Obwohl Null-Ohm-Widerstände auf den ersten Blick überflüssig erscheinen mögen, sind sie tatsächlich ein wichtiger Bestandteil in der Elektronik. Sie ermöglichen es, Schaltungen zu vereinfachen, Platz zu sparen und die Kosten der Fertigung zu reduzieren. Ohne Null-Ohm-Widerstände würden viele elektronische Geräte nicht so effizient und kostengünstig hergestellt werden können.
Inhaltsverzeichnis: Das erwartet Sie im Artikel
Alles was du über 0-Ohm-Widerstände wissen musst.
In welchen Fällen kann ein 0-Ohm-Widerstand vorteilhaft für das Design einer Schaltung sein und in welchen Fällen sollte man ihn stattdessen weglassen, um Kosten und Platz zu sparen?
Trotz ihrer scheinbaren Nutzlosigkeit hat diese Komponente mindestens drei wichtige Funktionen. Zwei davon sind mit dem Design, Test und der Herstellung verbunden, während die dritte Funktion sich von diesen unterscheidet.
Grund Nr. 1: Das Layout der PCB
Die ersten 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 einer einzigen Seite einer Platine war einst äußerst schwierig und manchmal schier unmöglich. Um dennoch Verbindungen zwischen zwei Leiterbahnen zu ermöglichen, wurden Drahtbrücken verwendet. Mit der Einführung der maschinellen Bestückung wurde die Drahtbrücke durch einen diskreten, standardisierten Null-Ohm-Widerstand ersetzt, der die gleiche Funktion erfüllte.
Während wir uns in einer Zeit des technologischen Fortschritts befinden, ist es interessant zu beobachten, dass einseitige Phenolharzplatinen und Brücken immer noch in manchen Geräten verwendet werden, um größere Komponenten wie Transformatoren zu befestigen oder Topologieprobleme zu lösen.
Grund Nr. 2: Warum flexible Platinen unverzichtbar sind.
Auch heute noch sind Null-Ohm-Widerstände in mehrschichtigen FR-4-Leiterplattendesigns von Nutzen. In komplexen Schaltungen können einige Verbindungen schwierig oder unmöglich herzustellen sein. In solchen Fällen kann ein Null-Ohm-Widerstand an der kritischen Stelle eine zusätzliche Schicht ermöglichen.
Diese Widerstände können dabei helfen, eine Schaltung leichter neu zu konfigurieren und zu betreiben. Durch ihre vollständige elektrische Trennung zwischen den Teilschaltungen einer Leiterplatte sind sie ideal zum Debuggen und Testen geeignet. Wenn beispielsweise eine winzige SMT-Null-Ohm-Widerstand ausgelötet oder verlötet werden muss, ist dies wesentlich einfacher, als eine hauchdünne Leiterbahn aufzuschneiden und wiederherzustellen. Zudem können sie zum Kurzschließen von Funktionen wie zusätzlichen Filterstufen verwendet werden, die nicht in allen Konfigurationen benötigt werden oder für Test- und Kalibrierzyklen möglicherweise deaktiviert werden müssen.
Diese Widerstände können auch dazu verwendet werden, ein einzelnes Leiterplattenlayout auf verschiedene Konfigurationen zuzuschneiden, selbst wenn die Leiterplatte bereits bestückt und gelötet ist. Nehmen wir zum Beispiel einen Signalpfad in einer Dämpfungsschaltung, der entweder einen Widerstand von 0 Ohm oder 10 Ohm (?) benötigt, abhängig von den Anforderungen der Last, die das Produkt antreibt. Die Platine kann so gestaltet werden, dass sie entweder einen einzelnen Widerstand von 0 Ohm oder 10 ? aufnehmen kann. 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 andere Möglichkeit besteht darin, zwei verschiedene Leiterplatten-Layouts zu erstellen, eines mit einem Widerstand und eines ohne. Allerdings ist es kostengünstiger, sinnvoller und effektiver, nur ein Layout zu haben und den Null-Ohm-Widerstand je nach Bedarf zu setzen oder zu entfernen.
Grund Nr. 3: Abwehr von Rückentwicklung
Null-Ohm-Widerstände werden manchmal verwendet, um die Schaltung zu erschweren und zu verbergen, um Reverse Engineering zu erschweren. Dies ist insbesondere bei dichteren Leistungsschaltungen häufig der Fall. Wenn man versucht, den Schaltplan zurückzuverfolgen, wird es schwieriger, die verschiedenen Komponenten und ihre Funktionen zu identifizieren, wenn Null-Ohm-Widerstände eingebaut sind.
Unterschiedliche Paketgrößen für Null-Ohm-Widerstände
Null-Ohm-Widerstände sind sowohl in Einzel- als auch in Mehrfacheinheiten verfügbar. Ein Beispiel dafür ist der SR1-0805-000 von NTE Electronics, Inc, ein einzelner Chipwiderstand, der in einem branchenüblichen 0603-SMT-Gehäuse mit einer Größe von 1,5 × 0,8 Millimeter (mm) (0,06 × 0,03 Zoll) angeboten wird.
Panasonic hat für Situationen, in denen mehrere Null-Ohm-Widerstände in unmittelbarer Nähe zueinander erforderlich sind, das EXB-28VR000X-Array entwickelt, das vier Widerstände in einem 0804-Gehäuse enthält.
Null-Ohm-Widerstände sind anders als andere Widerstände. Sie haben keine Toleranzgrenze in ihren Spezifikationen, aber ein maximaler Nennwert wird angegeben. Es gibt jedoch eine maximale tatsächliche Widerstandsstärke von 50 Milliohm, auch wenn die Verlustleistung 0 Ohm beträgt.
Der Null-Ohm-Widerstand - sein Nutzen für uns
Der Null-Ohm-Widerstand ist ein nützliches Bauelement, dessen Funktion auf den ersten Blick wenig sinnvoll erscheint. Designer wissen aber, wie sie die Lösung von Schaltungs- und Layout-Problemen zu niedrigen Kosten ermöglichen kann und deshalb bieten sie ihn in verschiedenen Konfigurationen an.