¿Para qué se usan las resistencias de cero ohmios?

Si no está familiarizado, el término "resistencia de cero ohmios" puede parecer una especie de broma para los diseñadores de circuitos nuevos o ingenuos. Después de todo, están bajo presión constante para simplificar sus diseños y reducir la lista de materiales (BOM). Sin embargo, la resistencia de cero ohmios no es ninguna broma. Como prueba, considere que, al momento de escribir este artículo, Digi-Key cuenta con150,000 unidades de una versión en stock. Claramente, se están utilizando.

Entonces, ¿por qué querría uno? ¿Qué puede agregar a un diseño que no obtendría si se deshiciera de él, ahorrando así costos y espacio en la placa?

Hay al menos tres razones por las cuales este componente aparentemente "inútil" tiene sentido. Dos de ellas están relacionados con el diseño, las pruebas y la fabricación, mientras que la tercera... bueno, digamos que tiene poco que ver con esto.

1. Diseño de placas de circuito impreso:

Figura 1: Esta placa de CI simple, fenólica de un microondas de 2010 contiene las fuentes de alimentación (alto y bajo voltaje), el transformador y los dispositivos de alimentación. Observe el uso de los puentes laterales superiores a lo largo del margen superior, aproximadamente un tercio del camino desde el lado izquierdo. (Fuente de la imagen: Amazon.com)

Comencemos con una razón más antigua que todavía es factible. Hace unos cincuenta años, en los primeros días de estos nuevos elementos denominados "placas de circuito impreso" o placas de CI, no existía nuestra placa FR4 estándar de vidrio epoxi y revestida en dos lados. En cambio, esas primeras placas estaban hechas de papel fenólico prensado con cobre en un solo lado. Los componentes se insertaron a mano, lo que era factible ya que la mayoría de ellos eran grandes, como tomas de tubos de vacío, transistores discretos, pasivos, transformadores y conectores.

Se necesitó una verdadera habilidad para diseñar el cableado de una placa con trazas en un solo lado, y hubo momentos en que era simplemente imposible. La solución: se agregaron puentes de cables a las áreas de "unión" para permitir la conexión entre dos trazas. A medida que el uso de la inserción automática se extendía, el puente de cable básico se reemplazaba con una resistencia discreta, estándar, de cero ohmios para cumplir la misma función.

Las tablas fenólicas simples y sus puentes todavía se usan. Incluso los electrodomésticos modernos, como las cafeteras o los microondas, todavía usan placas fenólicas simples cuando hay componentes más grandes para montar, como transformadores y usan puentes para resolver problemas de topología (Figura 1).

2. Circuito y flexibilidad de la placa

Las resistencias de cero ohmios todavía tienen un lugar en nuestro moderno diseño de la placa FR-4 multicapa. Puede haber casos en los que el recorrido del diseño es tan complicado que algunas conexiones del recorrido simplemente no se pueden completar. La solución es "comprar" una capa adicional por unos pocos centavos en ese punto crítico a través de una resistencia de cero ohmios.

Estas resistencias también pueden facilitar la reconfiguración de la interconexión y operación de un circuito. Permiten una separación eléctrica completa entre los subcircuitos de una placa para depurar y probar, ya que es más fácil soldar o soldar incluso una pequeña resistencia de cero ohmios de tecnología de montaje en superficie (SMT) que cortar y luego tratar de restaurar un rastro de PCB delgado. También se pueden usar para acortar las funciones del circuito, como etapas de filtro adicionales que no son necesarias en todas las configuraciones o pueden tener que desactivarse para los ciclos de prueba y calibración.

Estas resistencias también se usan para permitir que un solo diseño de placa de CI se adapte a diferentes configuraciones, incluso después de que la placa esté llena y soldada. En el caso más simple, considere un recorrido de señal que necesita cero ohmios o 10 ohmios (Ω) en un circuito amortiguador o protector, con el valor correcto determinado por los detalles de la carga que conducirá el producto. La placa se puede diseñar para acomodar una sola resistencia de cero ohmios o 10 Ω, y poner el valor apropiado en la BOM para ese conjunto ejecutado o insertado y soldado a mano. Alternativamente, el circuito y la placa de CI pueden diseñarse con las resistencias de cero ohmios y 10 Ω en paralelo, y la de cero ohmios se elimina si 10 Ω es el valor correcto.

Hay otra opción: crear dos diseños de placa de CI, uno con una resistencia en su lugar y otro sin resistencia. Sin embargo, es más barato, más inteligente y con mejor gestión de inventario tener una sola placa e insertar o quitar la resistencia de cero ohmios según sea necesario.

3. Un delgado manto sobre el esquema

Finalmente, hay una razón menos obvia para las resistencias de cero ohmios: complicar y ocultar la función de un circuito y confundir a alguien que intenta trazar y, por lo tanto, aplicar ingeniería inversa a un diseño. Si bien esto era más común y más sencillo en los primeros días de las tarjetas simples con circuitos principalmente analógicos, todavía se realiza para áreas de menor densidad, como las funciones de alimentación. Al delimitar un diagrama de circuito de esta manera, el primer paso es trazar el esquema y luego tratar de identificar los diversos componentes y sus roles. El deslizamiento de unas pocas resistencias de cero ohmios hace que el segundo paso sea más complicado (es algo análogo al truco del software "sucio" de usar los NOP para ajustar el programa y la sincronización del bucle).

Cero ohmios, paquetes múltiples

Las resistencias de cero ohmios están disponibles como unidades simples y múltiples. Por ejemplo, el SR1-0805-000 de NTE Electronics, Inc es un resistor de chip único en un paquete estándar de tecnología de montaje en superficie (SMT) de 0603 1.5 × 0.8 milímetros (mm) (0.06 × 0.03 pulgadas) (Figura 2).

Figura 2: El SR1-0805-000 de NTE Electronics, Inc es una resistencia de cero ohmios en un paquete 0603 que se ve y se maneja como cualquier otro componente de chip SMT. (Fuente de la imagen: NTE Electronics)

Para situaciones en las que se necesitan múltiples resistencias de cero ohmios cerca una de otra, está disponible la matriz Panasonic EXB-28VR000X con cuatro resistencias en un paquete 0804 (Figura 3).

Figura 3: El EXB-28VR000X de Panasonic es una matriz de cuatro resistencias de cero ohmios en un paquete estándar 0804. (Fuente de la imagen: Digi-Key Electronics, con material fuente de Panasonic)

Curiosamente, las resistencias de cero ohmios tienen dos atributos inusuales en sus especificaciones. En primer lugar, no tienen una especificación de tolerancia. Ese número normalmente se denomina como más o menos algún porcentaje del valor nominal de la resistencia, lo que no tiene sentido a cero ohmios. En segundo lugar, estos puentes tienen una potencia máxima de salida, lo que parece innecesario, ya que su disipación definida por I²R y R aquí es 0 ohmios. Sin embargo, incluso una resistencia de cero ohmios no es perfecta: la mayoría especifica una resistencia real máxima, como 50 miliohmios (mΩ), que exige clasificaciones de corriente máxima (Tabla 1).

Tabla 1: Incluso una resistencia de cero ohmios no es perfecta: la mayoría especifica una resistencia real máxima, como 50 mΩ, que exige las clasificaciones de corriente máxima. (Fuente de la tabla: Panasonic)

Conclusión

La resistencia de cero ohmios es un excelente ejemplo de un componente cuya función parece innecesaria al principio, y tal vez incluso inútil. Sin embargo, es bastante útil para los diseñadores que la conocen y entienden cómo puede ayudar a resolver problemas de circuitos y diseño a un costo muy bajo y sin complicaciones o con complicaciones mínimas. Por esas razones, los proveedores las ofrecen en varias configuraciones.

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