模拟电路基础知识part.1

1、电阻

1）上拉电阻与下拉电阻应用

（1）钳位：使处于一个稳定的状态

（2）拉电流：解决总线的驱动能力不足的问题，加上拉电阻可以增大电流，下拉电阻用来吸收电流。

（3）增强抗干扰能力：在CMOS芯片中，为了防止静电对器件造成损坏，不使用的常常不会悬空，接上拉电阻提供泄放电荷的通路。

（4）阻抗匹配：在长距离传输时，电阻不匹配会引起反射，加上下拉电阻用以阻抗匹配，抑制反射波干扰。

上下拉电阻阻值越小，表示上下拉的能力也就越强，但是相应的功耗也就越大；过大的上拉电阻值可能会导致信号的上升沿边沿不够陡峭，过小的上拉电阻值可能会导致信号的低电平值增大（会导致低电平值被判为高电平，从而导致数据出错）

2）0欧姆电阻作用：

（1）在电路中没有任何功能，只是在PCB上为了调试方便或兼容设计等原因。　　

（2）可以做跳线用，如果某段线路不用，直接不贴该电阻即可（不影响外观）。

（3）在匹配电路参数不确定的时候，以0欧姆代替，实际调试的时候，确定参数，再以具体数值的元件代替。

（4）测某部分电路的耗电流的时候，可以去掉0ohm电阻，接上电流表，这样方便测耗电流。　　

（5）布线时，如果实在布不过去了，也可以加一个0欧的电阻。　　

（6）在高频信号下，充当电感或电容用（与外部电路特性有关），主要是解决EMC问题。　　

（7）单点接地（指保护接地、工作接地、直流接地在设备上相互分开,各自成为独立系统。） 　　　

（8）跨接时用于电流回路--当分割电地平面后，造成信号最短回流路径断裂，此时，信号回路不得不绕道，形成很大的环路面积，电场和磁场的影响就变强了，容易干扰/被 干扰。在分割区上跨接0欧电阻，可以提供较短的回流路径，减小干扰。

（9）配置电路--一般产品上不要出现跳线和拨码开关。有时用户会乱动设置，易引起误会，为了减少维护费用，应用0欧电阻代替跳线等焊在板子上。空置跳线在高频时相当于天线，用贴片电阻效果好。　　

（10）预留位置--根据需要放置同封装的0R电阻，以便后期更换其他器件，如电容、电感、磁珠和保险丝等。

3）1欧姆电阻的作用 

1欧姆电阻在电路中经常是用来测试的，比如：需要测一个电路中的电流时，我们可以在该电路中串一个1欧姆电阻，测量其两端的电压即是该电路的电流(I=U/R，因为R=1，所以测出的电压值即是电流值)。

2、电容

当频率很低的时候是电容起作用，频率很高的时候电感就起主导作用了，电容就失去滤波的作用了。

高速耦合电容：Pcie会大多要求放置在发送端，SATA要求靠近连接器。因为该电容除了提供直流偏压，还有过压保护的功能。

3、电感和磁珠

1）电感

电感是闭合回路的一种属性。当线圈通过电流后，在线圈中形成磁场感应，感应磁场又会产生感应电流来抵 制通过线圈中的电流。这种电流与线圈的相互作用关系称为电的感抗，也就是电感，单位是“亨利（H）”。

2）磁珠

磁珠专用于抑制信信号线、电源线上的高频噪声和尖峰干扰，还具有吸收静电脉冲的能力。

磁珠有很高的电阻率和磁导率，它等效于电阻和电感串联，但电阻值和电感值都随频率变化。它比普通的电感有更好的高频滤波特性，在高频时呈现阻性，所以能在相当宽的频率范围内保持较高的阻抗，从而提高调频滤波效果。

作为电源滤波，可以使用电感。磁珠的电路符号就是电感但是型号上可以看出使用的是磁珠在电路功能上，磁珠和电感是原理相同的，只是频率特性不同罢了。

注：磁珠的单位是欧姆，因为磁珠的单位是按照它在某一频率产生的阻抗来标称的，阻抗的单位也是欧姆。

Ø 磁珠的功能：

主要是消除存在于传输线结构（电路）中的射频RF噪声，RF能量是叠加在直流传输电平上的交流正弦波成分，直流成分是需要的有用信号，而射频RF能量却是无用的电磁干扰沿着线路传输和辐射（EMI）。

要消除这些不需要的信号能量，使用片式磁珠扮演高频电阻的角色（衰减器），该器件允许直流信号通过，而滤除交流信号。通常高频信号为30MHz以上，然而，低频信号也会受到片式磁珠的影响。

3）电感与磁珠区别

1、电感是储能元件，而磁珠是能量转换（消耗）器件；

2、电感多用于电源滤波回路，磁珠多用于信号回路，用于EMC对策；

3、EMI两个途径：辐射和传导，磁珠主要用于抑制电磁辐射干扰，而电感侧重于抑制传导性干扰。

4、磁珠是用来吸收超高频信号，像一些射频RF电路，PLL锁相环电路，振荡电路，含超高频存储器电路都需要在电源输入部分加磁珠，而电感是一种蓄能元件，用在LC振荡电路，中低频的滤波电路等，其应用频率范围很少超过50MHZ；

5、电感一般用于电路的匹配和信号质量的控制上。一般地的连接和电源的连接。在模拟地和数字地结合的地方用磁珠。对信号线也采用磁珠。

磁珠的大小（确切的说应该是磁珠的特性曲线）取决于需要磁珠吸收的干扰波的频率。磁珠就是阻高频，对直流电阻低，对高频电阻高。比如 1000R@100Mhz就是说对100M频率的信号有1000欧姆的电阻。因为磁珠的单位是按照它在某一频率产生的阻抗来标称的，阻抗的单位也是欧姆。磁珠的datasheet上一般会附有频率和阻抗的特性曲线图。一般以100MHz为标准，比如2012B601，就是指在100MHz的时候磁珠的 Impedance为600欧姆。

4、0欧电阻、电感、磁珠单点接地时区别（模拟地和数字地单点接地）

只要是地，最终都要接到一起，然后入大地。如果不接在一起就是“浮地”，存在压差，容易积累电荷，造成静电。地是参考0电位，所有电压都是参考地得出的，地的标准要一致，故各种地应短接在一起。

人们认为大地能够吸收所有电荷，始终维持稳定，是最终的地参考点。虽然有些板子没有接大地，但板子上的电源最终是会返回大地。如果把模拟地和数字地大面积直接相连，会导致互相干扰。

Ø 模拟地和数字地连接四种方法：　

1. 用磁珠连接；

2. 用电容连接；

3. 用电感连接；

4. 用0欧姆电阻连接。

Ø 区别：

1. 磁珠的等效电路相当于带阻限波器，只对某个频点的噪声有显著抑制作用，使用时需要预先估计噪点频率，以便选用适当型号。对于频率不确定或无法预知的情况，磁珠不合；

2. 电容隔直通交，造成浮地；

3. 电感体积大，杂散参数多，不稳定；

4. 0欧电阻相当于很窄的电流通路，能够有效地限制环路电流，使噪声得到抑制。电阻在所有频带上都有衰减作用(0欧电阻也有阻抗)，这点比磁珠强。

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