Jak używać rezystorów z diodą LED, Zenerem i tranzystorem

W tym poście dowiemy się, jak wykorzystać rezystory podczas projektowania układów elektronicznych z wykorzystaniem diod LED, diod Zenera czy tranzystorów. Ten artykuł może być bardzo przydatny dla nowych hobbystów, którzy zwykle mylą się z wartościami rezystorów, które mają być używane dla określonego elementu i do pożądanego zastosowania.

Co to jest rezystor

Rezystor jest pasywnym elementem elektronicznym, który może wyglądać dość mało imponująco w obwodzie elektronicznym w porównaniu z innymi aktywnymi i zaawansowanymi komponentami elektronicznymi, takimi jak BJT, mosfety, układy scalone, diody LED itp.

Jednak wbrew temu odczuciu rezystory są jedną z najważniejszych części w każdym obwodzie elektronicznym i wyobrażenie sobie płytki drukowanej bez rezystorów może wyglądać dziwnie i niemożliwe.

Rezystory są zasadniczo używane do kontrolowania napięcia i prądu w obwodzie, co staje się bardzo istotne dla działania różnych aktywnych, zaawansowanych komponentów.

Na przykład BJT, taki jak BC547 lub podobny, może wymagać odpowiednio obliczonego rezystora na podstawie / emiterze, aby działać optymalnie i bezpiecznie.

W przeciwnym razie tranzystor może po prostu wybuchnąć i ulec uszkodzeniu.

Podobnie widzieliśmy, jak rezystory stają się tak istotne w obwodach zawierających układy scalone, takie jak 555 lub 741 itp.

W tym artykule dowiemy się, jak obliczać i wykorzystywać rezystory w obwodach podczas projektowania określonej konfiguracji.

Jak używać rezystorów do sterowania tranzystorami (BJT).

Tranzystor wymaga rezystora na podstawie i nadajniku i jest to jedna z najważniejszych relacji między tymi dwoma komponentami.

Tranzystor NPN (BJT) potrzebuje określonej ilości prądu, aby przepłynąć z jego podstawy do szyny nadajnika lub szyny uziemiającej, aby pobudzić (przepuścić) większy prąd obciążenia z kolektora do emitera.

Tranzystor PNP (BJT) potrzebuje określonej ilości prądu, aby przepłynąć z emitera lub szyny dodatniej do podstawy, aby pobudzić (przepuścić) większy prąd obciążenia z emitera do kolektora.

Aby optymalnie kontrolować prąd obciążenia, BJT musi mieć odpowiednio obliczony rezystor bazowy.

Możesz chcieć zobaczyć powiązany przykładowy artykuł dla tworzenie stopnia kierowcy przekaźnika

Wzór na obliczenie rezystora bazowego BJT można zobaczyć poniżej:

R = (Us - 0,6) .Hfe / prąd obciążenia,

Gdzie R = rezystor bazowy tranzystora,
Us = źródło lub napięcie wyzwalające do rezystora podstawowego,
Hfe = wzmocnienie prądu tranzystora do przodu.

Powyższy wzór zapewni prawidłową wartość rezystora do obsługi obciążenia przez BJT w obwodzie.

Chociaż powyższy wzór może wydawać się kluczowy i niezbędny do projektowania obwodu z użyciem BJT i ​​rezystorów, wyniki w rzeczywistości nie muszą być tak dokładne.

Na przykład załóżmy, że chcemy sterować przekaźnikiem 12V za pomocą tranzystora BC547, jeśli prąd roboczy przekaźnika wynosi około 30mA, z powyższego wzoru możemy obliczyć rezystor bazowy jako:

R = (12 - 0,6). 200 / 0,040 = 57000 omów, co odpowiada 57K

Można założyć, że powyższa wartość jest wyjątkowo optymalna dla tranzystora, tak że tranzystor będzie obsługiwał przekaźnik z maksymalną wydajnością i bez rozpraszania lub marnowania nadmiaru prądu.

Jednak praktycznie można by się przekonać, że w rzeczywistości każda wartość między 10K a 60k działa dobrze dla tej samej implementacji, jedyną marginalną wadą jest rozpraszanie tranzystora, które może być nieco większe, może wynosić około 5 do 10 mA, to jest absolutnie nieistotne i nie ma znaczenia przy wszystko.

Powyższa rozmowa wskazuje, że chociaż obliczenie wartości tranzystora może być zalecane, ale nie jest to całkowicie konieczne, ponieważ każda rozsądna wartość może równie dobrze wykonać zadanie za Ciebie.

Ale to powiedziawszy, załóżmy, że w powyższym przykładzie, jeśli wybierzesz rezystor podstawowy poniżej 10K lub powyżej 60k, to z pewnością zacznie to powodować pewne niekorzystne skutki dla wyników.

Poniżej 10k tranzystor zacząłby się nagrzewać i znacznie rozpraszać, a powyżej 60K można by było zauważyć, że przekaźnik zacina się i nie uruchamia się mocno.

Rezystory do napędzania mosfetów

W powyższym przykładzie zauważyliśmy, że tranzystor w dużej mierze zależy od przyzwoicie obliczonego rezystora na swojej podstawie, aby poprawnie wykonać operację obciążenia.

Dzieje się tak, ponieważ baza tranzystora jest urządzeniem zależnym od prądu, w którym prąd bazy jest wprost proporcjonalny do prądu obciążenia kolektora.

Jeśli prąd obciążenia jest większy, należy również proporcjonalnie zwiększyć prąd podstawowy.

W przeciwieństwie do tego mosfety to zupełnie inni klienci. Są to urządzenia zależne od napięcia, co oznacza, że ​​bramka mosfet nie jest zależna od prądu, a raczej od napięcia, aby wyzwolić obciążenie na dren i źródło.

Dopóki napięcie na bramce jest powyżej lub około 9 V, mosfet będzie optymalnie odpalał obciążenie niezależnie od prądu bramki, który może wynosić zaledwie 1 mA.

Dzięki temu rezystor bramkowy mosfet nie wymaga żadnych istotnych obliczeń.

Jednak rezystor na bramce mosfet musi być tak niski, jak to możliwe, ale znacznie większy niż wartość zerowa, czyli gdziekolwiek między 10 a 50 omów.

Chociaż mosfet nadal działałby poprawnie, nawet gdyby nie wprowadzono rezystora do jego bramki, niska wartość jest ściśle zalecana do przeciwdziałania lub ograniczania stanów nieustalonych lub skoków na bramce / źródle mosfetu.

Korzystanie z rezystora z diodą LED

Podobnie jak w przypadku BJT, użycie rezystora z diodą LED jest niezbędne i można to zrobić za pomocą następującego wzoru:

R = (napięcie zasilania - napięcie przednie diody LED) / prąd diody LED

Ponownie, wyniki formuły służą jedynie do uzyskania absolutnie optymalnych wyników z jasności diody LED.

Na przykład załóżmy, że mamy diodę LED o specyfikacji 3,3 V i 20 mA.

Chcemy oświetlić tę diodę LED z zasilacza 12V.

Użycie wzoru mówi nam, że:

R = 12-3,3 / 0,02 = 435 omów

Oznacza to, że do uzyskania najbardziej wydajnych wyników z diody LED wymagany byłby rezystor 435 omów.

Praktycznie jednak okaże się, że każda wartość między 330 ohm a 1K dawałaby zadowalające wyniki z diody LED, więc jest to prawie niewielkie doświadczenie i pewna praktyczna wiedza i możesz łatwo pokonać te przeszkody nawet bez żadnych obliczeń.

Stosowanie rezystorów z diodami Zenera

Wielokrotnie uważamy za niezbędne włączenie stopnia diody Zenera do obwodu elektronicznego, na przykład w obwodach wzmacniacza operacyjnego, w których wzmacniacz operacyjny jest używany jako komparator i zamierzamy zastosować diodę Zenera do ustalenia napięcia odniesienia na jednym z wejść opamp.

Można się zastanawiać, jak obliczyć rezystor Zenera?

Nie jest to wcale trudne i jest identyczne z tym, co zrobiliśmy dla diody LED w poprzedniej dyskusji.

To po prostu użyj następującej formuły:

R = (napięcie zasilania - napięcie Zenera) / prąd obciążenia

Nie trzeba wspominać, że zasady i parametry są identyczne, jak zaimplementowane dla powyższej diody LED, nie wystąpią żadne krytyczne problemy, jeśli wybrany rezystor Zenera jest nieco mniejszy lub znacznie powyżej obliczonej wartości.

Jak używać rezystorów w Opamps

Generalnie wszystkie układy scalone są zaprojektowane ze specyfikacją wysokiej impedancji wejściowej i specyfikacją niskiej impedancji wyjściowej.

Oznacza to, że wejścia są dobrze zabezpieczone od wewnątrz i nie są zależne od prądu dla parametrów pracy, ale w przeciwieństwie do tego wyjścia większości układów scalonych będą narażone na prąd i zwarcia.

Dlatego obliczanie rezystorów dla wejścia układu scalonego może w ogóle nie być krytyczne, ale podczas konfigurowania wyjścia z obciążeniem rezystor może stać się kluczowy i może wymagać obliczenia, jak wyjaśniono w naszych powyższych rozmowach.

Stosowanie rezystorów jako czujników prądu

W powyższych przykładach, szczególnie w przypadku diod LED i BJT, widzieliśmy, jak rezystory można skonfigurować jako ograniczniki prądu. Teraz nauczmy się, jak rezystor można wykorzystać jako czujniki prądu:

Możesz również dowiedzieć się tego samego w tym przykładowym artykule, który wyjaśnia jak zbudować obecne moduły czujników

Zgodnie z prawem Ohma, gdy prąd przepływa przez rezystor, proporcjonalna różnica potencjałów rozwija się na tym rezystorze, którą można obliczyć za pomocą następującego wzoru na prawo Ohma:

V = RxI, gdzie V to napięcie powstające na rezystorze, R to rezystor w omach, a I to prąd przepływający przez rezystor w amperach.

Załóżmy na przykład, że prąd o natężeniu 1 A przepływa przez rezystor 2 Ω, a rozwiązanie tego w powyższym wzorze daje:

V = 2x1 = 2 V,

Jeśli prąd zostanie zmniejszony do 0,5 ampera, to

V = 2x0,5 = 1 V.

Powyższe wyrażenia pokazują, jak różnica potencjałów na rezystorze zmienia się liniowo i proporcjonalnie w odpowiedzi na przepływający przez niego prąd.

Ta właściwość rezystora jest skutecznie realizowana we wszystkich obwodach pomiarowych prądu lub związanych z ochroną prądową.

Możesz zobaczyć następujące przykłady badania powyższej cechy rezystorów, wszystkie te projekty wykorzystywały obliczony rezystor do wykrywania pożądanych poziomów prądu dla poszczególnych zastosowań.

Uniwersalny obwód ogranicznika prądu LED dużej mocy - stały ...

Obwód taniej, sterowanej prądem ładowarki 12 V ...

LM317 jako zmienny regulator napięcia i zmienny ...

Obwód sterownika diody laserowej - sterowany prądem | Domowe ...

Zrób 100-watowy reflektor LED o stałym natężeniu ...

Używanie rezystorów jako dzielnika potencjału

Do tej pory widzieliśmy, jak rezystory można zastosować w obwodach w celu ograniczenia prądu, teraz zbadajmy, jak można podłączyć rezystory, aby uzyskać pożądany poziom napięcia w obwodzie.

Wiele obwodów wymaga precyzyjnych poziomów napięcia w określonych punktach, które stają się kluczowymi odniesieniami dla obwodu do wykonywania zamierzonych funkcji.


W takich zastosowaniach rezystory obliczeniowe są używane szeregowo w celu określenia dokładnych poziomów napięcia, zwanych również różnicami potencjałów, zgodnie z wymaganiami obwodu. Żądane napięcia odniesienia są osiągane na styku dwóch wybranych rezystorów (patrz rysunek powyżej).

Rezystory używane do określania określonych poziomów napięcia nazywane są sieciami dzielników potencjału.

Wzór na znajdowanie rezystorów i odniesień napięcia można zobaczyć poniżej, chociaż można go również po prostu uzyskać za pomocą ustawienia wstępnego lub potencjometru i mierząc napięcie środkowego przewodu za pomocą multimetru cyfrowego.

Vout = V1.Z2 / (Z1 + Z2)
Masz dodatkowe pytania? Proszę zanotuj swoje myśli w komentarzach.