Hvordan modstande fungerer og deres anvendelser i kredsløb

En modstand er en almindelig elektronisk komponent, der begrænser strømmens størrelse og retning. Modstande virker ved at udnytte et materiales resistive egenskaber, hvilket er, hvor godt det blokerer strømmen af elektricitet. Modstandsenheden er ohm (Ω), og modstandens størrelse afhænger af materialets type, form og temperatur. Modstandsværdien af en modstand identificeres normalt med en farvestregkode eller et tal, og forskellige farver repræsenterer forskellige værdier.

Modstande bruges i vid udstrækning i kredsløb. De kan realisere funktioner som strømstyring, spændingsdeling, filtrering, forspænding og matchning. Strømstyring er den mest grundlæggende funktion af en modstand. Den kan justere størrelsen af strømmen i henhold til Ohms lov (V=IR), hvor V er spændingen, I er strømmen, og R er modstanden. For eksempel, hvis der er en 5V strømforsyning og en 0Ω modstand i et kredsløb, er strømmen gennem modstanden 5V/100Ω=0.05A eller 50mA. Hvis modstanden udskiftes med 0Ω$, bliver strømmen 5V/200Ω=0.025A, hvilket er 25mA. På denne måde kan strømstyrken styres ved at ændre modstandens modstandsværdi.

Modstande kan også bruges til at beskytte andre komponenter i kredsløbet. For eksempel, hvis der er en 5V strømforsyning og en 1Ω modstand i et kredsløb, så er strømmen gennem modstanden 5V/1Ω=5A, hvilket kan være for stort. , hvilket får kredsløbet til at overophedes eller blive beskadiget. For at undgå denne situation kan du tilføje en passende modstand til kredsløbet, såsom 0Ω$, så vil strømmen blive reduceret til 5V/100Ω=0.05A, hvilket er 50mA, hvilket beskytter kredsløbets sikkerhed.

Modstande kan også bruges til at opdele spændingen, dvs. opdele en spænding i to eller flere forskellige spændinger. Dette udnytter modstandens spændingsdelingslov, hvilket betyder, at hvis der er to eller flere modstande i serie i et kredsløb, vil spændingen fra strømforsyningen blive fordelt til hver modstand i forhold til modstanden. For eksempel, hvis et kredsløb har en 10V strømforsyning og to modstande, en 100Ω og en 200Ω, så er spændingen over 100Ω-modstanden 10V imes 100Ω/(100Ω+200Ω)=3.33V, spændingen på 200Ω-modstanden er 10V imes 200Ω/(100Ω+200Ω)=6.67V. På denne måde kan du få to forskellige spændinger til forskellige formål.

Modstande kan også bruges til filtrering, som er at fjerne støj eller forstyrrende signaler fra et kredsløb. Dette bruger en kombination af modstande og kondensatorer eller induktorer til at danne et lavpas-, højpas-, båndpas- eller båndafvisningsfilter. Et lavpasfilter tillader kun lavfrekvente signaler at passere, et højpasfilter tillader kun højfrekvente signaler at passere, et båndpasfilter tillader kun et bestemt interval af frekvenssignaler at passere, og et båndstopfilter blokerer kun et bestemt frekvensområde. frekvenssignalet passerer. For eksempel, hvis et kredsløb har en 100Ω modstand og en 1μF kondensator parallelt, så er kredsløbet et lavpasfilter, og dets afskæringsfrekvens er 1/(2pi RC)=1.59kHz, det vil sige, kun frekvenser under Kun signaler ved 1.59kHz kan passere igennem, og signaler over 1.59kHz vil blive filtreret fra.

Modstande kan også bruges til at forspænde, det vil sige til at give en stabil driftsspænding eller strøm til visse komponenter i et kredsløb. Dette bruger modstandens spændingsdelingsfunktion til at give en passende forspænding eller strøm til transistorerne, dioderne, op-forstærkere og andre komponenter i kredsløbet for at holde dem i normal driftstilstand. For eksempel, hvis der er en 10V strømforsyning og en 100Ω modstand i et kredsløb, så vil der være en spænding på 10V over modstanden. Hvis bunden af en transistor er forbundet til den ene ende af modstanden, vil transistorens bund Spændingen er 10V, hvilket tænder transistoren.

Modstande kan også bruges til at matche, dvs. modstandene i forskellige dele af et kredsløb er ens eller ens for at øge kredsløbets effektivitet og stabilitet. Dette udnytter modstandens impedansegenskaber, det vil sige, hvor meget modstanden blokerer AC-signaler. Impedans måles også i ohm (Ω), og dens størrelse afhænger af signalets frekvens og modstandens induktans eller kapacitans. Impedansen af en modstand kan beregnes ved hjælp af Ohms lov (V=IZ), hvor V er spænding, I er strøm, og Z er impedans. For eksempel, hvis et kredsløb har en 10V AC-kilde og en 100Ω modstand, er strømmen gennem modstanden 10V/100Ω = 0.1A, uanset kildens frekvens. Hvis du tilslutter en 100Ω belastning til den ene ende af modstanden, matches kredsløbet, og strømmen fra strømforsyningen kan overføres fuldt ud til belastningen. Hvis belastningens impedans ikke er 100Ω, er kredsløbet uoverensstemmende, og en del af strømmen fra strømforsyningen reflekteres tilbage, hvilket forårsager kredsløbstab og interferens.

For at opsummere er arbejdsprincippet for en modstand at bruge materialets modstandsegenskaber til at begrænse og fordele strømmen. Modstande bruges i vid udstrækning i kredsløb. De kan realisere strømstyring, spændingsdeling, filtrering, forspænding, tilpasning og andre funktioner, som letter design og optimering af kredsløb. At forstå, hvordan modstande fungerer og det grundlæggende i kredsløb, kan hjælpe os med bedre at forstå og bruge elektroniske enheder.