Jak fungují rezistory a jejich aplikace v obvodech

Rezistor je běžná elektronická součástka, která omezuje velikost a směr proudu. Rezistory fungují tak, že využívají odporové vlastnosti materiálu, což je to, jak dobře blokují tok elektřiny. Jednotkou odporu jsou ohmy (Ω) a velikost odporu závisí na typu, tvaru a teplotě materiálu. Hodnota odporu rezistoru je obvykle identifikována barevným čárovým kódem nebo číslem a různé barvy představují různé hodnoty.

Rezistory jsou široce používány v obvodech. Mohou realizovat funkce, jako je řízení proudu, dělení napětí, filtrování, předpětí a přizpůsobení. Řízení proudu je nejzákladnější funkcí rezistoru. Dokáže upravit velikost proudu podle Ohmova zákona (V=IR), kde V je napětí, I je proud a R je odpor. Pokud je například v obvodu 5V napájecí zdroj a rezistor 100Ω, proud procházející rezistorem je 5V/100Ω=0,05A nebo 50 mA. Pokud je rezistor nahrazen 0Ω$, pak se proud změní na 5V/200Ω=0.025A, což je 25mA. Tímto způsobem lze velikost proudu regulovat změnou hodnoty odporu rezistoru.

Rezistory lze také použít k ochraně dalších komponent v obvodu. Pokud je například v obvodu napájecí zdroj 5V a odpor 1Ω, pak proud procházející rezistorem je 5V/1Ω=5A, což může být příliš velké. , což způsobí přehřátí nebo poškození obvodu. Abyste se této situaci vyhnuli, můžete do obvodu přidat vhodný rezistor, například 0Ω$, pak se proud sníží na 5V/100Ω=0,05A, což je 50 mA, čímž se ochrání bezpečnost obvodu.

Rezistory lze také použít k rozdělení napětí, tj. rozdělení jednoho napětí na dvě nebo více různých napětí. To využívá zákon dělení napětí rezistoru, což znamená, že pokud jsou v obvodu dva nebo více rezistorů v sérii, napětí z napájecího zdroje bude distribuováno na každý rezistor v poměru k rezistoru. Například, pokud má obvod napájecí zdroj 10V a dva odpory, jeden 100Ω a jeden 200Ω, pak napětí na odporu 100Ω je 10V imes 100Ω/(100Ω+200Ω)=3.33V, napětí na odporu 200Ω je 10V imes 200Ω/(100Ω+200Ω)=6.67V. Tímto způsobem můžete získat dvě různá napětí pro různé účely.

Rezistory lze také použít pro filtrování, což je odstranění šumu nebo rušivých signálů z obvodu. To využívá kombinaci rezistorů a kondenzátorů nebo induktorů k vytvoření low-pass, high-pass, band-pass nebo band-reject filtru. Dolní propust umožňuje průchod pouze nízkofrekvenčním signálům, horní propust umožňuje průchod pouze vysokofrekvenčním signálům, pásmová propust umožňuje průchod pouze určitého rozsahu frekvenčních signálů a pásmová zádrž filtru blokuje pouze určitý rozsah frekvencí. frekvenční signál projde. Například, pokud má obvod paralelně odpor 100Ω a kondenzátor 1μF, pak je obvod dolní propustí a jeho mezní frekvence je 1/(2pi RC)=1,59 kHz, to znamená, že pouze frekvence pod Procházet mohou pouze signály na 1,59 kHz a signály nad 1,59 kHz budou odfiltrovány.

Rezistory lze také použít k předpětí, to znamená k zajištění stabilního provozního napětí nebo proudu pro určité součásti v obvodu. To využívá funkci dělení napětí rezistoru k zajištění vhodného předpětí nebo proudu pro tranzistory, diody, operační zesilovače a další součásti v obvodu, aby byly udržovány v normálním provozním stavu. Pokud je například v obvodu napájecí zdroj 10V a odpor 100Ω, pak bude na rezistoru napětí 10V. Pokud je základna tranzistoru připojena k jednomu konci rezistoru, pak základna tranzistoru bude Napětí je 10V, což zapne tranzistor.

Rezistory lze také použít k přizpůsobení, tj. odpory různých částí obvodu jsou stejné nebo podobné, aby se zvýšila účinnost a stabilita obvodu. To využívá impedančních charakteristik rezistoru, tedy toho, jak moc rezistor blokuje AC signály. Impedance se také měří v ohmech (Ω) a její velikost závisí na frekvenci signálu a indukčnosti nebo kapacitě rezistoru. Impedanci rezistoru lze vypočítat pomocí Ohmova zákona (V=IZ), kde V je napětí, I je proud a Z je impedance. Pokud má například obvod zdroj 10V AC a odpor 100Ω, proud procházející rezistorem je 10V/100Ω = 0,1A, bez ohledu na frekvenci zdroje. Pokud na jeden konec rezistoru připojíte zátěž 100Ω, pak se obvod sladí a výkon ze zdroje může být plně přenesen na zátěž. Pokud impedance zátěže není 100Ω, pak je obvod neshodný a část energie z napájecího zdroje se bude odrážet zpět, což způsobí ztrátu obvodu a rušení.

Abych to shrnul, principem činnosti rezistoru je využití odporových charakteristik materiálu k omezení a distribuci proudu. Rezistory jsou široce používány v obvodech. Mohou realizovat řízení proudu, dělení napětí, filtrování, předpětí, přizpůsobení a další funkce, které usnadňují návrh a optimalizaci obvodů. Pochopení toho, jak fungují rezistory a základy obvodů, nám může pomoci lépe porozumět a používat elektronická zařízení.