阻抗匹配、零欧姆电阻 ,原来它有这些作用

贸泽电子设计圈 发表于 2020-09-17 11:04:15 收藏 已收藏
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阻抗匹配、零欧姆电阻 ,原来它有这些作用

贸泽电子设计圈 发表于 2020-09-17 11:04:15

No.1

阻抗匹配 阻抗匹配是指信号源或者传输线跟负载之间的一种合适的搭配方式。根据接入方式阻抗匹配有串行和并行两种方式;根据信号源频率阻抗匹配可分为低频和高频两种。 高频信号一般使用串行阻抗匹配

串行电阻的阻值为20~75Ω,阻值大小与信号频率成正比,与PCB走线宽度成反比。在嵌入式系统中,一般频率大于20M的信号且PCB走线长度大于5cm时都要加串行匹配电阻,例如系统中的时钟信号、数据和地址总线信号等。串行匹配电阻的作用有两个:

减少高频噪声以及边沿过冲。如果一个信号的边沿非常陡峭,则含有大量的高频成分,将会辐射干扰,另外,也容易产生过冲。串联电阻与信号线的分布电容以及负载输入电容等形成一个RC电路,这样就会降低信号边沿的陡峭程度。

减少高频反射以及自激振荡。当信号的频率很高时,则信号的波长就很短,当波长短得跟传输线长度可以比拟时,反射信号叠加在原信号上将会改变原信号的形状。如果传输线的特征阻抗跟负载阻抗不相等(即不匹配)时,在负载端就会产生反射,造成自激振荡。PCB板内走线的低频信号直接连通即可,一般不需要加串行匹配电阻。

并行阻抗匹配又叫“终端阻抗匹配”

一般用在输入/输出接口端,主要指与传输电缆的阻抗匹配。例如,LVDS与RS422/485使用5类双绞线的输入端匹配电阻为100~120Ω;视频信号使用同轴电缆的匹配电阻为75Ω或50Ω、使用扁平电缆为300Ω。并行匹配电阻的阻值与传输电缆的介质有关,与长度无关,其主要作用也是防止信号反射、减少自激振荡。

值得一提的是,阻抗匹配可以提高系统的EMI性能。此外,解决阻抗匹配除了使用串/并联电阻外,还可使用变压器来做阻抗变换,典型的例子如以太网接口、CAN总线等。

No.2

零欧姆电阻 

最简单的是做跳线用,如果某段线路不用,直接不焊接该电阻即可(不影响外观)。

在匹配电路参数不确定的时候,以零欧姆代替,实际调试的时候,确定参数,再以具体数值的元件代替。

想测某部分电路的工作电流时,可以去掉零欧姆电阻,接上电流表,这样方便测量电流。

在布线时,如果实在布不过去了,也可以加一个零欧姆的电阻起跨接作用。

在高频信号网络中,充当电感或电容(起阻抗匹配作用,零欧姆电阻也有阻抗)。充当电感用时,主要是解决EMC问题。

单点接地,例如模拟地与数字地的单点对接共地。

配置电路,可以取代跳线和拨码开关。有时用户会乱动设置,易引起误会,为了减少维护费用,应用零欧姆电阻代替跳线等焊在板子上。

系统调试用,例如将系统分成几个模块,模块间的电源与地用零欧姆电阻分开,调试阶段发现电源或地短路时,去掉零欧姆电阻可缩小查找范围。

上述功能也可使用“磁珠”替代。零欧姆电阻与磁珠虽然功能上有点类似,但存在本质差别,前者呈阻抗特性,后者呈感抗特性。磁珠一般用在电源与地网络中,有滤波作用。

原文标题:PCB板设计中匹配电阻的作用解析

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