零欧姆和毫欧姆电阻的用途是什么?

电器工程 电路板 当前的 电阻器 pcb设计 电流测量
2022-01-24 03:10:04

我是 PCB 设计新手,我注意到一些原理图使用 0Ω 或 100mΩ 电阻。它们的目的是什么?为什么我们需要在 PCB 设计中使用它们?

通常,如果我们想探测负载消耗了多少电流,我们会在 PCB 迹线上放置一个跨接引脚(然后使用万用表测量引脚上的电流)。为此目的添加电阻器似乎会浪费大量 PCB 空间。这是放置 100mΩ 电阻器(因为 I = V/0.1Ω)而不是跳线引脚的唯一原因吗?

如果是这样,在板上放置这样一个 mΩ 电阻器时我们应该考虑什么,以免影响电路的信号或行为?

4个回答

0 Ω 电阻器和 1 Ω 电阻器之间存在巨大差异:后者具有无限大的电阻:-)。

0 Ω 有不同的用途:

  • 选择性连接。您可以通过放置或省略跳线来创建电路的变体。就像您要删除原理图捕获程序中的连接(= 删除跳线)并连接到不同的点(= 放置跳线)
  • 方便路由。走线上的几个跳线可能允许您使用单层板而不是双层板,这会花费更多。您通常会为此使用 0603 或 0805 尺寸的跳线;0402 太小,无法桥接平均轨迹。
  • 提供一个电流测量点。在开发和测试期间,您可以放置​​一个低电阻分流电阻器来测量电流,并在生产中用零欧姆跳线替换它。然后,您无需切割走线即可将分流电阻器插入电路中。可能不太适用,因为您应该在创建最终 PCB 之前测量电流,但是对于非常低电流的电路,布局和 PCB 材料可能很重要,然后您确实想在最终板上进行测量。

零欧姆“电阻器”经常用作单侧板上的链接,因为它们可以由可以插入电阻器的元件插入机放置。

大批量单面板制造商通常使用单独的链接插入机 - 需要看到其惊人的快速速度才能相信。


1 欧姆电阻器“只是另一个组件”。
它可以用作电流检测电阻器或用于其他一些电路功能。

如果使用电阻器进行电流感应以进行测量。

与总电路电压相比,它们的最坏情况电压降应该很小,这样它们就不会影响操作。例如,如果电路消耗 1 安培电流且电源电压为 5V,则 1 欧姆电阻器会下降 1 伏特。这是总电路电压的 20%,并且在几乎所有现实世界的情况下都会过高。
一个 0.1 欧姆的电阻器在 1A = 2% 的电源时会下降 0.1 V,并且可能是可以接受的,具体取决于电路。
一个 0.01 欧姆的电阻器在 1A = 0.2% 时会下降 0.01V,并且几乎总是可以接受的。

0.1 欧姆电阻器每安培将下降 100 mV,因此 1 mA 将产生 100 uV。
许多低成本数字万用表的范围为 200 mV,分辨率但不是精度)为 0.1 mV = 100 uV,因此它们可以读取 0.1 欧姆电阻器中的电流,分辨率为 1 mA。同样,他们可以读取 0.01 欧姆电阻器中的电流,分辨率为 10 毫安。

将检测电阻器的一侧接地,可以方便地进行接地参考测量。电压降不得影响电路运行。

有时用一个电容器绕过检测电阻 - 可能是 10 uF 或 100 uF,具体取决于电路,这将进一步减少对电路的影响。

在存在高频噪声的情况下,使用数字万用表或其他仪表来测量电压以计算电流会产生不好的结果,以免噪声进入仪表。在这种情况下,使用例如 0.1 欧姆的检测电阻器,通过串联的 1k 电阻器将电压馈送到仪表,并在仪表端子上增加一个 10 uF 的电压。

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这是工作中的松下“万向轴向插入器”我将开始时间设置为 35 秒,因为前面的部分不太一致。

我的回忆是,特定于有线链接的插入器再次更快。它从一个卷轴送线,成型,切割,插入,收紧和切割。...我们开始了 - 哇哇哇 - faaaaaast 电线链接前插入器

@Marcelm 说:“......他们的速度快得吓人,让人相信。”_ -你不是在开玩笑!(视频是电阻插入而不是链接,但是嗯)

我见过校准/测试中使用的 0 欧姆电阻器。例如,如果您在电路板上放置了一个 RC 低通,但意识到它不是必需的,您只需放置一个 0 欧姆而不是任何电阻器,然后关闭电容器。

这种选择性地构建降噪电路是很常见的。如果您打开一些相对复杂的商品硬件(例如 DTV 接收器),您可能会看到很多去耦电容器被遗漏了。这是因为他们在制造后测试电路板,如果他们在 QA 后噪音太大,他们只是在不同的地方放置更多的电容器,直到它通过。一些极其敏感的仪器设备可以有一个完全独特的去噪电路(当然是由一个白发苍苍、大胡子的人调整的)

另外:您可以将它们用作一种焊接的 DIP 开关来选择设备的功能。

这是一个相对于问题的旁白,但增加了罗素关于低值电流感应电阻器的说法。

当使用非常低值的电阻器通过产生与电流成比例的电压来测量电流时,您必须考虑到这些电阻器的连接电阻。解决此问题的一种方法是进行所谓的“4 线”测量。您通常通过检测电阻器运行电流,但使用单独的馈线立即跨过电阻器以差分方式测量电压。通过适当的差分测量,这可以消除在进出电阻器的大电流连接中由该电流产生的任何额外电压降。

以下是 4 线测量的示例:

R1-R4 是 100 mΩ 电流检测电阻器,在这种情况下可以承载高达 4 安培的电流。系统需要在低端以 1/4 mA 的分辨率对这些电流做出反应。左侧的连接实际上都是接地的,并在此快照的左侧不久连接在一起。即使大部分接地路径是隔离的,想象一下多个安培通过顶部三个电阻运行并试图区分流过底部一个的 1/4 mA 和 1/2 mA 的问题。那些通过顶部电阻的安培很容易在底部引起接地偏移,远大于 R4 上 1/4 mA 引起的电压降。

解决方案是 4 线测量技术。注意来自每个电阻器内部连接的两根电线。那些本质上是差分放大器,只响应两条线之间的电压差。这些电线可以很小,因为它们承载的电流很小。它们的目的只是向差分放大器报告电压。