在電路設計中,我們常常會在部分模塊的信號鏈路之間,增加一個串聯電阻,從幾ohm~幾kohm不等,這篇文章給新手小白圖文并茂地講解一下。
1、串聯端接,抑制反射在高速信號電路中,當信號在傳輸線傳播時,感受到的瞬時阻抗發生變化就會導致反射,進而帶來過沖、振鈴、回溝等一系列現象。比如,在UFS/eMMC的單端時鐘信號設計當中,我們通常需要對傳輸線做50omh的阻抗控制。但由于host在設計時,通常存在一個內阻R1,此時就需要我們靠近host pin串聯一個幾十ohm電阻R2,使R1+R2=50ohm,即我們常說的串聯端接。以此來抑制信號反射。如下圖ADS仿真所示:
2、ESD/EOS防護電阻的限流、分壓作用,是大家最耳熟能詳的了。電阻中串聯電阻進行ESD/EOS防護,就是利用的電阻這個最基本的性能。當信號受到ESD/EOS干擾后,電阻可以分攤掉一定的能量,從而保護了后級IC。但是通常需要搭配TVS管來用更加保險,避免較大的能量直接燒毀電阻。如下圖所示,TVS可以將大多數能量吸收,串聯的電阻則錦上添花。電阻值的選擇,可以根據信號速率、過流需求來選擇:幾十ohm~幾kohm不等。
3、濾波在一些敏感信號或電源中,比如音頻信號。通常會串聯電阻和電容搭配形成RC濾波,用于抑制網絡上的噪聲。在某些場景中,還可以將電阻替換成同封裝的電感或磁珠,以獲得更好的頻率選擇和過流特性。
4、方便調試幾乎在所有的設計當中,都能見到大量串聯0ohm的"冗余"設計,說到底就是為了方便調試和兼容設計。如下圖的三個例子:在關鍵電源中串聯0ohm電阻,方便對電流/效率的精確測量;在一些功能切換的場景,也可以預留0ohm,方便回板后調試;在一些敏感電路或時鐘電路中,也可以預留0ohm電阻,預留濾波調試手段。
總結一下,信號鏈路中串聯電阻主要用途基本就是上述4種:串聯端接、抑制反射;ESD/EOS防護;濾波;方便調試。
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