Ako používať rezistory s LED, Zenerom a tranzistorom

V tomto príspevku sa naučíme, ako používať rezistory pri navrhovaní elektronických obvodov pomocou LED, zenerových diód alebo tranzistorov. Tento článok môže byť veľmi užitočný pre nových fanúšikov, ktorí sa bežne mýlia s hodnotami rezistorov, ktoré sa majú použiť pre konkrétny komponent a pre požadovanú aplikáciu.

Čo je to rezistor

Rezistor je pasívny elektronický komponent, ktorý v elektronickom obvode môže vyzerať celkom nevýrazne v porovnaní s ostatnými aktívnymi a pokročilými elektronickými komponentmi, ako sú BJT, mosfety, integrované obvody, LED atď.

Avšak na rozdiel od tohto pocitu sú rezistory jednou z najdôležitejších častí každého elektronického obvodu a predstava PCB bez rezistorov môže vyzerať zvláštne a nemožne.

Rezistory sa v zásade používajú na riadenie napätia a prúdu v obvode, ktorý sa stáva veľmi dôležitým pre prevádzku rôznych aktívnych, sofistikovaných komponentov.

Napríklad BJT ako BC547 alebo podobný môže vyžadovať správne vypočítaný rezistor cez svoju základňu / vysielač, aby mohol fungovať optimálne a bezpečne.

Ak to nebudete dodržiavať, tranzistor sa môže jednoducho odfúknuť a poškodiť.

Podobne sme videli, ako sa rezistory stávajú tak nevyhnutnými v obvodoch, ktoré zahŕňajú integrované obvody, ako sú 555 alebo 741 atď.

V tomto článku sa dozvieme, ako vypočítať a použiť rezistory v obvodoch pri navrhovaní konkrétnej konfigurácie.

Ako používať rezistory na riadenie tranzistorov (BJT).

Tranzistor vyžaduje rezistor cez svoju základňu a vysielač, čo je jeden z najdôležitejších vzťahov medzi týmito dvoma komponentmi.

Tranzistor NPN (BJT) potrebuje na prúdenie zo svojej základne do svojej emitorovej koľajnice alebo na zemnú koľajnicu určené množstvo prúdu, aby mohol aktivovať (preniesť) silnejší záťažový prúd z kolektora do svojho emitora.

Tranzistor PNP (BJT) potrebuje určité množstvo prúdu, ktoré musí prúdiť z jeho emitora alebo kladnej koľajnice na jeho základňu, aby mohol aktivovať (preniesť) prúd väčšej záťaže z jeho emitora do jeho kolektora.

Aby bolo možné optimálne riadiť záťažový prúd, musí mať BJT správne vypočítaný základný rezistor.

Možno budete chcieť pozrieť súvisiaci ukážkový článok pre výroba stupňa relé vodiča

Vzorec na výpočet základného odporu BJT je uvedený nižšie:

R = (Us - 0,6). Hfe / záťažový prúd,

Kde R = základný odpor tranzistora,
Us = zdroj alebo spúšťacie napätie základného odporu,
Hfe = dopredný prúdový zisk tranzistora.

Vyššie uvedený vzorec poskytne správnu hodnotu odporu pre prevádzkovanie záťaže cez BJT v obvode.

Aj keď vyššie uvedený vzorec môže vyzerať zásadne a nevyhnutne pre návrh obvodu pomocou BJT a rezistorov, výsledky v skutočnosti nemusia byť až také presné.

Predpokladajme napríklad, že chceme riadiť 12V relé pomocou tranzistora BC547, ak je prevádzkový prúd relé okolo 30mA, z vyššie uvedeného vzorca môžeme základný odpor vypočítať ako:

R = (12 - 0,6). 200 / 0,040 = 57000 ohmov, čo sa rovná 57K

Vyššie uvedená hodnota by sa mohla považovať za mimoriadne optimálnu pre tranzistor, takže tranzistor bude pracovať s relé s maximálnou účinnosťou a bez rozptyľovania alebo plytvania prebytočným prúdom.

Avšak prakticky by ste zistili, že v skutočnosti akákoľvek hodnota medzi 10K a 60k funguje dobre pre tú istú implementáciu, jedinou okrajovou nevýhodou je rozptyl tranzistora, ktorý môže byť o niečo viac, môže byť okolo 5 až 10mA, čo je absolútne zanedbateľné a na tom nezáleží všetky.

Vyššie uvedená konverzácia naznačuje, že aj keď je možné odporučiť výpočet hodnoty tranzistora, nie je to úplne nevyhnutné, pretože akákoľvek rozumná hodnota vám môže pomôcť rovnako dobre.

Ale to znamená, že vo vyššie uvedenom príklade predpokladajme, že ak zvolíte základný rezistor pod 10 K alebo nad 60 k, potom by to určite začalo mať nepriaznivé účinky na výsledky.

Pod 10k by sa tranzistor začal otepľovať a výrazne rozptýliť .. a nad 60K by ste zistili, že relé koktá a nespúšťa sa pevne.

Rezistory na riadenie mosfetov

Vo vyššie uvedenom príklade sme si všimli, že tranzistor pre správne vykonávanie záťaže zásadne závisí od slušne vypočítaného rezistora naprieč jeho základňou.

Je to tak preto, lebo báza tranzistora je prúdovo závislé zariadenie, kde je prúd základne priamo úmerný jej zaťaženiu kolektora.

Ak je prúd záťaže väčší, bude treba primerane zvýšiť aj základný prúd.

Na rozdiel od toho sú mosfety úplne odlišní zákazníci. Jedná sa o zariadenia závislé od napätia, čo znamená, že brána MOSFET nezávisí skôr od prúdu, skôr od napätia pri spúšťaní záťaže cez jej odtok a zdroj.

Pokiaľ je napätie na jeho hradle vyššie alebo okolo 9V, mosfet optimálne vystrelí záťaž bez ohľadu na jeho hradlový prúd, ktorý by mohol byť tak nízky ako 1mA.

Kvôli vyššie uvedenej vlastnosti rezistor brány MOSFET nevyžaduje žiadne rozhodujúce výpočty.

Rezistor na bráne mosfetu však musí byť čo najmenší, ale oveľa väčší ako nulová hodnota, ktorá je kdekoľvek medzi 10 a 50 ohmmi.

Aj keď by sa mosfet stále správne spúšťal, aj keď by na jeho bráne nebol zavedený rezistor, prísne sa odporúča nízka hodnota na potlačenie alebo obmedzenie prechodných javov alebo hrotov cez bránu / zdroj mosfetu.

Použitie odporu s LED

Rovnako ako BJT je použitie rezistora s LED diódou nevyhnutné a dá sa urobiť pomocou nasledujúceho vzorca:

R = (napájacie napätie - napätie LED dopredu) / prúd LED

Výsledky vzorca opäť slúžia iba na získanie absolútne optimálnych výsledkov z jasu LED.

Predpokladajme napríklad, že máme LED so špecifikáciami 3,3 V a 20 mA.

Chceme osvetliť túto LED z 12V zdroja.

Použitie vzorca nám hovorí, že:

R = 12 - 3,3 / 0,02 = 435 ohmov

To znamená, že na získanie najefektívnejších výsledkov z LED bude potrebný odpor 435 ohmov.

Prakticky by ste však zistili, že akákoľvek hodnota medzi 330 ohmami a 1 kB by poskytla LED uspokojivé výsledky, takže je to len málo skúseností a praktické znalosti a cez tieto prekážky by ste sa mohli ľahko dostať aj bez akýchkoľvek výpočtov.

Používanie rezistorov so zenerovými diódami

Mnohokrát považujeme za nevyhnutné zahrnúť stupeň zenerovej diódy do elektronického obvodu, napríklad do obvodov operačného zosilňovača, kde sa operačný zosilňovač používa ako komparátor, a máme v úmysle použiť zenerovu diódu na fixáciu referenčného napätia na jednom zo vstupov operačný zosilňovač.

Niekto sa môže čudovať, ako sa dá vypočítať zenerov rezistor ??

Nie je to vôbec ťažké a je to len to isté, čo sme urobili pre LED v predchádzajúcej diskusii.

Stačí použiť nasledujúci vzorec:

R = (napájacie napätie - Zenerovo napätie) / záťažový prúd

Nie je potrebné spomínať, že pravidlá a parametre sú rovnaké ako tie, ktoré sú implementované pre vyššie uvedenú LED, nenastanú žiadne kritické problémy, ak je zvolený zenerov rezistor o niečo menej alebo výrazne nad vypočítanou hodnotou.

Ako používať rezistory v Opamps

Všeobecne sú všetky integrované obvody navrhnuté so špecifikáciami vysokej vstupnej impedancie a špecifikáciami s nízkou výstupnou impedanciou.

To znamená, že vstupy sú dobre chránené zvnútra a nie sú závislé od prevádzkových parametrov, ale na rozdiel od toho budú výstupy väčšiny integrovaných obvodov citlivé na prúd a skraty.

Výpočet rezistorov pre vstup IC teda nemusí byť vôbec kritický, ale pri konfigurovaní výstupu so záťažou sa rezistor môže stať rozhodujúcim a môže byť potrebné ho vypočítať, ako je vysvetlené v našich rozhovoroch vyššie.

Používanie rezistorov ako prúdových senzorov

Vo vyššie uvedených príkladoch, najmä pre LeD a BJT, sme videli, ako je možné rezistory nakonfigurovať ako obmedzovače prúdu. Teraz sa naučíme, ako sa dá rezistor využiť ako prúdové snímače:

To isté sa môžete dozvedieť aj v tomto príklade, ktorý vysvetľuje ako zostaviť súčasné snímacie moduly

Podľa zákona Ohmov, keď prechádza prúd rezistorom, sa na tomto rezistore vyvíja úmerné množstvo potenciálneho rozdielu, ktoré sa dá vypočítať pomocou nasledujúceho vzorca Ohmovho zákona:

V = RxI, kde V je napätie vyvinuté cez rezistor, R je rezistor v ohmoch a I je prúd prechádzajúci rezistorom v ampéroch.

Povedzme napríklad, že 1 ampérový prúd prechádza cez odpor 2 ohmy, čo vyriešime vo vyššie uvedenom vzorci:

V = 2x1 = 2 V,

Ak je prúd znížený na 0,5 ampéra, potom

V = 2x0,5 = 1 V

Vyššie uvedené výrazy ukazujú, ako sa rozdiel potenciálov v rezistore líši lineárne a proporcionálne v reakcii na prúdiaci prúd, ktorý ním prechádza.

Táto vlastnosť odporu je účinne implementovaná vo všetkých obvodoch týkajúcich sa merania prúdu alebo ochrany prúdu.

Môžete vidieť nasledujúce príklady na štúdium vyššie uvedenej vlastnosti rezistorov. Všetky tieto konštrukcie využívali vypočítaný odpor na snímanie požadovaných úrovní prúdu pre konkrétne aplikácie.

Univerzálny vysokofrekvenčný obvod obmedzovača prúdu LED - konštantný ...

Lacný prúdovo riadený obvod nabíjačky batérií 12 V ...

LM317 ako regulátor premenlivého napätia a premenný ...

Obvod budiča laserovej diódy - riadený prúdom Domáce ...

Vytvorte stotwattový LED reflektor s konštantným prúdom ...

Používanie rezistorov ako deliča potenciálov

Doteraz sme videli, ako môžu byť rezistory aplikované v obvodoch na obmedzenie prúdu, poďme teda preskúmať, ako je možné zapojiť rezistory na získanie akejkoľvek požadovanej úrovne napätia vo vnútri obvodu.

Mnoho obvodov vyžaduje presné úrovne napätia v konkrétnych bodoch, ktoré sa stávajú rozhodujúcimi referenciami obvodu pre vykonávanie zamýšľaných funkcií.


Pre takéto aplikácie sa vypočítané odpory používajú sériovo na stanovenie presných úrovní napätia, ktoré sa podľa požiadavky obvodu nazývajú aj potenciálne rozdiely. Požadované referencie napätia sa dosahujú na spoji dvoch vybraných rezistorov (pozri obrázok vyššie).

Rezistory, ktoré sa používajú na určovanie konkrétnych úrovní napätia, sa nazývajú potenciálne deliace siete.

Vzorec na vyhľadanie rezistorov a referencie napätia je uvedený nižšie, aj keď ho možno jednoducho dosiahnuť použitím predvoľby alebo potu a meraním jeho stredného napätia olova pomocou DMM.

Vout = V1.Z2 / (Z1 + Z2)
Máte ďalšie otázky? Do svojich myšlienok si prosím zapíšte svoje pripomienky.