În acest post învățăm cum să folosim rezistențe în timp ce proiectăm circuite electronice folosind LED-uri, diode zener sau tranzistoare. Acest articol poate fi foarte util pentru noii pasionați care în mod normal se confundă cu valorile rezistenței care trebuie utilizate pentru o anumită componentă și pentru aplicația dorită.
Ce este un rezistor
Un rezistor este o componentă electronică pasivă care ar putea părea destul de neimpresionantă într-un circuit electronic în comparație cu celelalte componente electronice active și avansate, cum ar fi BJT-uri, mosfete, circuite integrate, LED-uri etc.
Cu toate acestea, contrar acestui sentiment, rezistențele sunt una dintre cele mai importante părți ale oricărui circuit electronic și imaginarea unui PCB fără rezistențe poate părea ciudată și imposibilă.
Rezistoarele sunt utilizate în principiu pentru controlul tensiunii și curentului într-un circuit care devine extrem de crucial pentru operarea diferitelor componente active și sofisticate.
De exemplu, un BJT, cum ar fi un BC547 sau similar, poate avea nevoie de un rezistor calculat corespunzător pe baza / emițătorul său pentru a funcționa în mod optim și în siguranță.
Dacă acest lucru nu este urmat, tranzistorul poate pur și simplu să sufle și să fie deteriorat.
În mod similar, am văzut cum rezistențele devin atât de esențiale în circuite care implică circuite integrate, cum ar fi un 555 sau un 741 etc.
În acest articol vom învăța cum să calculăm și să folosim rezistențe în circuite în timp ce proiectăm o anumită configurație.
Cum se utilizează rezistoarele pentru conducerea tranzistoarelor (BJT).
Un tranzistor necesită un rezistor pe baza și emițătorul său și aceasta este una dintre cele mai importante relații dintre aceste două componente.
Un tranzistor NPN (BJT) are nevoie de o cantitate specificată de curent pentru a curge de la baza sa către șina emisorului sau șina de sol pentru a acționa (trece) un curent de sarcină mai mare de la colector la emițător.
Un tranzistor PNP (BJT) are nevoie de o cantitate specificată de curent pentru a curge de la emițător sau de la șina pozitivă la baza sa pentru a acționa (trece) un curent de sarcină mai mare de la emițător la colector.
Pentru a controla optim curentul de sarcină, un BJT trebuie să aibă un rezistor de bază calculat corespunzător.
Poate doriți să vedeți un exemplu de articol pentru realizând o etapă a șoferului de releu
Formula pentru calcularea rezistenței de bază a unui BJT poate fi văzută mai jos:
R = (Us - 0,6). Hfe / Curent de încărcare,
Unde R = rezistorul de bază al tranzistorului,
Us = Sursa sau tensiunea de declanșare la rezistorul de bază,
Hfe = Câștigul de curent înainte al tranzistorului.
Formula de mai sus va oferi valoarea corectă a rezistorului pentru operarea unei sarcini printr-un BJT într-un circuit.
Deși formula de mai sus poate părea crucială și imperativă pentru proiectarea unui circuit folosind BJT-uri și rezistențe, rezultatele nu trebuie să fie atât de precise.
De exemplu, să presupunem că dorim să acționăm un releu de 12V folosind un tranzistor BC547, dacă curentul de funcționare al releului este de aproximativ 30mA, din formula de mai sus, putem calcula rezistorul de bază ca:
R = (12 - 0,6). 200 / 0,040 = 57000 ohmi egal cu 57K
Valoarea de mai sus ar putea fi presupusă a fi extrem de optimă pentru tranzistor, astfel încât tranzistorul să acționeze releul cu randament maxim și fără a disipa sau irosi curentul în exces.
Cu toate acestea, practic veți găsi că, de fapt, orice valoare între 10K și 60k funcționează bine pentru aceeași implementare, singurul dezavantaj marginal fiind disiparea tranzistorului care poate fi puțin mai mare, poate fi în jur de 5 până la 10mA, este absolut neglijabil și nu contează la toate.
Conversația de mai sus indică faptul că, deși calcularea valorii tranzistorului poate fi recomandată, dar nu este în întregime esențială, deoarece orice valoare rezonabilă poate face treaba la fel de bine.
Acestea fiind spuse să presupunem că în exemplul de mai sus, dacă alegeți rezistorul de bază sub 10K sau peste 60k, atunci cu siguranță ar începe să provoace unele efecte negative asupra rezultatelor.
Sub 10k tranzistorul ar începe să se încălzească și să se disipeze semnificativ..și peste 60K veți găsi releul bâlbâind și nu declanșând strâns.
Rezistențe pentru conducerea Mosfets
În exemplul de mai sus am observat că un tranzistor depinde în mod crucial de un rezistor calculat decent în baza sa pentru executarea corectă a operației de încărcare.
Acest lucru se datorează faptului că o bază a tranzistorului este un dispozitiv dependent de curent, unde curentul de bază este direct proporțional cu curentul său de încărcare a colectorului.
Dacă curentul de încărcare este mai mare, curentul de bază va trebui, de asemenea, să fie mărit proporțional.
Contrar acestei mosfete sunt clienți complet diferiți. Acestea sunt dispozitive dependente de tensiune, ceea ce înseamnă că o poartă MOSFET nu depinde de curent, ci mai degrabă de tensiune pentru a declanșa o sarcină pe canalul de evacuare și sursă.
Atâta timp cât tensiunea la poarta sa este peste sau în jurul valorii de 9V, mosfetul va declanșa sarcina în mod optim, indiferent de curentul de poartă care ar putea fi de până la 1mA.
Datorită caracteristicii de mai sus, un rezistor de poartă MOSFET nu necesită calcule cruciale.
Cu toate acestea, rezistența de la o poartă Mosfet trebuie să fie cât mai mică posibil, dar mult mai mare decât o valoare zero, adică între 10 și 50 ohmi.
Deși Mosfet-ul ar declanșa corect chiar dacă nu a fost introdus niciun rezistor la poarta sa, o valoare scăzută este strict recomandată pentru contracararea sau restricționarea tranzitorilor sau vârfurilor de pe poarta / sursa mosfetului.
Utilizarea unui rezistor cu LED
La fel ca un BJT, utilizarea unui rezistor cu LED este esențială și se poate face folosind următoarea formulă:
R = (Tensiunea de alimentare - Tensiunea LED fwd) / curentul LED
Din nou, rezultatele formulei sunt doar pentru obținerea de rezultate optime absolute din luminozitatea LED-ului.
De exemplu, să presupunem că avem un LED cu specificații de 3,3V și 20mA.
Vrem să iluminăm acest LED de la o sursă de 12V.
Utilizarea formulei ne spune că:
R = 12 - 3,3 / 0,02 = 435 ohmi
Asta înseamnă că ar fi necesar un rezistor de 435 ohmi pentru a obține cele mai eficiente rezultate de la LED.
Cu toate acestea, practic veți găsi că orice valoare cuprinsă între 330 ohmi și 1 K ar produce rezultate satisfăcătoare de la LED-ul, deci este vorba doar de puțină experiență și unele cunoștințe practice și ați putea trece cu ușurință peste aceste obstacole chiar și fără calcule.
Folosirea rezistențelor cu diode zener
De multe ori considerăm că este esențial să includem o etapă diodă zener într-un circuit electronic, de exemplu în circuite opamp în care un opamp este folosit ca un comparator și intenționăm să folosim o diodă zener pentru fixarea unei tensiuni de referință pe una dintre intrările opamp.
Ne putem întreba cum poate fi calculat un rezistor zener ??
Nu este deloc dificil și este identic cu ceea ce am făcut pentru LED-ul din discuția anterioară.
Aceasta este pur și simplu utilizați următoarea formulă:
R = (Tensiunea de alimentare - tensiunea Zener) / curentul de sarcină
Nu este necesar să menționăm că regulile și parametrii sunt identici cu cei implementați pentru LED-ul de mai sus, nu se vor întâmpina probleme critice dacă rezistența zener selectată este puțin mai mică sau semnificativ peste valoarea calculată.
Cum se utilizează rezistențe în Opamps
În general, toate circuitele integrate sunt proiectate cu specificații de impedanță de intrare ridicată și specificații de impedanță de ieșire redusă.
Adică, intrările sunt bine protejate din interior și nu sunt dependente de curent pentru parametrii operaționali, dar contrar acestui lucru, ieșirile majorității IC vor fi vulnerabile la curent și la scurtcircuite.
Prin urmare, calcularea rezistențelor pentru intrarea unui IC poate să nu fie deloc critică, dar în timp ce configurați ieșirea cu o sarcină, un rezistor poate deveni crucial și poate fi necesar să fie calculat așa cum s-a explicat în conversațiile noastre de mai sus.
Folosirea rezistențelor ca senzori de curent
În exemplele de mai sus, în special pentru LeD-uri și BJT-uri, am văzut cum rezistențele pot fi configurate ca limitatori de curent. Acum, să învățăm cum poate fi utilizat un rezistor ca senzori de curent:
Puteți afla, de asemenea, același lucru în acest exemplu de articol care explică cum se construiesc module de detectare a curentului
Conform legii lui Ohms atunci când curentul printr-un rezistor este trecut, o cantitate proporțională de diferență de potențial se dezvoltă pe acest rezistor, care poate fi calculată folosind următoarea formulă a legii lui Ohms:
V = RxI, unde V este tensiunea dezvoltată pe rezistor, R este rezistorul în ohmi și I este curentul care trece prin rezistorul în amperi.
Să presupunem, de exemplu, că un curent de 1 amp este trecut printr-un rezistor de 2 ohmi, rezolvând acest lucru în formula de mai sus:
V = 2x1 = 2 V,
Dacă curentul este redus la 0,5 amperi, atunci
V = 2x0,5 = 1 V
Expresiile de mai sus arată cum diferența de potențial între rezistor variază liniar și proporțional ca răspuns la curentul care curge prin el.
Această proprietate a unui rezistor este implementată eficient în toate circuitele de măsurare a curentului sau de protecție a curentului.
Puteți vedea următoarele exemple pentru studierea caracteristicii de mai sus a rezistențelor, toate aceste modele au folosit un rezistor calculat pentru a detecta nivelurile de curent dorite pentru aplicațiile particulare ..
Circuit limitator universal de curent LED de mare putere - constant ...
Circuit de încărcare a bateriei de 12 volți controlat curent ieftin ...
LM317 ca regulator de tensiune variabilă și variabil ...
Circuitul driverului diodei laser - controlat curent | De casă ...
Faceți un reflector LED de sute de wați curent constant ...
Folosirea rezistențelor ca divizor de potențial
Până acum am văzut cum rezistențele pot fi aplicate în circuite pentru limitarea curentului, acum să analizăm cum pot fi conectate rezistențele pentru obținerea oricărui nivel de tensiune dorit în interiorul unui circuit.
Multe circuite necesită niveluri precise de tensiune în puncte specifice care devin referințe cruciale pentru circuit pentru executarea funcțiilor intenționate.
Pentru astfel de aplicații, rezistențele calculate sunt utilizate în serie pentru determinarea nivelurilor precise de tensiune numite și diferențe de potențial conform cerințelor circuitului. Referințele de tensiune dorite sunt realizate la joncțiunea celor două rezistențe selectate (a se vedea figura de mai sus).
Rezistențele utilizate pentru determinarea nivelurilor specifice de tensiune se numesc rețele de divizare a potențialului.
Formula pentru găsirea rezistențelor și a referințelor de tensiune poate fi observată mai jos, deși poate fi realizată pur și simplu folosind o presetare sau un pot și prin măsurarea tensiunii centrale a plumbului folosind un DMM.
Vout = V1.Z2 / (Z1 + Z2)
Aveți întrebări suplimentare? Vă rugăm să notați gândurile prin comentariile dvs.
Precedent: Circuit indicator curent baterie - Încărcare declanșată curent întreruptă Următorul: Circuit cu lumină de frână cu LED pentru motocicletă și mașină
