電路設計 - 分析匹配電阻在PCB電路板設計中的作用

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1、PCB設計阻抗匹配

PCB設計阻抗匹配是指信號源或傳輸線與負載之間的合適匹配方法。 根據接入方式，PCB設計的阻抗匹配有兩種方式：串列和並行； 根據信號源的頻率，PCB設計的阻抗匹配可分為低頻和高頻兩種類型。

高頻訊號一般採用串列PCB設計阻抗匹配

串聯電阻的電阻值為2.0～75.Ω，電阻值與訊號頻率成正比，與PCB跡線寬度成反比。 在嵌入式系統中，頻率大於20M且PCB跟踪長度大於5cm的訊號通常需要串列匹配電阻器，例如系統中的時鐘訊號、數據和地址匯流排訊號。 串聯匹配電阻有兩種功能：

1、减少高頻雜訊和邊緣超調。 如果訊號的邊緣非常陡峭，它包含許多高頻成分，這將輻射干擾。 此外，它還容易出現過沖。 訊號線的串聯電阻和分佈電容以及負載輸入電容形成RC電路，這將降低訊號邊緣的陡度。

2. 减少高頻反射和自激振盪. 訊號頻率高時, 訊號的波長很短. 當波長與傳輸線的長度一樣短時, 疊加在原始訊號上的反射訊號將改變原始訊號的形狀. If the characteristic impedance of the transmission line is not equal to the load impedance (that is, it does not match), 反射將在加載端發生, 引起自激振盪. 中導線的低頻訊號 PCB板 可直接連接, 通常不需要添加串聯匹配電阻器.

並行PCB設計阻抗匹配也稱為“終端PCB設計阻抗匹配”

一般用於輸入/輸出介面，主要是指與傳輸電纜的PCB設計相匹配的阻抗。 例如，LVDS和RS422/485使用5類雙絞線，輸入端匹配電阻為100～120Ω）； 視訊訊號使用匹配電阻為75°或50°的同軸電纜，以及匹配電阻為300°的扁平電纜。 並聯匹配電阻的電阻值與傳輸電纜的介質有關，與長度無關。 其主要功能是防止訊號反射，减少自激振盪。

值得一提的是，PCB設計的阻抗匹配可以提高系統的EMI效能。 此外，為了解决PCB設計阻抗匹配問題，除了使用串聯/並聯電阻器外，還可以使用變壓器進行阻抗變換。 典型的例子是以太網介面和CAN匯流排。

二、零歐姆電阻

最簡單的方法是將其用作跳線。 如果不使用電路的某一部分，請勿直接焊接電阻器（這不會影響外觀）。

2、當匹配電路參數不確定時，用零歐姆代替。 在實際調試中，確定參數並用特定的數值組件替換。

3、當您想量測電路某一部分的工作電流時，可以去掉零歐姆電阻，連接安培計，以便於量測電流。

4、在PCB設計和佈線中，如果確實無法進行佈局，也可以添加一個零歐姆電阻作為跳線。

5. 在 high-frequency signal network, it acts as an inductor or a capacitor (for PCB設計 阻抗匹配, zero-ohm resistance also has impedance). 用作電感器時, 主要解决EMC問題.

6、單點接地，如類比地和數位地的單點連接。

7、配寘電路可更換跳線和DIP開關。 有時用戶會隨機更改設定，這很容易引起誤解。 為了降低維護成本，使用零歐姆電阻代替跳線焊接在電路板上。

8、例如，對於系統調試，將系統劃分為多個模塊，並用零歐姆電阻將模塊之間的電源和接地分開。 在調試階段，當電源或接地短路時，拆除零歐姆電阻器會縮小搜索範圍。

上述功能也可以用“磁珠”代替。 雖然零歐姆電阻和磁珠在功能上有些相似，但有本質的區別。 前者具有阻抗特性，後者具有感應電抗特性。 磁珠通常用於電源和接地網絡中進行過濾。