Роли и функции резисторов в электронике.

9 September

Теме резисторов я периодически уделяю время и при этом постоянно использую разные аспекты. Сегодня хочу поделиться ролями резисторов.

Для того чтобы лучше понимать работу резисторов я часто привожу аналогию сопротивления с диаметром трубы. Кому-то это кажется смешным и глупым, но так на мой взгляд легче понять разнообразие и роль резистора в системе.

Как вы знаете, характеристики труб бывают абсолютно разные и они:

Материал изготовления: пластик(несколько видов), металл(медь, сталь, нержавейка), резина (обычная, армированная), стекло(обычное, жаростойкое).

Диаметр трубы: от нескольких микрон (форсунки -для подачи под высоким давлением) до несколько десятков метров - каналы для дренажа сточных вод с улиц города.

В тот момент когда я описывал трубки и трубы, думаю, вы уже осознали сколько их вариантов, а еще не затронуты несколько других характеристик.

Теперь же переходим к сопротивлениям.

Роль сопротивления в каждой схеме индивидуальная.

1. В простых схемах основная роль - это ограничение тока.

Роли и функции резисторов в электронике.

В данном случае основной элемент у нас светодиод. Который будет светить при токе 10-30 ма. Напряжение питания диода 3 вольта, а источник напряжения 30 вольт. Как подобрать резистор, чтобы диод не перегорел и светил. Можно предложить несколько вариантов. Но мы рассчитаем через ток. В будущем вернемся к подобным расчетам и вы поймёте почему через ток проще.

Первоначально рассмотрим характеристики диода:

обратите внимание на столбец с током
обратите внимание на столбец с током

Расчет по току. Чтобы ток в цепи был 20 мА можно поделить 30 вольт на ток 0.02. Получим номинал 1500 Ом или 1.5 кОм. Но есть маленький нюанс, на резисторе у нас будет не ровно 30 вольт, а за минусом напряжения диода. Таким образом ток будет чуть меньше, но мы еще не выбрали сопротивление.

В нашем случае подойдет обычное углеродистое.

справочные данные по резистору
справочные данные по резистору

Так как, нам важен факт свечения и не более, то подойдет сопротивление с погрешностью в 10%. Тут мы подходим к еще одному моменту. Так же как и с трубами резисторы бывают стандартных номиналов. Вы не найдете диаметра трубы с значением Пи, так же как и резисторов. Поэтому подберем ближайший по номиналу резистор по таблице:

Роли и функции резисторов в электронике.

Как видим такой номинал есть с допуском в 5%, что значит допуск, значит что он будет не ровно 1500 Ом, а в пределах от 1425 до 1575 Ом. Подобранный резистор мы берем, и измеряем его значение с помощью мультиметра. Предположим, получилось 1453 Ом. Тогда ток в цепи будет 30 В - 3В (напряжение на диоде) = 27 В. Далее 27 В делим 1453 Ом. Получим результат 0.018558 А. Что достаточно близко к 0.02 А. Отмечу еще такую деталь, что при свечении диод будет греться, значит характеристики его "поплывут" и ток будет чуть больше. В итоге при нормальной работе он может быть даже больше чем 0.02 А.

Самое главное, что мы еще не сделали - это не рассчитали рассеиваемую мощность на сопротивлении. Как это сделать- надо U*I = 27*0.025(Берем небольшой запас). Получим мощность 0.675 Вт.

Вот тут небольшой просчет, так как мы в справочнике выбрали сопротивление с мощностью в 0.125 Вт. Получается, что после нескольких минут работы резистор перегреется и выйдет из строя. Значит надо найти новую модель с номиналом в 1500 Ом. и мощностью рассеивания 0.675 Вт.

Есть еще вариант - это уменьшить ток в два раза. и снова пройти по этому пути расчета сопротивления. Пусть ток будет в 10 мА (некоторые диоды, особенно красные, отлично светят и при таком токе). Тогда мощность будет 27* 0.015(опять с запасом)= 0.405 Вт. Как видим мощность получается чуть меньше, но мы можем взять сопротивление из нашей таблицы с номиналом в 0.5 Вт.

Роли и функции резисторов в электронике.

Итак по первому пункту, мы просто подобрали сопротивления для ограничения тока в цепи с постоянным напряжением. В других схемах, таких деталей еще больше. Но мы идем дальше.

2. Делитель напряжения. С двух или более резисторов мы можем задавать нужное нам напряжение или стабилизировать его. Подробнее об этом я писал в статье "делитель напряжения".

3. Элемент стабилизации входного сигнала. Часто можно услышать "поставьте сопротивление подтяжки". В данном случае - сопротивление будет иметь большое сопротивление, но стабилизировать входной сигнал убирая наводки. Тема разбирается отдельно, но параметры указаны обычно в сопроводительной документации.

4. Элемент обратной связи. В таких случаях сопротивление несет очень важную роль и является элементом регулирующей цепи. Так если на выходе слишком больше напряжение, то через сопротивление ОС(обратной связи) мы будем поджимать мощность, ослабляя сигнал. Причем обратная связь, может быть как по току, так и по напряжению.

5. RC- цепи. До этого мы проходили условно статические процессы, то есть схемы не имеющие явных переходных процессов. RC - это элементы переходных процессов. То есть сопротивление прямой участник переходного - то есть динамического процесса.

пример интегрирующей  цепи.
пример интегрирующей цепи.

может быть такое сочетание:

Роли и функции резисторов в электронике.

В данных случаях сопротивления подбираются совсем по другим принципам. На базе этих цепей уже строятся различные частотные фильтры и усилительные каскады. И расчет сопротивления происходит по другим принципам.

Пример расчетов таких цепей.

Роли и функции резисторов в электронике.

Я бы сказал так, вся соль работы резисторов и начинается в цепях регулирования.

Есть ещё схемы измерения, там сопротивлениям тоже отводятся свои роли.

Подведем итог. Установка сопротивление в заданную точку схему может нести абсолютно разные функции и расчет сопротивления исходит от того какие функции на него возложены. На пример банального ограничения тока мы видим, что каждый подбор и расчет требует понимания и степенного подхода. Прежде чем переходить к динамическим процессом, стоит сперва отлично знать статические процессы. Что мы с вами и изучаем.

--------------------------------------------------------

Если Вам понравилась публикация, то ставьте "понравилось" и подписывайтесь на канал.

ГИД по электронике.

Предыдущая статья.

А так же подписывайтесь в группу 🔹 Вконтакте и 🔹 Телеграм-канал.