無阻值電阻在電路中扮演什么角色?巨磁電阻的構成和一般電阻有什么不同嗎?

作者:電工吧 日期:2020-07-07 20:01:20 人氣: 欄目:電阻器

  巨磁電阻的構成和一般電阻有什么不同嗎?

  磁性金屬和合金一般都有磁電阻現象,所謂磁電阻是指在一定磁場下電阻改變的現象,人們把這種現象稱為磁電阻。所謂巨磁阻就是指在一定的磁場下電阻急劇減小,一般減小的幅度比通常磁性金屬與合金材料的磁電阻數值約高10余倍。

  1988年法國巴黎大學的肯特教授研究小組首先在Fe/Cr多層膜中發現了巨磁電阻效應,在國際上引起了很大的反響。20世紀90年代,人們在Fe/Cu,Fe/Al,Fe/Al,Fe/Au,Co/Cu,Co/Ag和Co/Au 等納米結構的多層膜中觀察到了顯著的巨磁阻效應,由于巨磁阻多層膜在高密度讀出磁頭、磁存儲元件上有廣泛的應用前景,美國、日本和西歐都對發展巨磁電阻材料及其在高技術上的應用投入很大的力量。

  巨磁電阻的構成和一般電阻有什么不同嗎?

  通常說的硬盤也被稱為磁盤,這是因為在硬盤中是利用磁介質來存儲信息的。一般而言,在密封的硬盤內腔中有若干個磁盤片,磁盤片的每一面都被以轉軸為軸心、以一定的磁密度為間隔劃分成多個磁道,每個磁道又進而被劃分為若干個扇區。磁盤片的每個磁盤面都相應有一個數據讀出頭。

  簡單地說,當數據讀出頭"掃描"過磁盤面的各個區域時,各個區域中記錄的不同磁信號就被轉換成電信號,電信號的變化進而被表達為"0"和"1",成為所有信息的原始"譯碼"。

  伴隨著信息數字化的大潮,人們開始尋求不斷縮小硬盤體積同時提高硬盤容量的技術。而1988年發現的"巨磁電阻"效應使得非常弱小的磁性變化就能導致巨大電阻變化的特殊效應。這一發現解決了制造大容量小硬盤最棘手的問題:當硬盤體積不斷變小,容量卻不斷變大時,勢必要求磁盤上每一個被劃分出來的獨立區域越來越小,這些區域所記錄的磁信號也就越來越弱。借助"巨磁電阻"效應,人們才得以制造出更加靈敏的數據讀出頭,使越來越弱的磁信號依然能夠被清晰讀出,并且轉換成清晰的電流變化。

  1994年,IBM公司研制成巨磁電阻效應的讀出磁頭,將磁盤記錄密度一下子提高了17倍,達5Gbit/in2,最近達到11Gbit/in2,從而在與光盤競爭中磁盤重新處于領先地位。由于巨磁電阻效應大,易使器件小型化,廉價化,除讀出磁頭外同樣可應用于測量位移,角度等傳感器中,可廣泛地應用于數控機床,汽車測速,非接觸開關,旋轉編碼器中,與光電等傳感器相比,它具有功耗小,可靠性高,體積小,能工作于惡劣的工作條件等優點。利用巨磁電阻效應在不同的磁化狀態具有不同電阻值的特點,可以制成隨機存儲器(MRAM),其優點是在無電源的情況下可繼續保留信息。

  巨磁電阻的構成和一般電阻有什么不同嗎?

  巨磁電阻效應在高技術領域應用的另一個重要方面是微弱磁場探測器。隨著納米電子學的飛速發展,電子元件的微型化和高度集成化要求測量系統也要微型化。在21世紀,超導量子相干器件、超微霍耳探測器和超微磁場探測器將成為納米電子學中的主要角色。其中以巨磁電阻效應為基礎設計超微磁場傳感器,要求能探測10-2T至10-6T的磁通密度。如此低的磁通密度在過去是無法測量的,特別是在超微系統測量如此微弱的磁通密度十分困難,納米結構的巨磁電阻器件可以完成這個任務。

  無阻值電阻在電路中扮演什么角色?

  零歐姆電阻不是為了把數字地和模擬地分開,只是使模擬地和數字地進行電氣連接,因為模擬地和數字地畢竟屬于同一個網絡,最終也還是要連在一起的。把數模地分開,只是工程師為了解決干擾的一種手段。用零歐姆電阻的方便之處就是它很容易拆卸,拆卸下來可以換其他的器件代替以觀察最終的效果進行對比,而導線不能拆卸。

  限流這種觀點,其實不太贊同,零歐姆電阻有阻抗但畢竟小,這得流過多大電流才起到限流作用?幾A?不現實吧,很多電路板達不到這個電流級別。反而有阻抗影響挺大吧,如果零歐電阻阻抗挺大,那在零歐姆上的電壓降產生共模干擾導致的問題不可忽視。

  巨磁電阻的構成和一般電阻有什么不同嗎?

  進行數字地和模擬地之間的隔離,其實是一門挺有技術含量的事,屬于EMC的范疇。我不太贊同一些工程師說的,只要是數?;旌想娐肪捅仨殞底值睾湍M地進行地的分割,然后用個磁珠或零歐姆電阻連起來。具體問題還得具體分析。

  我見過很多電路板,采用統一地,也就是不對地分割,當然也就不存在用零歐電阻連接的問題,其EMC可以做得很好。反而一些采用了地分割的電路板,EMC很差。導致這種現象的原因是工程師對EMC本質的理解偏差。其實EMC很關鍵一點就是環流路徑最小化,如果進行地分割,就要非常注意,一旦信號線跨越地分割線,環流路徑必然增大,EMC性能變差。而采用統一地的電路板,事先必須對布局做足考慮,對電路模塊進行物理分區(不分割),保證模塊都有自己的回路,就不會影響其他模塊,同時因為地沒有分割,保證了地的完整性。當然具體細節太多了,就不一一介紹。

  分割做得好,確實可以做到較好的數模隔離,但是不做分割,EMC不一定差。凡事沒有絕對,沒有哪一種是絕對的好,只是要根據具體的情況決定倒是要不要分割,目的是為了EMC性能,分割只是一種手段,而手段可以多種。還是那句話具體問題具體分析。

  另外如果直接用導線連接,會通過很大的電流,兩邊的信號會互相干擾。并且在PCB布線時,很難將兩種地區分開。

  巨磁電阻的構成和一般電阻有什么不同嗎?

  零歐電阻可以很好的解決這個問題,它提供了一個很窄的電流通路 并且可以有效區分模擬地和數字地,利于單點接地的實現。其實零歐電阻也是存在阻抗的,因此可以限制電流。

  用事實說話

  個人lay過一塊使用了0Ω電阻的PCB,一塊陀螺儀的板子,有兩個GND,一個是正常的GND,另一個是專門給gyro用的GyroGND。

  考慮用兩個GND的原因是因為板子比較小,各種通信接口和芯片都和gyro模塊堆在一起,于是覺得分成兩個GND會減少一些gyro讀數上的noise,但其實上發現不用這樣做,因為是那幫寫程序的沒寫好程序,后來程序改好了noise也沒了。

  加了一個0Ω的原因也只是為了做layout的時候方便polygon(鋪銅),因為電阻兩端的電線會算作不同的網絡。(高亮網絡的時候polygon不會高亮,于是這樣子大家湊合著看吧……)

  GyroGND的polygon:

  巨磁電阻的構成和一般電阻有什么不同嗎?

  GND的polygon: 一個是網格鋪,一個是全鋪,可以看到很明顯的分界線。

  巨磁電阻的構成和一般電阻有什么不同嗎?

  在遠處用一個0Ω的電阻隔開: 如果不用0Ω的電阻隔開而想著lay成兩塊GND的話,鋪銅的時候會悲劇的,軟件會給你鋪到一起去。所以按照個人現在的經驗來看,在GND網絡上加上0Ω的電阻只是為了把GND分成不同的區域,方便lay板,對降噪本身可能并沒有太顯著的影響。

  巨磁電阻的構成和一般電阻有什么不同嗎?

  了解零歐姆電阻:

  1,在電路中沒有任何功能,只是在PCB上為了調試方便或兼容設計等原因。

  2,可以做跳線用,如果某段線路不用,直接不貼該電阻即可(不影響外觀)

  3,在匹配電路參數不確定的時候,以零歐姆代替,實際調試的時候,確定參數,再以具體數值的元件代替。

  4,想測某部分電路的耗電流的時候,可以去掉零ohm電阻,接上電流表,這樣方便測耗電流。

  5,在布線時,如果實在布不過去了,也可以加一個零歐的電阻6,在高頻信號下,充當電感或電容(與外部電路特性有關)電感用,主要是解決EMC問題。如地與地,電源和IC Pin間

  7,單點接地(指保護接地、工作接地、直流接地在設備上相互分開,各自成為獨立系統。)

  8,熔絲作用 *模擬地和數字地單點接地*只要是地,最終都要接到一起,然后入大地。如果不接在一起就是"浮地",存在壓差,容易積累電荷,造成靜電。地是參考零電 位,所有電壓都是參考地得出的,地的標準要一致,故各種地應短接在一起。人們認為大地能夠吸收所有電荷,始終維持穩定,是最終的地參考點。雖然有些板子沒 有接大地,但發電廠是接大地的,板子上的電源最終還是會返回發電廠入地。如果把模擬地和數字地大面積直接相連,會導致互相干擾。不短接又不妥,理由如上有

  四種方法解決此問題:

  1、用磁珠連接

  ;2、用電容連接

  ;3、用電感連接;

  4、用零歐姆電阻連接。磁珠的等效電路相當于帶阻限波器,只對某個頻點的噪聲有顯著抑制作用,使用時需要預先估計噪點頻率,以便選用適當型號。

  對于頻率不確定或無法預知的情況,磁珠不合。電容隔直通交,造成浮地。電感體積大,雜散參數多,不穩定。零歐電阻相當于很窄的電流通路,能夠有效地限制環路電流,使噪聲得到抑制。電阻在所有頻帶上都有衰減作用(零歐電阻也有阻抗),這點比磁珠強。

  *跨接時用于電流回路*當分割電地平面后,造成信號最短回流路徑斷裂,此時,信號回路不得不繞道,形成很大的環路面積,電場和磁場的影響就變強了,容易干擾/被干擾。在分割區上跨接零歐電阻,可以提供較短的回流路徑,減小干擾。*配置電路*一般,產品上不要出現跳線和撥碼開關。有時用戶會亂動設置,易引起誤會,為了減少維護費用,應用零歐電阻代替跳線等焊在板子上??罩锰€在高頻時相當于天線,用貼片電阻效果好。*其他用途*布線時跨線;調試/測試用;臨時取代其他貼片器件;作為溫度補償器件。更多時候是出于EMC對策的需要。另外,零歐姆電阻比過孔的寄生電感小,而且過孔還會影響地平面(因為要挖孔)。方便軟件的分別布線區域范圍:主要功能是跳線,運用的目的主要是為了在PCB補線的時候軟件可以區分不同的區域。也就是說為了使的每一部分的電源和地有不同的回路,如果沒有這個電阻,軟件會亂連,導致的結果是比如數字地和模擬地混亂,數字電源和模擬電源的互相干擾等等。所以總結就是為了方便軟件的分別布線區域范圍。

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