Null-Ohm-Widerstände können auch als Platzhalter verwendet werden. Wenn in einer Schaltung ein Widerstand benötigt wird, aber der genaue Wert noch nicht bekannt ist, kann ein Null-Ohm-Widerstand eingesetzt werden. Sobald der genaue Wert bekannt ist, kann der Null-Ohm-Widerstand durch einen Widerstand mit dem entsprechenden Wert ersetzt werden.
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Der 0-Ohm-Widerstand: Funktion und Anwendungen
Wofür wird ein 0-Ohm-Widerstand in einem Design benötigt und gibt es Situationen, in denen er entbehrlich ist und eingespart werden kann?
Auch wenn diese Komponente auf den ersten Blick keinen offensichtlichen Nutzen hat, gibt es mindestens drei Gründe, warum sie wichtig ist. Zwei dieser Gründe betreffen das Design, die Prüfung und Fertigung, während der dritte Grund eine andere Bedeutung hat.
Einflussfaktor Nr. 1: Das Layout der PCB
Vor fünfzig Jahren gab es noch keine FR4-Glasepoxidplatten mit beidseitiger Beschichtung, als Leiterplatten noch neu waren. Stattdessen bestanden die frühesten Platinen aus gepresstem Phenolpapier mit nur einer Kupferbeschichtung. Die Komponenten wurden von Hand eingesetzt, da die meisten davon groß waren, wie z.B. Vakuumröhrensockel, diskrete Transistoren, passive Bauelemente, Transformatoren und Steckverbinder.
Die Anlage einer Verdrahtung auf einer einzigen Seite einer Platine war einst eine höchst anspruchsvolle Aufgabe, die oft als nicht umsetzbar galt. Zur Überbrückung von Lücken zwischen Leiterbahnen verwendete man Drahtbrücken. Die maschinelle Bestückung brachte dann den Ersatz der Drahtbrücke durch einen diskreten, standardisierten Null-Ohm-Widerstand mit sich, der dieselbe Funktion hatte.
Es mag überraschend klingen, aber auch moderne Geräte wie Kaffeemaschinen oder Mikrowellenherde verwenden nach wie vor einseitige Phenolplatinen und Brücken, um größere Komponenten zu befestigen oder Topologieprobleme zu lösen.
Grund Nr. 2: Warum flexible Schaltungen und Platinen wichtig sind
In modernen mehrschichtigen FR-4-Leiterplattendesigns sind Null-Ohm-Widerstände nach wie vor nützlich. Bei sehr komplexen Leiterbahnen können einige Verbindungen unmöglich sein. Ein Null-Ohm-Widerstand kann hier an der kritischen Stelle helfen und eine zusätzliche Schicht „kaufen“.
Diese Widerstände können auch den Neuaufbau der Verbindung und des Betriebs einer Schaltung erleichtern. Sie schaffen eine vollständige elektrische Trennung zwischen den Teilschaltungen einer Leiterplatte, um das Debugging und Testen zu erleichtern. Ein SMT-Null-Ohm-Widerstand kann einfacher ausgetauscht werden als eine feine Leiterbahn zu schneiden und wiederherzustellen. Außerdem können sie genutzt werden, um Funktionen wie zusätzliche Filterstufen zu überbrücken, die nicht in allen Konfigurationen benötigt werden oder für Test- und Kalibrierzyklen möglicherweise deaktiviert werden müssen.
Eine weitere Anwendung von Widerständen besteht darin, dass sie es ermöglichen, ein einzelnes Leiterplatten-Layout auf verschiedene Konfigurationen zuzuschneiden, selbst nachdem die Leiterplatte bestückt und gelötet wurde. Ein Beispiel hierfür ist ein Signalpfad, der in einer Dämpfungsschaltung entweder 0 Ohm oder 10 Ohm benötigt, abhängig von der spezifischen Last, die das Produkt antreibt. Das Layout der Platine kann so gestaltet werden, dass es einen einzigen Widerstand von 0 Ohm oder 10 Ohm aufnehmen kann, und der entsprechende Wert kann dann auf die Stückliste gesetzt oder von Hand eingesetzt und verlötet werden. Alternativ können Schaltung und Leiterplatte so gestaltet werden, dass sowohl Null-Ohm- als auch 10-Ohm-Widerstände parallel geschaltet sind, und der Null-Ohm-Widerstand entfernt wird, wenn 10 Ohm der richtige Wert ist.
Eine andere Möglichkeit besteht darin, zwei verschiedene Leiterplatten-Layouts zu erstellen, eines mit einem Widerstand und eines ohne. Jedoch ist es günstiger, klüger und effektiver, nur ein Layout zu haben und den Null-Ohm-Widerstand bei Bedarf zu platzieren oder zu entfernen.
Grund Nr. 3: Vorkehrungen gegen Reverse-Engineering
Eine weitere, weniger offensichtliche Funktion von Null-Ohm-Widerständen besteht darin, eine Schaltung zu verkomplizieren und zu verbergen, um Reverse-Engineering zu erschweren. Diese Technik wurde besonders in der Anfangszeit der einfachen analogen Schaltungen auf einseitigen Leiterplatten häufig eingesetzt und wird auch heute noch in Bereichen mit geringerer Dichte wie z.B. bei Leistungsschaltungen angewendet. Wenn ein Schaltplan auf diese Weise skizziert wird, besteht der erste Schritt darin, den Schaltplan nachzuzeichnen und die verschiedenen Komponenten und ihre Funktionen zu identifizieren. Das Einsetzen von Null-Ohm-Widerständen erschwert diesen zweiten Schritt, ähnlich wie der Einsatz von NOPs in der Software zur Anpassung des Programm- und Schleifentimings.
Auswahl an Null-Ohm-Widerständen in verschiedenen Paketgrößen
Sowohl Einzel- als auch Mehrfacheinheiten von Null-Ohm-Widerständen sind erhältlich. Der SR1-0805-000 von NTE Electronics, Inc ist ein Beispiel für einen einzelnen Chipwiderstand, der in einem 0603-SMT-Gehäuse mit den Maßen 1,5 × 0,8 Millimeter (mm) (0,06 × 0,03 Zoll) geliefert wird.
Für den Fall, dass mehrere Null-Ohm-Widerstände in unmittelbarer Nähe zueinander angeordnet werden müssen, ist das EXB-28VR000X-Array von Panasonic die perfekte Lösung. Es verfügt über vier Widerstände, die in einem 0804-Gehäuse untergebracht sind.
Null-Ohm-Widerstände sind einzigartig, da sie keine Toleranzgrenze haben, was normalerweise als Prozentsatz des Nennwertes angegeben wird. Sie haben auch einen maximalen Nennwert, aber eine maximale tatsächliche Widerstandsstärke von 50 Milliohm.
Wofür ist der Null-Ohm-Widerstand?
Der Null-Ohm-Widerstand ist ein nützliches Bauelement, dessen Funktion zunächst nutzlos erscheint. Jedoch wissen Designer, wie sie die Lösung von Schaltungs- und Layout-Problemen zu niedrigen Kosten ermöglichen kann und daher bieten Anbieter verschiedene Konfigurationen davon an.