Kuinka käyttää vastuksia LEDillä, Zenerillä ja transistorilla

Tässä viestissä opimme käyttämään vastuksia suunnitellessamme elektronisia piirejä LEDeillä, zener-diodeilla tai transistoreilla. Tämä artikkeli voi olla erittäin hyödyllinen uusille harrastajille, jotka yleensä sekoittuvat vastuksen arvoihin, joita käytetään tietylle komponentille ja halutulle sovellukselle.

Mikä on vastus

Vastus on passiivinen elektroninen komponentti, joka saattaa näyttää melko vaikuttamattomalta elektronisessa piirissä verrattuna muihin aktiivisiin ja edistyneisiin elektronisiin komponentteihin, kuten BJT: t, mosfetit, IC: t, LEDit jne.

Vastoin tätä tunnetta vastukset ovat yksi tärkeimmistä osista missä tahansa elektronisessa piirissä, ja piirikortin kuvitteleminen ilman vastuksia voi näyttää oudolta ja mahdottomalta.

Vastuksia käytetään periaatteessa jännitteen ja virran ohjaamiseen piirissä, josta tulee erittäin tärkeä eri aktiivisten, kehittyneiden komponenttien käyttämiselle.

Esimerkiksi BJT, kuten BC547 tai vastaava, voi tarvita asianmukaisesti lasketun vastuksen kantansa / emitterinsä yli toimiakseen optimaalisesti ja turvallisesti.

Jos tätä ei noudateta, transistori voi yksinkertaisesti puhaltaa ja vahingoittua.

Samoin olemme nähneet, kuinka vastuksista tulee niin välttämättömiä piireissä, joihin liittyy IC: itä, kuten 555 tai 741 jne.

Tässä artikkelissa opit laskemaan ja käyttämään vastuksia piireissä tietyn kokoonpanon suunnittelussa.

Vastusten käyttäminen transistoreiden (BJT) käyttämiseen.

Transistori vaatii vastuksen sen alustan ja emitterin poikki, ja tämä on yksi tärkeimmistä suhteista näiden kahden komponentin välillä.

NPN-transistori (BJT) tarvitsee tietyn määrän virtaa virtaamaan pohjaansa emitterikiskoonsa tai maadoitettuun kiskoonsa voidakseen käyttää (siirtää) raskaampaa kuormavirtaa kollektoristaan ​​lähettimeen.

PNP-transistori (BJT) tarvitsee tietyn määrän virtaa virtaamaan lähettimestään tai positiivisesta kiskostaan ​​pohjaan voidakseen käyttää (siirtää) raskaampaa kuormavirtaa emitteristään kollektoriinsa.

Kuormavirran optimaalisen ohjaamiseksi BJT: llä on oltava oikein laskettu kantavastus.

Saatat haluta nähdä aiheeseen liittyvän esimerkkiartikkelin vaihtaa kuljettajavaihetta

Kaava BJT: n kantavastuksen laskemiseksi voidaan nähdä alla:

R = (Us - 0,6) Hfe / kuormitusvirta,

Missä R = transistorin kantavastus,
Us = Lähde tai kantavastuksen liipaisujännite,
Hfe = Transistorin eteenpäinvirta.

Edellä oleva kaava tarjoaa oikean vastusarvon kuorman käyttämiseksi piirissä olevan BJT: n kautta.

Vaikka yllä oleva kaava saattaa näyttää ratkaisevalta ja välttämättömältä piirin suunnittelussa BJT: itä ja vastuksia käyttäen, tulosten ei tarvitse olla niin tarkkoja.

Oletetaan esimerkiksi, että haluamme ajaa 12 V: n releä käyttämällä BC547-transistoria, jos releen toimintavirta on noin 30 mA, yllä olevasta kaavasta voidaan laskea kantavastus seuraavasti:

R = (12 - 0,6). 200 / 0,040 = 57000 ohmia, joka on yhtä suuri kuin 57K

Yllä olevan arvon voidaan olettaa olevan äärimmäisen optimaalinen transistorille siten, että transistori toimii releellä mahdollisimman tehokkaasti ja hajauttamatta tai tuhlaamatta ylivirtaa.

Käytännössä saatat kuitenkin huomata, että itse asiassa mikä tahansa arvo välillä 10K - 60k toimii hyvin samassa toteutuksessa, ainoa marginaalinen haittapuoli on transistorin hajaantuminen, joka voi olla hieman suurempi, voi olla noin 5-10mA, mikä on täysin vähäpätöinen eikä sillä ole merkitystä kaikki.

Yllä oleva keskustelu osoittaa, että vaikka transistorin arvon laskemista voidaan suositella, mutta se ei ole aivan välttämätöntä, koska mikä tahansa kohtuullinen arvo voi tehdä työn yhtä hyvin sinulle.

Mutta sanottu oletetaan, että yllä olevassa esimerkissä, jos valitsit perusvastuksen alle 10K tai yli 60k, se varmasti alkaisi aiheuttaa joitain haitallisia vaikutuksia tuloksiin.

10 k: n alapuolella transistori alkaisi lämmetä ja haihtua merkittävästi .. ja yli 60 K: n kohdalla rele tuntuisi eikä laukaisisi tiukasti.

Vastukset Mosfetsin ajamiseen

Yllä olevassa esimerkissä huomasimme, että transistori riippuu ratkaisevasti sen kantaosan yli lasketusta vastuksesta kuormitusoperaation suorittamiseksi oikein.

Tämä johtuu siitä, että transistorialusta on virrasta riippuva laite, jossa kantavirta on suoraan verrannollinen kollektorin kuormitusvirtaan.

Jos kuormavirtaa on enemmän, myös perusvirtaa on lisättävä suhteellisesti.

Toisin kuin tämä, mosfets ovat täysin erilaisia ​​asiakkaita. Nämä ovat jännitteestä riippuvia laitteita, eli mosfet-portti ei riipu virrasta pikemminkin jännitteestä kuorman laukaisemiseksi sen viemärin ja lähteen yli.

Niin kauan kuin sen portin jännite on yli tai noin 9 V, mosfet laukaisee kuorman optimaalisesti portin virrasta riippumatta, joka voi olla jopa 1 mA.

Yllä olevan ominaisuuden takia mosfet-porttivastus ei vaadi ratkaisevia laskelmia.

Mosfet-portin vastuksen on kuitenkin oltava mahdollisimman matala, mutta paljon suurempi kuin nolla-arvo, se on missä tahansa välillä 10-50 ohmia.

Vaikka mosfet laukaisi edelleen oikein, vaikka sen portille ei asetettaisi vastusta, matalaa arvoa suositellaan ehdottomasti transienttien tai piikkien torjumiseksi tai rajoittamiseksi mosfetin portin / lähteen yli.

LED-vastuksen käyttäminen

Aivan kuten BJT, myös LED-vastuksen käyttö on välttämätöntä, ja se voidaan tehdä seuraavalla kaavalla:

R = (Syöttöjännite - LED-taajuusjännite) / LED-virta

Jälleen kaavan tulokset ovat vain absoluuttisten optimaalisten tulosten saamiseksi LED-kirkkaudesta.

Oletetaan esimerkiksi, että meillä on LED, jonka tekniset tiedot ovat 3,3 V ja 20 mA.

Haluamme sytyttää tämän ledin 12 V: n virtalähteestä.

Kaavan käyttäminen kertoo meille, että:

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

Tämä tarkoittaa, että 435 ohmin vastusta tarvitaan tehokkaimpien tulosten saamiseksi LEDistä.

Käytännössä kuitenkin huomaat, että mikä tahansa 330 ohmin ja 1 K: n välinen arvo tekisi tyydyttäviä tuloksia LEDistä, joten sen melkein vähän kokemusta ja käytännön tietoa, ja voit helposti selviytyä näistä esteistä myös ilman laskelmia.

Vastusten käyttö zener-diodien kanssa

Monta kertaa mielestämme on välttämätöntä sisällyttää zener-diodivaihe elektroniseen piiriin, esimerkiksi opamp-piireihin, joissa opampia käytetään vertailijan tavoin, ja aiomme käyttää zener-diodia referenssijännitteen kiinnittämiseen johonkin opamp.

Voi ihmetellä, kuinka zener-vastus voidaan laskea?

Se ei ole lainkaan vaikeaa, ja on vain identtinen siihen, mitä teimme LED: n edellisessä keskustelussa.

Käytä yksinkertaisesti seuraavaa kaavaa:

R = (Syöttöjännite - Zener-jännite) / kuormitusvirta

Ei tarvitse mainita, että säännöt ja parametrit ovat samat kuin yllä olevalla LEDillä toteutettu, kriittisiä ongelmia ei esiinny, jos valittu zener-vastus on hieman pienempi tai merkittävästi lasketun arvon yläpuolella.

Kuinka käyttää vastuksia Opampsissa

Yleensä kaikki IC: t on suunniteltu korkean tuloimpedanssin ja matalan lähtöimpedanssin määrityksillä.

Tämä tarkoittaa, että tulot ovat hyvin suojattuja sisältä, eivätkä ne ole virrasta riippuvia toimintaparametreista, mutta sitä vastoin useimpien IC: n lähdöt ovat alttiita virralle ja oikosulkuille.

Siksi vastusten laskeminen mikropiirin tulolle ei välttämättä ole lainkaan kriittistä, mutta samalla kun lähtö konfiguroidaan kuormituksella, vastuksesta voi tulla ratkaiseva merkitys ja se voidaan joutua laskemaan yllä olevien keskustelujemme mukaisesti.

Vastusten käyttäminen virta-antureina

Yllä olevissa esimerkeissä, erityisesti LeD- ja BJT-laitteissa, näimme, kuinka vastukset voidaan määrittää virranrajoittimiksi. Opitaan nyt, kuinka vastusta voidaan käyttää virtatunnistimina:

Voit myös oppia saman tässä esimerkkiartikkelissa, joka selittää kuinka rakentaa nykyisiä anturimoduuleja

Ohmin lain mukaan, kun virta vastuksen läpi kulkee, tämän vastuksen yli kehittyy suhteellinen määrä potentiaalieroa, joka voidaan laskea käyttämällä seuraavaa Ohmin lakikaavaa:

V = RxI, jossa V on vastuksen yli kehitetty jännite, R on vastus ohmina ja I on virta, joka kulkee vastuksen läpi ampeereina.

Sanotaan esimerkiksi, että 1 ampeerin virta kulkee 2 ohmin vastuksen läpi, ratkaisemalla tämä yllä olevalla kaavalla saadaan:

V = 2x1 = 2 V,

Jos virta lasketaan 0,5 ampeeriin, niin

V = 2x0,5 = 1 V

Yllä olevat lausekkeet osoittavat, kuinka potentiaaliero vastuksen välillä vaihtelee lineaarisesti ja suhteellisesti vastauksena sen läpi virtaavaan virtaan.

Tämä vastuksen ominaisuus toteutetaan tehokkaasti kaikissa virranmittaus- tai virtasuojaukseen liittyvissä piireissä.

Saatat nähdä seuraavia esimerkkejä vastusten yllä olevan ominaisuuden tutkimiseen. Kaikissa näissä malleissa on käytetty laskettua vastusta haluttujen virtatasojen havaitsemiseen tietyille sovelluksille.

Yleinen korkean watin LED-virranrajoitinpiiri - vakio ...

Halpa nykyinen ohjattu 12 voltin akkulaturi ...

LM317 vaihtelevan jännitteen säätimenä ja muuttuvana ...

Laserdiodin ohjainpiiri - virralla ohjattu Kotitekoinen ...

Tee sata watin LED-valonheittimen vakiovirta ...

Vastusten käyttäminen potentiaalijakajana

Toistaiseksi näimme, kuinka vastuksia voidaan käyttää piireissä virran rajoittamiseksi, nyt tutkitaan, miten vastukset voidaan kytkeä halutun jännitetason saamiseksi piirin sisällä.

Monet piirit edellyttävät tarkkoja jännitetasoja tietyissä pisteissä, joista tulee ratkaisevia viitteitä piirille aiottujen toimintojen suorittamiseksi.


Tällaisissa sovelluksissa laskettuja vastuksia käytetään sarjaan tarkkojen jännitetasojen määrittämiseksi, joita kutsutaan myös potentiaalieroiksi piirin vaatimusten mukaisesti. Halutut jänniteohjearvot saavutetaan kahden valitun vastuksen risteyksessä (katso yllä oleva kuva).

Vastuksia, joita käytetään tiettyjen jännitetasojen määrittämiseen, kutsutaan potentiaalijakajaverkoiksi.

Kaava vastusten ja jänniteviitteiden löytämiseksi voidaan todeta alla, vaikka se voidaan saavuttaa myös yksinkertaisesti käyttämällä esiasetusta tai pottia ja mittaamalla sen keskijohdojännite DMM: n avulla.

Vout = V1.Z2 / (Z1 + Z2)
Onko sinulla kysyttävää? Kirjoita ajatuksesi kommenttisi kautta.