Sådan bruges modstande med LED, Zener og transistor

I dette indlæg lærer vi, hvordan man bruger modstande, mens vi designer elektroniske kredsløb ved hjælp af lysdioder, zenerdioder eller transistorer. Denne artikel kan være meget nyttig for de nye hobbyister, der normalt bliver forvekslede med modstandsværdierne, der skal bruges til en bestemt komponent og til den ønskede anvendelse.

Hvad er en modstand

En modstand er en passiv elektronisk komponent, der kan se ganske imponerende ud i et elektronisk kredsløb sammenlignet med de andre aktive og avancerede elektroniske komponenter såsom BJT'er, mosfeter, IC'er, lysdioder osv.

Men i modsætning til denne følelse er modstande en af ​​de vigtigste dele i ethvert elektronisk kredsløb, og det kan forestille sig, at et printkort uden modstande ser mærkeligt og umuligt ud.

Modstande bruges grundlæggende til styring af spænding og strøm i et kredsløb, der bliver meget afgørende for drift af de forskellige aktive, sofistikerede komponenter.

For eksempel kan en BJT såsom en BC547 eller lignende have brug for en korrekt beregnet modstand over sin base / emitter for at fungere optimalt og sikkert.

Hvis dette ikke følges, kan transistoren simpelthen blæse af og blive beskadiget.

På samme måde har vi set, hvordan modstande bliver så vigtige i kredsløb, der involverer IC'er såsom en 555 eller en 741 osv.

I denne artikel lærer vi, hvordan man beregner og bruger modstande i kredsløb, mens man designer en bestemt konfiguration.

Sådan bruges modstande til kørsel af transistorer (BJT'er).

En transistor kræver en modstand på tværs af basen og emitteren, og dette er det vigtigste forhold mellem disse to komponenter.

En NPN-transistor (BJT) har brug for en specificeret mængde strøm til at strømme fra basen til dens emitterskinne eller jordskinne for at aktivere (passere) en tungere belastningsstrøm fra samleren til dens emitter.

En PNP-transistor (BJT) har brug for en specificeret mængde strøm til at strømme fra dens emitter eller positive skinne til basen for at aktivere (passere) en tungere belastningsstrøm fra dens emitter til dens kollektor.

For at kontrollere belastningsstrømmen optimalt skal en BJT have en korrekt beregnet basismodstand.

Det kan være en god idé at se en relateret artikel til laver et relæførertrin

Formlen til beregning af basismodstanden for en BJT kan ses nedenfor:

R = (Us - 0,6) .Hfe / belastningsstrøm,

Hvor R = transistorens basismodstand,
Us = Kilde eller udløserspændingen til basismodstanden,
Hfe = Fremadgående forstærkning af transistoren.

Ovenstående formel giver den korrekte modstandsværdi til drift af en belastning gennem en BJT i ​​et kredsløb.

Selvom ovenstående formel kan se afgørende ud og afgørende for at designe et kredsløb ved hjælp af BJT'er og modstande, behøver resultaterne faktisk ikke at være så meget nøjagtige.

Antag for eksempel, at vi vil køre et 12V-relæ ved hjælp af en BC547-transistor, hvis relæets driftsstrøm er omkring 30mA fra ovenstående formel, kan vi beregne basismodstanden som:

R = (12 - 0,6). 200 / 0,040 = 57000 ohm, der er lig med 57K

Ovenstående værdi kunne antages at være ekstremt optimal for transistoren, således at transistoren vil betjene relæet med maksimal effektivitet og uden at sprede eller spilde overskydende strøm.

Men praktisk talt vil du opdage, at faktisk en værdi mellem 10K og 60k fungerer godt til den samme implementering, den eneste marginale ulempe er transistorafledningen, som kan være lidt mere, kan være omkring 5 til 10mA, det er absolut ubetydeligt og betyder ikke noget ved alle.

Ovenstående samtale indikerer, at selv om beregning af transistorens værdi kan anbefales, men det er ikke helt vigtigt, da enhver rimelig værdi kan gøre jobbet lige så godt for dig.

Men når det er sagt, antag i ovenstående eksempel, at hvis du vælger basemodstanden under 10K eller over 60k, vil det bestemt begynde at forårsage nogle negative virkninger for resultaterne.

Under 10k ville transistoren begynde at blive varmere og spredes markant..og over 60K ville du finde, at relæet stammede og ikke udløste tæt.

Modstande til kørsel af Mosfets

I ovenstående eksempel bemærkede vi, at en transistor i høj grad afhænger af en anstændigt beregnet modstand over dens base for at udføre belastningsoperationen korrekt.

Dette skyldes, at en transistorbase er en strømafhængig enhed, hvor basisstrømmen er direkte proportional med dens kollektorbelastningsstrøm.

Hvis belastningsstrømmen er mere, skal basisstrømmen også øges forholdsmæssigt.

I modsætning til dette er mosfets helt forskellige kunder. Disse er spændingsafhængige enheder, hvilket betyder at en mosfet-port ikke afhænger af strøm, snarere af spænding for at udløse en belastning over dens afløb og kilde.

Så længe spændingen ved porten er over eller omkring 9V, vil mosfet affyre belastningen optimalt uanset portporten, som kan være så lav som 1mA.

På grund af ovenstående funktion kræver en mosfet gate-modstand ingen vigtige beregninger.

Imidlertid skal modstanden ved en mosfet-port være så lav som muligt, men meget større end en nulværdi, det vil sige mellem 10 og 50 ohm.

Selvom mosfet stadig ville udløse korrekt, selvom der ikke blev introduceret nogen modstand ved porten, anbefales en lav værdi strengt til at modvirke eller begrænse transienter eller pigge over mosfets port / kilde.

Brug af en modstand med en LED

Ligesom en BJT er det vigtigt at bruge en modstand med en LED og kunne gøres ved hjælp af følgende formel:

R = (Forsyningsspænding - LED-spænding) / LED-strøm

Igen er formelresultaterne kun til opnåelse af absolutte optimale resultater fra LED-lysstyrken.

Antag for eksempel, at vi har en LED med specifikationer på 3,3 V og 20 mA.

Vi ønsker at belyse denne LED fra en 12V forsyning.

Brug af formlen fortæller os, at:

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

Det indebærer, at en 435 ohm modstand ville være påkrævet for at opnå de mest effektive resultater fra LED.

Men praktisk talt vil du opleve, at enhver værdi mellem 330 ohm og 1K ville give tilfredsstillende resultater fra LED'en, så det er næsten lidt erfaring og noget praktisk viden, og du kan let komme over disse forhindringer selv uden beregninger.

Brug af modstande med zenerdioder

Mange gange finder vi det vigtigt at inkludere et zener-diodetrin i et elektronisk kredsløb, for eksempel i opamp-kredsløb, hvor en opamp bruges som en komparator, og vi har til hensigt at anvende en zenerdiode til at fastgøre en referencespænding på tværs af en af ​​indgangene til opampen.

Man kan undre sig over, hvordan en zener-modstand kan beregnes ??

Det er slet ikke svært, og det er bare identisk med det, vi gjorde for lysdioden i den foregående diskussion.

Brug blot følgende formel:

R = (Forsyningsspænding - Zener-spænding) / belastningsstrøm

Ingen grund til at nævne, at reglerne og parametrene er identiske som implementeret for lysdioden ovenfor, der opstår ingen kritiske problemer, hvis den valgte zener-modstand er lidt mindre eller signifikant over den beregnede værdi.

Sådan bruges modstande i Opamps

Generelt er alle IC'er designet med specifikationer for høj inputimpedans og specifikationer for lav outputimpedans.

Betydningen er, at indgangene er godt beskyttet indefra og ikke er strømafhængige for de operationelle parametre, men i modsætning til dette vil output fra de fleste IC være sårbare over for strøm og kortslutning.

Derfor er beregning af modstande for indgangen til en IC muligvis ikke kritisk, men mens konfigurationen af ​​udgangen med en belastning, kan en modstand muligvis blive afgørende og skal muligvis beregnes som forklaret i vores ovenstående samtaler.

Brug af modstande som strømfølere

I ovenstående eksempler, især for LeD'erne og BJT'erne, så vi, hvordan modstande kunne konfigureres som strømbegrænsere. Lad os nu lære, hvordan en modstand kan bruges som strømfølere:

Du kan også lære det samme i denne eksempelartikel, der forklarer hvordan man bygger nuværende sensormoduler

I henhold til Ohms lov, når strøm gennem en modstand passeres, udvikles en forholdsmæssig mængde potentiel forskel over denne modstand, som kan beregnes ved hjælp af følgende Ohms lovformel:

V = RxI, hvor V er den spænding, der er udviklet over modstanden, R er modstanden i ohm, og jeg er strømmen, der passerer gennem modstanden i forstærkere.

Lad os for eksempel sige, at en 1 amp strøm sendes gennem en 2 ohm modstand, og at løse dette i ovenstående formel giver:

V = 2x1 = 2 V,

Hvis strømmen reduceres til 0,5 ampere, så

V = 2x0,5 = 1 V

Ovenstående udtryk viser, hvordan potentialforskellen på tværs af modstanden varierer lineært og forholdsmæssigt som reaktion på strømmen gennem den.

Denne egenskab ved en modstand implementeres effektivt i alle strømmålings- eller strømbeskyttelsesrelaterede kredsløb.

Du kan se følgende eksempler til at studere ovenstående træk ved modstande. Alle disse designs har brugt en beregnet modstand til at registrere de ønskede strømniveauer til de bestemte applikationer ..

Universal High Watt LED strømbegrænserkreds - konstant ...

Billig strømstyret 12 Volt batteriopladekredsløb ...

LM317 som en variabel spændingsregulator og variabel ...

Laser Diode Driver Circuit - Strømstyret | Hjemmelavet ...

Lav en hundrede watt LED-projektør konstant strøm ...

Brug af modstande som potentiel skillevæg

Indtil videre har vi set, hvordan modstande kan anvendes i kredsløb til begrænsning af strøm, lad os nu undersøge, hvordan modstande kan tilsluttes for at få et ønsket spændingsniveau inde i et kredsløb.

Mange kredsløb kræver præcise spændingsniveauer på bestemte punkter, som bliver vigtige referencer for kredsløbet til udførelse af de tilsigtede funktioner.


Til sådanne applikationer beregnes modstande i serie til bestemmelse af de nøjagtige spændingsniveauer, også kaldet potentielle forskelle i henhold til kredsløbets krav. De ønskede spændingsreferencer opnås ved krydset mellem de to valgte modstande (se figur ovenfor).

Modstandene, der bruges til bestemmelse af specifikke spændingsniveauer, kaldes potentielle fordelernetværk.

Formlen til at finde modstandene og spændingsreferencer kan ses nedenfor, selvom den også simpelthen kan opnås ved hjælp af en forudindstilling eller en gryde og ved at måle dens midterste ledningsspænding ved hjælp af en DMM.

Vout = V1.Z2 / (Z1 + Z2)
Har du yderligere spørgsmål? Skriv venligst dine tanker gennem dine kommentarer.