根据电子系统三要素：源，回路，电阻；这三者必须都存在才能传递电信号。如果没有电阻，那么这条回路的电流将会无穷大（电流等于电压除于电阻，如果电阻趋近于0，电流则趋近于无穷大），很容易烧坏这条回路上的元器件。所以，如果你发现某条回路上没有电阻，是一定有问题的。

一、分压

分压电路实际上是电阻的串联电路，它有以下几个特点：

通过各电阻的电流是同一电流，即各电阻中的电流相等：I=I1=I2=I3I = I_{1} = I_{2} = I_{3}I=I1=I2=I3

在串联电路中，电阻大的导体，它两端的电压也大，电压的分配与导体的电阻成正比，因此，导体串联具有分压作用。总电压等于各电阻上的电压降之和：V=V1+V2+V3V= V_{1} + V_{2} + V_{3}V=V1+V2+V3

总电阻等于各电阻之和：R＝R1+R2+R3R＝R_{1}+R_{2}+R_{3}R＝R1+R2+R3

比较经典的举例就是DC/DC或者LDO电路。比如MP2315数据手册中推荐的电路如下图所示：

R1和R2是分压电阻，而且对于所有的DC/DC和LDO输出反馈端的分压电阻必须是精度1%的。（科普：在电源芯片输出管脚上一般选择分压电阻的精度很高，电阻的精度直接决定了输出电压的精度，如5%的电阻输出电压波动范围为10%，1%精度的电阻输出电压波动范围达到2%，因此选择精度高的；这个可以计算一下大致差不多的误差。）这个参考电压与输出的关系在DC/DC或者LDO章节再详细讨论。

**在这张图中还有一个分压电阻应用就是R6和R7的应用。**图中R7是空贴的，对于EN管脚，以前不理解为什么标注是空贴，非常需要注意一下，因为我在这个地方吃过亏。因为EN必须大于1.6V，在电路移植的时候，一定要注意输入电压分压之后与EN阈值的关系以便及时调整R7电阻，切记！！！

电阻分压在芯片管脚做逻辑阈值或者上下电时应用还是比较多的。其他例子也类似，关键点在于一定要搞清管脚的阈值（门限电压范围），这种错误属于低级错误，在设计时一定要多确认几遍。

二、限流/分流

分流电路实际上是电阻器的并联电路，它有以下几点特点：

各支路的电压等于总电压；

总电流等于各支路电流之和：I=I1+I2+I3I = I_{1} + I_{2} + I_{3}I=I1+I2+I3

总电阻的倒数等于各支路倒数之和：1R＝1R1+1R2+1R3\frac{1}{R}＝\frac{1}{R_{1}}+\frac{1}{R_{2}}+\frac{1}{R_{3}}R1＝R11+R21+R31

左图的原理比较简单就不说了。右图中R1称为分流电阻，电流中的一部分流过电阻R1，三极管流过的电流有所减少，而输出端的总电流并没有减小，R1起到保护三极管的作用。

限流的目的应用最广泛的就是保护器件的工作安全。

三、上下拉

一般说法是上拉增大电流，下拉电阻是用来吸收电流。

上拉电阻： 将一个不确定的信号（高或低电平），通过一个电阻与电源VCC相连，固定在高电平。

下拉电阻： 将一个不确定的信号（高或低电平），通过一个电阻与地GND相连，固定在低电平。

3.1 上拉电阻使用场景

3.1.1 TTL驱动CMOS

当 TTL 电路驱动 COMS 电路时，如果 TTL 电路输出的高电平（一般为 2.4V）低于 COMS 电路的最低高电平（一般为 3.5V），这时就需要在 TTL 的输出端接上拉电阻，以提高输出高电平的值（提高到 5V），使 CMOS 有效识别。

电阻R越小，上拉能力越大，但是会增大TTL端的饱和压降，导致TTL输出的低电平很高；
电阻R太大，会延缓TTL输出的上升沿。

3.1.2 OC和OD门

采用 OC 和 OD 门结构的，都需要添加上拉电阻，下图 I2C 是 OD 结构，SDA 和 SCL 信号上都需要加上拉电阻，不加上拉电阻，OC 和 OD 是无法输出高电平的。

3.1.3 低电平中断检测

对于低电平中断触发电路来说，一般在 MCU 的检测端会加一个上拉电阻，当 INT 低电平到来时，MCU_INT_DET 会变为低电平，触发中断。

R1太大，MCU_INT_DET 的上升沿越慢；
R1太小，有可能造成灌电流过大，导致MCU管脚烧坏。

3.1.4 固定电平

如 LDO 电路，高电平使能时，一般会在使能脚 CE 加上拉电阻到 VIN，达到上电 LDO 就有输出的效果。

对于 R1，一般芯片的 SPEC 会给出，最常见的是 10K 和 100K，那你说 47K 行不行，当然也行，要看 LDO CE 管脚的灌电流能力，也就是 5V 加在 R1 上的电流需要小于 CE 管脚最大灌电流，如果太大，CE 脚可能会烧毁。

3.2 下拉电阻使用场景

3.2.1 固定电平

如 NMOS 的控制电路中，一般 G 极加一个下拉电阻，固定低电平，MOS 管的 GS 阻抗很大，容易遭到静电的干扰，导致 GS 之间产生较高电压，使 MOS 管开关状态改变。

对于 R2，MOS 管在关闭状态，流过 R2 的耗流为 0，MOS 管导通状态；流过 R2 的电流为I=VCTRL/R2I=V_{CTRL}/R_{2}I=VCTRL/R2，如果想减小耗流，尽可能提高 R2 的阻值，一般取值 200K，1M 等。

3.2.2 作为放电电阻

有的 LDO 电路中，也会加 R4 下拉电阻，叫假负载，LDO 关闭时，用于快速泄放 C6 上的电压，这和电路的使用场景有相关。加 R4 的坏处是，在正常工作时，会增加I=3.3/R4I=3.3/R_{4}I=3.3/R4的耗流，再说一句，现在也有带自放电功能的 LDO，带自放电和不带自放电，有利有弊。

对于 R4，阻值越小，放电越快，但是正常工作时，增加的耗流会越大。

为加大输出引脚的驱动能力，有的单片机管脚上也常使用上拉电阻。
在 COMS 芯片上，为了防止静电造成损坏，不用的管脚不能悬空，一般接上拉电阻产生降低输入阻抗，来提供泄荷的通路。
芯片的管脚加上拉电阻来提高输出电平，从而提高芯片输入信号的噪声容限增强抗干扰能力。
提高总线的抗电磁干扰能力。管脚悬空就比较容易接受外界的电磁干扰。
长线传输中电阻不匹配容易引起反射波干扰，加上下拉电阻是电阻匹配，有效的抑制反射波干扰。

3.3 上下拉电阻阻值的选择原则

从节约功耗及芯片的灌电流能力考虑应当足够大；电阻大，电流小。
从确保足够的驱动电流考虑应当足够小；电阻小，电流大。
对于高速电路，过大的上拉电阻可能边沿变平缓。

综合考虑，通常在1K到10K之间选取。对于下拉电阻也有类型道理。

四、阻抗匹配

由电阻器组成的阻抗匹配衰减器，它接在特性阻抗不同的两个网络中间，可以起到匹配阻抗的作用。 匹配器中电阻器的阻值可由下式确定：
R1=Z1(Z1−Z2)R1 = \sqrt{Z_{1}(Z_{1}-Z_{2})}R1=Z1(Z1−Z2)
R2=Z1/(Z1−Z2)R2 = \sqrt{Z_{1}/(Z_{1}-Z_{2})}R2=Z1/(Z1−Z2)
即式中，Z1 和 Z2 为网络1和网络2的阻抗，它们分别为 300Ω 和 75Ω。将它们代入上面两个公式中，则求得 R1=259.8Ω，R2=86.6Ω。

阻抗匹配：严格来讲，当高速电路中，信号再传输介质上的传输时间大于信号上升沿或者下降沿的1/4时，该传输介质就需要阻抗匹配。

源端阻抗：一般传输线的阻抗为50Ω左右，而TTL电路输出电阻大概为13Ω左右，在源端串联一个33Ω的电阻，13+33=46Ω大致和50Ω相当，这样就可以抑制从终端反射回来的信号再次反射。
需要说明的是，匹配电阻不一定都是33欧，从几Ω到几十Ω都有，具体试情况而定。
终端阻抗：若信号接收端的输入阻抗很大，可以并接一个51Ω的电阻，电阻另一端接参考地，以抑制信号终端反射。信号接收端接串阻，那只能是终端输入阻抗小于50Ω。但IC设计时，考虑到接收能量，不会将接收端的输入阻抗设计的小。这也是为什么驱动器端加串阻，而接收端一般不加串阻的原因，终端开路的情况下反射系数为1。
阻抗匹配电阻在接口防护范围还有一个重要作用就是防止ESD。
比如USB等

五、全带宽滤波（吸收毛刺）

在一些芯片的电源管脚，采用LC滤波，有时会在L之后串联一个几欧姆的电阻，电阻起到全频段滤波的作用，还有一个作用就是降低电路的品质因数Q，Q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=（LC）^1/2 / R。

在储能电路中，Q值越大意味着损耗小，虑除其他频带信号的能力越强，希望Q越大越好；
在电源或信号线路中，Q越大，通频带内特性曲线越陡峭，越容易引发振铃，信号越容易失真。希望Q越小越好；

其实在实际应用中，利用电阻进行全带宽滤波的应用非常多。其次串接电阻也可解决针对信号的上升沿下降沿产生的过冲、抖动等，比如音频的I2S信号中，串接33欧姆出现上冲，更换为50欧姆明显上冲小了很多！！

六、RC电路

RC电路的是电阻和电容一起使用的。

直接给出RC电路的全响应计算公式：

七、0欧姆电阻

7.1 0欧姆电阻计算

0欧姆电阻并不是真正的无阻值，一般阻值r≤50mΩr≤50mΩr≤50mΩ，一般有 20mΩ、30mΩ 和 50mΩ 三个等级，根据下面公式可以算出电流iii；
p=i2∗rp = i^2 * rp=i2∗r
以0欧姆r=50mΩr=50mΩr=50mΩ，通过计算yageo常见封装0Ω电阻的过电流大小如下，仅供参考；

封装(英制)	功率(W)	最大工作电流 (A)
0201	1/20	1
0402	1/16	1.12
0603	1/10	1.4
0805	1/8	1.58
1206	1/4	2.24
1210	1/2	3.16

在yageo的规格书中，各封装对应的额定电流是：0.5A（0201）、1A（0402/0603）、2A（0805/1206/1210）。

7.2 0欧姆电阻使用场景

做为跳线使用，兼容电路中，其中一个线路不使用时，0欧姆电阻不贴。
在数字和模拟等混合电路中，往往要求两个地分开，并且单点连接。
地是参考0电位，所有电压都是参考地得出来的，地的标准要一致，故各种地应短接在一起。
如果把模拟地和数字地大面积直接相连，会导致互相干扰，不短接又不妥。
我们可以用一个0欧的电阻来连接这两个地，而不是直接连在一起。这样做的好处就是，地线被分成了两个网络，在大面积铺铜等处理时，就会方便得多。

**做保险丝用。**直接串联在想要保护的电路里面就可以了。由于PCB上走线的熔断电流较大，如果发生短路过流等故障时，很难熔断，可能会带来更大的事故。由于0欧电阻电流承受能力比较弱（其实0欧电阻也是有一定的电阻的，只是很小而已），过流时就先将0欧电阻熔断了，从而将电路断开，防止了更大事故的发生。
测试某条线路的电流时，可以去掉0欧姆电阻，接上电流表，方便测耗电流。
不确定参数代替。匹配电路中，参数不确定时，先使用0Ω，测试确认后，再使用具体数值。
在高频信号下，充当电感或电容。（与外部电路特性有关）电感用，主要是解决EMC问题。如地与地，电源和IC Pin间。
分割区上的抗干扰。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。
布线布不过去时，可以使用0Ω电阻，但是一般不建议使用。

• 由 Leung 写于 2021 年 8 月 29 日

• 参考：硬件设计2—什么是电阻？
　　　　硬件基础知识（电阻）
　　　　硬件基础知识—（5）电阻的用法

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