Si le terme «résistance zéroohm» ne vous est pas familier, vous pouvez penser qu'il s'agit d'une sorte de plaisanterie à faire aux concepteurs de circuit qui débutent ou qui sont un peu naïfs. Après tout, ils sont soumis à une pression constante pour simplifier leurs conceptions et réduire la nomenclature (BOM). Cependant, la résistance zéroohm n'a rien d'une plaisanterie. Pour preuve, sachez qu'au moment où nous écrivons ces lignes, Digi-Key dispose de 150000exemplaires d'une version en stock. Elles sont donc clairement utilisées.
Alors, pourquoi en voudriez-vous une? Quels avantages peuvent apporter ces résistances à une conception qui fonctionne tout aussi bien sans elles, économisant ainsi de l'argent et de l'espace carte?
Il existe au moins trois raisons pour lesquelles ce composant apparemment «inutile» prend tout son sens. Deux raisons sont liées à la conception, au test et à la fabrication. Quant à la troisième, disons qu'elle n'a rien à voir avec ces deux-là.
1. Configuration de la carte à circuit imprimé
Figure1: Cette carte à circuit imprimé phénolique monoface provenant d'un four à micro-ondes de 2010 contient les alimentations (basse et haute tension), le transformateur et les dispositifs de puissance. Notez l'utilisation de cavaliers sur le bord supérieur à environ un tiers de la carte à partir de la gauche. (Source de l'image: Amazon.com)
Commençons par une raison plus ancienne qui est encore d'actualité. Il y a environ une cinquantaine d'années, à l'apparition de cette nouvelle chose appelée «carte à circuit imprimé», notre carte en verre-époxy FR-4 standard plaquée sur les deux faces n'existait pas. À la place, les premières cartes étaient faites de papier phénolique pressé avec du cuivre sur une seule face. Les composants étaient insérés à la main. Cela était possible, car la plupart d'entre eux étaient de grande taille, comme les supports de tube à vide, les transistors discrets, les composants passifs, les transformateurs et les connecteurs.
Il fallait une grande habileté pour réaliser le câblage d'une carte en utilisant des pistes sur une seule face. Parfois, c'était même tout simplement impossible. La solution: des cavaliers étaient ajoutés pour «relier» des zones et permettre de connecter deux pistes. Lorsque l'insertion par machine a pris le relais, le cavalier de base a été remplacé par une résistance zéroohm discrète et standard remplissant la même fonction.
Les cartes phénoliques monofaces avec cavaliers sont toujours utilisées. Même les appareils électroménagers modernes, comme les machines à café ou les fours à micro-ondes, utilisent encore des cartes phénoliques monofaces lorsqu'il y a des composants plus grands à monter (comme les transformateurs) et utilisent des cavaliers pour résoudre les problèmes de topologie (Figure1).
2. Flexibilité des circuits et des cartes
Les résistances zéroohm ont toujours leur place dans la conception de nos cartes FR-4 multicouches modernes. Il peut y avoir des cas où le routage de la configuration est si compliqué que certaines connexions du trajet sont simplement impossibles. La solution consiste à «acheter» une couche supplémentaire pour quelques centimes dans cette zone critique via une résistance zéroohm.
Ces résistances peuvent également faciliter la reconfiguration de l'interconnexion et du fonctionnement d'un circuit. Elles permettent une séparation électrique complète des sous-circuits d'une carte pour le débogage et les tests, car il est plus facile de dessouder/souder une résistance CMS zéroohm (même minuscule) que de couper et d'essayer ensuite de restaurer une piste de circuit imprimé pas plus épaisse qu'un cheveu. Elles peuvent également être utilisées pour court-circuiter des fonctions du circuit, comme des étages de filtre supplémentaires, qui ne sont pas nécessaires dans toutes les configurations ou qui doivent être désactivées pour les cycles de test et d'étalonnage.
Une autre utilisation de ces résistances permet d'adapter une même carte à circuit imprimé à différentes configurations, même après l'insertion des composants et le soudage de la carte. Dans le cas le plus simple, imaginons le trajet d'un signal qui nécessite zéroohm ou 10ohms (Ω) dans un circuit d'amortissem*nt, la valeur correcte étant déterminée par les spécificités de la charge que le produit va commander. La carte peut être configurée pour recevoir une seule résistance de zéroohm ou 10Ω, et la valeur appropriée inscrite sur la nomenclature pour cet assemblage peut être exécutée ou insérée et soudée à la main. Ou alors, le circuit et la carte à circuit imprimé peuvent être conçus avec les résistances zéroohm et 10Ω en parallèle, et celle de zéroohm peut être retirée si 10Ω est la valeur correcte.
Il existe une autre option: créer deux configurations de carte à circuit imprimé, l'une avec une résistance en place et l'autre sans aucune résistance. Cependant, il est moins coûteux, plus intelligent et plus intéressant pour la gestion des stocks d'avoir une seule carte et d'insérer/de retirer la résistance zéroohm selon les besoins.
3. Brouiller les pistes
Enfin, il existe une raison moins évidente d'utiliser des résistances zéroohm: la possibilité de complexifier et de dissimuler les fonctionnalités d'un circuit et de semer le doute lorsqu'une personne essaie de retracer et donc de rétroconcevoir une conception. Même si cette pratique était plus courante au début des cartes monofaces plus simples qui contenaient surtout des circuits analogiques, elle est encore d'actualité pour certains secteurs où la densité est inférieure, comme les fonctions d'alimentation. Lorsque l'on examine le schéma d'un circuit de cette manière, la première étape consiste à retracer le schéma, avant d'essayer d'identifier les différents composants et leurs rôles. L'intégration de quelques résistances zéroohm complique cette deuxième étape (c'est un peu comme l'utilisation d'instructions NOP pour ajuster un programme et la temporisation des boucles).
Zéroohm, plusieurs boîtiers
Les résistances zéroohm sont disponibles sous forme d'unités simples ou multiples. Par exemple, le dispositif SR1-0805-000 de NTEElectronics,Inc est une résistance pavé simple dans un boîtier 0603 standard de 1,5mm × 0,8mm (0,06po × 0,03po) avec technologie de montage en surface (CMS) (Figure2).
Figure2: Le dispositif SR1-0805-000 de NTEElectronics,Inc est une résistance zéroohm dans un boîtier 0603 qui ressemble à n'importe quel autre composant CMS et fonctionne comme tel. (Source de l'image: NTEElectronics)
Pour les situations où plusieurs résistances zéroohm sont nécessaires à proximité les unes des autres, il existe la matrice EXB-28VR000X de Panasonic avec quatre résistances dans un boîtier 0804 (Figure3).
Figure3: L'EXB-28VR000X de Panasonic est une matrice de quatre résistances zéroohm dans un boîtier 0804 standard. (Source de l'image: Digi-KeyElectronics, à partir d'un document source de Panasonic)
Il est intéressant de noter que les résistances zéroohm présentent deux attributs inhabituels dans leurs spécifications. Tout d'abord, elles n'incluent aucune spécification de tolérance. Cette donnée est généralement un pourcentage (positif ou négatif) de la valeur nominale de la résistance, ce qui n'a aucun sens à zéroohm. Ensuite, les cavaliers présentent une puissance nominale maximale, ce qui semble inutile étant donné que leur dissipation définie par I2R et R est ici de 0ohm. Toutefois, même une résistance zéroohm n'est pas parfaite: la plupart spécifient bel et bien une résistance réelle maximale, comme 50milliohms (mΩ), ce qui exige des courants nominaux maximum (Tableau1).
Tableau1: Même une résistance zéroohm n'est pas parfaite. La plupart spécifient bel et bien une résistance réelle maximale, comme 50mΩ, ce qui exige des courants nominaux maximum. (Source du tableau: Panasonic)
Conclusion
La résistance zéroohm est un excellent exemple de composant dont les fonctions semblent au premier abord superflues, voire inutiles. Et pourtant, elle est très utile pour les concepteurs qui comprennent son mode de fonctionnement et qui savent comment elle peut aider à résoudre les problèmes de circuit et de configuration à un très faible coût, avec très peu voire aucunes complications. C'est pour cela que les fournisseurs en proposent dans de nombreuses configurations.
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À propos de l'auteur
BillSchweber est ingénieur en électronique. Il a écrit trois manuels sur les systèmes de communications électroniques, ainsi que des centaines d'articles techniques, de chroniques et de présentations de produits. Il a auparavant travaillé en tant que responsable technique de site Web pour plusieurs sites spécifiques pour EETimes et en tant que directeur de publication et rédacteur en chef des solutions analogiques chez EDN.
Chez AnalogDevices,Inc. (l'un des principaux fournisseurs de circuits intégrés analogiques et à signaux mixtes), Bill a œuvré dans le domaine des communications marketing (relations publiques). Par conséquent, il a occupé les deux côtés de la fonction RP technique: présentations des produits, des récits et des messages de la société aux médias, et destinataire de ces mêmes informations.
Avant d'occuper ce poste dans les communications marketing chez Analog, Bill a été rédacteur en chef adjoint de leur revue technique respectée et a également travaillé dans leurs groupes de marketing produit et d'ingénierie des applications. Avant d'occuper ces fonctions, Bill a travaillé chez InstronCorp., où il était chargé de la conception de circuits analogiques et de puissance, et de l'intégration de systèmes pour les commandes de machines de test de matériaux.
Il est titulaire d'un master en génie électrique (Université du Massachusetts) et d'un baccalauréat en génie électrique (Université Columbia). Il est ingénieur professionnel agréé, titulaire d'une licence de radioamateur de classe avancée. Bill a également organisé, rédigé et présenté des cours en ligne sur divers sujets d'ingénierie, notamment des notions de base sur les MOSFET, la sélection d'un CAN et la commande de LED.
