Résistance linéaire expliquée : guide du débutant

Peut-être qu'au début de votre apprentissage de l'électronique, vous vous êtes aussi demandé : qu'est-ce qu'une résistance ? En termes simples, une résistance est un composant électronique utilisé pour entraver ou restreindre le flux de courant dans un circuit. On trouve des résistances partout. Ils On les retrouve dans les appareils électroménagers, les smartphones, les machines industrielles, les appareils électroniques automobiles et même les équipements médicaux. Ils constituent les composants essentiels de tâches fondamentales telles que la régulation de tension, le contrôle du courant ou le conditionnement du signal. Tant qu'un appareil possède cette fonction, il existe.

Il existe de nombreux types de résistances, chacun ayant une application spécifique. Dans les schémas de circuit, les différentes résistances sont également représentées par leurs symboles correspondants. On distingue généralement deux grandes catégories de résistances : les résistances linéaires et les résistances non linéaires. Cet article se concentre sur les résistances linéaires, leur définition, leurs principales caractéristiques, leurs types courants et leurs différences avec les résistances non linéaires. Découvrons-les ensemble.

Qu’est ce que une résistance linéaire?

Comme mentionné précédemment, les résistances linéaires constituent l'un des deux principaux types de résistances. Dans leur plage de fonctionnement normale, le courant et la tension suivent strictement la loi d'Ohm (V = I).×R (où R est une constante). On la qualifie de résistance « linéaire » car sa valeur R reste constante lorsque la tension et le courant varient. Sa courbe caractéristique est une droite passant par l'origine, avec une pente de 1/R, comme illustré sur la figure suivante.

Dans les applications pratiques, « linéaire » indique que la résistance instantanée (dynamique) dV/dI du dispositif est cohérente avec sa résistance nominale dans la plage de fonctionnement prévue.

Exemples numériques intuitifs (deux valeurs de résistance courantes) :

Caractéristiques des résistances linéaires

Les caractéristiques remarquables des résistances linéaires les rendent très fiables dans les circuits électroniques. Voici quelques caractéristiques clés à vérifier fréquemment lors de la conception :

1. Suivre la caractéristique d'Ohm (comportement linéaire de Vi)

Signification : La tension est directement proportionnelle au courant. La courbe caractéristique est une droite.

Impact : rapport de division de tension prévisible, réseau de polarisation, conception de rétroaction d'amplificateur opérationnel.

2. Valeur de résistance constante

Signification : Dans la plage de fonctionnement, la résistance ne dépend pas de la tension ou du courant.

Impact : Le point de travail est stable et la mesure est répétable.

3. Précision de la valeur de résistance (tolérance, ±% 0.1, ±% 1, ±5%, etc.)

Signification : L’écart admissible entre la valeur nominale et la valeur réelle.

Impact : La précision de la division de tension et du gain de l'amplificateur. Pour les circuits de haute précision, des résistances de ≤1 % sont sélectionnés. Pour les circuits ordinaires, 5 % suffisent.

4. Coefficient de température (TCR, ppm/°C)

Signification : Le degré de variation de la résistance avec la température. Les résistances à couche métallique sont généralement ±50 ppm/°C, résistances à film de carbone ±200-500 ppm/°C, et les résistances en feuille peuvent être aussi basses que ±5 ppm/°C.

Formule: ΔR=R₀×TCR×ΔT

Impact : les circuits de précision nécessitent des résistances de dérive à basse température.

5. Puissance nominale (Watt, W)

Signification : La puissance maximale qu'une résistance peut consommer en continu.

Vérifiez:  P = je²R=V²/R

Impact : Une surcharge peut entraîner un échauffement de la résistance, voire son endommagement. En général, une marge de deux fois est sélectionnée.

6. Tension nominale

Signification : La tension continue maximale qu'une résistance peut supporter.

Impact : Dans les applications à haute fréquence ou à haute résistance, la tension nominale est souvent plus critique que la puissance nominale.

7. Coefficient de tension

Signification : La mesure dans laquelle la résistance varie en fonction de la tension.

Impact : les circuits diviseurs de tension de haute précision doivent sélectionner des résistances à film/feuille métallique avec un VCR extrêmement faible.

8. Modes de défaillance et fiabilité

Signification : Une puissance excessive, l'humidité, la sulfatation, etc., peuvent tous provoquer une défaillance des résistances.

Impact : Dans les environnements industriels, il convient de sélectionner des résistances résistantes à la sulfuration, dotées d'un film d'oxyde métallique ou bien conditionnées.

Types de résistances linéaires

Les résistances linéaires peuvent être grossièrement divisées en deux grandes catégories : les résistances fixes et les résistances variables. Ces deux types de résistances respectent scrupuleusement la loi d'Ohm, c'est-à-dire que leur valeur reste constante quel que soit le réglage. Une résistance fixe a une valeur de résistance permanente. Les résistances variables permettent un réglage manuel ou électronique de la valeur de résistance. Examinons maintenant de plus près la distinction entre ces deux types de résistances !

Résistances linéaires fixes

Résistances linéaires variables

Comparaison entre les résistances linéaires et non linéaires

Nous avons déjà présenté en détail le contenu pertinent de la résistance linéaire. En termes simples, les résistances linéaires suivent la loi d'Ohm, qui stipule que la tension est directement proportionnelle au courant. Nous expliquerons ensuite les différences entre les résistances non linéaires et les résistances linéaires.

Tout d’abord, qu’est-ce qu’une résistance non linéaire ? Contrairement aux résistances linéaires, les résistances non linéaires ne suivent pas strictement la loi d'Ohm. Leurs valeurs de résistance varient en fonction de la tension, du courant ou des conditions environnementales telles que la température et la lumière. Leurs courbes VI ne sont pas rectilignes, comme le montre la figure suivante :

Les résistances non linéaires typiques comprennent les thermistances, les photorésistances (LDR), les varistances, les diodes, etc. Les fonctions de ces composants ne sont pas simplement de limiter le courant ; elles fournissent également des réponses dynamiques spécifiques.

En résumé, la différence entre les résistances linéaires et non linéaires peut se refléter dans les aspects suivants :

1. Courbe caractéristique

Résistance linéaire : La tension et le courant ont une relation linéaire et la courbe VI est une ligne droite.

Résistance non linéaire : La relation entre la tension et le courant est non linéaire et la courbe VI est une courbe ou une ligne droite par morceaux.

2. Stabilité de la valeur de résistance

Résistances linéaires : La valeur de résistance reste constante et ne change pas de manière significative avec les conditions extérieures.

Résistances non linéaires : La valeur de résistance varie en fonction de la tension, du courant ou de l'environnement.

3. Scénarios d'application

Résistances linéaires : Convient pour une utilisation dans des circuits nécessitant des valeurs de résistance stables, telles que la limitation de courant, la distribution de tension et la régulation du signal.

Résistances non linéaires : Couramment utilisé dans des scénarios tels que la protection contre les surtensions, la détection de température et la détection de lumière.

4. Symbole de résistance

Les deux sont représentés par le symbole de résistance dans les schémas de circuit, mais les composants non linéaires tels que les diodes et les thermistances ont généralement des symboles spéciaux pour les distinguer.

Lors du choix de différents types de résistances dans des applications pratiques, nous devons déterminer quelle résistance utiliser en fonction de la fonction de résistance requise par le circuit. Si des performances stables et prévisibles sont requises, il est conseillé d'opter pour une résistance linéaire. Une résistance non linéaire est préférable si elle doit réagir aux variations de température, de lumière et de tension. Voici donc un tableau comparatif récapitulatif.

Applications des résistances linéaires

En tant que composant passif fondamental en conception électronique, les résistances linéaires sont largement utilisées. Voici quelques exemples d'applications typiques :

1. Division de tension dans un circuit

La fonction la plus courante d'une résistance linéaire est la division de tension. Pourquoi utiliser des résistances linéaires ? Leur valeur de résistance restant constante, le rapport de sortie est prévisible. En connectant une paire ou un groupe de résistances linéaires en série, la tension d'entrée peut être divisée en tensions plus faibles et plus faciles à contrôler.

Par exemple, dans les circuits analogiques, des diviseurs de résistance linéaires sont souvent utilisés pour réduire le signal du capteur, puis l'envoyer au CAN (convertisseur analogique-numérique).

2. Limitation de courant dans les applications LED

Lors du pilotage d'une LED, un courant excessif peut facilement endommager la diode. Dans ce cas, une résistance linéaire connectée en série peut servir de limiteur de courant.

Par exemple, le circuit d'un voyant LED est toujours connecté en série avec une résistance linéaire. Comme illustré dans la figure suivante :

3. Équilibrage de charge dans les alimentations électriques

Dans les circuits d’alimentation, des résistances linéaires sont souvent utilisées pour équilibrer la charge entre plusieurs branches.

4. Conditionnement du signal dans un amplificateur

Dans les systèmes audio et de communication, les résistances linéaires jouent un rôle clé dans la mise en forme du signal.

Conclusion

Les résistances sont la base de l’électronique. Ils semblent simples, mais depuis le symbole de résistance sur le schéma de circuit jusqu'au choix réel entre une résistance linéaire et une résistance non linéaire, chaque décision de conception dans le circuit, tous sont cruciaux.

Comprendre clairement les différents types de résistances est essentiel pour concevoir des systèmes stables et adaptables. En résumé, maîtriser l'application des résistances, qu'elles soient linéaires ou non linéaires, est essentiel pour créer des produits électroniques fiables et performants.

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