賈志明

(山西省電子工業(yè)科學(xué)研究所有限公司，山西 太原 030006)

電阻是使用最廣泛的電子元件，基本上每個印刷電路板和每個電子設(shè)備都有電阻。導(dǎo)體給電流帶來的阻礙便是電阻。由于電阻的用途廣泛，可以適用于不同的電路，因此電阻的作用肯定會因電路而異。電阻對電流有限流和分流作用，對電壓有分壓和降壓作用。其中導(dǎo)體的電阻越大，對電流的阻礙就越大。不同的導(dǎo)體具有不同的電阻[1]。

圖1 電路中的零歐姆電阻

1 零歐姆電阻介紹

零歐姆電阻也可以簡稱為一種跨接式電阻,它是一種特別的電阻。零歐姆電阻的阻值不能達(dá)到零,它的實(shí)際阻值很低。1/8 W 零歐姆插件電阻實(shí)際電阻約為0.004 Ω,1/4 W 零歐姆插件電阻實(shí)際電阻約為0.003 Ω。一般零歐姆電阻阻值約在50 mΩ，誤差±5%的范圍內(nèi)。由于誤差和精度數(shù)值的存在,它與傳統(tǒng)芯片式的電阻具有相同的誤差精度指標(biāo)[2]。

零歐姆電阻分為繞線式電阻和貼片式電阻。對于貼片式電阻,它上面將使用“0”或“R000”來標(biāo)記,說明它是一個零歐姆的電阻。對于繞線式的電阻,會在這個繞線體中間設(shè)置一個獨(dú)立的黑色圓圈。如圖2所示。

圖2 零歐姆電阻外觀

2 零歐姆電阻的功能

零歐姆電阻的作用歸結(jié)起來有兩種：兼容設(shè)計(jì)預(yù)留與短接。

2.1 兼容設(shè)計(jì)預(yù)留

2.1.1 調(diào)試與兼容

進(jìn)行 PCB 圖設(shè)計(jì)的時(shí)候,我們就需要盡量顧及到它的相互兼容性,因?yàn)檫@種電路板都是經(jīng)過物理打磨和鍍銅,然后其位置就被固定住了。若設(shè)計(jì)中沒有完全顧及到它的相互兼容性,就會給電路板的調(diào)試階段造成很多不方便。為了盡可能多地采用一個電路原理框圖來適應(yīng)之后項(xiàng)目的不斷升級和修訂,設(shè)計(jì)人員們經(jīng)常會將零歐姆電阻設(shè)計(jì)到ADC采集或傳感器模塊的電路中。如圖3所示,零歐姆電阻的增加在整個項(xiàng)目升級前都不會對電路的功能產(chǎn)生任何影響,而且在整個項(xiàng)目升級后還不需要再重新設(shè)計(jì)電路圖，很大程度上增加了開發(fā)的效率。

圖3 電路升級前后對比

2.1.2 地線隔離

單片機(jī)的設(shè)計(jì)中,模擬電路地表示為 AGND ,數(shù)字電路地表示為 DGND。AGND和 DGND 通常都是在一個電路中完全分離,這是因?yàn)樵谀M電路與數(shù)字電路之間操作過程中,分離的接地線就可以有效防止電路運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的電流與信號之間的相互干擾。然而,在集成電路板中,接地線一般會連接到末端。這時(shí),可以將AGND 和 DGND之間外加一個零歐姆電阻后再將其連接在一起,就能夠達(dá)到很好的隔離效果。但這只能適用在電流較小的電路中,因?yàn)榇蠖鄶?shù)零歐姆貼片電阻過流能力都有限[3]。

圖4 模擬地和數(shù)字地中的零歐姆電阻

2.1.3 安全保護(hù)

一些電路板調(diào)試階段, 經(jīng)常會看到很多針腳，必須用跳線帽端接。或用撥碼開關(guān)控制電路閉合。雖然這兩種方法在調(diào)試階段比較方便。雖然這兩種方法在進(jìn)行調(diào)試時(shí)都比較簡單易于操作,但在生產(chǎn)階段就必須謹(jǐn)慎地使用。因?yàn)樵诟哳l電路中,空置引腳都是通過天線,非常容易對信號產(chǎn)生干擾。此外,撥碼開關(guān)很容易被不小心觸碰,導(dǎo)致電路板不能正常運(yùn)行。因此,為了安全起見,可以使用零歐姆電阻替代插針和撥碼開關(guān)。

2.1.4 方便測試電流

電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成后，通常需要對全部電路運(yùn)行時(shí)的功耗進(jìn)行測試。傳統(tǒng)的方法是先測量電流，然后利用電流來計(jì)算功耗，而測量電流的方法通常是用電流表串聯(lián)電路測量。此時(shí)，假如在要測量電流的地方放置一個零歐姆電阻，當(dāng)要測量電流時(shí)，取下電阻并連接電流表。測試完成后，可直接焊接回零歐姆電阻，不會影響正常功能與運(yùn)行。

2.1.5 預(yù)留電阻位置

如果在我們所設(shè)計(jì)的電路中,有些位置不明確或者是不知道需要多大電阻值的情況下,可以在該位置上預(yù)先保留一個電阻值的焊接空間,并且在其加上零歐姆電阻。在實(shí)際的電路進(jìn)行調(diào)試中,可以輕松地更改各種電阻值的大小,然后在進(jìn)行調(diào)試并確認(rèn)恰當(dāng)?shù)碾娮柚祬?shù)后,再將測試好的電阻放到預(yù)留的位置上。

圖5 電路中預(yù)留的電阻

2.2 短接功能

2.2.1 方便布線

PCB設(shè)計(jì)布線過程中，當(dāng)遇到單層板而且電路板面積較小，連接線多的時(shí)候，會出現(xiàn)布線總是很難布過去的情況，特別是有些連線會出現(xiàn)需要繞很長一段線才能接通，如果通過零歐姆電阻后再連接，就可以很方便的到達(dá)所連線的位置，之后維修電路板也很方便。

圖6 零歐姆電阻在單面板中布線

2.2.2 噪聲抑制

由于零歐姆電阻本身的特點(diǎn),可以有效地抑制回路中的電流,從而降低噪聲。事實(shí)上,零歐姆電阻并非是真正的零阻抗,只有超導(dǎo)體電路才能真正達(dá)到?jīng)]有任何阻抗。所以,零歐姆電阻在所有的頻段內(nèi)都發(fā)生了衰減。

2.2.3 充當(dāng)電容電感

高頻電路系統(tǒng)中，當(dāng)與外部電路特性相匹配時(shí)，零歐姆電阻可作為小電容或電感，是解決電磁兼容問題的好辦法。如在地與地之間，或在電源與芯片引腳之間放置零歐姆電阻。

2.2.4 當(dāng)保險(xiǎn)絲用

因?yàn)镻CB板上電路的熔斷電流很高，在發(fā)生短路或過電流時(shí)很難熔斷，也會導(dǎo)致較大的電流事故。零歐姆電阻是低電流電阻，零歐姆電阻過電流很快發(fā)生熔斷，這樣能迅速斷開電路，防止發(fā)生更大的事故。通常，在一些要求不是很高的電路板上，一些阻值為零點(diǎn)幾或者幾歐姆的小電阻會用來做保險(xiǎn)絲。

3 總結(jié)

零歐姆電阻除了兼容設(shè)計(jì)預(yù)留和短接等用途之外，還有許多其他功能。例如，貼片的零歐姆電阻可以替代導(dǎo)線便于機(jī)器的焊接；在PCB板上放置多個顏色不同、封裝有差異、沒有標(biāo)記阻值的零歐姆電阻，既不影響電路的工作運(yùn)行，又增加了電路板被逆向工程的難度。因此，零歐姆電阻在電路設(shè)計(jì)中起著重要的作用，是電路設(shè)計(jì)中不可缺少的組成部分[4]。