电阻串联的作用

电阻串联常见作用

第一个作用是：阻抗匹配：

因为信号源的阻抗很低，跟信号线之间阻抗不匹配，串上一个电阻后，可以改善匹配情况，以减少反射，避免振荡等。

常见的阻抗匹配方法

1、使用变压器来做阻抗转换。

2、用串联/并联电容或电感的办法，这在调试射频电路时常使用。

3、使用串联/并联电阻的办法。一些驱动器的阻抗比较低，可以串联一个合适的电阻来跟传输线匹配，例如高速信号线，有时会串联一个几十欧的电阻。而一些接收器的输入阻抗则比较高，可以使用并联电阻的方法，来跟传输线匹配，例如，485总线接收器，常在数据线终端并联120欧的匹配电阻。

4、改变阻抗力。通过电容、电感与负载的串并联调整负载阻抗值，以达到源和负载阻抗匹配。

5、调整传输线。调整传输线是加长源和负载间的距离，配合电容和电感把阻抗力调整为零。此时信号不会发生发射，能量都能被负载吸收。高速PCB布线中，一般把数字信号的走线阻抗设计为50欧姆。一般规定同轴电缆基带50欧姆，频带75欧姆，对绞线（差分）为85-100欧姆。

第二个作用是：可以减少信号边沿的陡峭程度，从而减少高频噪声以及过冲等。

因为串联的电阻，跟信号线的分布电容以及负载的输入电容等形成一个RC电路，这样就会降低信号边沿的陡峭程度。大家知道，如果一个信号的边沿非常陡峭，含有大量的高频成分，将会辐射干扰，另外，也容易产生过冲。

通常，在高速信号线中才考虑使用这样的电阻。在低频情况下，一般是直接连接。

接下来将结合具体案例来讲解电阻串联的作用。

电阻串联具体应用

1、SPI信号线

 

SPI信号图

SPI信号上串联电阻，一般是几十欧姆左右，一般有如下几个作用：

1）阻抗匹配。因为信号源的阻抗很低，跟信号线之间阻抗不匹配，串上一个电阻后，可改善匹配情况，以减少反射。

2）SPI的速率较高，串联一个电阻，与线上电容和负载电容构成RC电路，减少信号陡峭，避免过冲，过冲有时候会损坏芯片GPIO，当然对EMI也有好处，尤其是高速电路。

3）调试方便，现在的芯片很多是BGA、QFN封装，串联一个电阻，调试时用示波器抓取波形方便。

2、LDO输入端

 

LDO输入端图

当LDO的VIN absolute maximum接近电源电压时，这时候又不想换高规格的LDO，为了节省成本，这时可以串一个小阻值电阻，能吸收一部分电压和电流，当电源端出现更大的浪涌时，电阻会身先士卒，代价更小。

假设LDO击穿，VIN和GND短路，因为串联电阻R的存在，也会避免电源SYS_5V与GND的短路。

3、TVS前后串联电阻

 

TVS串联电阻图一

 

TVS串联电阻图二

TVS串联电阻一般有两种接法，第一个图电阻在TVS前，第二图电阻在TVS后，两种电路使用场景是不一样的。

先问大家一个问题，电阻和TVS哪个抗浪涌能力强？答案毋庸置疑，当然是TVS。

1）对第一个图来说，首先要考虑浪涌大小，如果不大，可以选择一个合适功率的电阻，电阻在TVS前面，会吸收很小一部分的电流，浪涌电流IPP小了之后，对应TVS的Vc（钳位电压）也会变小，对后端负载的保护更好。