PCB上的阻容应该怎么选？（电阻篇）

        当你学习过一段时间的单片机，也许你能发现，用的最多的电容就是104，也就是100nF，用的最多的电阻就是103或者01C，也就是10K，反正貌似是个器件的电源那都有个104，很多信号线也都有10K拉着，那除此之外的阻容应该怎么选呢？

        其实规范的说法不应是板子上的阻容怎么选，因为基本上都是确定了用什么型号的阻容画出了原理图才会接着设计PCB，当然这是大多数情况，也有的情况是我们自己也不确定应该怎么选，或者几种选择不知道哪个好。你应该也见过很多PCB上的阻容留了焊盘但是没焊接的情况，有可能是设计者做了多种的选择，经过后期焊接测试，发现其中一种效果最好，也有可能发现某些阻容要不要它一样或者差的不大，不焊还能省点钱，要么就是留了几个电阻用作ID设置，焊接代表1，不焊代表0，读到了什么ID就运行什么不同类型的程序或者设置自身的身份ID，或者用来标记版本号等等。排除这些阻容，剩下的才是比较难选的。

        其实选择元件的参数最常见的思路是分析其用途，可不要觉得电阻就只能分压，电阻的用处也大着呢，一开始学电子你接触到的电阻可能是这样的。也就是直插封装的金属膜电阻。

        到后来接触最多的就是这种贴片电阻了。不管是直插还是贴片，都有长的大的和长的小的。电阻阻值不一样大的。

        除此之外还有这样的，实在是太多太多了，数不过来。

        这么多类型要做选择，就要进行用途分析，比如电阻有分压用途，一般MCU的ADC采集比VDD高的电压就要进行分压，把电压分压到VDD范围内，尽量留一点余量，也要尽可能放大的VDD，这样采集的分辨率会高一点。对于DCDC通过电阻分压或者电位器可以使分压变化反馈到DCDC的FB，就可以调整DCDC输出电压。

        除此外电阻有限流用途，一般驱动LED就要串上一个电阻来限制电流，以达到保护IO口的作用，一是IO的推挽电流和灌电流都有限，二是电流超过LED的额定电流也会容易烧坏导致亮度降低和寿命减少。另外对于驱动三极管、MOS、IGBT等功率器件，不管是带电机还是蜂鸣器，基极和栅极之前都要串上一个限流电阻，如果电平不匹配，比如要10V来开启MOS，可以在栅极之前加上一个三极管推挽电路，或者专门的桥驱动IC，或者电平转换IC等等。ADC的高压分压之后最好也加一个限流电阻进ADC管脚。同样的，光耦、红外、屏幕背光等等通信信号外的小功率元件驱动IO都可以加上限流电阻。限流电阻一般比较好算，比如处理器的MOS横截面只有几十纳米，想要限制在1mA，以5V为例算得5/0.001=5000，就可以用4.7或者5.1K电阻，一般10K用得很多，10K也是够用的，5.0K这种电阻一般比较贵。以上是在就算负载是个超导体，也能保证IO的输出电流得到限制，而一般负载不会是0R，所以肯定没问题。至于电阻的取值为什么常见的就那些型号，剩下的电阻都很贵，是因为电阻使用指数分布来生产，电阻阻值指数分布能在误差范围内找到合适的阻值。

        除此外电阻有上下拉用途，也就是给信号管脚一个默认电平，比如按键按下去是接地为0V，而如果没有上拉电阻，读取也可能读到0电平，这时候就没法分辨到底是不是按键真的按下了。而对于STM32为例的待机唤醒的PA0按键就得用下拉了，因为PA0要检测到上升沿才能唤醒。所以默认就得下拉。

        你可以再想一下为什么待机唤醒要下拉，一般MCU进入待机都是为了降低功耗，并且是最低功耗，这时候如果你上拉，即便是拉电流很小，对于系统来说也是耗着电呢，一般常见的10K上拉电阻，3.3V上拉，可以算出电流是0.33mA，也就是330uA，MCU待机的时候才零点几到几uA，所以说这个上拉电阻显然是功耗巨大，而下拉电阻基本上就不耗电了，所以待机的时候一般MCU之外的IC全部断电，顺带IC的上拉电阻也没电了，就达到了省电的目的。

        既然是上下拉电阻，阻值就不能太小。连10K的电流都很大了，但是也不能太大，比如IIC高速通信上拉电阻一般为3~10K，我比较常用4.7K，因为大家都用这么大的。当PCB的通讯线路比较长或者节点多的时候，如果上拉电阻过大，可能导致通信信号上升斜率不够，拉电流不够强就会导致IIC通信失败，因为基本上IIC数据口SDA都是开漏输出的，全靠上拉电阻提供高电平信号。可以通过示波器看通信信号。

        除此外电阻有采样用途，即采集电流信号，就是上面那些长得奇奇怪怪的但很厚实的电阻，因为它们要承受上A的电流，U=IR，所以它们既然是电阻就会分到电压，不过一般采样电阻阻值极小，因此自身两端的电压也很小，需要经过放大器来放大电压。另外如果采样电阻阻值比较大的话，自身分得的电压就很大了，实际用电的设备电力可能就不足了，而且采样电阻运行功率就会很大导致发热烧毁。和MOS一样，电阻小一点承受电流就强一点。

        再除此外，电阻有连接用途，一般连接电阻都是0R电阻，注意不是超导啊，或者是一个订书针样子的金属丝，总之就是为了连接电路两端，一般单层板上用得多，一般正面不能走线，就通过跳线电阻来实现"背面走线"。或者好端端的一条线中间串个0R，因为不确定这根线连不连会不会有问题，或者暂时不想让信号过来。拆电阻总比刮线再飞线强，至少看不出来板子出过飞线bug。不焊接电阻就比较方便电路调试。

        再再除此之外，电阻还有阻抗用途，一般在100MHz以上的高速通信信号线中串上电阻可以增加阻抗、减少反射和避免震荡，比如HDMI、SDIO、MIPI、DDR、天线、USB、LVDS等等。具体的电阻大小跟信号速度和种类有关。一般常见的是33R、100R等等。

        再再再除此之外，大家应该还听说过软起电阻，也就是大功率器件启动前的软闭合，通过先在大功率继电器开关并入一个电阻，之后再闭合继电器或者开关，这样可以避免瞬间闭合产生的大电流起火烧黑触电，当然，一般最好还加个灭弧装置。

        除此之外，电阻还有做功用途，就是上面哪个金黄色的水泥电阻，也有长白色的方方正正的那种，总之就是为了耗电、吃电流，然后让自己发热，所以我之前做的无刷驱动板用的水泥电阻都泡在水里做功率测试，不然容易烧断金属丝。注意电阻两端端子不要被电解掉就行。这种电阻就做一种用途，当负载，一般就是测试电源用，不过功率特别大，从几十到上千瓦。此外还有制动电阻（刹车电阻），也是一样的东西，把电机发的电消耗掉来给电机减速，或者直接回收回来给电池充电。突然想起来以前物理老师讲电压电流表运输的时候都把接线柱短接了。另外烧水壶、电热炉、电吹风、电暖扇、电暖宝、电烙铁、热风枪等等都可以看作电阻的做功用途。

        当要选用一个电阻的时候先考虑它是什么用途，然后需要多大功率来选择不同的封装，最后确定阻值、精度，或者不确定就用电位器。对于大多数电源、音频、通信等等IC一般手册都会写参考电路并给出物料参数甚至demo layout，抄就是了。

        最关键的元件选型完毕剩下的就比较随意了，就跟不会选就选C一样，电容不会选就用104，电阻不会选就用10K。电容的选型就下次再说了，拜拜。