【導(dǎo)讀】小編敢說很多電子工程師根本不知道零歐電阻在電路板中的作用。如果不信你可以自己問問自己。到底零歐電阻在電路中的作用是為了將數(shù)字地和模擬地分開?還是只是將模擬地和數(shù)字地進行電氣連接?還有為什么工程師會選用零歐電阻來解決干擾?是不是很疑惑,那就讓小編為你解惑!
零歐姆電阻不是為了把數(shù)字地和模擬地分開,只是使模擬地和數(shù)字地進行電氣連接,因為模擬地和數(shù)字地畢竟屬于同一個網(wǎng)絡(luò),最終也還是要連在一起的。把數(shù)模地分開,只是工程師為了解決干擾的一種手段。用零歐姆電阻的方便之處就是它很容易拆卸,拆卸下來可以換其他的器件代替以觀察最終的效果進行對比,而導(dǎo)線不能拆卸。
限流這種觀點,其實不太贊同,零歐姆電阻有阻抗但畢竟小,這得流過多大電流才起到限流作用?幾A?不現(xiàn)實吧,很多電路板達不到這個電流級別。反而有阻抗影響挺大吧,如果零歐電阻阻抗挺大,那在零歐姆上的電壓降產(chǎn)生共模干擾導(dǎo)致的問題不可忽視。
進行數(shù)字地和模擬地之間的隔離,其實是一門挺有技術(shù)含量的事,屬于EMC的范疇。我不太贊同一些工程師說的,只要是數(shù)?;旌想娐肪捅仨殞?shù)字地和模擬地進行地的分割,然后用個磁珠或零歐姆電阻連起來。具體問題還得具體分析。
我見過很多電路板,采用統(tǒng)一地,也就是不對地分割,當(dāng)然也就不存在用零歐電阻連接的問題,其EMC可以做得很好。反而一些采用了地分割的電路板,EMC很差。導(dǎo)致這種現(xiàn)象的原因是工程師對EMC本質(zhì)的理解偏差。其實EMC很關(guān)鍵一點就是環(huán)流路徑最小化,如果進行地分割,就要非常注意,一旦信號線跨越地分割線,環(huán)流路徑必然增大,EMC性能變差。而采用統(tǒng)一地的電路板,事先必須對布局做足考慮,對電路模塊進行物理分區(qū)(不分割),保證模塊都有自己的回路,就不會影響其他模塊,同時因為地沒有分割,保證了地的完整性。當(dāng)然具體細(xì)節(jié)太多了,就不一一介紹。
分割做得好,確實可以做到較好的數(shù)模隔離,但是不做分割,EMC不一定差。凡事沒有絕對,沒有哪一種是絕對的好,只是要根據(jù)具體的情況決定倒是要不要分割,目的是為了EMC性能,分割只是一種手段,而手段可以多種。還是那句話具體問題具體分析。
另外如果直接用導(dǎo)線連接,會通過很大的電流,兩邊的信號會互相干擾。并且在PCB布線時,很難將兩種地區(qū)分開。
零歐電阻可以很好的解決這個問題,它提供了一個很窄的電流通路 并且可以有效區(qū)分模擬地和數(shù)字地,利于單點接地的實現(xiàn)。其實零歐電阻也是存在阻抗的,因此可以限制電流。
用事實說話
個人lay過一塊使用了0Ω電阻的PCB,一塊陀螺儀的板子,有兩個GND,一個是正常的GND,另一個是專門給gyro用的GyroGND。
考慮用兩個GND的原因是因為板子比較小,各種通信接口和芯片都和gyro模塊堆在一起,于是覺得分成兩個GND會減少一些gyro讀數(shù)上的noise,但其實上發(fā)現(xiàn)不用這樣做,因為是那幫寫程序的沒寫好程序,后來程序改好了noise也沒了。
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加了一個0Ω的原因也只是為了做layout的時候方便polygon(鋪銅),因為電阻兩端的電線會算作不同的網(wǎng)絡(luò)。(高亮網(wǎng)絡(luò)的時候polygon不會高亮,于是這樣子大家湊合著看吧……)
GyroGND的polygon:
GND的polygon:
一個是網(wǎng)格鋪,一個是全鋪,可以看到很明顯的分界線。
在遠(yuǎn)處用一個0Ω的電阻隔開:
如果不用0Ω的電阻隔開而想著lay成兩塊GND的話,
鋪銅的時候會悲劇的,軟件會給你鋪到一起去。
所以按照個人現(xiàn)在的經(jīng)驗來看,在GND網(wǎng)絡(luò)上加上0Ω的電阻只是為了把GND分成不同的區(qū)域,方便lay板,對降噪本身可能并沒有太顯著的影響。
了解零歐姆電阻:
1,在電路中沒有任何功能,只是在PCB上為了調(diào)試方便或兼容設(shè)計等原因。
2,可以做跳線用,如果某段線路不用,直接不貼該電阻即可(不影響外觀)
3,在匹配電路參數(shù)不確定的時候,以零歐姆代替,實際調(diào)試的時候,確定參數(shù),再以具體數(shù)值的元件代替。
4,想測某部分電路的耗電流的時候,可以去掉零ohm電阻,接上電流表,這樣方便測耗電流。
5,在布線時,如果實在布不過去了,也可以加一個零歐的電阻
6,在高頻信號下,充當(dāng)電感或電容。(與外部電路特性有關(guān))電感用,主要是解決EMC問題。如地與地,電源和IC Pin間
7,單點接地(指保護接地、工作接地、直流接地在設(shè)備上相互分開,各自成為獨立系統(tǒng)。)
8,熔絲作用
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*模擬地和數(shù)字地單點接地*
只要是地,最終都要接到一起,然后入大地。如果不接在一起就是“浮地”,存在壓差,容易積累電荷,造成靜電。地是參考零電 位,所有電壓都是參考地得出的,地的標(biāo)準(zhǔn)要一致,故各種地應(yīng)短接在一起。人們認(rèn)為大地能夠吸收所有電荷,始終維持穩(wěn)定,是最終的地參考點。雖然有些板子沒 有接大地,但發(fā)電廠是接大地的,板子上的電源最終還是會返回發(fā)電廠入地。如果把模擬地和數(shù)字地大面積直接相連,會導(dǎo)致互相干擾。不短接又不妥,理由如上有 四種方法解決此問題:
1、用磁珠連接;
2、用電容連接;
3、用電感連接;
4、用零歐姆電阻連接。
磁珠的等效電路相當(dāng)于帶阻限波器,只對某個頻點的噪聲有顯著抑制作用,使用時需要預(yù)先估計噪點頻率,以便選用適當(dāng)型號。對于頻率不確定或無法預(yù)知的情況,磁珠不合。
電容隔直通交,造成浮地。
電感體積大,雜散參數(shù)多,不穩(wěn)定。
零歐電阻相當(dāng)于很窄的電流通路,能夠有效地限制環(huán)路電流,使噪聲得到抑制。電阻在所有頻帶上都有衰減作用(零歐電阻也有阻抗),這點比磁珠強。
*跨接時用于電流回路*
當(dāng)分割電地平面后,造成信號最短回流路徑斷裂,此時,信號回路不得不繞道,形成很大的環(huán)路面積,電場和磁場的影響就變強了,容易干擾/被干擾。在分割區(qū)上跨接零歐電阻,可以提供較短的回流路徑,減小干擾。
*配置電路*
一般,產(chǎn)品上不要出現(xiàn)跳線和撥碼開關(guān)。有時用戶會亂動設(shè)置,易引起誤會,為了減少維護費用,應(yīng)用零歐電阻代替跳線等焊在板子上??罩锰€在高頻時相當(dāng)于天線,用貼片電阻效果好。
*其他用途*
布線時跨線;
調(diào)試/測試用;
臨時取代其他貼片器件;
作為溫度補償器件。
更多時候是出于EMC對策的需要。另外,零歐姆電阻比過孔的寄生電感小,而且過孔還會影響地平面(因為要挖孔)。
方便軟件的分別布線區(qū)域范圍:主要功能是跳線,運用的目的主要是為了在PCB補線的時候軟件可以區(qū)分不同的區(qū)域。也就是說為了使的每一部分的電源和地有不同的回路,如果沒有這個電阻,軟件會亂連,導(dǎo)致的結(jié)果是比如數(shù)字地和模擬地混亂,數(shù)字電源和模擬電源的互相干擾等等。所以總結(jié)就是為了方便軟件的分別布線區(qū)域范圍。
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