Как использовать резисторы со светодиодами, стабилитронами и транзисторами

В этом посте мы узнаем, как использовать резисторы при проектировании электронных схем с использованием светодиодов, стабилитронов или транзисторов. Эта статья может быть очень полезна для начинающих любителей, которые обычно путаются со значениями резисторов, которые должны использоваться для конкретного компонента и для желаемого приложения.

Что такое резистор

Резистор - это пассивный электронный компонент, который в электронной схеме может выглядеть не очень впечатляюще по сравнению с другими активными и продвинутыми электронными компонентами, такими как BJT, МОП-транзисторы, ИС, светодиоды и т. Д.

Однако, вопреки этому ощущению, резисторы - одна из самых важных частей в любой электронной схеме, и представить себе печатную плату без резисторов может показаться странным и невозможным.

Резисторы в основном используются для управления напряжением и током в цепи, которая становится очень важной для работы различных активных сложных компонентов.

Например, BJT, такой как BC547 или аналогичный, может нуждаться в правильно рассчитанном резисторе на его базе / эмиттере, чтобы функционировать оптимально и безопасно.

Если этого не сделать, транзистор может просто взорваться и выйти из строя.

Точно так же мы видели, как резисторы становятся настолько важными в схемах, в которых используются микросхемы, такие как 555, 741 и т.

В этой статье мы узнаем, как рассчитать и использовать резисторы в схемах при проектировании конкретной конфигурации.

Как использовать резисторы для управления транзисторами (BJT).

Транзистору требуется резистор между его базой и эмиттером, и это одно из наиболее важных соотношений между этими двумя компонентами.

NPN-транзистору (BJT) требуется определенное количество тока для протекания от его базы к его шине эмиттера или шине заземления, чтобы активировать (пропустить) более тяжелый ток нагрузки от коллектора к эмиттеру.

PNP-транзистору (BJT) требуется определенное количество тока для протекания от его эмиттера или положительной шины к его базе, чтобы активировать (пропустить) более тяжелый ток нагрузки от его эмиттера к его коллектору.

Для оптимального управления током нагрузки BJT должен иметь правильно рассчитанный базовый резистор.

Возможно, вы захотите увидеть связанный пример статьи для создание ступени драйвера реле

Формулу для расчета базового резистора BJT можно увидеть ниже:

R = (Us - 0,6) .Hfe / ток нагрузки,

Где R = базовый резистор транзистора,
Us = Источник или напряжение триггера на базовом резисторе,
Hfe = коэффициент усиления транзистора в прямом направлении.

Приведенная выше формула предоставит правильное значение резистора для работы нагрузки через BJT в цепи.

Хотя приведенная выше формула может выглядеть критически важной и необходимой для проектирования схемы с использованием BJT и резисторов, результаты на самом деле не должны быть настолько точными.

Например, предположим, что мы хотим управлять реле 12 В с помощью транзистора BC547, если рабочий ток реле составляет около 30 мА, по приведенной выше формуле мы можем рассчитать базовый резистор как:

R = (12 - 0,6). 200 / 0,040 = 57000 Ом, что равно 57К

Можно предположить, что указанное выше значение является чрезвычайно оптимальным для транзистора, так что транзистор будет управлять реле с максимальной эффективностью и без рассеивания или потери избыточного тока.

Однако практически вы обнаружите, что на самом деле любое значение от 10 до 60 кОм хорошо работает для той же реализации, единственным незначительным недостатком является рассеивание транзистора, которое может быть немного больше, может составлять от 5 до 10 мА, что абсолютно незначительно и не имеет значения при все.

Вышеупомянутый разговор показывает, что, хотя расчет стоимости транзистора может быть рекомендован, но это не совсем важно, так как любое разумное значение может одинаково хорошо сработать за вас.

Но при этом, предположим, что в приведенном выше примере, если вы выберете базовый резистор ниже 10 кОм или выше 60 кОм, то это, безусловно, начнет вызывать некоторые неблагоприятные последствия для результатов.

Ниже 10 кОм транзистор начнет нагреваться и значительно рассеиваться… а выше 60 кОм вы обнаружите, что реле заикается и не срабатывает сильно.

Резисторы для управления МОП-транзисторами

В приведенном выше примере мы заметили, что транзистор в решающей степени зависит от правильно рассчитанного резистора на его базе для правильного выполнения операции нагрузки.

Это связано с тем, что база транзистора является устройством, зависящим от тока, где ток базы прямо пропорционален току нагрузки коллектора.

Если ток нагрузки больше, базовый ток также необходимо увеличить пропорционально.

В отличие от этого МОП-транзисторы - это совершенно разные покупатели. Это устройства, зависящие от напряжения, что означает, что затвор МОП-транзистора зависит не от тока, а от напряжения для запуска нагрузки на его стоке и истоке.

Пока напряжение на его затворе выше или около 9 В, МОП-транзистор будет оптимально запускать нагрузку независимо от тока затвора, который может составлять всего 1 мА.

Благодаря вышеупомянутой особенности резистор затвора МОП-транзистора не требует каких-либо серьезных расчетов.

Однако резистор на затворе МОП-транзистора должен быть как можно меньше, но намного больше нулевого значения, то есть где-то между 10 и 50 Ом.

Хотя МОП-транзистор по-прежнему будет правильно срабатывать, даже если на его затвор не будет установлен резистор, строго рекомендуется низкое значение для противодействия или ограничения переходных процессов или выбросов на затворе / истоке МОП-транзистора.

Использование резистора со светодиодом

Как и в случае с BJT, использование резистора со светодиодом необходимо, и это можно сделать по следующей формуле:

R = (напряжение питания - напряжение на светодиодах) / ток светодиода

Опять же, результаты формулы предназначены только для получения абсолютно оптимальных результатов по яркости светодиода.

Например, предположим, что у нас есть светодиод с характеристиками 3,3 В и 20 мА.

Мы хотим зажечь этот светодиод от источника питания 12 В.

Использование формулы говорит нам, что:

R = 12 - 3,3 / 0,02 = 435 Ом

Это означает, что для получения наиболее эффективных результатов от светодиода потребуется резистор на 435 Ом.

Однако на практике вы обнаружите, что любое значение от 330 Ом до 1K будет давать удовлетворительные результаты для светодиода, так что это практически небольшой опыт и некоторые практические знания, и вы можете легко преодолеть эти препятствия даже без каких-либо расчетов.

Использование резисторов со стабилитронами

Много раз мы считаем необходимым включать стадию стабилитрон в электронной схеме, например, в операционники схемах, где операционный усилитель используется как компаратор, и мы намерены использовать стабилитрон для фиксации опорного напряжения через один из входов операционный усилитель.

Можно задаться вопросом, как можно рассчитать стабилитрон ??

Это совсем несложно и полностью идентично тому, что мы делали для светодиода в предыдущем обсуждении.

Для этого просто используйте следующую формулу:

R = (напряжение питания - напряжение стабилитрона) / ток нагрузки

Нет необходимости упоминать, что правила и параметры идентичны тем, что реализованы для светодиода выше, никаких критических проблем не возникнет, если выбранный стабилитрон немного меньше или значительно выше расчетного значения.

Как использовать резисторы в операционных усилителях

Обычно все ИС имеют характеристики с высоким входным сопротивлением и низким выходным сопротивлением.

Это означает, что входы хорошо защищены изнутри и не зависят от тока для рабочих параметров, но, в отличие от этого, выходы большинства ИС будут уязвимы для тока и коротких замыканий.

Поэтому расчет резисторов для входа ИС может вообще не быть критичным, но при настройке выхода с нагрузкой резистор может стать решающим, и, возможно, потребуется его рассчитать, как объяснялось в наших разговорах выше.

Использование резисторов в качестве датчиков тока

В приведенных выше примерах, особенно для светодиодов и BJT, мы увидели, как резисторы можно настроить в качестве ограничителей тока. Теперь давайте узнаем, как можно использовать резистор в качестве датчика тока:

Вы также можете узнать то же самое в этой статье, которая объясняет как построить модули измерения тока

В соответствии с законом Ома, когда через резистор пропускается ток, на этом резисторе возникает пропорциональная разность потенциалов, которую можно рассчитать по следующей формуле закона Ома:

V = RxI, где V - напряжение, развиваемое на резисторе, R - резистор в Ом, а I - ток, проходящий через резистор в амперах.

Скажем, например, через резистор сопротивлением 2 Ом пропускают ток 1 А, решение этой формулы в приведенной выше формуле дает:

V = 2x1 = 2 V,

Если снизить ток до 0,5 ампера, то

V = 2x0.5 = 1 V

Приведенные выше выражения показывают, как разность потенциалов на резисторе изменяется линейно и пропорционально в зависимости от протекающего через него тока.

Это свойство резистора эффективно реализуется во всех схемах измерения тока или токовой защиты.

Вы можете увидеть следующие примеры для изучения вышеупомянутой особенности резисторов, во всех этих конструкциях использовался рассчитанный резистор для определения желаемых уровней тока для конкретных приложений.

Схема универсального высоковаттного светодиодного ограничителя тока - постоянный ...

Схема зарядного устройства на 12 В с дешевым управлением по току ...

LM317 в качестве регулятора переменного напряжения и переменного ...

Схема драйвера лазерного диода - управляемый ток | Самодельный ...

Сделайте светодиодный прожектор на сто ватт постоянным током ...

Использование резисторов в качестве делителя потенциала

До сих пор мы видели, как резисторы могут применяться в схемах для ограничения тока, теперь давайте исследуем, как резисторы могут быть подключены для получения любого желаемого уровня напряжения внутри схемы.

Многие схемы требуют точных уровней напряжения в определенных точках, которые становятся ключевыми ориентирами для схемы для выполнения намеченных функций.


Для таких приложений рассчитанные резисторы используются последовательно для определения точных уровней напряжения, также называемых разностью потенциалов, в соответствии с требованиями схемы. Требуемые опорные напряжения достигаются на стыке двух выбранных резисторов (см. Рисунок выше).

Резисторы, которые используются для определения определенных уровней напряжения, называются цепями делителей потенциала.

Формула для поиска резисторов и эталонов напряжения может быть показана ниже, хотя это также может быть просто достигнуто с помощью предустановки или потенциометра и путем измерения напряжения его центрального провода с помощью цифрового мультиметра.

Vout = V1.Z2 / (Z1 + Z2)
Остались вопросы? Пожалуйста, записывайте свои мысли в комментариях.