Vysvětlení lineárního rezistoru: Průvodce pro začátečníky

Možná jste si na začátku studia elektroniky kladli otázku: Co je to rezistor? Jednoduše řečeno, rezistor je elektronická součástka, která brání nebo omezuje tok proudu v obvodu. Rezistory jsou všude. Oni lze nalézt v domácích spotřebičích, chytrých telefonech, průmyslových strojích, automobilových elektronických zařízeních a dokonce i v lékařských zařízeních. Jsou to základní komponenty pro základní úkoly, jako je regulace napětí, řízení proudu nebo úprava signálu. Dokud zařízení tuto funkci splňuje, existuje.

Existuje mnoho typů rezistorů a každý typ má své specifické použití. V schématech zapojení jsou různé rezistory také znázorněny odpovídajícími symboly odporu. Obecně lze rezistory rozdělit do dvou hlavních kategorií: lineární rezistory a nelineární rezistory. Níže se tento článek zaměří na lineární rezistory, včetně jejich definice, hlavních charakteristik, běžných typů a rozdílů od nelineárních rezistorů. Pojďme se o nich dozvědět více.

Co je to lineární rezistor?

Jak již bylo zmíněno, lineární rezistory jsou jedním ze dvou hlavních typů rezistorů. V normálním provozním rozsahu lineárního rezistoru proud a napětí přesně odpovídají Ohmovu zákonu V=I×R (kde R je konstanta). Nazývá se „lineární“ rezistor, protože jeho hodnota odporu R zůstává konstantní při změně napětí a proudu. Jeho charakteristická křivka je přímka procházející počátkem souřadnic se sklonem 1/R, jak je znázorněno na následujícím obrázku.

V praktických aplikacích „lineární“ znamená, že okamžitý (dynamický) odpor dV/dI zařízení je v souladu s jeho jmenovitým odporem v rámci očekávaného provozního rozsahu.

Intuitivní numerické příklady (dvě běžné hodnoty odporu):

Charakteristiky lineárních rezistorů

Pozoruhodné vlastnosti lineárních rezistorů je činí vysoce spolehlivými v elektronických obvodech. Následuje seznam několika klíčových vlastností, které je při návrhu často třeba kontrolovat:

1. Sledujte Ohmovu charakteristiku (lineární chování Vi)

Význam: Napětí je přímo úměrné proudu. Charakteristická křivka je přímka.

Dopad: Předvídatelný dělicí poměr napětí, obvod předpětí, návrh zpětné vazby operačního zesilovače.

2. Konstantní hodnota odporu

Význam: V pracovním rozsahu odpor nezávisí na napětí ani proudu.

Dopad: Pracovní bod je stabilní a měření je opakovatelné.

3. Přesnost hodnoty odporu (tolerance, ±0.1% ±1% ±5 % atd.)

Význam: Přípustná odchylka mezi nominální hodnotou a skutečnou hodnotou.

Dopad: Přesnost dělení napětí a zesílení zesilovače. U vysoce přesných obvodů se používají rezistory ≤Volí se 1 %. Pro běžné obvody postačuje 5 %.

4. Teplotní koeficient (TCR, ppm/°C)

Význam: Míra, do jaké se odpor mění s teplotou. Kovové filmové rezistory jsou obvykle ±50 ppm/°C, uhlíkové filmové rezistory ±200–500 ppm/°C a fóliové rezistory mohou být až ±5 ppm/°C.

Vzorec: ΔR=R₀×TCR×ΔT

Dopad: Přesné obvody vyžadují nízkoteplotní driftové rezistory.

5. Jmenovitý výkon (W, W)

Význam: Maximální výkon, který může rezistor nepřetržitě spotřebovávat.

Kontrola:  P=I²R=V²/R

Dopad: Přetížení může způsobit přehřátí rezistoru nebo dokonce jeho poškození. Obecně se volí dvojnásobná tolerance.

6. Jmenovité napětí

Význam: Maximální trvalé napětí, které rezistor snese.

Dopad: Ve vysokofrekvenčních nebo vysoce odporových aplikacích je jmenovité napětí často důležitější než jmenovitý výkon.

7. Napěťový koeficient

Význam: Rozsah, do jaké se odpor mění s napětím.

Dopad: Obvody vysoce přesných děličů napětí musí volit kovové filmové/fóliové rezistory s extrémně nízkým VCR.

8. Druhy poruch a spolehlivost

Význam: Nadměrný výkon, vlhkost, sulfatace atd. mohou způsobit selhání rezistorů.

Dopad: V průmyslovém prostředí by se měly vybírat rezistory, které jsou odolné vůči sulfidaci, mají film oxidu kovu nebo jsou dobře zabalené.

Typy lineárních rezistorů

Lineární rezistory lze zhruba rozdělit do dvou hlavních kategorií: pevné rezistory a proměnné rezistory. Oba typy rezistorů striktně dodržují Ohmův zákon, to znamená, že jejich hodnoty odporu zůstávají konstantní při jakémkoli nastavení. Pevný rezistor má trvalou hodnotu odporu. Proměnné rezistory umožňují ruční nebo elektronickou úpravu hodnoty odporu. Nyní se blíže podívejme, na co se tyto dva typy rezistorů dělí!

Pevné lineární rezistory

Variabilní lineární rezistory

Srovnání lineárních a nelineárních rezistorů

Dříve jsme již poskytli podrobný úvod k relevantnímu obsahu o lineárním odporu. Jednoduše řečeno, lineární rezistory se řídí Ohmovým zákonem, který říká, že napětí je přímo úměrné proudu. Dále si vysvětlíme rozdíly mezi nelineárními a lineárními rezistory.

Nejprve, co je nelineární rezistor? Na rozdíl od lineárních rezistorů se nelineární rezistory striktně neřídí Ohmovým zákonem. Jejich hodnoty odporu se mění v závislosti na napětí, proudu nebo podmínkách prostředí, jako je teplota a světlo. Jejich křivky VI nejsou přímkou, jak je znázorněno na následujícím obrázku:

Mezi typické nelineární rezistory patří termistory, fotorezistory (LDR), varistory, diody atd. Funkce těchto součástek není pouze omezovat proud, ale také zajišťují specifické dynamické odezvy.

Stručně řečeno, rozdíl mezi lineárními a nelineárními rezistory lze projevit v následujících aspektech:

1. Charakteristická křivka

Lineární rezistor: Napětí a proud mají lineární vztah a křivka VI je přímka.

Nelineární rezistor: Vztah mezi napětím a proudem je nelineární a křivka VI je křivka nebo po částech přímka.

2. Stabilita hodnoty odporu

Lineární rezistory: Hodnota odporu zůstává konstantní a významně se nemění s vnějšími podmínkami.

Nelineární rezistory: Hodnota odporu se mění v závislosti na napětí, proudu nebo prostředí.

3. Scénáře aplikací

Lineární rezistory: Vhodné pro použití v obvodech, které vyžadují stabilní hodnoty odporu, jako je omezení proudu, rozložení napětí a regulace signálu.

Nelineární rezistory: Běžně se používá v situacích, jako je ochrana proti přepětí, detekce teploty a snímání světla.

4. Symbol rezistoru

Oba jsou v schématech zapojení znázorněny symbolem rezistoru, ale nelineární součástky, jako jsou diody a termistory, mají obvykle speciální symboly, které je odlišují.

Při výběru různých typů rezistorů v praktických aplikacích musíme určit, který rezistor použít, na základě funkce rezistoru požadované obvodem. Pokud je požadován stabilní a předvídatelný výkon, měl by být zvolen lineární rezistor. Nelineární rezistor by měl být použit, pokud je nutné reagovat na změny teploty, světla a napětí. Pak je zde souhrnná srovnávací tabulka.

Aplikace lineárních rezistorů

Jako nejzákladnější pasivní součástka v elektronické konstrukci je použití lineárních rezistorů samozřejmě velmi rozsáhlé. Níže uvádíme několik typických příkladů použití:

1. Dělení napětí v obvodu

Nejběžnější funkcí lineárního rezistoru je dělení napětí. Proč používat lineární rezistory? Protože hodnota jeho odporu zůstává konstantní, lze předpovědět výstupní převodový poměr. Zapojením dvojice nebo skupiny lineárních rezistorů do série lze vstupní napětí rozdělit na menší a lépe regulovatelná napětí.

Například v analogových obvodech se lineární odporové děliče často používají k redukci signálu ze senzoru a jeho následnému odeslání do ADC (analogově-digitálního převodníku).

2. Omezení proudu v LED aplikacích

Při řízení LED diody může nadměrný proud snadno poškodit diodu. V tomto případě může lineární rezistor zapojený sériově fungovat jako omezovač proudu.

Například obvod LED indikátoru je vždy zapojen sériově s lineárním rezistorem. Jak je znázorněno na následujícím obrázku,

3. Vyvažování zátěže v napájecích zdrojích

V napájecích obvodech se lineární rezistory často používají k vyrovnání zátěže mezi více větvemi.

4. Úprava signálu v zesilovači

V audio a komunikačních systémech hrají lineární rezistory klíčovou roli ve tvarování signálu.

Proč investovat do čističky vzduchu?

Rezistory jsou základem elektroniky. Oni se zdají být jednoduché, ale od symbolu rezistoru na schématu zapojení až po samotnou volbu mezi lineárním a nelineárním rezistorem každý rozhodnutí o designu v obvodu jsou všechny klíčové.

Jasné pochopení různých typů rezistorů je pro nás přínosné pro návrh stabilních a adaptabilních systémů. Stručně řečeno, zvládnutí aplikace rezistorů, ať už lineárních nebo nelineárních, je klíčem k vytváření spolehlivých a efektivních elektronických produktů.

O PCBasicu

Čas jsou ve vašich projektech peníze – a PCBasic chápe PCBasic je Firma pro montáž desek plošných spojů který pokaždé přináší rychlé a bezchybné výsledky. Náš komplexní Montážní služby PCB zahrnují odbornou technickou podporu v každém kroku, což zajišťuje špičkovou kvalitu každé desky. Jako přední Výrobce sestav plošných spojů, Nabízíme komplexní řešení, které zefektivní váš dodavatelský řetězec. Spolupracujte s naší pokročilou Továrna na prototypy plošných spojů pro rychlé vyřízení a vynikající výsledky, na které se můžete spolehnout.