Was ist ein Widerstandsnetzwerk?
Ein Widerstandsnetzwerk ist eine Art von Widerständen, die in elektronischen Schaltungen und Sensoren verwendet werden.
Unter einem Array versteht man eine Ansammlung mehrerer Elemente, die in einem regelmäßigen Muster angeordnet sind, während ein Widerstandsnetzwerke aus mehreren nebeneinander angeordneten Widerständen auf einem einzigen Substrat besteht. Die Anordnung mehrerer Widerstände auf einem Substrat führt zu einer hohen Bestückungsdichte, was die Effizienz der Komponentenplatzierung verbessert und die Kosten senkt.
Bestimmte Arten von Widerstandsnetzwerken werden auch als Netzwerk-Widerstände bezeichnet. Eine Seite jedes Widerstands ist mit der Signalleitung der Netzwerkschaltung verbunden, während die andere Seite mit einer Leitung verbunden ist, die allen Widerständen als gemeinsamer Anschluss dient.
An diese gemeinsame Leitung wird eine Spannung angelegt, die zum Hochpegel des Signals wird und als so genannter Pull-up-Widerstand fungiert.
Anwendungen von Widerstandsnetzwerken
Widerstandsnetzwerke werden in verschiedenen elektronischen Schaltungen eingesetzt, um Funktionen wie Strom- und Spannungssteuerung, Verzweigung und Messung zu erfüllen. Im Folgenden sind Beispiele aufgeführt:
1. Widerstandsteiler
Widerstandsteiler können als Widerstandsteiler in Analog-Digital- und Digital-Analog-Wandlerschaltungen verwendet werden.
2. Sensor-Arrays
Diese finden zum Beispiel als Temperatursensor-Arrays Anwendung, um verschiedene Temperaturbereiche zu erfassen.
3. Pull-up-Widerstände
Netzwerkwiderstände werden als Pull-up-Widerstände auf dem Adress- oder Datenbus zwischen der CPU und dem Speicher verwendet.
Funktionsweise des Widerstandsnetzwerks
Die Funktionsweise der Widerstandsnetzwerke basiert auf der Anordnung mehrerer Widerstände auf einem einzigen Substrat, die elektrisch miteinander verbunden sind.
1. Allgemeine Widerstandsnetzwerke
Ein typisches Widerstandsnetzwerk besteht aus mehreren in Reihe geschalteten Widerständen. Wenn Strom durch das Widerstandsnetzwerk fließt, fließt der Strom durch jeden einzelnen Widerstand, wodurch ein Spannungsabfall an jedem Widerstand entsteht.
Bei einer an beiden Enden des Widerstandsnetzwerks angelegten Spannung entsteht ein Spannungsabfall, der proportional zum Widerstandswert der einzelnen Widerstände ist und somit als Spannungsteiler wirkt.
2. Sensor-Arrays
Bei der Verwendung als Sensor-Array sollten die einzelnen Widerstände in dem Widerstandsnetzwerk einen Widerstandswert haben, der sich infolge von Unterschieden in einer physikalischen Größe (z. B. Temperatur oder Druck) leicht ändert. Das Widerstandsnetzwerk fungiert als Sensor, indem es Widerstandsdaten an ein externes Gerät liefert.
3. Pull-up-Widerstände
Die Dateneingabe/-ausgabe erfolgt in beiden Richtungen auf dem Adressbus und dem Datenbus zwischen der CPU und dem Speicher. Länge und Datenlänge.
Außerdem sind diese E/A-Schaltkreise als Open-Drain-Ausgänge konfiguriert, um verschiedene Signalspannungen aufzunehmen. Daher ist eine externe Pull-up-Verarbeitung erforderlich, um das Potenzial jeder Leitung zu fixieren. In solchen Anwendungen sind Netzwerkwiderstände im gleichen Gehäuse sehr vorteilhaft im Hinblick auf die Montagefläche.
Aufbau von Widerstandsnetzwerken
Widerstandsnetzwerke bestehen aus mehreren auf einem Substrat angeordneten Widerständen, die jeweils elektrisch verbunden sind.
1. Substrat
Widerstandsnetzwerke sind auf einem einzigen kleinen Substrat angeordnet. Das Substrat besteht in der Regel aus einem isolierenden Material (z. B. Keramik) und dient zur Aufnahme der Widerstände.
2. Widerstände
Widerstandsnetzwerke enthalten mehrere Widerstände. Diese Widerstände werden üblicherweise als Dünnschichtwiderstände bezeichnet und bestehen aus einer Metallschicht (z. B. Nickel-Chrom-Legierung) auf einem Substrat.
Der Widerstand des Widerstands wird in der Entwurfsphase durch Parameter wie die Dicke und Länge der Metallschicht bestimmt. Es können auch unabhängige Widerstände auf dem Substrat angebracht werden.
3. Elektroden
Jeder Widerstand des Widerstandsnetzwerks hat seine eigenen Elektroden, die sich an beiden Enden des Widerstands befinden. Diese Elektroden werden von dem Verdrahtungsmuster auf der Platine verwendet, um die Widerstände miteinander zu verbinden.
4. Verpackung
Widerstandsnetzwerke werden verpackt, um die Elemente zu schützen und die Handhabung zu erleichtern. Übliche Verpackungsformen sind Chip-Widerstandsgehäuse (SMD-Gehäuse) und doppelt beleuchtete Gehäuse (DIP-Gehäuse).