Come utilizzare resistori con LED, Zener e transistor

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In questo post impariamo come utilizzare i resistori durante la progettazione di circuiti elettronici utilizzando LED, diodi zener o transistor. Questo articolo può essere molto utile per i nuovi hobbisti che normalmente si confondono con i valori delle resistenze da utilizzare per un componente specifico e per l'applicazione desiderata.

Cos'è un resistore

Un resistore è un componente elettronico passivo che potrebbe sembrare piuttosto insignificante in un circuito elettronico rispetto agli altri componenti elettronici attivi e avanzati come BJT, mosfet, IC, LED ecc.



Tuttavia, contrariamente a questa sensazione, i resistori sono una delle parti più importanti in qualsiasi circuito elettronico e immaginare un PCB senza resistori può sembrare strano e impossibile.

I resistori sono fondamentalmente utilizzati per controllare la tensione e la corrente in un circuito che diventa estremamente cruciale per il funzionamento dei vari componenti attivi e sofisticati.



Ad esempio, un BJT come un BC547 o simile potrebbe aver bisogno di un resistore calcolato correttamente attraverso la sua base / emettitore per funzionare in modo ottimale e sicuro.

Se ciò non viene seguito, il transistor potrebbe semplicemente spegnersi e danneggiarsi.

Allo stesso modo abbiamo visto come i resistori diventino così essenziali nei circuiti che coinvolgono circuiti integrati come un 555 o un 741 ecc.

In questo articolo impareremo come calcolare e utilizzare i resistori nei circuiti durante la progettazione di una particolare configurazione.

Come utilizzare i resistori per pilotare i transistor (BJT).

Un transistor richiede un resistore attraverso la sua base e l'emettitore e questa è la relazione più importante tra questi due componenti.

Un transistor NPN (BJT) necessita di una quantità specificata di corrente per fluire dalla sua base al suo binario emettitore o al binario di terra al fine di attivare (far passare) una corrente di carico più pesante dal suo collettore al suo emettitore.

Un transistor PNP (BJT) necessita di una quantità specificata di corrente per fluire dal suo emettitore o rail positivo alla sua base per attivare (far passare) una corrente di carico più pesante dal suo emettitore al suo collettore.

Per controllare in modo ottimale la corrente di carico, un BJT deve avere un resistore di base calcolato correttamente.

Potresti voler vedere un articolo di esempio correlato per fare una fase di pilotaggio del relè

La formula per il calcolo della resistenza di base di un BJT può essere vista di seguito:

R = (Us - 0.6) .Hfe / Corrente di carico,

Dove R = resistenza di base del transistor,
Us = Sorgente o la tensione di trigger al resistore di base,
Hfe = Guadagno di corrente diretto del transistor.

La formula sopra fornirà il valore corretto del resistore per il funzionamento di un carico attraverso un BJT in un circuito.

Sebbene la formula sopra possa sembrare cruciale e imperativa per la progettazione di un circuito utilizzando BJT e resistori, i risultati in realtà non devono essere così accurati.

Ad esempio supponiamo di voler pilotare un relè a 12V utilizzando un transistor BC547, se la corrente di funzionamento del relè è di circa 30mA, dalla formula sopra, possiamo calcolare la resistenza di base come:

R = (12 - 0,6). 200 / 0,040 = 57000 ohm, pari a 57 K.

Il valore di cui sopra potrebbe essere assunto estremamente ottimale per il transistore in modo tale che il transistore opererà il relè con la massima efficienza e senza dissipare o sprecare corrente in eccesso.

Tuttavia in pratica scopriresti che in effetti qualsiasi valore tra 10K e 60k funziona bene per la stessa implementazione, l'unico inconveniente marginale è la dissipazione del transistor che può essere leggermente superiore, può essere compresa tra 5 e 10 mA, è assolutamente trascurabile e non ha importanza a tutti.

La conversazione sopra indica che sebbene il calcolo del valore del transistor possa essere raccomandato ma non è del tutto essenziale, poiché qualsiasi valore ragionevole può fare il lavoro altrettanto bene per te.

Detto questo, supponiamo che nell'esempio sopra se scegli il resistore di base inferiore a 10K o superiore a 60k, allora certamente inizierebbe a causare alcuni effetti negativi ai risultati.

Sotto i 10k il transistor inizierebbe a riscaldarsi e a dissiparsi in modo significativo ... e sopra i 60K si troverà il relè che balbetta e non si attiva in modo serrato.

Resistenze per il pilotaggio di Mosfet

Nell'esempio sopra abbiamo notato che un transistor dipende in modo cruciale da un resistore calcolato in modo decente sulla sua base per eseguire correttamente l'operazione di carico.

Questo perché una base a transistor è un dispositivo dipendente dalla corrente, dove la corrente di base è direttamente proporzionale alla sua corrente di carico del collettore.

Se la corrente di carico è maggiore, anche la corrente di base dovrà essere aumentata proporzionalmente.

Contrariamente a questo mosfet sono clienti completamente diversi. Questi sono dispositivi dipendenti dalla tensione, il che significa che un gate mosfet non dipende dalla corrente piuttosto dalla tensione per l'attivazione di un carico attraverso il suo drain e source.

Finché la tensione al suo gate è superiore o intorno a 9V, il mosfet attiverà il carico in modo ottimale indipendentemente dalla sua corrente di gate che potrebbe essere fino a 1mA.

A causa della caratteristica di cui sopra, un resistore di gate mosfet non richiede calcoli cruciali.

Tuttavia, il resistore in un gate mosfet deve essere il più basso possibile ma molto maggiore di un valore zero, che è ovunque tra 10 e 50 ohm.

Sebbene il mosfet si innescherebbe comunque correttamente anche se nessun resistore è stato introdotto al suo gate, un valore basso è strettamente raccomandato per contrastare o limitare i transitori o i picchi attraverso il gate / sorgente del mosfet.

Utilizzando un resistore con un LED

Proprio come un BJT, l'utilizzo di una resistenza con un LED è essenziale e potrebbe essere fatto utilizzando la seguente formula:

R = (Tensione di alimentazione - Tensione fwd LED) / Corrente LED

Ancora una volta, i risultati della formula servono solo per ottenere risultati ottimali assoluti dalla luminosità del LED.

Ad esempio, supponiamo di avere un LED con specifiche di 3,3 V e 20 mA.

Vogliamo illuminare questo LED da un'alimentazione a 12V.

L'uso della formula ci dice che:

R = 12 - 3,3 / 0,02 = 435 ohm

Ciò implica che sarebbe necessaria una resistenza da 435 ohm per ottenere i risultati più efficienti dal LED.

Tuttavia, in pratica scopriresti che qualsiasi valore compreso tra 330 ohm e 1K renderebbe risultati soddisfacenti dal LED, quindi è quasi poca esperienza e alcune conoscenze pratiche e potresti facilmente superare questi ostacoli anche senza calcoli.

Utilizzo di resistori con diodi zener

Molte volte troviamo essenziale includere uno stadio diodo zener in un circuito elettronico, ad esempio in circuiti opamp dove un opamp viene utilizzato come un comparatore e intendiamo impiegare un diodo zener per fissare una tensione di riferimento su uno degli ingressi di l'opamp.

Ci si potrebbe chiedere come si possa calcolare un resistore zener ??

Non è affatto difficile ed è identico a quello che abbiamo fatto per il LED nella discussione precedente.

Questo è semplicemente utilizzare la seguente formula:

R = (Tensione di alimentazione - Tensione Zener) / corrente di carico

Non c'è bisogno di menzionare che le regole ei parametri sono identici a quelli implementati per il LED sopra, non si verificheranno problemi critici se il resistore zener selezionato è leggermente inferiore o significativamente al di sopra del valore calcolato.

Come utilizzare i resistori negli opamp

Generalmente tutti i circuiti integrati sono progettati con specifiche di impedenza di ingresso elevata e specifiche di impedenza di uscita bassa.

Ciò significa che gli ingressi sono ben protetti dall'interno e non dipendono dalla corrente per i parametri operativi, ma al contrario di ciò le uscite della maggior parte dei circuiti integrati saranno vulnerabili a correnti e cortocircuiti.

Pertanto il calcolo dei resistori per l'ingresso di un circuito integrato potrebbe non essere affatto critico, ma durante la configurazione dell'uscita con un carico, un resistore potrebbe diventare cruciale e potrebbe essere necessario calcolare come spiegato nelle nostre conversazioni precedenti.

Utilizzo di resistori come sensori di corrente

Negli esempi precedenti, specialmente per i LeD e i BJT, abbiamo visto come i resistori possano essere configurati come limitatori di corrente. Ora impariamo come un resistore può essere utilizzato come sensore di corrente:

Puoi anche imparare lo stesso in questo articolo di esempio che spiega come costruire moduli di rilevamento della corrente

Secondo la legge di Ohm, quando viene fatta passare la corrente attraverso un resistore, una quantità proporzionale di differenza di potenziale si sviluppa attraverso questo resistore che può essere calcolata utilizzando la seguente formula della legge di Ohm:

V = RxI, dove V è la tensione sviluppata attraverso il resistore, R è il resistore in Ohm e I è la corrente che passa attraverso il resistore in Ampere.

Supponiamo, ad esempio, che una corrente di 1 amp venga fatta passare attraverso un resistore da 2 ohm, risolvendo questo nella formula sopra si ottiene:

V = 2x1 = 2 V,

Se la corrente è ridotta a 0,5 ampere, allora

V = 2x0,5 = 1 V

Le espressioni sopra mostrano come la differenza di potenziale attraverso il resistore varia linearmente e proporzionalmente in risposta alla corrente che scorre attraverso di esso.

Questa proprietà di un resistore è implementata efficacemente in tutti i circuiti di misurazione della corrente o relativi alla protezione della corrente.

Puoi vedere i seguenti esempi per studiare la caratteristica di cui sopra dei resistori, tutti questi progetti hanno utilizzato un resistore calcolato per rilevare i livelli di corrente desiderati per le particolari applicazioni.

Circuito limitatore di corrente LED universale ad alto watt ...

Circuito caricabatteria da 12 Volt controllato a corrente economica ...

LM317 come regolatore di tensione variabile e variabile ...

Circuito del driver del diodo laser - Controllo in corrente | Fatti in casa ...

Crea un proiettore LED da cento Watt a corrente costante ...

Utilizzo di resistori come potenziale divisore

Finora abbiamo visto come i resistori possono essere applicati nei circuiti per limitare la corrente, ora esaminiamo come i resistori possono essere cablati per ottenere qualsiasi livello di tensione desiderato all'interno di un circuito.

Molti circuiti richiedono livelli di tensione precisi in punti specifici che diventano riferimenti cruciali per il circuito per l'esecuzione delle funzioni previste.


Per tali applicazioni vengono utilizzati resistori calcolati in serie per determinare i livelli di tensione precisi chiamati anche differenze di potenziale secondo i requisiti del circuito. I riferimenti di tensione desiderati si ottengono alla giunzione dei due resistori selezionati (vedi figura sopra).

Le resistenze utilizzate per determinare livelli di tensione specifici sono chiamate reti di divisori potenziali.

La formula per trovare le resistenze e i riferimenti di tensione può essere osservata di seguito, sebbene possa anche essere ottenuta semplicemente utilizzando un preset o un potenziometro e misurando la sua tensione del conduttore centrale utilizzando un multimetro digitale.

Vout = V1.Z2 / (Z1 + Z2)
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