电路设计中零欧姆电阻的简介与功能

贾志明

(山西省电子工业科学研究所有限公司，山西 太原 030006)

电阻是使用最广泛的电子元件，基本上每个印刷电路板和每个电子设备都有电阻。导体给电流带来的阻碍便是电阻。由于电阻的用途广泛，可以适用于不同的电路，因此电阻的作用肯定会因电路而异。电阻对电流有限流和分流作用，对电压有分压和降压作用。其中导体的电阻越大，对电流的阻碍就越大。不同的导体具有不同的电阻[1]。

图1 电路中的零欧姆电阻

1 零欧姆电阻介绍

零欧姆电阻也可以简称为一种跨接式电阻,它是一种特别的电阻。零欧姆电阻的阻值不能达到零,它的实际阻值很低。1/8 W 零欧姆插件电阻实际电阻约为0.004 Ω,1/4 W 零欧姆插件电阻实际电阻约为0.003 Ω。一般零欧姆电阻阻值约在50 mΩ，误差±5%的范围内。由于误差和精度数值的存在,它与传统芯片式的电阻具有相同的误差精度指标[2]。

零欧姆电阻分为绕线式电阻和贴片式电阻。对于贴片式电阻,它上面将使用“0”或“R000”来标记,说明它是一个零欧姆的电阻。对于绕线式的电阻,会在这个绕线体中间设置一个独立的黑色圆圈。如图2所示。

图2 零欧姆电阻外观

2 零欧姆电阻的功能

零欧姆电阻的作用归结起来有两种：兼容设计预留与短接。

2.1 兼容设计预留

2.1.1 调试与兼容

进行 PCB 图设计的时候,我们就需要尽量顾及到它的相互兼容性,因为这种电路板都是经过物理打磨和镀铜,然后其位置就被固定住了。若设计中没有完全顾及到它的相互兼容性,就会给电路板的调试阶段造成很多不方便。为了尽可能多地采用一个电路原理框图来适应之后项目的不断升级和修订,设计人员们经常会将零欧姆电阻设计到ADC采集或传感器模块的电路中。如图3所示,零欧姆电阻的增加在整个项目升级前都不会对电路的功能产生任何影响,而且在整个项目升级后还不需要再重新设计电路图，很大程度上增加了开发的效率。

图3 电路升级前后对比

2.1.2 地线隔离

单片机的设计中,模拟电路地表示为 AGND ,数字电路地表示为 DGND。AGND和 DGND 通常都是在一个电路中完全分离,这是因为在模拟电路与数字电路之间操作过程中,分离的接地线就可以有效防止电路运行时产生的电流与信号之间的相互干扰。然而,在集成电路板中,接地线一般会连接到末端。这时,可以将AGND 和 DGND之间外加一个零欧姆电阻后再将其连接在一起,就能够达到很好的隔离效果。但这只能适用在电流较小的电路中,因为大多数零欧姆贴片电阻过流能力都有限[3]。

图4 模拟地和数字地中的零欧姆电阻

2.1.3 安全保护

一些电路板调试阶段, 经常会看到很多针脚，必须用跳线帽端接。或用拨码开关控制电路闭合。虽然这两种方法在调试阶段比较方便。虽然这两种方法在进行调试时都比较简单易于操作,但在生产阶段就必须谨慎地使用。因为在高频电路中,空置引脚都是通过天线,非常容易对信号产生干扰。此外,拨码开关很容易被不小心触碰,导致电路板不能正常运行。因此,为了安全起见,可以使用零欧姆电阻替代插针和拨码开关。

2.1.4 方便测试电流

电路系统设计完成后，通常需要对全部电路运行时的功耗进行测试。传统的方法是先测量电流，然后利用电流来计算功耗，而测量电流的方法通常是用电流表串联电路测量。此时，假如在要测量电流的地方放置一个零欧姆电阻，当要测量电流时，取下电阻并连接电流表。测试完成后，可直接焊接回零欧姆电阻，不会影响正常功能与运行。

2.1.5 预留电阻位置

如果在我们所设计的电路中,有些位置不明确或者是不知道需要多大电阻值的情况下,可以在该位置上预先保留一个电阻值的焊接空间,并且在其加上零欧姆电阻。在实际的电路进行调试中,可以轻松地更改各种电阻值的大小,然后在进行调试并确认恰当的电阻值参数后,再将测试好的电阻放到预留的位置上。

图5 电路中预留的电阻

2.2 短接功能

2.2.1 方便布线

PCB设计布线过程中，当遇到单层板而且电路板面积较小，连接线多的时候，会出现布线总是很难布过去的情况，特别是有些连线会出现需要绕很长一段线才能接通，如果通过零欧姆电阻后再连接，就可以很方便的到达所连线的位置，之后维修电路板也很方便。

图6 零欧姆电阻在单面板中布线

2.2.2 噪声抑制

由于零欧姆电阻本身的特点,可以有效地抑制回路中的电流,从而降低噪声。事实上,零欧姆电阻并非是真正的零阻抗,只有超导体电路才能真正达到没有任何阻抗。所以,零欧姆电阻在所有的频段内都发生了衰减。

2.2.3 充当电容电感

高频电路系统中，当与外部电路特性相匹配时，零欧姆电阻可作为小电容或电感，是解决电磁兼容问题的好办法。如在地与地之间，或在电源与芯片引脚之间放置零欧姆电阻。

2.2.4 当保险丝用

因为PCB板上电路的熔断电流很高，在发生短路或过电流时很难熔断，也会导致较大的电流事故。零欧姆电阻是低电流电阻，零欧姆电阻过电流很快发生熔断，这样能迅速断开电路，防止发生更大的事故。通常，在一些要求不是很高的电路板上，一些阻值为零点几或者几欧姆的小电阻会用来做保险丝。

3 总结

零欧姆电阻除了兼容设计预留和短接等用途之外，还有许多其他功能。例如，贴片的零欧姆电阻可以替代导线便于机器的焊接；在PCB板上放置多个颜色不同、封装有差异、没有标记阻值的零欧姆电阻，既不影响电路的工作运行，又增加了电路板被逆向工程的难度。因此，零欧姆电阻在电路设计中起着重要的作用，是电路设计中不可缺少的组成部分[4]。