PCB Layout 中的阻抗匹配和 0 歐姆電阻

1、阻抗匹配是指信號源或傳輸線與負(fù)載之間適當(dāng)?shù)钠ヅ浞绞健?根據(jù)接入方式有串行和并行兩種阻抗匹配方式； 根據(jù)信號源的頻率阻抗匹配情況，可分為低頻和高頻。

高頻信號一般采用串行阻抗匹配。串聯(lián)電阻的阻值是20~75Ω，與信號頻率成正比，與PCB布線寬度成反比。 在嵌入式系統(tǒng)中，一般當(dāng)信號頻率大于20M且PCB布線長度大于5cm時(shí)，應(yīng)添加串行匹配電阻，如系統(tǒng)中的時(shí)鐘信號、數(shù)據(jù)和地址總線信號。 串聯(lián)匹配電阻有兩個(gè)作用：

 降低高頻噪聲和邊緣過沖。 如果信號的邊緣非常陡峭，則包含大量高頻成分，會輻射干擾。 另外，還容易產(chǎn)生超調(diào)。 串聯(lián)電阻、信號線的分布電容和負(fù)載輸入電容組成RC電路，會降低信號邊沿的陡度。

 減少高頻反射和自激振蕩。 當(dāng)信號的頻率很高時(shí)，信號的波長很短。 當(dāng)波長足夠短以匹配傳輸線的長度時(shí)，當(dāng)反射信號疊加在原始信號上時(shí)，原始信號的形狀將會改變。 如果傳輸線的特性阻抗與負(fù)載阻抗不等于（即不匹配），負(fù)載端就會發(fā)生反射，引起自激振蕩。 PCB板內(nèi)布線的低頻信號可以直接連接，一般不需要添加串聯(lián)匹配電阻。

并聯(lián)阻抗匹配也稱為“終端阻抗匹配”。 一般用在輸入/輸出接口處，主要指與傳輸電纜的阻抗匹配。 例如LVDS、RS422/485采用5類雙絞線輸入端匹配電阻100~120Ω； 用于視頻信號的同軸電纜的匹配電阻為75Ω或50Ω，所用的扁平電纜的匹配電阻為300Ω。 并聯(lián)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。 另外，為了解決阻抗匹配，除了使用串/并聯(lián)電阻外，還可以使用變壓器進(jìn)行阻抗變換，如以太網(wǎng)接口、CAN總線等。

2、0歐電阻的作用

(1)最簡單的就是當(dāng)跳線用。 如果一段線不用，可以直接不焊電阻（不影響美觀）。

(2)當(dāng)匹配電路參數(shù)不確定時(shí)，應(yīng)采用0歐姆代替。 實(shí)際調(diào)試時(shí)，需要確定參數(shù)，然后使用具體數(shù)值的元件來代替。

(3)當(dāng)要測量電路某部分的工作電流時(shí)，可以去掉0歐姆電阻，接上電流表，方便電流測量。

(4)接線時(shí)，如果確實(shí)無法連接電線，也可以加一個(gè)0歐姆的電阻來橋接。

（5）在高頻信號網(wǎng)絡(luò)中，它充當(dāng)電感器或電容器（為了阻抗匹配，0歐姆的電阻也有阻抗！）。 主要用于解決作為電感時(shí)的EMC問題。

(6)單點(diǎn)接地，如模擬地和數(shù)字地的共同接地。

(7)配置電路可代替跳線和撥碼開關(guān)。 有時(shí)用戶會隨意移動設(shè)置，這很容易引起誤解。 為了降低維護(hù)成本，板上用0歐姆電阻代替跳線等焊接。

(8)系統(tǒng)調(diào)試，例如將系統(tǒng)分為若干模塊，模塊之間的電源與地之間用0歐電阻隔開。 當(dāng)調(diào)試時(shí)發(fā)現(xiàn)電源或地短路時(shí)，可以去掉0歐姆電阻，以縮小搜索范圍。

上述功能也可以用“磁珠”來代替。 0歐姆電阻的作用雖然和磁珠有些相似，但也有本質(zhì)的區(qū)別。 前者為阻抗特性，后者為感性阻抗特性。 磁珠一般用在電源和地網(wǎng)絡(luò)中，具有濾波的作用。 

----電路板設(shè)計(jì)者和電路板加工者解釋PCB layout中的阻抗匹配和0歐姆電阻。