ゼロオーム抵抗は何のためのものか？

「ゼロオーム抵抗」という語は、慣れていないと新人や世間知らずの回路設計者をからかうジョークのように聞こえるかもしれません。何だかんだ言っても、設計者には設計を簡素化し、部品表（BOM）を削減するというプレッシャーが常にかかっています。ただし、ゼロオーム抵抗はまったくジョークではありません。証拠として、この記事の執筆時点で、Digi-Keyには1つのバージョンが150,000個在庫されていることを考慮してください。明らかに、これらは実際に使用されているのです。

では、なぜそれが必要なのでしょう？設計の改善に役に立たないものを追加して何の得があるでしょう？ 省略すれば、コストと基板スペースを節約できますが。

この一見すると「役に立たない」コンポーネントが理にかなっている理由は少なくとも3つあります。そのうち2つは、設計、テスト、製造に関係しますが、3つ目は...、まあ、今はこれらとあまり関係がないということにしましょう。

1：プリント回路基板のレイアウト

図1：2010年製電子レンジ用の片面フェノール基板には、電源（低電圧および高電圧）、変圧器、および電源装置が組み込まれています。左側から約3分の1の位置の上端で上面ジャンパが使用されていることに注目してください。（画像提供：Amazon.com）

今でも有効な古い理由から始めましょう。約50年前、「プリント回路基板」または「PCB」と呼ばれるこの新しい基板の初期には、両面に被膜された今の標準FR4ガラスエポキシ基板は存在しませんでした。代わりに初期の基板は、プレスされたフェノール紙でできたもので、片面にのみ銅が付いていました。コンポーネントの実装は手差しでしたが、真空管ソケット、ディスクリートトランジスタ、受動部品、トランス、コネクタなど、大きなコンポーネントが大部分だったのでそれは可能でした。

基板の配線を片面だけでレイアウトするには熟練が必要で、ただ単に不可能な場合もよくありました。解決策は、ワイヤジャンパが「ブリッジオーバー」領域に追加され、2つのトレース間の接続が可能になったことでした。機械挿入に移行するにつれて、ベーシックなワイヤージャンパは、同じ機能を提供する、本体が標準化されたディスクリートのゼロオーム抵抗に置き換えられました。

片面フェノール基板とそのジャンパは、今でも使用されています。コーヒーメーカーや電子レンジなどの最新の電化製品でさえも、トランスなどのより大きなコンポーネントを取り付ける場合は片面フェノール基板を使用し、ジャンパを使用してトポロジの問題を解決します（図1）。

2：回路と基板の柔軟性

ゼロオーム抵抗は、現在の多層FR-4基板の設計でも使用されています。レイアウトのルーティングが非常に複雑なため、一部のパス接続を単純に結合できない場合があります。解決策は、ゼロオーム抵抗を介して、その重要なスポットで数セント分の追加レイヤを「買う」ことです。

これらの抵抗は、回路の相互接続と動作の再構成を容易にもします。また、デバッグとテストのために基板のサブ回路間の完全な電気的分離を可能にします。小さなSMTゼロオーム抵抗であっても、この部品のはんだ落としやはんだ付けのほうが、薄いPCBトレースをカットして復元するよりは簡単です。また、すべての構成に必要ではないフィルタ段や、テストおよび較正サイクルで無効にする必要がある追加のフィルタ段などの回路機能を短絡させるためにもゼロオーム抵抗を使用することができます。

もう1つの用途としては、基板を実装してはんだ付けした後でも、これらの抵抗を使用して、単一のプリント基板のレイアウトをさまざまな構成に合わせて調整できるようにすることです。最も単純なケースとして、減衰回路やスナバ回路で、0Ωまたは10Ωのいずれかを必要とする信号経路を考えてみてください。正確な値は、製品が駆動する負荷の仕様によって決定されます。基板は、0Ωまたは10Ωの単一抵抗に対応するようにレイアウトできます。そして、そのアセンブリ工程のBOMか、手差し挿入ではんだ付けするBOMに適切な値を設定することができます。あるいは、回路とプリント基板で、0Ωと10Ωの両方の抵抗を並列に設計し、10Ωが正しい値の場合は0Ωを捨てることができます。

別のオプションがあります。2つのプリント基板レイアウトを作成し、1つには所定の位置に抵抗を置き、もう1つは抵抗がないものにします。そうは言っても、基板を1つだけにし、必要に応じてゼロオーム抵抗を追加したり、取り除くほうが、より安価、よりスマート、より優れた在庫管理と言えます。

3：回路図上の覆いのベール

最後に、ゼロオーム抵抗にはやや曖昧な別の論拠があります。回路の機能を複雑にしてベールで覆うようにして、設計のリバースエンジニアリングを試みる者を混乱させることです。これは、主にアナログ回路を備えた単純な片面基板の初期の頃に一般的でしたが、それでも電源機能などのより低密度の領域では今なお行われています。この方法で回路図を詳しく調べる場合、最初のステップは、回路図をたどって、さまざまなコンポーネントとその役割を特定することです。いくつかのゼロオーム抵抗を回路図に滑り込ませると、2番目のステップがより複雑になります（これは、NOPを使用してプログラムとループのタイミングを調整する「ダーティ」ソフトウェアトリックにいくらか似ています）。

ゼロオーム抵抗 - 複数のパッケージ

ゼロオーム抵抗には、単一ユニットと複数ユニットがあります。たとえば、NTE Electronics, IncのSR1-0805-000は、標準の0603（1.5 × 0.8mm、0.06 × 0.03インチ）の面実装（SMT）パッケージのシングルチップ抵抗です（図2）。

図2：NTE Electronics, IncのSR1-0805-000は、0603パッケージのゼロオーム抵抗で、見かけも扱い方も他のSMTチップコンポーネントと同様です。（画像提供：NTE Electronics）

互いに近接し、複数のゼロオーム抵抗が必要な状況では、0804パッケージに4つの抵抗を備えたPanasonicのEXB-28VR000Xアレイを利用できます（図3）。

図3：PanasonicのEXB-28VR000Xは、標準0804パッケージの4連抵抗ゼロオームアレイです。（画像提供：Digi-Key Electronics、Panasonicの出典素材を使用）

興味深いことに、ゼロオーム抵抗の仕様には2つの変わった属性があります。まず、許容誤差の仕様がありません。この数値は通常、抵抗の公称値のプラス/マイナスの一定の比率になりますが、これはゼロオームでは意味がありません。次に、これらのジャンパには最大電力定格がありますが、これは、I²RとRによって定義される損失がゼロオームであるため、不要と思われます。ただし、ゼロオーム抵抗は、実際には完全に0Ωというわけではなく、ほとんどの場合、最大電流定格を規定する50mΩなどの最大実抵抗が指定されています（表1）。

表１：ゼロオーム抵抗といっても完全に0Ωではなく、ほとんどの場合、最大電流定格を規定する50mΩなどの最大実抵抗が指定されています。（表提供：Panasonic）

結論

ゼロオーム抵抗は、一見すると不要な機能を持つ、役に立たないように見えるコンポーネントの見事な例です。しかし、これを承知し、複雑な問題を最小限に抑え、回路とレイアウトの問題を非常に低いコストで解決する方法を理解している設計者にとっては大いに役立ちます。このような理由から、ベンダーはこの製品をさまざまな構成で提供しています。

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