拉, 可以提升資料線的驅動電流, 提升抗干擾能力。

對開關腳進行上拉或者下拉, 是要給開關一個預設狀態。 尤其是電源的開關、聲光電類的開關, 必須要有一個上下拉電阻, 使這些設備在沒有被控制的時候是關閉的狀態。 如果電源默認沒有被關閉, 很容易導致上電漏電, 或反灌導致系統工作異常。

4、降低干擾

數據線串聯電阻,

數位電路的毛刺(示意圖,真實沒這麼大)

數位信號都是方波,方波會有過沖,有毛刺,有高頻輻射。為了減少高速信號線的高頻信號輻射出去,或者被外面來的信號給干擾了,最簡單的辦法就是串聯電阻。能夠過濾一部分高頻信號的能量。

如果電阻的效果不夠好,還可以換成磁珠或者電感。都是一樣的尺寸大小的。

5、相容設計

元器件相容設計:預留電阻,以備更換成磁珠

同樣,電源上預留一個0Ω電阻,也是為了以後一旦出現電源紋波過大或者輻射干擾等bug,可以把電阻換成磁珠來減小干擾。

0Ω電阻廣泛的應用於“預留”位置。之所以不直接使用磁珠或電感,是因為電阻遠比磁珠和電感便宜。預留了位置,沒出問題就用便宜的電阻,出了問題就換成貴的磁珠無需修改電路板,省時省力省成本。

線路相容設計,兩組線路,可以任意選擇。

相容設計也廣泛應用於各種電源和信號線的選擇。有時候某些設計方式沒有得到充足的驗證就需要用在電路上,此時應當做好相容設計,如果一套方案不行還能夠快速換成另外一套方案。

做相容設計的核心原因,是硬體電路板的製作需要一定的週期和費用,像8層盲埋孔PCB,打樣一次的週期要十來天,制板備料貼片的費用動輒就要上萬塊。

所以要在一塊電路板上多考慮一些情況,多預留,做好備手。

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如果電阻的效果不夠好,還可以換成磁珠或者電感。都是一樣的尺寸大小的。

5、相容設計

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同樣,電源上預留一個0Ω電阻,也是為了以後一旦出現電源紋波過大或者輻射干擾等bug,可以把電阻換成磁珠來減小干擾。

0Ω電阻廣泛的應用於“預留”位置。之所以不直接使用磁珠或電感,是因為電阻遠比磁珠和電感便宜。預留了位置,沒出問題就用便宜的電阻,出了問題就換成貴的磁珠無需修改電路板,省時省力省成本。

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