Null-Ohm-Widerstände werden oft in der industriellen Fertigung eingesetzt, um die Kosten für die Bestückung von Leiterplatten zu reduzieren. Anstatt verschiedene Widerstandswerte zu verwenden, können Null-Ohm-Widerstände als Ersatz dienen und somit die Anzahl der benötigten Bauteile reduzieren.
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0-Ohm-Widerstand: Bedeutung und Einsatz in der Elektronik
Warum ist ein 0-Ohm-Widerstand manchmal Teil einer Schaltung und in welchen Fällen kann er entfernt werden, um Platz und Kosten zu sparen?
Es mag zunächst so aussehen, als hätte diese Komponente keine Verwendung, aber tatsächlich gibt es mindestens drei Gründe, warum sie sinnvoll ist. Zwei davon haben mit Design, Test und Herstellung zu tun, während der dritte Grund eine völlig andere ist.
Die zentrale Bedeutung des Layouts der Leiterplatte
Die frühesten Leiterplatten, vor etwa fünfzig Jahren, bestanden aus gepresstem Phenolpapier mit Kupfer auf nur einer Seite, da es noch keine FR4-Glasepoxidplatten mit beidseitiger Beschichtung gab. Die Komponenten wurden von Hand eingesetzt, da die meisten von ihnen groß waren, wie z.B. Vakuumröhrensockel, diskrete Transistoren, passive Bauelemente, Transformatoren und Steckverbinder.
Das Anlegen einer Verdrahtung auf nur einer Seite einer Platine war früher eine sehr herausfordernde Angelegenheit, bei der es Zeiten gab, in denen dies einfach nicht möglich war. Um Verbindungen zwischen Leiterbahnen zu ermöglichen, wurden Drahtbrücken verwendet. Mit dem Fortschritt der maschinellen Bestückung wurde die Drahtbrücke schließlich durch einen diskreten, standardisierten Null-Ohm-Widerstand ersetzt, der dieselbe Funktion erfüllte.
Obwohl wir in einer Zeit voller Innovationen und moderner Technologie leben, ist es interessant zu bemerken, dass einseitige Phenolharzplatinen und Brücken immer noch in einigen Geräten zu finden sind, insbesondere bei größeren Komponenten und Topologieproblemen.
Grund Nr. 2: Die Bedeutung von Flexibilität in der Elektronik
Obwohl wir in einer modernen Welt leben, haben Null-Ohm-Widerstände immer noch einen Platz in mehrschichtigen FR-4-Leiterplattendesigns. Manchmal ist die Leiterbahnführung so komplex, dass einige Verbindungen nicht hergestellt werden können. In solchen Fällen kann ein Null-Ohm-Widerstand an der kritischen Stelle eine zusätzliche Schicht hinzufügen.
Diese Widerstände können auch dazu beitragen, die Verbindung und den Betrieb einer Schaltung neu zu konfigurieren. Sie ermöglichen eine vollständige elektrische Trennung zwischen den Teilschaltungen auf einer Leiterplatte und erleichtern somit das Debuggen und Testen. Im Gegensatz dazu ist es schwieriger, eine feine Leiterbahn aufzuschneiden und wiederherzustellen. Diese Widerstände können auch dazu verwendet werden, Funktionen wie zusätzliche Filterstufen zu umgehen, die nicht in allen Konfigurationen benötigt werden oder für Test- und Kalibrierzyklen deaktiviert werden müssen.
Eine andere Verwendungsmöglichkeit dieser Widerstände ist es, ein einzelnes Leiterplattenlayout auf verschiedene Konfigurationen zuzuschneiden, selbst nachdem die Leiterplatte bestückt und gelötet wurde. Angenommen, es gibt einen Signalpfad, der in einer Dämpfungsschaltung entweder einen Widerstand von 0 Ohm oder 10 Ohm (?) benötigt, wobei der richtige Wert von den Anforderungen der Last abhängt, die das Produkt antreibt. Die Platine kann so gestaltet werden, dass sie entweder einen einzelnen Widerstand von 0 Ohm oder 10 ? aufnehmen kann, und der entsprechende Wert wird entweder auf der Stückliste festgelegt oder von Hand eingesetzt und verlötet. Alternativ können die Schaltung und die Platine so gestaltet werden, dass sowohl der 0-Ohm-Widerstand als auch der 10?-Widerstand parallel geschaltet werden, und der 0-Ohm-Widerstand entfernt wird, wenn 10 ? der richtige Wert ist.
Eine alternative Methode ist, zwei verschiedene Leiterplatten-Layouts zu erstellen, eines mit einem Widerstand und eines ohne. Allerdings ist es sinnvoller, kosteneffektiver und praktischer, nur ein Layout zu verwenden und den Null-Ohm-Widerstand je nach Bedarf zu platzieren oder zu entfernen.
Grund Nr. 3: Schutz vor Rückentwicklung
Eine weniger offensichtliche Verwendung von Null-Ohm-Widerständen ist die Komplizierung und Verschleierung von Schaltungen, um Reverse Engineering zu erschweren. Dies war früher bei einfachen Leiterplatten mit analogen Schaltungen üblich und wird heute noch in dichteren Bereichen wie Leistungsschaltungen angewendet. Die Einfügung von Null-Ohm-Widerständen erschwert die Identifikation der verschiedenen Komponenten und ihrer Funktionen, wenn man versucht, den Schaltplan zurückzuverfolgen.
Null-Ohm-Widerstände mit verschiedenen Paketgrößen
Null-Ohm-Widerstände sind als Einzel- und Mehrfacheinheiten erhältlich. Der SR1-0805-000 von NTE Electronics, Inc ist ein Beispiel für einen einzelnen Chipwiderstand, der in einem branchenüblichen 0603-SMT-Gehäuse mit Abmessungen von 1,5 × 0,8 Millimetern (mm) (0,06 × 0,03 Zoll) angeboten wird.
Wenn mehrere Null-Ohm-Widerstände in unmittelbarer Nähe zueinander benötigt werden, bietet Panasonic das EXB-28VR000X-Array mit vier Widerständen in einem 0804-Gehäuse an.
Null-Ohm-Widerstände sind in ihren Spezifikationen ungewöhnlich, da sie keine Toleranzgrenze haben. Der maximale Nennwert wird angegeben, auch wenn ihre Verlustleistung 0 Ohm beträgt. Es gibt jedoch eine maximale tatsächliche Widerstandsstärke von 50 Milliohm.
Nutzen des Null-Ohm-Widerstands
Der Null-Ohm-Widerstand ist ein praktisches Bauelement, dessen Funktion auf den ersten Blick überflüssig erscheint. Designer wissen aber, wie sie bei der Lösung von Schaltungs- und Layout-Problemen zu niedrigen Kosten helfen kann und daher bieten ihn die Anbieter in verschiedenen Konfigurationen an.