Як працюють резистори та їх застосування в схемах

Резистор є поширеним електронним компонентом, який обмежує величину і напрямок струму. Резистори працюють, використовуючи резистивні властивості матеріалу, тобто наскільки добре він блокує потік електрики. Одиницею опору є Ом (Ω), а величина опору залежить від виду, форми і температури матеріалу. Величина опору резистора зазвичай визначається кольоровим штрих-кодом або цифрою, а різні кольори позначають різні значення.

Резистори широко використовуються в схемах. Вони можуть реалізовувати такі функції, як контроль струму, поділ напруги, фільтрація, зміщення та узгодження. Регулювання струму є найголовнішою функцією резистора. Він може регулювати величину струму відповідно до закону Ома (V = IR), де V - напруга, I - струм, а R - опір. Наприклад, якщо в ланцюзі є блок живлення 5 В і резистор на 100 Ом, струм через резистор становить 5 В/100 Ом = 0,05 А, або 50 мА. Якщо замінити резистор на 0Ω$, то струм стає 5 В/200 Ом = 0,025 А, що становить 25 мА. Таким чином, величину струму можна контролювати, змінюючи величину опору резистора.

Резистори також можуть використовуватися для захисту інших компонентів схеми. Наприклад, якщо в ланцюзі є блок живлення 5 В і резистор на 1 Ом, то струм через резистор становить 5 В/1 Ом = 5 А, що може бути занадто великим. , що призводить до перегріву або пошкодження ланцюга. Щоб уникнути цієї ситуації, ви можете додати до схеми відповідний резистор, наприклад 0Ω$, тоді струм зменшиться до 5 В/100 Ом = 0,05 А, що становить 50 мА, таким чином захищаючи безпеку ланцюга.

Резистори також можна використовувати для поділу напруги, тобто розщеплювати одну напругу на дві або більше різних напруг. При цьому використовується закон поділу напруги резистора, який означає, що якщо в ланцюзі є два або більше послідовно резисторів, напруга від джерела живлення буде розподілятися на кожен резистор пропорційно резистору. Наприклад, якщо схема має джерело живлення 10 В і два резистори, один 100 Ом і один 200 Ом, то напруга на резисторі 100 Ом становить 10 В imes 100 Ом/(100 Ом + 200 Ом) = 3,33 В, напруга на резисторі 200 Ом становить 10 В imes 200 Ом/(100 Ом + 200 Ом) = 6,67 В. Таким чином, можна отримати дві різні напруги для різних цілей.

Резистори також можуть використовуватися для фільтрації, яка полягає у видаленні шумів або заважаючих сигналів із ланцюга. При цьому використовується комбінація резисторів і конденсаторів або котушок індуктивності для формування фільтра низьких, високих, смугових або смугових відхилень. Фільтр низьких частот пропускає лише низькочастотні сигнали, фільтр високих частот пропускає лише високочастотні сигнали, смуговий фільтр пропускає лише певний діапазон частотних сигналів, а смуговий фільтр блокує лише певний діапазон частот. проходить частотний сигнал. Наприклад, якщо в схемі паралельно є резистор 100 Ом і конденсатор 1 мкФ, то схема є фільтром низьких частот, і його гранична частота становить 1/(2pi RC) = 1,59 кГц, тобто тільки частоти нижче Тільки сигнали на 1,59 кГц можуть проходити, а сигнали вище 1,59 кГц будуть відфільтровані.

Резистори також можуть використовуватися для зміщення, тобто для забезпечення стабільної робочої напруги або струму для певних компонентів у ланцюзі. Це використовує функцію поділу напруги резистора для забезпечення відповідної напруги зміщення або струму для транзисторів, діодів, операційних підсилювачів та інших компонентів схеми, щоб підтримувати їх у нормальному робочому стані. Наприклад, якщо в ланцюзі є блок живлення 10 В і резистор на 100 Ом, то на резисторі буде напруга 10 В. Якщо база транзистора підключена до одного кінця резистора, то на базі транзистора буде напруга 10В, що включає транзистор.

Резистори також можуть використовуватися для узгодження, тобто опору різних частин ланцюга рівні або подібні для підвищення ефективності та стабільності ланцюга. При цьому використовуються характеристики імпедансу резистора, тобто наскільки резистор блокує сигнали змінного струму. Імпеданс також вимірюється в Омах (Ω), а його величина залежить від частоти сигналу і індуктивності або ємності резистора. Імпеданс резистора можна обчислити за допомогою закону Ома (V=IZ), де V — напруга, I — струм, а Z — імпеданс. Наприклад, якщо в схемі є джерело змінного струму напругою 10 В і резистор на 100 Ом, струм через резистор становить 10 В/100 Ом = 0,1 А, незалежно від частоти джерела. Якщо до одного кінця резистора підключити навантаження на 100 Ом, то схема узгоджується і потужність від блоку живлення може бути повністю передана на навантаження. Якщо імпеданс навантаження не становить 100 Ом, то ланцюг неузгоджений, і частина потужності від джерела живлення буде відбиватися назад, викликаючи втрату ланцюга та перешкоди.

Підводячи підсумок, можна сказати, що принцип роботи резистора полягає у використанні характеристик опору матеріалу для обмеження і розподілу струму. Резистори широко використовуються в схемах. Вони можуть реалізовувати контроль струму, поділ напруги, фільтрацію, зміщення, узгодження та інші функції, які полегшують проектування та оптимізацію схем. Розуміння того, як працюють резистори, та основи схем може допомогти нам краще розуміти та використовувати електронні пристрої.