高速电路中电阻的选择

        

目录

1、具体案例

（1）串联电阻过大，导致板间告警失败

（2）电阻额定功率不够造成的单板潜在缺陷

（3）电阻在时序中的妙用

 二、电阻应用要点

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        电阻作为芯片之间连接的“关节”，在设计中有着十分重要的作用，它的阻值、摆放位置等都需要慎重考虑。

        要点：1、0Ω电阻对高速电路设计有重要作用（时序电路中减小信号分叉等）；

                   2、串联电阻需要考虑额定功率；

                   3、当电阻用于设定器件的工作参数时，要选择高精度电阻。

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1、具体案例

        首先，我们在不同案例中熟悉电阻的常见问题。

（1）串联电阻过大，导致板间告警失败

         问题：将业务板上被监控的一路电源拉地，CPU中断信号不被使能。

部分电路如图：

（简单解释一下业务板、背板和主控板：背板：支撑其他电路板、器件和器件之间的相互连接，并为所支撑的器件提供电源和数据信号的电路板或框架；主控板，控制器，上面主要部件是cpu，控制以及解决业务板处理不了的业务；业务板，上面有接口或者专门功能处理模块，数据的转发处理主要是在这里完成的。）

        考虑到热插拔要求，连接之间需要有电阻，R1=1kΩ，R2=100Ω，R3=1kΩ。在业务板侧电源拉地，电平为0V，但在主控板处测得输入为1.7V（通过三个电阻的分压可计算得），远超出低电平门限。如果减小电阻，使得R1=33Ω，输入电平为0.38V，仍在门限之内，能正确识别告警信号。当R1较小时，裕量比较小；但也不能增大太多，可能会影响逻辑器件的电流的要求。

注意：需要充分考虑不同单板之间的协同。

（附：热插拔（hot-plugging或Hot Swap）即带电插拔，热插拔功能就是允许用户在不关闭系统，不切断电源的情况下取出和更换损坏的硬盘、电源等部件，从而提高了系统对灾难的及时恢复能力、扩展性和灵活性等。）

（2）电阻额定功率不够造成的单板潜在缺陷

        以如图的某种芯片的核心电源（对干扰很敏感）滤波电路设计为例，LC滤波电路--除高频段噪声，串联的R电阻--全频段的衰减器。

         长时间的运行发现，电阻R经常爆裂。

        在此设计中的电阻R，额定功率为1/16W，内核电源最大功耗为300mW，即最大电流是200mA，而电阻的最大通流能力仅62.5mW。当芯片全速工作时，电流将电阻额定电流。

        注意：除了关注电阻的阻值，也需要关注它的额定功率。

        拓展：电阻除了可以全频段滤波，还可以降低电路的品质因素Q。Q的定义为回路发生谐振时，储存能量与一周期内消耗能量之比。Q值越大，能量越集中，能量集中于谐振频率点w0；在储能电路中，Q值越大，损耗越小；而在选频电路中，Q只越大滤除其他频带信号能力越强。

        在这一题中，加入电阻R可以减小Q值，避免电源线路的振荡。

（3）电阻在时序中的妙用

        （补充：米尔--mil--长度单位--1mil=0.0254mm）

        有时FPGA需要兼容不同厂家的器件，比如需要使用A、B两种不同厂家的存储器，两者引脚定义完全相同，但是时序参数有差异--B的信号线比A长600mil。

可以按照如下图的设计，仅有R1加入A的物料清单，仅有R2\R3加入B的物料清单。

                R1=33Ω,R2=33Ω,R3=0Ω.R2和R3之间的走线长度为600mil.

FPGA兼容两种存储器的设计

减少时钟信号线上可能出现的分叉（stub）--R2紧紧靠近R1左引脚，R3紧靠R1右引脚。

R2和R3之间600mil的引线即可满足B的时序要求。

注意：如果信号速率极高，短小的分叉也会对信号完整性带来影响，则可以采取如下图的方式进行PCB设计（会出现报错，可以忽略）（走线通过另一边引脚加600mil）

 

 二、电阻应用要点

                ------阻值、尺寸、额定功率、精度

常见的电阻尺寸编号举例：0603（1608）——英寸，长0.06in（60mil），宽0.03in（30mil），

（ ——毫米，长1.6mm，宽0.8mm       ）                      

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结束啦！