淺談PCB設(shè)計中的阻抗匹配與0歐電阻

1、阻抗匹配阻抗匹配是指信號源或者傳輸線跟負載之間的一種合適的搭配方式。根據(jù)接入方式阻抗匹配有串行和并行兩種方式;根據(jù)信號源頻率阻抗匹配可分為低頻和高頻兩種。

(1)高頻信號一般使用串行阻抗匹配。串行電阻的阻值為20~75Ω，阻值大小與信號頻率成正比，與PCB走線寬度成反比。在嵌入式系統(tǒng)中，一般頻率大于20M的信號且PCB走線長度大于5cm時都要加串行匹配電阻，例如系統(tǒng)中的時鐘信號、數(shù)據(jù)和地址總線信號等。串行匹配電阻的作用有兩個：

◆減少高頻噪聲以及邊沿過沖。如果一個信號的邊沿非常陡峭，則含有大量的高頻成分，將會輻射干擾，另外，也容易產(chǎn)生過沖。串聯(lián)電阻與信號線的分布電容以及負載輸入電容等形成一個RC電路，這樣就會降低信號邊沿的陡峭程度。

◆減少高頻反射以及自激振蕩。當信號的頻率很高時，則信號的波長就很短，當波長短得跟傳輸線長度可以比擬時，反射信號疊加在原信號上將會改變原信號的形狀。如果傳輸線的特征阻抗跟負載阻抗不相等(即不匹配)時，在負載端就會產(chǎn)生反射，造成自激振蕩。PCB板內(nèi)走線的低頻信號直接連通即可，一般不需要加串行匹配電阻。

(2)并行阻抗匹配又叫“終端阻抗匹配”，一般用在輸入/輸出接口端，主要指與傳輸電纜的阻抗匹配。例如，LVDS與RS422/485使用5類雙絞線的輸入端匹配電阻為100~120Ω;視頻信號使用同軸電纜的匹配電阻為75Ω或50Ω、使用篇平電纜為300Ω。并行匹配電阻的阻值與傳輸電纜的介質(zhì)有關(guān)，與長度無關(guān)，其主要作用也是防止信號反射、減少自激振蕩。

值得一提的是，阻抗匹配可以提高系統(tǒng)的EMI性能。此外，解決阻抗匹配除了使用串/并聯(lián)電阻外，還可使用變壓器來做阻抗變換，典型的例子如以太網(wǎng)接口、CAN總線等。

2、0歐電阻的作用(1)最簡單的是做跳線用，如果某段線路不用，直接不焊接該電阻即可(不影響外觀)。

(2)在匹配電路參數(shù)不確定的時候，以0歐姆代替，實際調(diào)試的時候，確定參數(shù)，再以具體數(shù)值的元件代替。

(3)想測某部分電路的工作電流時，可以去掉0歐電阻，接上電流表，這樣方便測量電流。

(4)在布線時，如果實在布不過去了，也可以加一個0歐的電阻起跨接作用。

(5)在高頻信號網(wǎng)絡(luò)中，充當電感或電容(起阻抗匹配作用，0歐電阻也有阻抗!)。充當電感用時，主要是解決EMC問題。

(6)單點接地，例如模擬地與數(shù)字地的單點對接共地。

(7)配置電路，可以取代跳線和撥碼開關(guān)。有時用戶會亂動設(shè)置，易引起誤會，為了減少維護費用，應(yīng)用0歐電阻代替跳線等焊在板子上。

(8)系統(tǒng)調(diào)試用，例如將系統(tǒng)分成幾個模塊，模塊間的電源與地用0歐電阻分開，調(diào)試階段發(fā)現(xiàn)電源或地短路時，去掉0歐電阻可縮小查找范圍。

上述功能也可使用“磁珠”替代。0歐電阻與磁珠雖然功能上有點類似，但存在本質(zhì)差別，前者呈阻抗特性，后者呈感抗特性。磁珠一般用在電源與地網(wǎng)絡(luò)中，有濾波作用。