La resistencia

Las resistencias son uno de los componentes pasivos más básicos de los circuitos electrónicos y se utilizan para el control de corriente, la división de voltaje, la limitación de corriente, etc. Las resistencias se pueden clasificar en varios tipos según sus materiales, estructuras y aplicaciones.

Clasificación de las resistencias

Se distingue por sus características de resistencia

1. Resistencias fijas
Características: Valor de resistencia fijo, no ajustable.
Tipo común:
Resistencias de película metálica: alta precisión, buena estabilidad, utilizadas en circuitos de precisión.
Resistencias de película de carbono: Bajo costo, alta versatilidad, adecuadas para circuitos generales.
Resistencias de chip (SMD): Tamaño pequeño, adecuado para el diseño de PCB de alta densidad.
Uso: Limitación de corriente, divisor de voltaje, pull-up/down y otros circuitos básicos.
2. Resistencias variables
Características: El valor de resistencia se puede ajustar de forma manual o automática.
Tipos comunes:
Potenciómetro: ajuste de la perilla (por ejemplo, control de volumen).
Resistencia de corte (Trimpot): Se utiliza para la calibración del circuito, se requiere el ajuste de la herramienta.
Potenciómetro digital: Ajuste por señal eléctrica (por ejemplo, I2C), adecuado para el control de automatización.
Uso: Atenuación, ajuste de señal, calibración de circuitos, etc.
3. Resistencias especiales
Características: El valor de resistencia varía con factores ambientales.
Tipos comunes:
Termistor: El valor de la resistencia cambia cuando cambia la temperatura (el valor de la resistencia NTC disminuye cuando aumenta la temperatura, el valor de la resistencia PTC aumenta cuando aumenta la temperatura).
Resistencia dependiente de la luz (LDR): Cuanto más fuerte sea la luz, menor será el valor de resistencia (por ejemplo, alumbrado público automático).
Resistencia dependiente de voltaje (VDR): la resistencia cae cuando el voltaje es demasiado alto, se utiliza para la protección contra sobrevoltaje.
Usos: Sensores, circuitos de protección, control automático, etc.

Se distingue por el material

1. Resistencias de película de carbono
   Características: menor costo, precisión de resistencia moderada, estabilidad general de la temperatura.
   Aplicaciones: Ampliamente utilizado en electrónica de consumo, diseño de circuitos básicos, como limitación de corriente LED, divisor de voltaje de señal.
2. Resistencias de película metálica
   Características: Alta precisión (±1% o superior), bajo coeficiente de temperatura, buena estabilidad a largo plazo.
   Aplicaciones: instrumentos de precisión, equipos de medición, circuitos de audio y otras ocasiones que requieren alta precisión.
3. Resistencias bobinadas
   Características: Alta potencia (hasta decenas de vatios), resistencia a altas temperaturas, pero pobres características de alta frecuencia.
   Aplicaciones: circuitos de alimentación, control de motores, cargas de alta corriente y otros escenarios que requieren alta tolerancia de potencia.
4. Resistencias de chip de película (SMD)
   Características: Tamaño pequeño, apto para montaje en superficie (SMT), mejor precisión y estabilidad.
   Aplicaciones: Teléfonos inteligentes, placas base de computadoras, circuitos de alta frecuencia y otros dispositivos electrónicos compactos.
5. Resistencias cerámicas (p. ej., película gruesa/tipo de potencia)
   Características: Resistencia a alto voltaje y alta temperatura, adecuado para entornos hostiles.
   Aplicaciones: adaptadores de corriente, sistemas de control industrial, vehículos eléctricos y otros dispositivos de alta potencia/alto voltaje.

Distinguir por aplicación

1. Resistencias de protección limitadoras de corriente
   Estas resistencias se utilizan principalmente para controlar el nivel de corriente y proteger el circuito. El representante típico es la resistencia fusible, que no solo tiene la función limitadora de corriente de las resistencias ordinarias, sino que también puede fusionarse para proteger el circuito en caso de sobrecorriente. Se utilizan comúnmente en entradas de fuentes de alimentación y diversas aplicaciones que requieren protección de corriente.
2. Resistencias de voltaje compartido
   El potenciómetro es la resistencia divisora de voltaje variable más típica para realizar la regulación de voltaje a través de la red divisora de voltaje de resistencia. Estas resistencias son ampliamente utilizadas en circuitos analógicos para la regulación de voltaje, el control de amplitud de la señal y otros escenarios, como el ajuste de volumen de equipos de audio.
3. Resistencias estabilizadoras de señal
   Las resistencias pull-up/down son componentes clave en los circuitos digitales para garantizar la estabilización de la señal. Proporcionan un nivel lógico definido para los pines flotantes y evitan la activación falsa. Son esenciales en los circuitos de interfaz de MCU y en los sistemas de bus.
4. Carga de resistencias de tipo analógico
   Se utiliza para pruebas de potencia, depuración de circuitos y otras ocasiones para simular condiciones de carga reales. Estas resistencias deben tener una buena tolerancia a la energía y se usan comúnmente para pruebas de envejecimiento y verificación de rendimiento de productos de fuente de alimentación.
5. Resistencias de detección de corriente
   Las resistencias de derivación se utilizan para la detección de corriente midiendo la pequeña caída de voltaje, lo que requiere un valor de resistencia preciso y una buena estabilidad de temperatura. Ampliamente utilizado en administración de energía, monitoreo de baterías y otras aplicaciones que requieren una medición precisa de la corriente.
6. Resistencias de conexión de circuito
   La resistencia de 0Ω es muy importante en el diseño de PCB, aunque su valor de resistencia es cero. Se puede utilizar como puente y conserva la flexibilidad para una depuración posterior, lo que lo convierte en un componente práctico en el diseño de placas de circuito.
   Cada resistencia funcional tiene sus propios escenarios de aplicación específicos y requisitos de selección, los ingenieros deben elegir el tipo correcto de resistencia de acuerdo con los requisitos funcionales del circuito. En el diseño real, a menudo es necesario considerar la precisión de la resistencia, las especificaciones de potencia, el coeficiente de temperatura y otros parámetros de los indicadores de resistencia.

Ventajas de las resistencias

1. Limitación de corriente
Las resistencias en el circuito desempeñan principalmente la función de limitar la corriente, para proteger los otros componentes del circuito de daños excesivos por corriente.
2. Intercambio de voltaje y corriente
Las resistencias se pueden usar para dividir el voltaje y la corriente para ayudar a estabilizar el voltaje y la corriente en el circuito y garantizar el funcionamiento normal del circuito.
3. Conversión de energía
Las resistencias convierten la energía eléctrica en energía térmica y son componentes indispensables que consumen energía en los circuitos electrónicos. Esta función de conversión de energía hace que las resistencias se utilicen ampliamente en muchos circuitos.
4.Design Flexibilidad
Las resistencias están disponibles en una amplia gama de tipos y tamaños, incluidas resistencias fijas y resistencias variables (como potenciómetros), lo que proporciona una gran cantidad de opciones y flexibilidad en el diseño de circuitos.
5. Rentabilidad
El proceso de fabricación de resistencias es maduro y de costo relativamente bajo, lo que los hace adecuados para la producción y aplicación en masa.

Funciones de las resistencias comunes

Resistencias de 1.0Ω (resistencias de cero ohmios)
Se utiliza como puente de circuito en el diseño de PCB para facilitar la depuración tardía y la modificación del circuito. Más adecuado para la producción automatizada de SMD que los cables de puente tradicionales para mejorar la eficiencia de fabricación. Se utiliza principalmente en: aislamiento de módulos de circuitos, conexión de puntos de prueba, diseño compatible y otros escenarios.
2. Resistencias limitadoras de corriente
Estabiliza la corriente de trabajo y protege los componentes sensibles, como los LED y los tubos de vacío, de las fluctuaciones de corriente. La selección precisa del valor de resistencia y la especificación de potencia adecuada son esenciales. Se utiliza principalmente en: circuito controlador LED, amplificador de válvulas, etc.
3. Resistencias pull-up/pull-down
Proporciona un nivel lógico definido para los circuitos digitales y evita el mal funcionamiento causado por el colgado de los pines de la MCU. La selección del valor de resistencia debe equilibrar el consumo de energía y la velocidad de respuesta (generalmente 4,7 kΩ-10 kΩ). Se utiliza principalmente en: bus I2C, circuito de entrada de teclas, interfaz digital.
4. Resistencias de derivación (resistencias de detección de corriente)
La detección precisa de corriente se realiza midiendo una pequeña caída de voltaje (nivel de mV). Bajo valor de resistencia, alta precisión, excelente estabilidad a la temperatura. Principales aplicaciones: sistemas de gestión de energía, monitorización de baterías, control de motores, etc.
5. Termistores
Tipo NTC: el valor de resistencia disminuye con el aumento de la temperatura, ampliamente utilizado en la detección y compensación de temperatura.
Tipo PTC: el valor de resistencia aumenta drásticamente con la temperatura, comúnmente utilizado en la protección contra sobrecorriente y el seguro de autorrecuperación.
Diferencia de aplicación: NTC se utiliza para la medición de temperatura, PTC se utiliza para la protección de circuitos.
6. Resistencia dependiente de la luz (LDR)
El valor de resistencia cambia con la intensidad de la luz (cuanto más fuerte es la luz, menor es el valor de resistencia). Bajo costo, fácil de usar, sin necesidad de circuito de conducción adicional. Se utiliza principalmente en: sistema de iluminación automático, detección de intensidad de luz, equipos de seguridad.
7. Resistencias variables de alta potencia
Ajuste los parámetros del circuito de alta corriente, como la velocidad del motor, el voltaje de salida de la fuente de alimentación, etc. Fabricado en material bobinado o cerámico, con excelente rendimiento de disipación de calor. Se utiliza principalmente en: sistema de control industrial, regulación de fuente de alimentación de alta potencia, etc.

Símbolos y fórmulas de resistencias

Símbolos de resistencia

1. Resistencia fija estándar (IEC y ANSI)
IEC: ━━━━━━━━━━
ANSI:~/~~
2. Resistencia variable/potenciómetro
IEC: ━━━━━━━━━━
╲
ANSI: ~/~ ╱~
3. Termistor (sensible a la temperatura)
━━━━━━━⊓⊔━━━━━━ (CEI)
4. Varistor (dependiente del voltaje)
━━━━━━━⋂⋃━━━━━━ (CEI)

Fórmulas clave

1. Ley de Ohm (circuitos de CC)

Donde:
V = Voltaje (V)
I = Corriente (A)
R = Resistencia (Ω)
2. Disipación de energía

P = Potencia (W)
3. Resistencia de la serie

4. Resistencia paralela

Para dos resistencias

Dependencia de la temperatura

α = Coeficiente de temperatura (1/°C)
RT?? = ¿Resistencia a la temperatura? T

Tabla de códigos de colores (Ejemplo de 4 bandas):

Relación entre diferentes resistencias

1. Funciones complementarias

En el diseño de circuitos, varios tipos de resistencias trabajan juntas para lograr una función más completa:
Coincidencia de cimentación y ajuste
Las resistencias fijas proporcionan la estabilidad básica del circuito, las resistencias variables realizan el ajuste dinámico de los parámetros y las resistencias especiales brindan la capacidad de percibir el entorno, por ejemplo, las resistencias fijas establecen la referencia, los potenciómetros ajustan los parámetros.
Digital y analógico
Resistencias pull-up / pull-down para garantizar la confiabilidad de las señales digitales, resistencias de derivación para lograr una medición precisa de la corriente analógica. Por ejemplo: los sistemas MCU utilizan resistencias pull-up y resistencias de detección de corriente.

2. Reemplazabilidad

Reemplazo de procesos
Resistencias de 0Ω y cables de puente, misma función, pero las resistencias de 0Ω son más adecuadas para la producción automatizada. Plug-in y chip, según el proceso de producción para elegir el paquete adecuado.
Reemplazo de rendimiento
La película metálica puede reemplazar la película de carbono para mejorar la precisión pero aumentar el costo, las resistencias bobinadas para reemplazar las resistencias ordinarias para satisfacer la demanda de alta potencia, las necesidades de reemplazo para evaluar el costo, la precisión, la potencia y otros parámetros.

3. Uso combinado

Combinación de detección y detección
Resistencia fija del termistor que forma un circuito divisor de voltaje = detección de temperatura.
Fotorresistencia: resistencia ajustable = control de brillo adaptativo.
Combinación de medición de precisión
Amplificador operacional de resistencia de derivación = detección de corriente de alta precisión
Potenciómetro de resistencia de precisión = fuente de voltaje de referencia ajustable
Combinación de circuitos de protección
Resistencia PTC resistencia fija = protección contra sobrecorriente
Resistencia de descarga del varistor = Protección contra sobretensiones
Estas combinaciones reflejan el efecto sinérgico de las resistencias en el circuito. En el diseño real, los ingenieros deben basarse en necesidades específicas, equilibrando el costo y el rendimiento, coordinando los parámetros estáticos y el ajuste dinámico, teniendo en cuenta las funciones básicas y las necesidades especiales.

Resistencias en PCB

1. Limitación de corriente
Las resistencias pueden limitar eficazmente la corriente de los LED de precisión, los circuitos integrados y otros componentes, evitando que estos componentes se dañen por una corriente excesiva.
2. Función de divisor de voltaje
Al conectar resistencias en serie, se puede formar un divisor de voltaje, lo que permite que la fuente de alimentación emita un voltaje más bajo para satisfacer las necesidades del circuito.
3. Estabilización de voltaje lógico
En los circuitos lógicos digitales, las resistencias se utilizan a menudo junto con las resistencias pull-up/pull-down para garantizar que el circuito mantenga un nivel de voltaje lógico conocido cuando las entradas no están accionadas.
4. Suministro de sesgos
Las resistencias proporcionan a los amplificadores de transistores y otros circuitos analógicos el voltaje o la corriente de polarización de CC adecuados para garantizar el funcionamiento adecuado del circuito.
5. Control de retroalimentación
En circuitos analógicos como amplificadores operacionales, ADC, DAC, etc., las resistencias proporcionan un control preciso de la ganancia y la respuesta a través de un mecanismo de retroalimentación.
6. Conformación de pulso
Las resistencias combinadas con condensadores pueden formar circuitos de temporización RC para la generación y conformación de pulsos.
7. Protección ESD
Las resistencias son efectivas para prevenir daños a los circuitos causados por descargas electrostáticas, protegiendo los equipos electrónicos de daños.
8. Calefacción
Las resistencias de potencia bobinadas son capaces de convertir eficientemente la energía eléctrica en calor y se utilizan comúnmente en aplicaciones de calefacción.

Áreas de aplicación

1. Electrónica de consumo, componentes principales de administración de energía.
2. Electrónica automotriz, requisitos de alta confiabilidad.
3. Equipo de comunicación, componentes clave de acondicionamiento de señales. 4. Control industrial, acondicionamiento de señales de sensores, dispositivos centrales de protección de circuitos, componentes importantes de distribución de energía.
4. Control industrial, acondicionamiento de señales de sensores, dispositivos centrales de protección de circuitos, componentes importantes de distribución de energía.
5. Aplicaciones de alta gama
Equipos médicos, control de corriente de precisión.
Aeroespacial, tolerancia a entornos extremos.
Equipo militar, protección de supresión de EMI.
Hay muchos tipos de resistencias, cada una adecuada para una aplicación específica. Comprender sus características y funciones ayuda a optimizar el diseño del circuito, mejorando así la confiabilidad y el rendimiento. En la práctica, las resistencias deben seleccionarse en función de los requisitos del circuito, teniendo en cuenta el costo, la precisión y la capacidad de manejo de potencia.