电阻的作用

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一、电阻的分压、分流和限流作用

电路的连接方式有串联和并联以及混联，我们来讲一下电阻的基本作用。

1、电阻分压作用

如下图所示，电阻的串联可以实现分压（串联电流相同，阻值不同电压不同），这在实际电路中常用在DCDC或者LDO电源的反馈电路、ADC电压检测电路等等地方，实际应用特点如下：

（1）根据所需的分压点电压选择合适的电阻值，Vo=Vin*(R2/R1+R2)；

（2）如果有静态电流的要求，则需选择大一点的电阻，防止对地电流过大；（3）分压出来的电压一般不作为供电电源，否则功耗会比较大；

（4）在要求比较精确的地方则需要选择1%的精密电阻。

2、电阻分流作用

如下图所示，电阻的并联可以实现分流（并联电压相等，阻值不同电流不同），可在电路需要接几个不同额定电流的负载时使用。

3、电阻的限流作用

其实电阻的分压和限流作用是经常一起的，因为你串联了一个电阻来限流，那么这个电阻两端也会有一定的压降，实际应用很多，比如常见的用LED来做电源指示灯之类电路就是此作用，如下图所示。那么这里的电阻值怎么选取呢？

首先我们要知道LED的工作压降，颜色不同，压降也不同。这里用到是普通的红色贴片LED，正向压降1.8-2V左右，假如你需要5mA电流，那么电阻值就是(5V-2V）/5mA=600Ω，所以选择620Ω的电阻即可。

二、电阻的其他作用

1、电阻的上拉和下拉作用

实际设计电路中经常在看到上拉电阻和下拉电阻，比如I2C通讯的SDA和SCL引脚就需要上拉。简单的说明如下：

（1）连接电源和器件引脚上的电阻叫做上拉电阻，作用是使该引脚平时状态使处于高电平；

（2）连接地和器件引脚上的电阻叫做下拉电阻，作用是使该引脚平时状态使处于低电平；

（3）这么做的可以使得信号在一般情况下处于一个确定的电平状态，防止没有信号输入时处于不确定的状态，提高抗干扰能力；

（4）同时也有限流的作用，所以选择的值不可以太小；

（5）常见有1K、2.2K、3.3K、4.7K、10K、47K和100K等值，这个值会影响到信号的上升沿坡度、引脚的电流能力，实际应用可按datasheet要求选取。

2、电阻的阻抗匹配作用

信号或广泛电能在传输过程中，为实现信号的无反射传输或最大功率传输，要求电路连接实现阻抗匹配，关于阻抗匹配具体是什么，我们后续再单独出文章来谈谈。我们现在只要知道，信号在传输的时候，保证传输电路的阻抗匹配，就能实现最大功率输出，特别是高速信号，对PCB设计时的走线有阻抗要求。所以一般在一些电路中会有串联小电阻或者并联一个电阻来实现阻抗匹配。

比如CAN线的终端匹配电阻、LVDS线的匹配电阻等等。

3、电阻和电容组成的一些作用

电阻可以和电容组合用在RC低通滤波电路中或者RC复位电路。

比如上图用在ADC检测输入信号的低通滤波电路中，根据下图公式可算的截止频率为f=15.915KHz，也就是说频率大于15.915KHz的信号衰减会大于3dB，滤除一些高频干扰或者其他不想要的高频信号，工作原理是利用电容的通交阻直特性。

单片机经常使用RC复位电路，如下图所示。复位多长时间需要根据MCU的要求来选取合适的电阻和电容值，工作原理是3V3在打开的瞬间，电容电压不能突变，电容类似短路，使得RST复位引脚有个短暂的低电平复位信号，然后随着电容的充电电量越来越接近3V3后，RST变为高电平，完成复位。

咱们可以来算一下上图中电容充电到90%电源电压所需要的时间。

根据下图公式，其中t是电容充电时间，V0是电容初始电压，V1是电容最终可以充到的电压，Vt是t时刻电容的电压。根据上图我们得到V0=0，V1=3.3V，R=10K，C=1uF，代入公式可以算出充电到90%电源电压需要时间t=23ms。

4、零欧电阻的作用

在电路中我们也会经常看到很多串联的0欧电阻，那么他们一般有什么作用呢？其实0欧电阻的阻值并不是真正的0欧，一般都是≤50mΩ，所以如果用在电源线上，也是要考虑功率的。作用很多，咱们列举几个：

（1）数字电路和模拟电路往往要求两个地分开，此时就可以用0Ω电阻连接；

（2）如果一些信号线上不确定用多大的匹配电阻或者不确定是否需要安装时，就可以先用0Ω电阻贴上，特别是新板调试的时候；

（3）电源线上预留方便在调试的时候测试电流和跳线；

5、电阻的保护作用

有时候我们会看到电路图中有些信号线上串联了一些小电阻，比如22Ω、33Ω、100Ω等等，到底有啥用呢？如果是高速线上使用，主要作用还是做阻抗匹配的，但是如果在一些接口上，比如串口上面使用，就可以起到一定的保护作用，特别是我们调试时拉出来使用的串口，由于我们手工拔插时会产生一个瞬间很窄的电压脉冲，如果直接打到IO口，很可能损坏芯片（以前就遇到过），但是串联小电阻后，就可以吸收掉这部分能量以热的形式释放，比如5.1V-5mA的脉冲经过33Ω后就是5V左右了。