Foutzoeken op component niveau

Gepost door Jeroen Boere op woensdag 10 december 2003 22:33

Weerstanden

Weerstanden

Foutzoeken in elektronische schakelingen komt vaak op neer op het opsporen van problemen met passieve componenten. Die problemen kunnen variëren van een onjuiste keuze van de componenten of beschadigde componenten die de werking van de schakeling verstoren. Weerstanden brengen elk hun eigen specifieke problemen met zich mee.

Type weerstandenType weerstanden

Een weerstand is ongetwijfeld de meest simpele passieve component dat er is. Dat wil alleen niet wegnemen dat hij nooit problemen met zich meeneemt.
Een typisch voorbeeld van een probleem met een weerstand is het plaatsen van een verkeerde waarde. Dit zal alleen niet zo vaak voorkomen op productie niveau, maar meer op test of hobby niveau.
Soms is er op een weerstand een verkeerde waarde gedrukt (komt trouwens zeer zelden voor) en soms verloopt de waarde ten gevolge van veroudering, oververhitting of de grote temperatuurswisselingen.

Eigenschappen van weerstanden:

Aan de hand van het lijstje hier boven kun je zien dat er een boel verschillende weerstanden op de markt zijn. De kolom TC houd in het temperatuurcoëfficiënt van de weerstand, anders gezegd de invloed van de temperatuur op de waarde van de weerstand.
Koolfilmweerstanden worden tegenwoordig het meest gebruikt omdat deze goedkoop zijn. Het grote nadeel van de weerstanden is dat ze erg slecht bestand zijn tegen overspanningen. Deze eigenschappen gelden trouwens ook voor metaalfilm/composiet-weerstanden.
Precisie-filmweertanden zijn verkrijgbaar met een veel betere nauwkeurigheid en TC. De tolerantie van deze weerstanden kunnen zo laag zijn als 0,01%. Deze weerstanden zijn vergelijkbaar met kleine en (iets) minder kostbare draadgewonden precisie weerstanden. Alleen de zelfinductie van deze weerstanden is hoger dan de koolfilm type. Waardoor het koolfilm type beter geschikt is voor high speed applicaties.
Dikke-filmweerstanden worden in het algemeen aangetroffen in hybride schakelingen. Deze weerstanden zijn vervaardigd van cerment of een ander gepatenteerd materiaal, en worden gebakken en gesinterd nadat ze door middel van zeefdruk op een keramisch substraat zijn aangebracht. De TC ervan is minder goed dan van de dunne koolfilm weerstand.
De beste en de meest stabiele weerstanden zijn de draadgewonden exemplaren. Tegenwoordig zijn vrijwel alle specificaties van precisie filmweerstanden nagenoeg gelijk aan die van hun draadgewonden tegenhangers. Wanneer de waarde echter tussen 100k ohm en 1M ohm ligt, zijn draadgewonden weerstanden kostbaarder en tamelijk fors van afmeting. Ook hebben draadgewonden weerstanden 1 belangrijk nadeel; ze hebben een grote zelfinductie.

De juiste TC voor de juiste applicatie

Gediffundeerde weerstanden die op grote schaal in IC’s worden gebruikt, hebben enkele vreemde eigenschappen. Ze hebben een grote TC, in de orde van +1600 ppm/°C. Die bovendien ook in een niet-lineare (kwadratische) verband is. Dat betekent dat de weerstand bij hoge temperaturen sneller toeneemt dan dat die daalt bij lagere temperaturen. Maar juist doordat ze erg veel in IC’s gebruikt worden zul je er zelf vrij weinig mee te maken hebben.
In veel IC’s zoals D/A converters en spanningsreferenties, worden dunne filmweerstanden op de chip aangebracht. Vergeleken met de meeste andere weerstanden hebben deze een ietwat lagere TC van 50-350 ppm/°C, een grotere nauwkeurigheid, een betere stabiliteit op langere termijn.
Bij het vervangen van weerstanden in een schakeling is het dus erg belangrijk te kijken in welke omstandigheden het apparaat gebruikt wordt, te denken aan onder andere temperatuur en vermogen.

Beschadigde weerstanden

Beschadigde weerstanden kunnen ruis of sporadische fouten in een schakeling veroorzaken. Als weerstanden oververhit raken door een te groot vermogen hebben ze de neiging een onderbreking te vormen, ze kunnen dan openbarsten maar geen laagohmige verbinding of kortsluiting veroorzaken. De nauwkeurigheid of stabiliteit van een weerstand met een grote waarde (10x8 tot 10x12) kan in ernstige mate te leiden hebben onder vuil of vingerafdrukken op het weerstandslichaam. Voorzichtige behandeling en schoonhouden zijn van groot belang bij dergelijke grote weerstanden.

Vervanging

Bij het vervangen van een weerstand zijn dus een aantal dingen belangrijk om op te letten:

• het soort weerstand (koolfilm, metaalfilm enzovoort)
• het vermogen (1/4, 1, 2watt enzovoort)
• tolerantie (0,1, 1, 5% enzovoort)
• en de TC