Объяснение линейного резистора: руководство для начинающих

Возможно, когда вы только начинали изучать электронику, вы также задавались вопросом: что такое резистор? Проще говоря, резистор — это электронный компонент, используемый для ограничения или препятствования прохождению тока в цепи. Резисторы повсюду. Oни Их можно найти в бытовой технике, смартфонах, промышленных машинах, автомобильной электронике и даже медицинском оборудовании. Они являются ключевыми компонентами для таких базовых задач, как регулировка напряжения, управление током или преобразование сигнала. Пока устройство поддерживает эту функцию, оно существует.

Существует множество типов резисторов, и каждый тип имеет своё специфическое применение. На принципиальных схемах различные резисторы обозначаются соответствующими символами сопротивления. Как правило, резисторы можно разделить на две основные категории: линейные и нелинейные. В данной статье мы рассмотрим линейные резисторы, включая их определение, основные характеристики, распространённые типы и отличия от нелинейных резисторов. Давайте узнаем о них подробнее.

Что такое линейный резистор?

Как упоминалось ранее, линейные резисторы — один из двух основных типов резисторов. В нормальном рабочем диапазоне линейного резистора ток и напряжение строго подчиняются закону Ома: V=I.×R (где R — константа). Он называется «линейным» резистором, поскольку его сопротивление R остаётся постоянным при изменении напряжения и тока. Его характеристика представляет собой прямую линию, проходящую через начало координат, с наклоном 1/R, как показано на следующем рисунке.

На практике «линейный» означает, что мгновенное (динамическое) сопротивление dV/dI устройства соответствует его номинальному сопротивлению в пределах ожидаемого рабочего диапазона.

Наглядные числовые примеры (два распространенных значения сопротивления):

Характеристики линейных резисторов

Выдающиеся характеристики линейных резисторов обеспечивают их высокую надёжность в электронных схемах. Ниже перечислены некоторые ключевые характеристики, которые часто необходимо проверять при проектировании:

1. Следуйте характеристике Ома (линейное поведение Vi)

Значение: Напряжение прямо пропорционально силе тока. Характеристическая кривая представляет собой прямую линию.

Влияние: Предсказуемый коэффициент деления напряжения, цепь смещения, конструкция обратной связи операционного усилителя.

2. Постоянное значение сопротивления

Значение: В рабочем диапазоне сопротивление не зависит от напряжения и тока.

Воздействие: Рабочая точка стабильна и измерение повторяемо.

3. Точность величины сопротивления (допуск, ±0.1%, ±1%, ±5% и т. д.)

Значение: Допустимое отклонение между номинальным значением и фактическим значением.

Влияние: Точность деления напряжения и коэффициент усиления усилителя. Для высокоточных схем резисторы ≤Выбирается 1%. Для обычных схем достаточно 5%.

4. Температурный коэффициент (ТКС, ppm/°C)

Значение: Степень дрейфа сопротивления в зависимости от температуры. Металлопленочные резисторы обычно ±50 частей на миллион/°C, углеродные пленочные резисторы ±200-500 частей на миллион/°C, а фольгированные резисторы могут быть такими низкими, как ±5 частей на миллион/°C.

Формула: ΔR=R₀×TCR×ΔT

Влияние: Для прецизионных схем требуются низкотемпературные дрейфовые резисторы.

5. Номинальная мощность (Вт)

Значение: Максимальная мощность, которую резистор может потреблять непрерывно.

Проверка:  П=Я²Р=В²/R

Влияние: Перегрузка может привести к нагреву резистора или даже его повреждению. Обычно выбирается запас в два раза.

6. Номинальное напряжение

Значение: Максимальное постоянное напряжение, которое может выдержать резистор.

Влияние: В высокочастотных или высокоомных приложениях номинальное напряжение часто более важно, чем номинальная мощность.

7. Коэффициент напряжения

Значение: Степень изменения сопротивления в зависимости от напряжения.

Влияние: Для высокоточных цепей делителя напряжения необходимо выбирать металлопленочные/фольгированные резисторы с крайне низким VCR.

8. Виды отказов и надежность

Значение: Избыточная мощность, влажность, сульфатация и т. д. могут привести к выходу резисторов из строя.

Влияние: В промышленных условиях следует выбирать резисторы, устойчивые к сульфидированию, имеющие пленку оксида металла или хорошо упакованные.

Типы линейных резисторов

Линейные резисторы можно условно разделить на две основные категории: постоянные и переменные. Оба типа резисторов строго следуют закону Ома, то есть их сопротивление остаётся постоянным при любых настройках. Постоянный резистор имеет постоянное сопротивление. Переменные резисторы позволяют регулировать сопротивление вручную или электронным способом. Теперь давайте подробнее рассмотрим, на что делятся эти два типа резисторов!

Фиксированные линейные резисторы

Переменные линейные резисторы

Сравнение линейных и нелинейных резисторов

Ранее мы уже подробно рассказывали о линейном сопротивлении. Проще говоря, линейные резисторы подчиняются закону Ома, который гласит, что напряжение прямо пропорционально силе тока. Далее мы объясним различия между нелинейными и линейными резисторами.

Прежде всего, что такое нелинейный резистор? В отличие от линейных резисторов, нелинейные резисторы не подчиняются строго закону Ома. Их сопротивление меняется в зависимости от напряжения, тока и условий окружающей среды, таких как температура и освещённость. Их вольт-амперные характеристики не являются прямой линией, как показано на следующем рисунке:

Типичные нелинейные резисторы включают термисторы, фоторезисторы (LDR), варисторы, диоды и т. д. Функции этих компонентов заключаются не только в ограничении тока; они также обеспечивают определенные динамические реакции.

Подводя итог, можно сказать, что разница между линейными и нелинейными резисторами может быть отражена в следующих аспектах:

1. Характеристическая кривая

Линейный резистор: Напряжение и ток имеют линейную зависимость, а кривая VI представляет собой прямую линию.

Нелинейный резистор: Зависимость между напряжением и током нелинейна, а кривая VI представляет собой кривую или кусочно-прямую линию.

2. Стабильность значения сопротивления

Линейные резисторы: Значение сопротивления остается постоянным и существенно не меняется в зависимости от внешних условий.

Нелинейные резисторы: Значение сопротивления меняется в зависимости от напряжения, тока и окружающей среды.

3. Сценарии применения

Линейные резисторы: Подходит для использования в цепях, требующих стабильных значений сопротивления, таких как ограничение тока, распределение напряжения и регулирование сигнала.

Нелинейные резисторы: Обычно используется в таких сценариях, как защита от перенапряжения, обнаружение температуры и освещенности.

4. Символ резистора

На принципиальных схемах оба компонента обозначаются символом резистора, но нелинейные компоненты, такие как диоды и термисторы, обычно имеют специальные символы, позволяющие их различать.

При выборе различных типов резисторов в практических приложениях необходимо определить, какой резистор использовать, исходя из функции резистора, требуемой схемой. Если требуется стабильная и предсказуемая работа, следует выбрать линейный резистор. Нелинейный резистор следует использовать, если требуется реагировать на изменения температуры, света и напряжения. Итак, вот сводная сравнительная таблица.

Применение линейных резисторов

Будучи важнейшим пассивным компонентом в электронных схемах, линейные резисторы, безусловно, имеют весьма обширную область применения. Ниже приведены некоторые типичные примеры их применения:

1. Деление напряжения в цепи

Наиболее распространённая функция линейного резистора — деление напряжения. Зачем нужны линейные резисторы? Поскольку их сопротивление остаётся постоянным, можно прогнозировать выходное напряжение. Последовательное соединение пары или группы линейных резисторов позволяет разделить входное напряжение на меньшие и более управляемые составляющие.

Например, в аналоговых схемах линейные резистивные делители часто используются для уменьшения сигнала датчика и последующей передачи его в АЦП (аналого-цифровой преобразователь).

2. Ограничение тока в светодиодных приложениях

При питании светодиода избыточный ток может легко повредить его. В этом случае линейный резистор, подключенный последовательно, может выполнять функцию ограничителя тока.

Например, светодиодный индикатор всегда подключается последовательно с линейным резистором. Как показано на следующем рисунке,

3. Балансировка нагрузки в источниках питания

В цепях электропитания линейные резисторы часто используются для балансировки нагрузки между несколькими ветвями.

4. Обработка сигнала в усилителе

В аудиосистемах и системах связи линейные резисторы играют ключевую роль в формировании сигнала.

Заключение

Резисторы являются основой электроники. Oни кажется простым, но от символа резистора на схеме до фактического выбора между линейным резистором и нелинейным резистором каждый проектное решение в схеме все имеют решающее значение.

Чёткое понимание различных типов резисторов полезно для проектирования стабильных и адаптивных систем. Одним словом, овладение навыками применения резисторов, как линейных, так и нелинейных, — ключ к созданию надёжных и эффективных электронных продуктов.

О PCBasic

Время — деньги в ваших проектах — и PCBasic получает это. PCБазовый  - это компания по сборке печатных плат который обеспечивает быстрые и безупречные результаты каждый раз. Наш комплексный Услуги по сборке печатных плат включают экспертную инженерную поддержку на каждом этапе, гарантируя высочайшее качество каждой платы. Как ведущий производитель сборки печатных плат, мы предлагаем комплексное решение, которое оптимизирует вашу цепочку поставок. Сотрудничайте с нашими передовыми Завод по производству прототипов печатных плат для быстрого выполнения заказов и превосходных результатов, которым вы можете доверять.