Jak používat rezistory s LED, Zenerem a tranzistorem

V tomto příspěvku se učíme, jak používat rezistory při navrhování elektronických obvodů pomocí LED, zenerových diod nebo tranzistorů. Tento článek může být velmi užitečný pro nové fandy, kteří se obvykle zaměňují s hodnotami rezistorů, které mají být použity pro konkrétní součást a pro požadovanou aplikaci.

Co je to rezistor

Rezistor je pasivní elektronická součástka, která v elektronickém obvodu může vypadat docela nevýrazně ve srovnání s ostatními aktivními a pokročilými elektronickými součástmi, jako jsou BJT, mosfety, integrované obvody, LED atd.

Na rozdíl od tohoto pocitu jsou však rezistory jednou z nejdůležitějších částí každého elektronického obvodu a představa PCB bez rezistorů může vypadat divně a nemožně.

Rezistory se v zásadě používají k řízení napětí a proudu v obvodu, který se stává velmi důležitým pro provoz různých aktivních, sofistikovaných komponent.

Například BJT, jako je BC547 nebo podobný, může potřebovat správně vypočítaný rezistor přes svoji základnu / emitor, aby fungoval optimálně a bezpečně.

Pokud to nebudete dodržovat, může tranzistor jednoduše odfouknout a poškodit se.

Podobně jsme viděli, jak se rezistory stávají tak důležitými v obvodech, které zahrnují integrované obvody, jako je 555 nebo 741 atd.

V tomto článku se naučíme, jak vypočítat a použít rezistory v obvodech při navrhování konkrétní konfigurace.

Jak používat rezistory pro řízení tranzistorů (BJT).

Tranzistor vyžaduje rezistor napříč základnou a emitorem, což je jeden z nejdůležitějších vztahů mezi těmito dvěma složkami.

Tranzistor NPN (BJT) potřebuje určité množství proudu, aby mohl proudit ze své základny na kolejnici emitoru nebo na zemní kolejnici, aby mohl aktivovat (předat) silnější zátěžový proud z kolektoru do emitoru.

Tranzistor PNP (BJT) potřebuje určité množství proudu, které musí proudit z jeho emitoru nebo kladné kolejnice do jeho základny, aby bylo možné aktivovat (předat) silnější zátěžový proud z jeho emitoru do jeho kolektoru.

Aby bylo možné optimálně řídit zatěžovací proud, musí mít BJT správně vypočítaný základní rezistor.

Možná budete chtít vidět související ukázkový článek pro vytvoření fáze ovladače relé

Vzorec pro výpočet základního odporu BJT je uveden níže:

R = (Us - 0,6). Hfe / zatěžovací proud,

Kde R = základní rezistor tranzistoru,
Us = zdroj nebo spouštěcí napětí do základního odporu,
Hfe = dopředný proudový zisk tranzistoru.

Výše uvedený vzorec poskytne správnou hodnotu odporu pro provoz zátěže přes BJT v obvodu.

Ačkoli výše uvedený vzorec může vypadat zásadně a imperativně pro návrh obvodu pomocí BJT a rezistorů, výsledky ve skutečnosti nemusí být tak přesné.

Předpokládejme například, že chceme řídit 12V relé pomocí tranzistoru BC547, pokud je provozní proud relé přibližně 30mA, z výše uvedeného vzorce můžeme vypočítat základní rezistor jako:

R = (12 - 0,6). 200 / 0,040 = 57000 ohmů, což se rovná 57K

Výše uvedená hodnota by mohla být považována za extrémně optimální pro tranzistor, takže tranzistor bude pracovat s relé s maximální účinností a bez ztráty nebo plýtvání nadměrným proudem.

Prakticky byste však zjistili, že ve skutečnosti jakákoli hodnota mezi 10K a 60k funguje dobře pro stejnou implementaci, jedinou okrajovou nevýhodou je rozptyl tranzistoru, který může být o něco více, může být kolem 5 až 10mA, to je absolutně zanedbatelné a na tom nezáleží Všechno.

Výše uvedená konverzace naznačuje, že ačkoli může být doporučen výpočet hodnoty tranzistoru, ale není to zcela zásadní, protože jakákoli rozumná hodnota vám může udělat práci stejně dobře.

Ale to znamená, předpokládejme, že ve výše uvedeném příkladu, pokud jste vybrali základní rezistor pod 10K nebo nad 60k, pak by určitě začal způsobovat výsledky nepříznivě.

Pod 10k by se tranzistor začal zahřívat a výrazně se rozptylovat .. a nad 60K byste zjistili, že relé koktá a nespouští se těsně.

Rezistory pro řízení Mosfetů

Ve výše uvedeném příkladu jsme si všimli, že tranzistor zásadně závisí na slušně vypočítaném rezistoru napříč jeho základnou pro správné provedení zátěžové operace.

Je to proto, že základna tranzistoru je zařízení závislé na proudu, kde je proud základny přímo úměrný proudu zátěže kolektoru.

Pokud je zatěžovací proud větší, bude také nutné úměrně zvýšit základní proud.

Na rozdíl od toho jsou mosfety zcela odlišnými zákazníky. Jedná se o zařízení závislá na napětí, což znamená, že brána MOSFET nezávisí spíše na proudu, spíše na napětí pro spuštění zátěže přes její odtok a zdroj.

Pokud je napětí na jeho bráně vyšší než 9 V, bude mosfet optimálně spouštět zátěž bez ohledu na její hradlový proud, který může být až 1 mA.

Kvůli výše uvedené vlastnosti rezistor brány MOSFET nevyžaduje žádné zásadní výpočty.

Odpor v bráně MOSFET však musí být co nejnižší, ale mnohem větší než nulová hodnota, tj. Kdekoli mezi 10 a 50 ohmy.

Přestože by se mosfet stále správně spouštěl, i když by na jeho bráně nebyl zaveden rezistor, je přísně doporučena nízká hodnota pro potlačení nebo omezení přechodových jevů nebo špiček přes bránu / zdroj mosfetu.

Použití odporu s LED

Stejně jako BJT je použití rezistoru s LED zásadní a lze ho provést pomocí následujícího vzorce:

R = (napájecí napětí - napětí LED fwd) / proud LED

Výsledky vzorce jsou opět pouze pro získání absolutně optimálních výsledků z jasu LED.

Předpokládejme například, že máme LED se specifikacemi 3,3 V a 20 mA.

Chceme tuto LED osvětlit ze zdroje 12V.

Použití vzorce nám říká, že:

R = 12 - 3,3 / 0,02 = 435 ohmů

To znamená, že pro získání nejúčinnějších výsledků z LED bude zapotřebí rezistor 435 ohmů.

Prakticky byste však zjistili, že jakákoli hodnota mezi 330 ohmy a 1 kB by poskytla uspokojivé výsledky z LED, takže je to jen málo zkušeností a nějaké praktické znalosti a můžete snadno překonat tyto překážky i bez jakýchkoli výpočtů.

Použití rezistorů se zenerovými diodami

Mnohokrát považujeme za nezbytné zahrnout stupeň zenerovy diody do elektronického obvodu, například do obvodů operační zesilovače, kde se operační zesilovač používá jako komparátor, a hodláme použít zenerovou diodu pro fixaci referenčního napětí na jednom ze vstupů operační zesilovač.

Jeden by se mohl divit, jak lze vypočítat zenerův odpor?

Není to vůbec obtížné a je to stejné jako to, co jsme udělali pro LED v předchozí diskusi.

Jednoduše použijte následující vzorec:

R = (napájecí napětí - Zenerovo napětí) / zátěžový proud

Není třeba zmínit, že pravidla a parametry jsou shodné s pravidly implementovanými pro výše uvedenou LED, nenastanou žádné kritické problémy, pokud je zvolený zenerův odpor o něco menší nebo výrazně vyšší než vypočítaná hodnota.

Jak používat rezistory v Opamps

Obecně jsou všechny integrované obvody navrženy se specifikacemi vysoké vstupní impedance a specifikacemi nízké výstupní impedance.

To znamená, že vstupy jsou dobře chráněny zevnitř a nejsou závislé na proudu z hlediska provozních parametrů, ale na rozdíl od toho budou výstupy většiny IC citlivé na proud a zkraty.

Výpočet rezistorů pro vstup IC tedy nemusí být vůbec kritický, ale při konfiguraci výstupu se zátěží se může stát rozhodující rezistor, který může být nutné vypočítat, jak je vysvětleno v našich výše uvedených rozhovorech.

Použití odporů jako proudových senzorů

Ve výše uvedených příkladech, zejména pro LeD a BJT, jsme viděli, jak lze rezistory konfigurovat jako omezovače proudu. Nyní se naučíme, jak lze použít rezistor jako proudové senzory:

Totéž se můžete dozvědět v tomto ukázkovém článku, který vysvětluje jak postavit aktuální snímací moduly

Podle zákona Ohm při průchodu proudu přes rezistor se na tomto rezistoru vyvíjí úměrné množství rozdílu potenciálu, které lze vypočítat pomocí následujícího vzorce Ohmova zákona:

V = RxI, kde V je napětí vyvíjené přes rezistor, R je rezistor v ohmech a I je proud procházející rezistorem v ampérech.

Řekněme například, že 1 ampérový proud prochází odporem 2 ohmy, což vyřešíme ve výše uvedeném vzorci:

V = 2x1 = 2 V,

Pokud je proud snížen na 0,5 ampérů, pak

V = 2x0,5 = 1 V.

Výše uvedené výrazy ukazují, jak se rozdíl potenciálů mezi rezistory mění lineárně a úměrně v reakci na protékající proud.

Tato vlastnost rezistoru je účinně implementována ve všech obvodech souvisejících s měřením proudu nebo s ochranou proudu.

Můžete vidět následující příklady pro studium výše uvedené vlastnosti rezistorů, všechny tyto konstrukce využívaly vypočítaný rezistor pro snímání požadovaných úrovní proudu pro konkrétní aplikace.

Univerzální vysokofrekvenční obvod omezovače proudu LED - konstantní ...

Levný proudově řízený 12voltový obvod nabíječky baterií ...

LM317 jako regulátor proměnného napětí a proměnný ...

Obvod ovladače laserové diody - řízen proudem Vlastní výroba ...

Vytvořte stotisícový LED světlomet s konstantním proudem ...

Použití odporů jako děliče potenciálu

Zatím jsme viděli, jak lze v obvodech aplikovat rezistory pro omezení proudu, nyní prozkoumejme, jak lze zapojit rezistory pro získání jakékoli požadované úrovně napětí uvnitř obvodu.

Mnoho obvodů vyžaduje přesné úrovně napětí v konkrétních bodech, které se stávají rozhodujícími odkazy pro obvod pro provádění zamýšlených funkcí.


Pro takové aplikace se vypočítané odpory používají v sérii pro stanovení přesných úrovní napětí, které se podle požadavku obvodu nazývají také potenciální rozdíly. Požadovaných referencí napětí je dosaženo na spoji dvou vybraných rezistorů (viz obrázek výše).

Rezistory, které se používají ke stanovení konkrétních úrovní napětí, se nazývají sítě děliče potenciálů.

Vzorec pro vyhledání rezistorů a referencí napětí je uveden níže, i když ho lze také jednoduše dosáhnout pomocí předvolby nebo potu a měřením jeho středního napětí olova pomocí DMM.

Vout = V1.Z2 / (Z1 + Z2)
Máte další dotazy? Zapište si své myšlenky do svých komentářů.