Sie werden ein interessantes Phänomen feststellen: Ein 0-Ohm-Widerstand hat entgegen seinem Namen keinen Widerstand von null. Tatsächlich handelt es sich um einen Widerstand mit einem Widerstand von ungefähr null Ohm, der fast vernachlässigbar ist. Es gibt zwei Arten von Null-Ohm-Widerständen: SMT-Widerstände (Surface Mount Technology) mit 0 Ω (die einen oder mehrere Nullen zur Darstellung des Widerstands verwenden) und Durchsteck-Widerstände mit 0 Ω (die mit einem schwarzen Symbol gekennzeichnet sind).
Der 0-Ohm-Widerstand sieht zwar ähnlich aus wie Standardwiderstände, hat aber eine ganz andere Funktion. Er kann eine Vielzahl von Schaltungs- und Layoutproblemen zu extrem geringen Kosten und mit minimaler Komplexität lösen und bietet eine Reihe von effektiven Einsatzmöglichkeiten.
Warum einen 0-Ohm-Widerstand verwenden?
Ein Null-Ohm-Widerstand kann durch andere Alternativen ersetzt werden, wie z. B. eine Brücke, einen einpoligen Umschalter (SPDT) usw. Diese Alternativen erhöhen entweder die Kosten, führen zu einer beispiellosen Komplexität oder erfordern mehr Debugging-Arbeit. Im Gegensatz dazu ist ein Null-Ohm-Widerstand mit seiner Einfachheit und Effizienz zu einer wichtigen Lösung für die Verbesserung der Flexibilität, Herstellbarkeit und Kosteneffizienz von Schaltungen geworden.
Durch seine geringe Größe reduziert er den Platzbedarf um bis zu 30 % und ist somit ideal für platzbeschränkte Schaltungsdesigns mit hoher Dichte. Null-Ohm-Widerstände ermöglichen es Designern außerdem, Layouts ohne Neukonstruktion zu ändern. Darüber hinaus liegt ihr Preis bei nur 0,002 bis 0,01 US-Dollar pro Stück und ist damit deutlich niedriger als bei anderen Alternativen. 0-Ohm-Widerstände unterstützen automatisierte Montageprozesse und eignen sich daher perfekt für die Massenproduktion, wodurch die Gesamteffizienz der Fertigung weiter verbessert wird.
Die 11 wichtigsten Verwendungszwecke von 0-Ω-Widerständen
Nachdem wir nun die Bedeutung eines 0-Ohm-Widerstands kennengelernt haben, wollen wir uns mit den 11 wichtigsten Anwendungsbereichen befassen, um ein umfassendes Verständnis zu erlangen.
1. Überbrückung zur Ermöglichung einer einlagigen Verdrahtung
Einlagige Leiterplatten sind kostengünstig, aber die Vermeidung von Leiterbahn überlappungen ist eine schwierige Aufgabe, insbesondere bei einer großen Anzahl von Bauteilen auf der Platine. Ein 0-Ohm-Widerstand kann dieses Problem effektiv lösen. Er fungiert als physische Brücke zwischen den Schaltungspunkten und ermöglicht die Signalverlegung über vorhandene Leiterbahnen, ohne zusätzliche Leiterplattenlagen hinzuzufügen. Dies bietet eine kostengünstige Methode zur Realisierung kritischer Verbindungen, wenn der Verlegeplatz begrenzt ist.
2. Ersetzen von Jumpern für die automatisierte Produktion
Null-Ohm-Widerstände können Jumper ersetzen, um das Routing zu vereinfachen, was zu einem übersichtlichen Layout führt. Außerdem können sie Leiterbahnen auf mehreren Leiterplatten ersetzen, um EMI- und Signalintegritätsrisiken zu minimieren. Jumper können verwendet werden, wenn Sie manuelle Platzierung und Lötung anwenden. Das ist kein großes Problem. In der Massenproduktion werden jedoch in der Regel Bestückungsautomaten eingesetzt, die fast 100.000 SMT-Komponenten pro Stunde verarbeiten können. Im Vergleich zur manuellen Montage, die 50 bis 100 US-Dollar pro Stunde kostet und etwa 30 Sekunden pro Komponente dauert, bieten Bestückungsautomaten einen erheblichen Kostenvorteil.
3. Als Sicherung zum Schutz vor Überstrom
Im Vergleich zu Leiterbahnen haben Null-Ohm-Widerstände eine relativ geringere Strombelastbarkeit. Bei Überstrom schmilzt ein 0-Ohm-Widerstand als erstes und dient so als kostengünstige Sicherung, um schwerwiegendere Unfälle zu verhindern.
4. Schutz vor Reverse Engineering
Das Hinzufügen mehrerer Null-Ohm-Widerstände kann diejenigen, die Reverse Engineering betreiben wollen, erheblich verwirren. Nachdem Ingenieure den Schaltplan gezeichnet haben, müssen sie die verschiedenen Komponenten und ihre Funktionen identifizieren. Die 0-Ohm-Widerstände, insbesondere mit unterschiedlichen Farben, Gehäusen und ohne Widerstandsmarkierung, können diesen Schritt erschweren. Das wird jeden, der Ihre Leiterplatte kopiert, in den Wahnsinn treiben.
5. Konfigurationsoptionen bei Produkten mit mehreren Versionen
In elektronischen Produkten mit mehreren Versionen wird in der Regel das gleiche PCB-Design verwendet. Ihre Funktion unterscheidet sich jedoch zwischen den verschiedenen Versionen hinsichtlich der bestückten Komponenten. Beispielsweise verwenden Tablets mit nur WiFi und Versionen mit WiFi+3G in der Regel das gleiche Design, aber die Version mit nur WiFi hat kein 3G-Modul aufgelötet. In solchen Fällen kann eine bestimmte Schaltung vollständig isoliert werden, indem ein 0-Ohm-Widerstand installiert oder nicht installiert wird, wodurch Signalstörungen durch die nicht montierte Schaltung verhindert werden.
Null-Ohm-Widerstände sind kostengünstiger und platzsparender als DIP-Schalter und Jumper-Header. Diese Konfigurationsoptionen können vom Endbenutzer nicht geändert werden, ermöglichen jedoch die Aktivierung oder Deaktivierung bestimmter Funktionen für verschiedene Produktversionen während der Leiterplattenbestückung oder -prüfung.
6. Einpunkt-Erdung für Mixed-Signal-Leiterplatten
In Mixed-Signal-Schaltungen (die sowohl analoge als auch digitale Schaltungen enthalten) müssen die analoge Masse (AGND) und die digitale Masse (DGND) in der Regel getrennt werden. Ein Null-Ohm-Widerstand fungiert als steuerbarer Verbindungspunkt, der AGND und DGND zu einer Einpunkt-Erdung verbindet.
7. Aktivieren oder Deaktivieren von Schaltungsoptionen
Wenn Sie 0-Ohm-Widerstände strategisch im Leiterplattenlayout platzieren, können sie zum flexiblen Aktivieren oder Deaktivieren von Schaltungen verwendet werden. Die Schaltung funktioniert nicht ordnungsgemäß, wenn der 0-Ohm-Widerstand nicht verlötet ist. Nach dem Verlöten kann der Strom normal fließen und die Schaltung funktioniert.
Beispielsweise kann ein Chip-Pin einen doppelten Zweck erfüllen, nämlich einen Summer oder eine LED anzusteuern. Diese beiden Aufgaben können jedoch nicht gleichzeitig ausgeführt werden. Ingenieure können wahlweise einen Null-Ohm-Widerstand entweder in den Summer- oder in den LED-Schaltkreis einbauen. So lässt sich auf derselben Leiterplatte ganz einfach konfigurieren, welche Funktion aktiviert wird, ohne dass das Gesamtdesign geändert werden muss.
8. Platzhalter für Komponenten für flexible Anpassungen
Ein 0-Ohm-Widerstand kann oft als Platzhalter verwendet werden, sodass Designer später je nach Bedarf Komponenten einfach hinzufügen oder weglassen können. Diese Flexibilität ist während der Prototypenentwicklung und beim Testen entscheidend, wenn Anpassungen erforderlich sind. Die Anpassungen können ohne Änderung des Leiterplattenlayouts vorgenommen werden.
9. Isolieren für Tests und Debugging
Beachten Sie einen wichtigen Grundsatz: Stellen Sie sicher, dass der Umfang der Änderungen oder Eingriffe auf den kleinstmöglichen Bereich beschränkt ist. Das Testen und Debuggen eines neuen Designs ist eine anspruchsvolle Aufgabe. Die Funktionen vieler installierter Komponenten sind Ihnen unbekannt. Sie möchten auf keinen Fall, dass Schaltung 2 das Debuggen von Schaltung 1 beeinträchtigt. In diesem Fall können Sie einen 0-Ohm-Widerstand zur Isolierung verwenden.
10. Funktion als induktive oder kapazitive Bauteile
Bei Hochfrequenzsignalen kann ein 0-Ohm-Widerstand als Kondensator oder Induktivität dienen, um bei der Lösung von EMC-Problemen zu helfen. Dies ist vorteilhaft für Probleme zwischen der Stromversorgung und dem IC-Pin oder zwischen der Masse und der Erdung.
11. Bereitstellung eines Strommesspunkts
Wenn Sie den Stromverbrauch der gesamten Schaltung oder nur eines Chips messen möchten, können Sie einen 0-Ohm-Widerstand in Reihe mit der Stromversorgung schalten. Sobald die Prototyp-Platine fertig ist, können Sie den Widerstand entfernen, um die beiden Punkte mit einem Multimeter zu messen. Auf diese Weise lässt sich der tatsächliche Stromfluss des Chips oder der gesamten Schaltung messen. Auf diese Weise müssen Sie die Leiterbahnen auf der Platine nicht durchtrennen, sondern nur den Widerstand ablöten und nach der Messung wieder anlöten.
Schlusswort
Der 0-Ohm-Widerstand spielt eine entscheidende Rolle im modernen PCB-Design. Die elf oben aufgeführten Anwendungsbeispiele zeigen, wie 0-Ohm-Widerstände komplexe Schaltungsdesigns vereinfachen können. Durch geschickte Nutzung können PCB-Designer Herausforderungen bei Layout, Test und Konfiguration lösen, ohne die Schaltung neu zu entwerfen. Die Zusammenarbeit mit einem erfahrenen MOKOPCB gewährleistet die effektive Umsetzung dieser Designs.
Häufig gestellte Fragen zu Null-Ohm-Widerständen
1. Sind 0 Ohm möglich?
Auf keinen Fall. Man kann sagen, dass es keinen Widerstand mit Null Widerstand gibt. Ein 0-Ohm-Widerstand ist mit 0 Ohm gekennzeichnet, weil sein Widerstand so gering ist, dass er fast vernachlässigt werden kann.
2. Was ist der Wert eines Null-Ohm-Widerstands?
Je nach Genauigkeitsklasse variiert der Widerstandswert eines Null-Ohm-Widerstands, liegt jedoch im Allgemeinen unter oder bei 50 mΩ.
3. Wie lautet der Farbcode für einen 0-Ohm-Widerstand?
Der Farbcode eines Durchsteckwiderstands mit 0 Ω ist ein einzelnes schwarzes Band, das 0 Ω kennzeichnet.
4. Bedeutet 0 Ohm keine Durchgängigkeit?
Nein, es ist Durchgang. Wenn der Widerstand 0 Ohm beträgt, bedeutet dies, dass Strom ungehindert fließen kann. Der Stromkreis ist durchgängig. Umgekehrt bedeutet ein Messergebnis von unendlich, dass der Stromkreis unterbrochen ist und kein Strom fließen kann. Es besteht kein Durchgang.
5. Was ist der Unterschied zwischen einem Draht und einem 0-Ohm-Widerstand?
Wie bereits erwähnt, haben 0-Ω-Widerstände viele Verwendungszwecke und können in einigen Fällen Drähte ersetzen, um die Effizienz der automatisierten Produktion zu verbessern.
