מה עושים עם נגד שאין לו התנגדות, איך יכול להיות שהוא מוגבל בזרם, ומה לכל הרוחות זה אומר כשהדיוק שלו הוא "פלוס/מינוס 5%"?
שימושים
במבט ראשון, נגד עם התנגדות אפס נראה כמו הרכיב הכי מיותר בעולם: אם צריך במעגל משהו שמוליך בלי התנגדות, למה לא לשים פשוט חוט (או trace, במעגל מודפס)? אף על פי כן, כל אתר אלקטרוניקה ראוי לשמו מחזיק מבחר דגמים של נגדי אפס אוהם, בשלל גדלים סטנדרטיים, דירוגי זרם ואפילו אחוזי דיוק. הסיבה לכך, כפי שנראה מיד, היא שבתסריטים מסוימים דווקא נוח לנו לעבוד עם "חוט" (או trace) שבנוי לתוך מארז של נגד סטנדרטי.
התסריט הראשון, שהיה בוודאי נפוץ יותר בעבר אבל עדיין קיים במכשירי חשמל ביתיים למיניהם, הוא גישור. בתמונה הבאה מוצג חלק מכרטיס של מכונת כביסה מהעשור הקודם. כרטיס זה הוא בעל שכבת הדפסה אחת בלבד (שאינה נראית בתמונה): בצד שאנחנו רואים כאן יש רק כיתובים, חורים, ורכיבים שהושחלו לתוכם והולחמו בצד השני. פסי המתכת, שמסודרים פה כל כך יפה עם כיתובי "Jxx", הם פשוט גשרים מוליכים (Jumper) בין נקודות שונות במעגל – חיבורים שאי אפשר היה לבצע בתכנון PCB רגיל על שכבה יחידה בלי ש"יחתכו" חיבורים אחרים.
והנה חלק מהצד השני של אותו כרטיס. שימו לב לשני הנגדים הגדולים עם הספרה 0 עליהם, ושימו לב בעיקר ל-traces שעוברים מתחתם.
גם בצד הזה, מי שתכנן את המעגל נזקק ל"גשרים" כדי להשלים את העריכה ללא התנגשויות. הנגדים האלה פשוט מחברים בין נקודות במעגל ומתירים לחיבורים אחרים לעבור מתחתם בלי לגרום לקצר. אם הייתה להם התנגדות, הם היו עלולים להשפיע לרעה על התפקוד האלקטרוני של המעגל. למה לא להשתמש גם כאן בפסי מתכת? לחלופין, למה אין רכיב SMD נפרד ייעודי לגישור כזה? כנראה כי הצורה של נגד כל כך נפוצה ומוכרת, שלא צריך לעשות שום דבר יוצא דופן כדי להוסיף את "טביעת הרגל" (footprint) המתאימה, ואז לאכלס אותה (ידנית או במכונה) עם נגד אפס. כשצריך גשרים קטנים זה נוח בתכנון וזה נוח בייצור, אז למה לא?
תסריט השימוש השני לנגדי אפס הוא קביעת כתובות וקונפיגורציות. נניח שתכננתי מעגל עם מיקרו-בקר, עם תוכנה שמסוגלת למלא שתי פונקציות (למשל לתפקד כיחידה שולטת או כיחידה נשלטת), ומה שקובע איזו פונקציה תרוץ בפועל הוא חיבור או ניתוק פיזי של רגל מסוימת של המיקרו-בקר מהאדמה. איך זה יתבצע? גשר הלחמה פשוט יכול לעבוד, אבל למכונות שרגילות להציב ולהלחים רכיבי SMD קשה ליצור אותו. נגד אפס, לעומת זאת, הוא אידאלי לתפקיד ומאוד אסתטי.
גם בהגדרת כתובות (למשל, כשיש מספר מעגלי חיישנים זהים במערכת ניטור, ורוצים אופציה "לדבר" עם כל אחד מהם בנפרד), פתרון מקובל הוא להקצות לעניין מספר פיני GPIO, ולחבר כל אחד מהם לאדמה או להשאיר אותו צף, מה שיוצר מעין "מספר בינארי" שהמיקרו-בקר יכול לקרוא ולהשתמש בו ככתובת. אם יש סיכוי שטכנאי יצטרך להגדיר או לשנות כתובות בשטח, מקובל לשים על הלוח רכיב DIP Switch. בשביל כתובות קבועות יותר, נגד אפס הוא פתרון קל, קומפקטי וזול בהרבה. אם כי, בינינו, גם נגד עם ערך גדול יותר יעבוד יופי.
תסריט השימוש השלישי הוא זה שאנחנו לא אמורים לראות במוצר סופי: חיבור או ניתוק הפיכים של חלקים במעגל לצורך בדיקות ודיבוג. דוגמה טריוויאלית: אם אני רוצה למדוד את צריכת הזרם של תכנון מעגל חדש באמצעות מד זרם חיצוני, אני יכול לשים footprint של נגד בין בית הסוללה לשאר המעגל, למדוד את הזרם בין הפדים של ה-footprint, ואם הכול בסדר – להלחים נגד אפס ולהעביר ללקוח, או לעבור לשלב הבדיקות הבא.
אפשר למצוא באינטרנט עוד כמה שימושים, כגון הפרדה נוחה (מבחינת התוכנה לעריכת PCB, לפחות) בין האדמות של הצד האנלוגי והצד הדיגיטלי במעגל מעורב, ואפילו כאמצעי להטעייה של מי שינסה לפענח את המעגל כדי להעתיק אותו – אם כי אני בספק אם טריק כזה יעכב מישהו ליותר מכמה דקות, במקרה הטוב.
פרמטרים
הפרמטר של "אחוזי הדיוק" שהזכרתי למעלה אכן קיים (לחלק מהדגמים, לא לכולם), אך כמובן שהוא חסר משמעות לחלוטין: מה זה אומר בכלל, אחוז או חמישה אחוזי סטייה מאפס? ההשערה שלי היא שזהו פרמטר ברירת מחדל שמפעל מגדיר לכל מאות ואלפי הנגדים השונים שהוא מייצר, ולפעמים פשוט לא טרחו למחוק אותו מהמפרטים של דגמי 0 אוהם.
מה שכן, כיוון שגם נגד אפס הוא מוליך בעולם האמיתי (ולא מוליך-על), דווקא יש לו התנגדות מסוימת, קטנה ככל שתהיה. ההתנגדות המקסימלית של דגם אמורה להופיע ב-Datasheet שלו, והיא יכולה להגיע לערכים די משמעותיים, של מאיות אוהם. זה לא נשמע הרבה, אבל צריך לזכור שנגד אפס אינו בלוק מתכת מוצק אלא מארז עם מוליך קטן בפנים, ואם נעביר דרכו זרם חזק מדי הוא עדיין עלול להישרף. זו הסיבה שיש לנגדים כאלה דירוג הספק או מגבלת זרם ב-Datasheet.
זו, מן הסתם, גם הסיבה לשימוש נוסף שמוזכר פה ושם ברשת – כנתיך להגנה על מעגלים. במובן מסוים, כל רכיב אלקטרוני הוא נתיך, אם הזרמים גדולים מספיק… זו כמובן לא הצדקה טובה להשתמש בו באופן כזה, ולא הייתי ממליץ על נגדי אפס אוהם כנתיכים. יש פתרונות יותר אמינים, מדויקים ובטוחים.