Obwohl ein Null-Ohm-Widerstand keinen Widerstand hat, kann er dennoch in einer Schaltung eine wichtige Funktion erfüllen. Er ermöglicht es, Leiterbahnen zu überbrücken und somit eine Verbindung zwischen zwei Punkten herzustellen. Durch diese Verbindung können Signale und Energie ohne Unterbrechung fließen.
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Alles über den 0-Ohm-Widerstand: Bedeutung und Verwendung
Welchen Nutzen kann ein 0-Ohm-Widerstand in einem Schaltkreis haben und warum könnte es notwendig sein, ihn einzubauen, obwohl er keinen Widerstand bietet?
Diese scheinbar nutzlose Komponente erfüllt tatsächlich mindestens drei wichtige Funktionen. Zwei davon sind eng mit dem Design, Test und der Herstellung verbunden, während die dritte Funktion eine ganz andere ist.
Der entscheidende Faktor: Das Design der gedruckten Schaltung
Vor fünfzig Jahren waren Leiterplatten noch neu und FR4-Glasepoxidplatten mit beidseitiger Beschichtung gab es noch nicht. Die frühesten Platinen bestanden stattdessen aus gepresstem Phenolpapier mit einer Kupferbeschichtung auf nur einer Seite. Die Komponenten wurden von Hand eingesetzt, da die meisten von ihnen groß waren, wie z.B. Vakuumröhrensockel, diskrete Transistoren, passive Bauelemente, Transformatoren und Steckverbinder.
Die Verdrahtung einer Platine mit Leiterbahnen auf nur einer Seite war einst eine sehr knifflige Aufgabe, die manchmal sogar als unlösbar galt. Um dennoch Verbindungen zwischen zwei Leiterbahnen herzustellen, wurden Drahtbrücken verwendet. Mit dem Einzug der maschinellen Bestückung wurde die Drahtbrücke durch einen diskreten, standardisierten Null-Ohm-Widerstand ersetzt, der dieselbe Funktion erfüllte.
Trotz der fortschrittlichen Technologie, die wir heute haben, werden einseitige Phenolharzplatinen und Brücken immer noch in einigen Geräten eingesetzt, um größere Komponenten wie Transformatoren zu montieren oder Topologieprobleme zu lösen.
Grund Nr. 2: Flexibilität als Grundlage für Schaltungsdesigns
Null-Ohm-Widerstände finden auch heute noch Verwendung in mehrschichtigen FR-4-Leiterplattendesigns. Wenn die Leiterbahnführung zu kompliziert ist und einige Verbindungen nicht hergestellt werden können, kann ein Null-Ohm-Widerstand an der kritischen Stelle eine zusätzliche Schicht ermöglichen.
Diese Widerstände erleichtern auch die Umkonfiguration und den Betrieb einer Schaltung. Sie ermöglichen eine vollständige elektrische Trennung zwischen den Teilschaltungen einer Leiterplatte, was das Debugging und Testen erleichtert. Ein SMT-Null-Ohm-Widerstand kann leichter ausgelötet oder verlötet werden als eine feine Leiterbahn aufzuschneiden und wiederherzustellen. Sie können auch genutzt werden, um Funktionen wie zusätzliche Filterstufen zu überbrücken, die nicht in allen Konfigurationen benötigt werden oder für Test- und Kalibrierzyklen deaktiviert werden müssen.
Die Verwendung von Widerständen ermöglicht es, 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 ausgelegt 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 weitere Option besteht darin, zwei verschiedene Leiterplatten-Layouts zu erstellen, eines mit einem Widerstand und eines ohne. Allerdings ist es kosteneffektiver, intelligenter und praktischer, nur ein Layout zu haben und den Null-Ohm-Widerstand je nach Bedarf zu platzieren oder zu entfernen.
Grund Nr. 3: Reverse-Engineering-Abwehr
Null-Ohm-Widerstände haben eine weitere, weniger offensichtliche Funktion: Sie können dazu verwendet werden, eine Schaltung zu verkomplizieren und zu verbergen, um Reverse-Engineering zu erschweren. Diese Technik wurde in der Anfangszeit der einfachen analogen Schaltungen auf einseitigen Leiterplatten häufig angewendet und findet auch heute noch in Bereichen mit geringerer Dichte wie z.B. bei Leistungsschaltungen Anwendung. Durch das Einsetzen von Null-Ohm-Widerständen wird das Rückverfolgen des Schaltplans erschwert, da der erste Schritt darin besteht, den Schaltplan nachzuzeichnen und die verschiedenen Komponenten und ihre Funktionen zu identifizieren. Das Hinzufügen von Null-Ohm-Widerständen erschwert diesen zweiten Schritt erheblich, ähnlich wie der Einsatz von NOPs in der Software zur Anpassung des Programm- und Schleifentimings.
Null-Ohm-Widerstände in verschiedenen Paketgrößen
Es gibt Null-Ohm-Widerstände als Einzel- oder Mehrfacheinheiten. Der SR1-0805-000 von NTE Electronics, Inc ist ein Beispiel für einen einzelnen Chipwiderstand im branchenüblichen 0603-SMT-Gehäuse mit Maßen von 1,5 × 0,8 Millimetern (mm) (0,06 × 0,03 Zoll).
Das EXB-28VR000X-Array von Panasonic enthält vier Null-Ohm-Widerstände, die in einem 0804-Gehäuse untergebracht sind und ideal für Situationen sind, in denen mehrere Widerstände in unmittelbarer Nähe zueinander benötigt werden.
Null-Ohm-Widerstände sind aufgrund ihres Widerstandswertes von 0 Ohm speziell. Sie haben keine Toleranzgrenze, was normalerweise als Prozentsatz des Nennwertes angegeben wird, und ein maximaler Nennwert wird angegeben. Es gibt jedoch eine maximale tatsächliche Widerstandsstärke von 50 Milliohm.
Was der Null-Ohm-Widerstand uns bringt
Ein Null-Ohm-Widerstand ist ein Bauelement, dessen Funktion auf den ersten Blick überflüssig aussieht. Designer verstehen aber, wie sie ihnen bei der Lösung von Schaltungs- und Layout-Problemen zu sehr niedrigen Kosten helfen kann. Daher bieten die Anbieter verschiedene Konfigurationen davon an.
