Hur motstånd fungerar och deras tillämpningar i kretsar

Ett motstånd är en vanlig elektronisk komponent som begränsar strömmens storlek och riktning. Motstånd fungerar genom att utnyttja de resistiva egenskaperna hos ett material, vilket är hur väl det blockerar flödet av elektricitet. Motståndsenheten är ohm (Ω), och storleken på motståndet beror på materialets typ, form och temperatur. Resistansvärdet för ett motstånd identifieras vanligtvis med en färgstreckkod eller ett nummer, och olika färger representerar olika värden.

Motstånd används ofta i kretsar. De kan realisera funktioner som strömkontroll, spänningsdelning, filtrering, förspänning och matchning. Strömstyrning är den mest grundläggande funktionen hos ett motstånd. Den kan justera storleken på strömmen enligt Ohms lag (V=IR), där V är spänningen, I är strömmen och R är motståndet. Till exempel, om det finns en 5V strömförsörjning och ett 0Ω motstånd i en krets, är strömmen genom motståndet 5V/100Ω = 0.05A, eller 50mA. Om motståndet byts ut mot 0Ω$, blir strömmen 5V/200Ω=0.025A, vilket är 25mA. På så sätt kan strömmens storlek kontrolleras genom att ändra motståndets motståndsvärde.

Motstånd kan också användas för att skydda andra komponenter i kretsen. Till exempel, om det finns en 5V strömförsörjning och ett 1Ω motstånd i en krets, är strömmen genom motståndet 5V/1Ω = 5A, vilket kan vara för stort. , vilket gör att kretsen överhettas eller skadas. För att undvika denna situation kan du lägga till ett lämpligt motstånd i kretsen, till exempel 0Ω$, då kommer strömmen att reduceras till 5V/100Ω=0.05A, vilket är 50mA, vilket skyddar kretsens säkerhet.

Motstånd kan också användas för att dela spänning, det vill säga dela upp en spänning i två eller flera olika spänningar. Detta drar nytta av motståndets spänningsdelningslag, vilket innebär att om det finns två eller flera motstånd i serie i en krets, kommer spänningen från strömförsörjningen att fördelas till varje motstånd i proportion till motståndet. Till exempel, om en krets har en 10V strömförsörjning och två motstånd, en 100Ω och en 200Ω, då är spänningen över 100Ω-motståndet 10V imes 100Ω/(100Ω+200Ω) = 3.33V, spänningen på 200Ω-motståndet är 10V imes 200Ω/(100Ω+200Ω) = 6.67V. På så sätt kan du få två olika spänningar för olika ändamål.

Motstånd kan också användas för filtrering, vilket är för att ta bort brus eller störande signaler från en krets. Detta använder en kombination av motstånd och kondensatorer eller induktorer för att bilda ett lågpass-, högpass-, bandpass- eller bandrejektfilter. Ett lågpassfilter tillåter endast lågfrekventa signaler att passera, ett högpassfilter tillåter endast högfrekventa signaler att passera, ett bandpassfilter tillåter endast ett visst frekvensområde att passera och ett bandstoppfilter blockerar bara ett visst frekvensområde. frekvenssignalen passerar. Till exempel, om en krets har ett 100Ω motstånd och en 1μF kondensator parallellt, då är kretsen ett lågpassfilter, och dess gränsfrekvens är 1/(2pi RC)=1.59kHz, det vill säga endast frekvenser under Endast signaler på 1.59kHz kan passera igenom, och signaler över 1.59kHz kommer att filtreras bort.

Motstånd kan också användas för att förspänning, det vill säga för att ge en stabil driftspänning eller ström för vissa komponenter i en krets. Detta använder motståndets spänningsdelningsfunktion för att ge en lämplig förspänning eller ström för transistorerna, dioderna, operationsförstärkarna och andra komponenter i kretsen för att hålla dem i normalt arbetstillstånd. Till exempel, om det finns en 10V strömförsörjning och ett 100Ω motstånd i en krets, kommer det att finnas en spänning på 10V över motståndet. Om basen på en transistor är ansluten till ena änden av motståndet, kommer transistorns bas att Spänningen är 10V, vilket slår på transistorn.

Motstånd kan också användas för att matcha, dvs resistanserna för olika delar av en krets är lika eller liknande för att öka effektiviteten och stabiliteten i kretsen. Detta drar nytta av motståndets impedansegenskaper, det vill säga hur mycket motståndet blockerar AC-signaler. Impedans mäts också i ohm (Ω), och dess storlek beror på signalens frekvens och motståndets induktans eller kapacitans. Impedansen för ett motstånd kan beräknas med hjälp av Ohms lag (V=IZ), där V är spänning, I är ström och Z är impedans. Till exempel, om en krets har en 10V AC-källa och ett 100Ω motstånd, är strömmen genom motståndet 10V/100Ω = 0.1A, oavsett källans frekvens. Om du ansluter en 100Ω belastning till ena änden av motståndet, matchas kretsen och strömmen från strömförsörjningen kan överföras helt till lasten. Om lastens impedans inte är 100Ω, är kretsen felmatchad, och en del av strömmen från strömförsörjningen kommer att reflekteras tillbaka, vilket orsakar kretsförlust och störningar.

Sammanfattningsvis är arbetsprincipen för ett motstånd att använda materialets resistansegenskaper för att begränsa och fördela strömmen. Motstånd används ofta i kretsar. De kan realisera strömstyrning, spänningsdelning, filtrering, förspänning, matchning och andra funktioner, vilket underlättar design och optimering av kretsar. Att förstå hur motstånd fungerar och grunderna i kretsar kan hjälpa oss att bättre förstå och använda elektroniska enheter.