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UC头条:电子电路学习笔记(6)——电阻的作用

 迷人的三道茶 2021-11-26

一、电阻的作用

根据电子系统三要素:源,回路,电阻;这三者必须都存在才能传递电信号。如果没有电阻,那么这条回路的电流将会无穷大(电流等于电压除于电阻,如果电阻趋近于0,电流则趋近于无穷大),很容易烧坏这条回路上的元器件。所以,如果你发现某条回路上没有电阻,是一定有问题的。

1.1分压

为什么电阻会分压?

这个比较经典的举例就是DC/DC或者LDO电路。比如MP2315数据手册中推荐的电路如下图所示:

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R1和R2是分压电阻,而且对于所有的DC/DC和LDO输出反馈端的分压电阻必须是精度1%的。(科普:在电源芯片输出管脚上一般选择分压电阻的精度很高,电阻的精度直接决定了输出电压的精度,如5%的电阻输出电压波动范围为10%,1%精度的电阻输出电压波动范围达到2%,因此选择精度高的;这个可以计算一下大致差不多的误差。)这个参考电压与输出的关系在DC/DC或者LDO章节再详细讨论。

**在这张图中还有一个分压电阻应用就是R6和R7的应用。**图中R7是空贴的,对于EN管脚,以前不理解为什么标注是空贴,非常需要注意一下,因为我在这个地方吃过亏。因为EN必须大于1.6V,在电路移植的时候,一定要注意输入电压分压之后与EN阈值的关系以便及时调整R7电阻,切记!!!

电阻分压在芯片管脚做逻辑阈值或者上下电时应用还是比较多的。其他例子也类似,关键点在于一定要搞清管脚的阈值(门限电压范围),这种错误属于低级错误,在设计时一定要多确认几遍。

1.2限流/分流

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左图的原理比较简单就不说了。右图中R1称为分流电阻,电流中的一部分流过电阻R1,三极管流过的电流有所减少,而输出端的总电流并没有减小,R1起到保护三极管的作用。

限流的目的应用最广泛的就是保护器件的工作安全。

1.3阻抗匹配

阻抗匹配:严格来讲,当高速电路中,信号再传输介质上的传输时间大于信号上升沿或者下降沿的1/4时,该传输介质就需要阻抗匹配。

源端阻抗:一般传输线的阻抗为50Ω左右,而TTL电路输出电阻大概为13Ω左右,在源端串联一个33Ω的电阻,13+33=46Ω大致和50Ω相当,这样就可以抑制从终端反射回来的信号再次反射。

需要说明的是,匹配电阻不一定都是33欧,从几Ω到几十Ω都有,具体试情况而定。

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终端阻抗:若信号接收端的输入阻抗很大,可以并接一个51Ω的电阻,电阻另一端接参考地,以抑制信号终端反射。信号接收端接串阻,那只能是终端输入阻抗小于50Ω。但IC设计时,考虑到接收能量,不会将接收端的输入阻抗设计的小。这也是为什么驱动器端加串阻,而接收端一般不加串阻的原因,终端开路的情况下反射系数为1。

阻抗匹配电阻在接口防护范围还有一个重要作用就是防止ESD。

比如USB等

1.4全带宽滤波(吸收毛刺)

在一些芯片的电源管脚,采用LC滤波,有时会在L之后串联一个几欧姆的电阻,电阻起到全频段滤波的作用,还有一个作用就是降低电路的品质因数Q,Q定义为回路发生谐振时,储存能量与一周期内消耗能量之比。Q=(LC)^1/2/R。

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在储能电路中,Q值越大意味着损耗小,虑除其他频带信号的能力越强,希望Q越大越好;

在电源或信号线路中,Q越大,通频带内特性曲线越陡峭,越容易引发振铃,信号越容易失真。希望Q越小越好;

其实在实际应用中,利用电阻进行全带宽滤波的应用非常多。其次串接电阻也可解决针对信号的上升沿下降沿产生的过冲、抖动等,比如音频的I2S信号中,串接33欧姆出现上冲,更换为50欧姆明显上冲小了很多!!

1.5RC电路

1.6上下拉

当TTL电路驱动COMS电路时,如果TTL电路输出的高电平低于COMS电路的最低高电平(一般为3.5V),这时就需要在TTL的输出端接上拉电阻,以提高输出高电平的值。

为加大输出引脚的驱动能力,有的单片机管脚上也常使用上拉电阻。

1.70欧姆电阻的11个作用

·由Leung写于2021年8月29日

·参考:硬件设计2—什么是电阻?

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