我们直接用PCB走线即可以实现一个“0欧姆”的功能,那我们为什么还需要焊接一个“0欧姆电阻”呢?
0欧姆电阻因为有一些应用场景不得不使用。所以,我们其实在电路设计的过程中还是经常使用到的一个特殊电阻器。0欧姆电阻又称为跨接电阻器,是一种特殊用途的电阻,0欧姆电阻的阻值并非真的为零(那是超导体干的事情),正因为有阻值,也就和常规贴片电阻一样有误差精度这个指标。电阻厂家对0欧姆贴片电阻有三个精度等级,如图29.1所示,分别是F档(≤10mΩ)、G档(≤20mΩ)、J档(≤50mΩ)。也就是说,0欧姆电阻的阻值小于或等于50mΩ。正是由于0欧姆电阻的特殊性,所以它的阻值和精度的标注方法比较特殊。0欧姆电阻的器件资料都会标注上这些参数,如图所示。
我们经常在电路中见到0欧姆的电阻,对于新手来说,往往会很迷惑:既然是0欧的电阻,那就是导线,为何要装上它呢?还有这样的电阻市场上有卖吗?
1)0欧姆电阻的功能
其实0欧姆的电阻还是有用的。大概有以下几个功能。
(1)作为跳线使用。这样既美观,安装也方便。即我们某个电路在最终设计定稿时,可能断开也可能短接,此时使用0欧姆电阻作为跳线。这样的操作,很可能避免一次PCB改板。或者我们个电路板,可能需要做兼容设计,我们使用0欧姆电阻实现两种电路连接方法的可能性。
(2)在数字和模拟等混合电路中,往往要求两个地需要分开,并且单点连接。我们可以用一个0欧姆的电阻来连接这两个地,而不是直接连在一起。这样做的好处就是,地线被分成了两个网络,在大面积铺铜等处理时,就会方便得多。并且我们可以选择是否对两个地平面进行短接。附带提示一下,这样的场合,有时也会用电感或磁珠等来连接。
(3)做保险丝用。由于PCB上走线的熔断电流较大,如果发生短路过流等故障时,很难熔断,可能会带来更大的事故。由于0欧姆电阻电流承受能力比较弱(其实0欧姆电阻也是有一定的电阻的,只是很小而已),过流时就先将0欧姆电阻熔断了,从而将电路断开,防止了更大事故的发生。有时也会用一些阻值为零点几或几欧的小电阻来做保险丝。不过不太推荐这样来用,但有些厂商为了节约成本,就用此将就了。这样的用法不安全,极少这样使用。
(4)为调试预留的位置。可以根据需要,决定是否安装,或者其他的值。有时也会用*来标注,表示由调试时决定。
(5)作为配置电路使用。这个作用与跳线或拨码开关类似,但是通过焊接固定上去的,这样就避免了普通用户随意修改配置。通过安装不同位置的电阻,就可以更改电路的功能或设置地址。例如,某些电路板的版本号通过高低电平的方式获取,我们可以选用0欧姆实现不同版本高低电平的变更。
2)0欧姆电阻的功率
0欧姆电阻的规格,一般是按功率来分,如1/8W、1/4W等。表列出了0欧姆电阻不同封装所对应的通流能力。
不同封装0欧姆电阻通流能力
封装类型 |
额定电流(最大过负荷电流) |
0201 |
0.5A (1A) |
0402 |
1A (2A) |
0603 |
1A (3A) |
0805 |
2A (5A) |
1206 |
2A (5A) |
1210 |
2A (5A) |
1812 |
2A (5A) |
2010 |
2A (5A) |
2512 |
2A (5A) |
3)模拟地和数字地单点接地
只要是地,最终都要接到一起,然后入大地。如果不接在一起就是"浮地",存在压差,容易积累电荷,造成静电。地是参考0电位,所有电压都是参考地得出的,地的标准要一致,故各种地应短接在一起。人们认为大地能够吸收所有电荷,始终维持稳定,是最终的地参考点。虽然有些板子没有接大地,但发电厂是接大地的,板子上的电源最终还是会返回发电厂入地。如果把模拟地和数字地大面积直接相连,会导致互相干扰。不短接又不妥,理由如上,我们可以用以下4种方法解决此问题。
(1)用磁珠连接:磁珠的等效电路相当于带阻限波器,只对某个频点的噪声有显著抑制作用,使用时需要预先估计噪点频率,以便选用适当型号。对于频率不确定或无法预知的情况,磁珠不合。
(2)用电容连接:电容隔直通交流,造成浮地,不能实现等电势的效果。
(3)用电感连接:电感体积大,杂散参数多,不稳定。
(4)0欧姆电阻连接:阻抗可控范围,阻抗足够低,不会有谐振频点等问题。
4)0欧姆电阻如何降额?
0欧姆电阻一般只标注额定最大电流,和最大电阻。而降额规范一般针对普通电阻,很少单独描述0欧姆电阻如何降额。我们可以通过欧姆定律计算,用0欧姆电阻的额定电流乘以最大电阻,例如,额定电流1A,最大电阻50mΩ,则我们认为其能允许的最大电压为50mV。但是0欧姆在实际的使用场景中,我们非常难测试其实际电压,一是电压非常小,二是一般用于短接,短接两端的压差是波动的。
所以,一般我们简化这个过程,直接使用额定电流降额50%使用。例如,我们用电阻连接两个电源平面,电源供电是1A,则我们近似认为电源和GND的电流都是1A,按照我们刚刚所述的简单降额方法,选择2A的0欧姆电阻进行短接。