【单片机毕业设计模块选型】排阻原理电路图与实用使用指南

最新推荐文章于 2025-11-23 20:18:02 发布

原创最新推荐文章于 2025-11-23 20:18:02 发布 · 1k 阅读

12 ·

CC 4.0 BY-SA版权

文章标签：

#单片机 #课程设计 #嵌入式硬件 #毕业设计 #排阻 #开源 #电子

排阻（电阻网络）：原理、电路图与实用使用指南

在电子电路设计中，经常需要用到多个参数相同的电阻，若逐个焊接不仅占用 PCB 空间，还会增加布线复杂度。排阻（Resistor Network） 应运而生，它将多个独立电阻封装在同一外壳中，通过引脚实现与电路的连接，兼具节省空间、简化布线、降低成本等优势，广泛应用于数码管驱动、GPIO 端口匹配、信号分压等场景。

一、排阻的核心参数与分类

要正确使用排阻，首先需掌握其关键参数与分类逻辑，这是选择和应用的基础。

1. 核心参数

阻值与精度：每个内部电阻的标称阻值（如 1kΩ、10kΩ）及误差范围（常见 ±5%、±1%），同一排阻内所有电阻阻值通常一致（特殊定制除外）。
功率：单只电阻的额定功率（如 1/8W、1/4W），需根据电路中流过的电流计算，避免功率过载烧毁。
引脚数（Pin）：排阻的引脚数量由内部电阻数量决定，公式为 “引脚数 = 电阻数 + 1”（共阻式排阻）或 “引脚数 = 电阻数 × 2”（独立式排阻）。
封装形式：常见有贴片式（如 0402×4、0603×8，数字前半为单电阻封装，后半为电阻数量）和直插式（如 DIP-8、DIP-10，DIP 后数字为引脚数）。

2. 两大核心分类（按内部连接方式）

排阻按内部电阻的连接关系，可分为共阻式（公共端式） 和独立式（隔离式） ，二者电路结构和应用场景差异显著，是电路图设计的关键区分点。

类型	内部结构特点	引脚规律	典型应用场景
共阻式排阻	所有电阻的一端连接到同一个公共引脚（Common Pin），另一端为独立引脚	引脚数 = 电阻数 + 1	数码管段驱动、GPIO 上拉 / 下拉电阻
独立式排阻	每个电阻的两端均为独立引脚，电阻之间无电气连接	引脚数 = 电阻数 × 2	信号分压、多通道阻抗匹配

二、排阻的典型电路图与符号表示

在电路设计中，排阻的符号需清晰体现其类型（共阻式 / 独立式），电路图需明确引脚连接逻辑，以下为两种类型的标准表示方法及应用实例。

1. 电路符号规范

共阻式排阻：符号为 “一个矩形框 + 多条分支”，矩形框一侧标注公共端（通常用 “COM” 或引脚编号标识），另一侧引出多个独立引脚，每个分支代表一个电阻。

示例符号：

COM（Pin1）○──┐

&#x20;             │

Pin2 ○──┬─────┼─────（内部电阻R1）

&#x20;       │     │

Pin3 ○──┼─────┼─────（内部电阻R2）

&#x20;       │     │

Pin4 ○──┴─────┘─────（内部电阻R3）

（注：实际电路中常用 “┬”“┴” 简化表示电阻连接，公共端需明确标注）

独立式排阻：符号为 “一个矩形框 + 成对引出的引脚”，矩形框内隐含多个独立电阻，每两个相邻引脚对应一个电阻的两端。

示例符号：

Pin1 ○──┬─────┐

&#x20;       │ R1  │

Pin2 ○──┴─────┘

Pin3 ○──┬─────┐

&#x20;       │ R2  │

Pin4 ○──┴─────┘

Pin5 ○──┬─────┐

&#x20;       │ R3  │

Pin6 ○──┴─────┘

2. 典型应用电路图

（1）共阻式排阻：数码管段驱动电路

数码管（7 段或 8 段）需要 7-8 个驱动信号，若每个段引脚都串联一个限流电阻，使用共阻式排阻可大幅简化电路。

电路组成：MCU（单片机）IO 口、共阻式排阻（8 电阻，DIP-9 封装，公共端接 VCC）、共阴极数码管。

电路图逻辑：

排阻公共端（Pin1）连接至电源 VCC（如 5V）；
排阻其余 8 个独立引脚（Pin2-Pin9）分别对应连接数码管的 8 个段引脚（a-g、DP）；
数码管的公共阴极引脚连接至 MCU 的 IO 口（通过 IO 口输出低电平点亮对应段）。

核心作用：排阻为每个数码管段提供统一的限流电阻，避免 MCU IO 口直接驱动数码管时电流过大烧毁器件。

（2）独立式排阻：双路信号分压电路

在需要对两路独立信号进行相同比例分压的场景（如传感器信号调理），独立式排阻可保证分压比例一致性。

电路组成：两路输入信号（Vin1、Vin2）、独立式排阻（2 电阻，DIP-4 封装）、输出负载（如 ADC 输入）。

电路图逻辑：

排阻第 1 个电阻：一端接 Vin1（Pin1），另一端接分压点 Vout1（Pin2），同时 Vout1 通过下拉电阻接地；
排阻第 2 个电阻：一端接 Vin2（Pin3），另一端接分压点 Vout2（Pin4），同时 Vout2 通过下拉电阻接地；
两个下拉电阻阻值与排阻内部电阻阻值一致（如排阻电阻 10kΩ，下拉电阻 10kΩ，分压比例 1:1）。

核心作用：独立式排阻的两个电阻参数高度一致，确保两路信号分压比例相同，避免因分立电阻误差导致的信号偏差。

三、排阻的实用使用方法与注意事项

1. 选型：根据场景匹配类型与参数

优先选共阻式：当多个电阻需共用一个公共端（如统一接 VCC 或 GND），例如：
- MCU GPIO 口上拉 / 下拉电阻（所有电阻一端接 VCC/GND，另一端接不同 IO 口）；
- 共阴 / 共阳数码管驱动（所有段电阻共用电源或地）。
优先选独立式：当多个电阻需完全独立工作（无公共连接点），例如：
- 多通道信号分压、阻抗匹配（如多路 ADC 输入信号调理）；
- 差分信号的终端匹配电阻（两路信号需独立匹配）。
参数验证：
- 阻值：根据电路需求计算（如数码管驱动限流电阻，需根据数码管额定电流和电源电压计算，公式：R = (VCC - Vf) / If，Vf 为数码管正向压降）；
- 功率：确保单电阻功率 ≥ 实际功耗（功耗 P = I²R，I 为流过电阻的电流）。

2. 焊接与引脚识别：避免接错公共端

直插式排阻：通常外壳上会标注公共端（用 “*”“●” 或引脚编号 “1” 标识），焊接时需先确认公共端位置，避免将独立引脚误接公共端导致电路短路。
贴片式排阻：公共端一般在引脚编号最小的一侧（如 0603×4 封装，4 电阻 8 引脚，Pin1 为公共端），需参考 datasheet 确认，贴片焊接时注意方向，避免反向导致功能失效。

3. 电路调试：排查常见问题

公共端接错：共阻式排阻若公共端接反（如应接 VCC 却接地），会导致电路逻辑错误（如数码管不亮、IO 口电平异常），需用万用表通断档测量公共端与各引脚的连通性（公共端与所有独立引脚均应导通，独立引脚之间不导通）。
功率过载：若排阻发热严重，可能是电阻功率不足，需更换更大功率型号（如从 1/8W 升级为 1/4W），同时检查电路电流是否超出设计值。
阻值不匹配：若电路输出信号异常（如分压后电压偏差过大），需用万用表电阻档测量排阻实际阻值，确认是否与标称值一致（误差在允许范围内）。

四、排阻 vs 分立电阻：为什么选择排阻？

在电路设计中，排阻并非必须，但在以下场景中，其优势远大于分立电阻：

节省 PCB 空间：1 个 DIP-8 排阻（含 4 个电阻）仅占用约 2 个分立电阻的空间，尤其适合密集型电路（如手机、嵌入式模块）。
简化布线：减少 PCB 上的导线数量，降低布线复杂度，同时避免因分立电阻布局分散导致的寄生参数差异。
降低成本：批量采购时，1 个排阻的价格通常低于同等数量的分立电阻，且减少了焊接工序（一次焊接完成多个电阻连接）。
参数一致性：同一排阻内的电阻由同一工艺生产，阻值、温度系数等参数高度一致，适合对一致性要求高的电路（如精密分压、平衡电路）。

总结

排阻作为 “集成化电阻”，其核心价值在于通过封装优化提升电路设计的效率与可靠性。使用时需先明确应用场景（共阻式 / 独立式），再根据电路参数（阻值、功率、封装）选型，最后通过规范的引脚识别与焊接确保功能实现。无论是简化数码管驱动电路，还是保证多通道信号一致性，排阻都是电子工程师提升设计水平的实用器件。