1
、概括

 

高速信號線中才考慮使用這樣的電阻，在低頻情況下
，一般是直接連接
；

 

這(zhe)個(ge)電(dian)阻(zu)有(you)兩(liang)個(ge)作(zuo)用(yong)，第(di)一(yi)是(shi)阻(zu)抗(kang)匹(pi)配(pei)。因(yin)為(wei)信(xin)號(hao)源(yuan)的(de)阻(zu)抗(kang)很(hen)低(di)，跟(gen)信(xin)號(hao)線(xian)之(zhi)間(jian)阻(zu)抗(kang)不(bu)匹(pi)配(pei)，串(chuan)上(shang)一(yi)個(ge)電(dian)阻(zu)後(hou)，可(ke)改(gai)善(shan)匹(pi)配(pei)情(qing)況(kuang)，以(yi)減(jian)少(shao)反(fan)射(she)，避(bi)免(mian)振(zhen)蕩(dang)等(deng)；

 

diershikeyijianshaoxinhaobianyandedouqiaochengdu
，congerjianshaogaopinzaoshengyijiguochongdeng
，yinweichuanliandedianzu，genxinhaoxiandefenbudianrongyijifuzaideshurudianrongdengxingchengyigeRC電dian路lu

，這zhe樣yang就jiu會hui降jiang低di信xin號hao邊bian沿yan的de陡dou峭qiao程cheng度du，大da家jia知zhi道dao，如ru果guo一yi個ge信xin號hao的de邊bian沿yan非fei常chang陡dou峭qiao，含han有you大da量liang的de高gao頻pin成cheng分fen，將jiang會hui輻fu射she幹gan擾rao，另ling外wai，也ye容rong易yi產chan生sheng過guo衝chong；

 

2
、詳述（阻抗匹配）

 

阻抗匹配是指信號源或者傳輸線跟負載之間的一種合適的搭配方式阻抗匹配分為低頻和高頻兩種情況討論。

 

我們先從直流電壓源驅動一個負載入手，由於實際的電壓源，總是有內阻的（請參看輸出阻抗一問），我們可以把一個實際電壓源，等效成一個理想的電壓源跟一個電阻r串聯的模型
，假設負載電阻為R
，電源電動勢為U
，內阻為r，那麼我們可以計算出流過電阻R的電流為：I=U/(R+r)，可以看出
，負載電阻R越小，則輸出電流越大負載R上的電壓為：Uo=IR=U/[1+(r/R)]
，可以看出
，負載電阻R越大，則輸出電壓Uo越高再來計算一下電阻R消耗的功率為：

      

P=I2×R=[U/(R+r)]2×R=U2×R/(R2+2R×r+r2)

 =U2×R/[(R-r)2+4×R×r]

 =U2/{[(R-r)2/R]+4×r}

 

對於一個給定的信號源，其內阻r是固定的，而負載電阻R則是由我們來選擇的注意式中[(R-r)2/R]
，當R=r時，[(R-r)2/R]可取得最小值0，這時負載電阻R上可獲得最大輸出功率Pmax=U2/(4×；r)即
，當負載電阻跟信號源內阻相等時
，負載可獲得最大輸出功率，這就是我們常說的阻抗匹配之一，

 

對(dui)於(yu)純(chun)電(dian)阻(zu)電(dian)路(lu)，此(ci)結(jie)論(lun)同(tong)樣(yang)適(shi)用(yong)於(yu)低(di)頻(pin)電(dian)路(lu)及(ji)高(gao)頻(pin)電(dian)路(lu)，當(dang)交(jiao)流(liu)電(dian)路(lu)中(zhong)含(han)有(you)容(rong)性(xing)或(huo)感(gan)性(xing)阻(zu)抗(kang)時(shi)，結(jie)論(lun)有(you)所(suo)改(gai)變(bian)
，就(jiu)是(shi)需(xu)要(yao)信(xin)號(hao)源(yuan)與(yu)負(fu)載(zai)阻(zu)抗(kang)的(de)實(shi)部(bu)相(xiang)等(deng)
，虛(xu)部(bu)互(hu)為(wei)相(xiang)反(fan)數(shu)，這(zhe)叫(jiao)做(zuo)共(gong)扼(e)匹(pi)配(pei)；

 

zaidipindianluzhong，womenyibanbukaolvchuanshuxiandepipeiwenti，zhikaolvxinhaoyuangenfuzaizhijiandeqingkuang，yinweidipinxinhaodebochangxiangduiyuchuanshuxianlaishuohenchang，chuanshuxiankeyikanchengshi“短線”，反射可以不考慮（可以這麼理解：因為線短，即使反射回來，跟原信號還是一樣的）。

 

從以上分析我們可以得出結論：如果我們需要輸出電流大，則選擇小的負載R；如果我們需要輸出電壓大

，則選擇大的負載R；如果我們需要輸出功率最大，則選擇跟信號源內阻匹配的電阻R，有you時shi阻zu抗kang不bu匹pi配pei還hai有you另ling外wai一yi層ceng意yi思si，例li如ru一yi些xie儀yi器qi輸shu出chu端duan是shi在zai特te定ding的de負fu載zai條tiao件jian下xia設she計ji的de，如ru果guo負fu載zai條tiao件jian改gai變bian了le，則ze可ke能neng達da不bu到dao原yuan來lai的de性xing能neng，這zhe時shi我wo們men也ye會hui叫jiao做zuo阻zu抗kang失shi配pei；

 

在(zai)高(gao)頻(pin)電(dian)路(lu)中(zhong)

，我(wo)們(men)還(hai)必(bi)須(xu)考(kao)慮(lv)反(fan)射(she)的(de)問(wen)題(ti)當(dang)信(xin)號(hao)的(de)頻(pin)率(lv)很(hen)高(gao)時(shi)，則(ze)信(xin)號(hao)的(de)波(bo)長(chang)就(jiu)很(hen)短(duan)
，當(dang)波(bo)長(chang)短(duan)得(de)跟(gen)傳(chuan)輸(shu)線(xian)長(chang)度(du)可(ke)以(yi)比(bi)擬(ni)時(shi)，反(fan)射(she)信(xin)號(hao)疊(die)加(jia)在(zai)原(yuan)信(xin)號(hao)上(shang)將(jiang)會(hui)改(gai)變(bian)原(yuan)信(xin)號(hao)的(de)形(xing)狀(zhuang)，如(ru)果(guo)傳(chuan)輸(shu)線(xian)的(de)特(te)征(zheng)阻(zu)抗(kang)跟(gen)負(fu)載(zai)阻(zu)抗(kang)不(bu)相(xiang)等(deng)（即不匹配）shi，zaifuzaiduanjiuhuichanshengfanshe，weishenmezukangbupipeishihuichanshengfanshe，yijitezhengzukangdeqiujiefangfa，qianshedaoerjiepianweifenfangchengdeqiujie，zaizheliwomenbuxishuole
，youxingqudekecankandiancichangyuweibofangmianshujizhongdechuanshuxianlilunchuanshuxiandetezhengzukang（也叫做特性阻抗）是由傳輸線的結構以及材料決定的，而與傳輸線的長度，以及信號的幅度、頻率等均無關。

 

例如，常用的閉路電視同軸電纜特性阻抗為75Ω，而一些射頻設備上則常用特征阻抗為50Ω的同軸電纜另外還有一種常見的傳輸線是特性阻抗為300Ω的扁平平行線

，這在農村使用的電視天線架上比較常見，用來做八木天線的饋線因為電視機的射頻輸入端輸入阻抗為75Ω，所以300Ω的饋線將與其不能匹配實際中是如何解決這個問題的呢

？不知道大家有沒有留意到
，電視機的附件中
，有一個300Ω到75Ω的阻抗轉換器（一個塑料封裝的，一端有一個圓形的插頭的那個東東，大概有兩個大拇指那麼大）它裏麵其實就是一個傳輸線變壓器，將300Ω的阻抗，變換成75Ω的(de)
，這(zhe)樣(yang)就(jiu)可(ke)以(yi)匹(pi)配(pei)起(qi)來(lai)了(le)這(zhe)裏(li)需(xu)要(yao)強(qiang)調(tiao)一(yi)點(dian)的(de)是(shi)
，特(te)性(xing)阻(zu)抗(kang)跟(gen)我(wo)們(men)通(tong)常(chang)理(li)解(jie)的(de)電(dian)阻(zu)不(bu)是(shi)一(yi)個(ge)概(gai)念(nian)，它(ta)與(yu)傳(chuan)輸(shu)線(xian)的(de)長(chang)度(du)無(wu)關(guan)
，也(ye)不(bu)能(neng)通(tong)過(guo)使(shi)用(yong)歐(ou)姆(mu)表(biao)來(lai)測(ce)量(liang)為(wei)了(le)不(bu)產(chan)生(sheng)反(fan)射(she)，負(fu)載(zai)阻(zu)抗(kang)跟(gen)傳(chuan)輸(shu)線(xian)的(de)特(te)征(zheng)阻(zu)抗(kang)應(ying)該(gai)相(xiang)等(deng)，這(zhe)就(jiu)是(shi)傳(chuan)輸(shu)線(xian)的(de)阻(zu)抗(kang)匹(pi)配(pei)如(ru)果(guo)是(shi)電(dian)路(lu)板(ban)上(shang)的(de)高(gao)速(su)信(xin)號(hao)線(xian)與(yu)負(fu)載(zai)阻(zu)抗(kang)不(bu)匹(pi)配(pei)時(shi)，會(hui)產(chan)生(sheng)震(zhen)蕩(dang)
，輻(fu)射(she)幹(gan)擾(rao)等(deng)；

 

當阻抗不匹配時，有哪些辦法讓它匹配呢？第一，可以考慮使用變壓器來做阻抗轉換，就像上麵所說的電視機中的那個例子那樣；第二，可以考慮使用串聯/並聯電容或電感的辦法，這在調試射頻電路時常使用；第三
，可以考慮使用串聯/並(bing)聯(lian)電(dian)阻(zu)的(de)辦(ban)法(fa)一(yi)些(xie)驅(qu)動(dong)器(qi)的(de)阻(zu)抗(kang)比(bi)較(jiao)低(di)，可(ke)以(yi)串(chuan)聯(lian)一(yi)個(ge)合(he)適(shi)的(de)電(dian)阻(zu)來(lai)跟(gen)傳(chuan)輸(shu)線(xian)匹(pi)配(pei)，例(li)如(ru)高(gao)速(su)信(xin)號(hao)線(xian)，有(you)時(shi)會(hui)串(chuan)聯(lian)一(yi)個(ge)幾(ji)十(shi)歐(ou)的(de)電(dian)阻(zu)。而(er)一(yi)些(xie)接(jie)收(shou)器(qi)的(de)輸(shu)入(ru)阻(zu)抗(kang)則(ze)比(bi)較(jiao)高(gao)，可(ke)以(yi)使(shi)用(yong)並(bing)聯(lian)電(dian)阻(zu)的(de)方(fang)法(fa)，來(lai)跟(gen)傳(chuan)輸(shu)線(xian)匹(pi)配(pei)，例(li)如(ru)
，485總線接收器，常在數據線終端並聯120歐的匹配電阻；

 

淺談四層板和33歐電阻

 

選用四層板不僅是電源和地的問題，高速數字電路對走線的阻抗有要求
，二層板不好控製阻抗33歐電阻一般加在驅動器端，也是起阻抗匹配作用的；布線時要先布數據地址線
，和需要保證的高速線在高頻的時候，PCB板上的走線都要看成傳輸線傳輸線有其特征阻抗，學過傳輸線理論的都知道，當傳輸線上某處出現阻抗突變(不匹配)shi

，xinhaotongguojiuhuifashengfanshe

，fansheduiyuanxinhaozaochengganrao，yanzhongshijiuhuiyingxiangdianludezhengchanggongzuocaiyongsicengbanshi
，tongchangwaicengzouxinhaoxian
，zhongjianliangcengfenbieweidianyuanhedipingmian，zheyangyifangmiangelilelianggexinhaoceng
，gengzhongyaodeshiwaicengdezouxianyutamensuokaojindepingmianxingchengchengwei“微帶”(microstrip)的傳輸線，它的阻抗比較固定，而且可以計算對於兩層板就比較難以做到，這樣這種傳輸線阻抗主要於走線的寬度、到參考平麵的距離


、敷銅的厚度以及介電材料的特性有關，有許多現成的公式和程序可供計算。

 

33歐電阻通常串連放在驅動的一端(其實不一定33歐，從幾歐到五
、六十歐都有，視電路具體情況) 
，其作用是與發送器的輸出阻抗串連後與走線的阻抗匹配，使反射回來(假設解收端阻抗沒有匹配)的信號不會再次反射回去(吸收掉)，zheyangjieshouduandexinhaojiubuhuishoudaoyingxiangjieshouduanyekeyizuopipei，lirucaiyongdianzubinglian
，danzaishuzixitongbijiaoshaoyong，yinweibijiaomafan
，erqiehenduoshihoushiyifaduoshou，rudizhizongxian，buruyuanduanpipeiyizuo；

這裏所說的高頻

，不一定是時鍾頻率很高的電路，是不是高頻不止看頻率
，更重要是看信號的上升下降時間通常可以用上升(或下降)時間估計電路的頻率
，一般取上升時間倒數的一半
，比如如果上升時間是1ns，那麼它的倒數是1000MHz，也就是說在設計電路是要按500MHz的頻帶來考慮有時候要故意減慢邊緣時間，許多高速IC其驅動器的輸出斜率是可調的。

 

總結

 

如果是高速信號線上串小電阻，那就應該是終端阻抗匹配。

 

如果是GPIO口上串了小電阻
，很可能是抗小能量電壓脈衝的。

 

簡單的例子：一個串口通訊的提示信號，當接上串口時，因為瞬間的插拔產生了一個很窄的電壓脈衝
，如果這個脈衝直接打到GPIO口，很可能打壞芯片
，但是串了一個小電阻
，很容易把能力給消耗掉。

 

如果脈衝是5mA 5.1V
，那麼過了30ohm後就是5v左右了。。。。。[/QUOTE]

 

用在GPIO口上

，除了這個保護功能之外
，還有一個可能就是便於測試和兼容設計了。