Kuinka vastukset toimivat ja niiden sovellukset piireissä

Vastus on yleinen elektroninen komponentti, joka rajoittaa virran kokoa ja suuntaa. Vastukset toimivat hyödyntämällä materiaalin resistiivisiä ominaisuuksia, kuinka hyvin se estää sähkön virtauksen. Vastusyksikkö on ohmia (Ω), ja vastuksen koko riippuu materiaalin tyypistä, muodosta ja lämpötilasta. Vastuksen vastusarvo tunnistetaan yleensä väriviivakoodilla tai numerolla, ja eri värit edustavat eri arvoja.

Vastuksia käytetään laajalti piireissä. He voivat toteuttaa toimintoja, kuten virranohjaus, jännitteen jako, suodatus, puolueellisuus ja sovitus. Virranohjaus on vastuksen perustoiminto. Se voi säätää virran kokoa Ohmin lain mukaan (V = IR), jossa V on jännite, I on virta ja R on vastus. Esimerkiksi, jos piirissä on 5 V: n virtalähde ja 100 Ω dollarin vastus, vastuksen läpi kulkeva virta on 5V / 100Ω = 0.05A tai 50mA. Jos vastus korvataan 0Ω$:lla, virrasta tulee 5V/200Ω=0,025A, joka on 25mA. Tällä tavalla virran suuruutta voidaan hallita muuttamalla vastuksen vastusarvoa.

Vastuksia voidaan käyttää myös piirin muiden komponenttien suojaamiseen. Esimerkiksi, jos piirissä on 5 V: n virtalähde ja 1Ω vastus, vastuksen läpi kulkeva virta on 5V / 1Ω = 5A, mikä voi olla liian suuri. , jolloin piiri ylikuumenee tai vaurioituu. Tämän tilanteen välttämiseksi voit lisätä piiriin sopivan vastuksen, kuten 0Ω$, jolloin virta pienenee arvoon 5V / 100Ω = 0.05A, mikä on 50mA, mikä suojaa piirin turvallisuutta.

Vastuksia voidaan käyttää myös jännitteen jakamiseen, eli yhden jännitteen jakamiseen kahteen tai useampaan eri jännitteeseen. Tämä hyödyntää vastuksen jännitejakolakia, mikä tarkoittaa, että jos piirissä on kaksi tai useampia vastusta sarjassa, virtalähteen jännite jakautuu kullekin vastukselle suhteessa vastukseen. Esimerkiksi, jos piirissä on 10 V: n virtalähde ja kaksi vastusta, yksi 100Ω ja toinen 200 Ω, 100 Ω -vastuksen jännite on 10 V imes 100Ω / (100 Ω + 200Ω) = 3.33 V, 200 Ω vastuksen jännite on 10 V imes 200Ω / (100Ω + 200Ω) = 6.67 V. Tällä tavalla voit saada kaksi erilaista jännitettä eri tarkoituksiin.

Vastuksia voidaan käyttää myös suodattamiseen, joka on kohinan tai häiritsevien signaalien poistaminen piiristä. Tämä käyttää vastusten ja kondensaattorien tai induktorien yhdistelmää alipäästö-, ylipäästö-, kaistanpäästö- tai kaistanhylkäyssuodattimen muodostamiseksi. Alipäästösuodatin sallii vain matalataajuisten signaalien kulkemisen, ylipäästösuodatin sallii vain korkeataajuisten signaalien kulkemisen, kaistanpäästösuodatin sallii vain tietyn taajuussignaalialueen kulkemisen ja kaistanpysäytyssuodatin estää vain tietyn taajuusalueen. taajuussignaali kulkee. Esimerkiksi, jos piirissä on rinnakkain 100Ω vastus ja 1μF-kondensaattori, piiri on alipäästösuodatin ja sen rajataajuus on 1/(2pi RC) = 1,59 kHz, eli vain alla olevat taajuudet Vain 1,59 kHz:n signaalit voivat kulkea läpi, ja yli 1,59 kHz:n signaalit suodatetaan pois.

Vastuksia voidaan käyttää myös puolueellisuuteen, toisin sanoen vakaan käyttöjännitteen tai virran tuottamiseen piirin tietyille komponenteille. Tämä käyttää vastuksen jännitteenjakotoimintoa tarjoamaan sopivan biasjännitteen tai virran transistoreille, diodeille, operaatiovahvistimille ja muille piirin komponenteille pitääkseen ne normaalissa toimintakunnossa. Esimerkiksi, jos piirissä on 10 V: n virtalähde ja 100 Ω: n vastus, vastuksen poikki on 10 V: n jännite. Jos transistorin pohja on kytketty vastuksen toiseen päähän, transistorin pohja tulee Jännite on 10 V, joka kytkee transistorin päälle.

Vastuksia voidaan käyttää myös sovittamaan yhteen, eli piirin eri osien vastukset ovat yhtä suuret tai samanlaiset piirin tehokkuuden ja vakauden lisäämiseksi. Tämä hyödyntää vastuksen impedanssiominaisuuksia eli sitä, kuinka paljon vastus estää AC-signaaleja. Impedanssi mitataan myös ohmina (Ω), ja sen suuruus riippuu signaalin taajuudesta ja vastuksen induktanssista tai kapasitanssista. Vastuksen impedanssi voidaan laskea käyttämällä Ohmin lakia (V = IZ), jossa V on jännite, I on virta ja Z on impedanssi. Esimerkiksi, jos piirissä on 10 V: n vaihtovirtalähde ja 100 Ω: n vastus, vastuksen läpi kulkeva virta on 10 V / 100 Ω = 0,1 A lähteen taajuudesta riippumatta. Jos kytket 100 Ω: n kuorman vastuksen toiseen päähän, piiri sovitetaan yhteen ja virtalähteen teho voidaan siirtää kokonaan kuormaan. Jos kuorman impedanssi ei ole 100Ω, piiri on epäsuhtainen ja osa virtalähteen tehosta heijastuu takaisin aiheuttaen piirihäviöitä ja häiriöitä.

Yhteenvetona voidaan todeta, että vastuksen toimintaperiaate on käyttää materiaalin vastusominaisuuksia virran rajoittamiseksi ja jakamiseksi. Vastuksia käytetään laajalti piireissä. He voivat toteuttaa virranohjauksen, jännitteenjaon, suodatuksen, puolueellisuuden, sovittamisen ja muut toiminnot, jotka helpottavat piirien suunnittelua ja optimointia. Vastusten toiminnan ja piirien perusteiden ymmärtäminen voi auttaa meitä ymmärtämään ja käyttämään elektronisia laitteita paremmin.