Le resistenze sono uno dei componenti passivi più basilari dei circuiti elettronici e sono utilizzate per il controllo della corrente, la divisione della tensione, la limitazione della corrente e così via. Le resistenze possono essere classificate in vari tipi a seconda dei materiali, delle strutture e delle applicazioni.
Classificazione delle resistenze
Caratteristiche di resistenza
1. Resistenze fisse
Caratteristiche: valore fisso di resistenza non regolabile.
Tipo comune:
Resistenze a Film metallico: ad alta precisione, di buona stabilità, utilizzate nei circuiti di precisione.
Resistenze a Film di carbonio: basso costo, elevata versatilità, adatte a circuiti generali.
Resistenze per Chip (SMD): piccole dimensioni, adatte alla progettazione di PCB ad alta densità.
Uso: limitazione della corrente, divisore di tensione, aspirazione/discesa e altri circuiti di base.
2. Resistenze variabili
Caratteristiche: il valore di resistenza può essere regolato manualmente o automaticamente.
Tipi comuni:
Potenziometro: regolazione della manopola (ad esempio regolazione del volume).
Resistore Trimmer (Trimpot): utilizzato per la taratura dei circuiti, è necessaria la regolazione dello strumento.
Potenziometro digitale: regolazione mediante segnale elettrico (ad esempio I2C), adatto al controllo dell’automazione.
Uso: regolazione del segnale, regolazione del circuito, ecc.
3. Resistenze speciali
Caratteristiche: il valore di resistenza varia a seconda dei fattori ambientali.
Tipi comuni:
Termistore: il valore di resistenza cambia quando la temperatura cambia (il valore di resistenza NTC diminuisce quando la temperatura sale, il valore di resistenza PTC aumenta quando la temperatura sale).
Resistenza fotodipendente (LDR): più forte è la luce, minore è il valore di resistenza (ad esempio, luce stradale automatica).
Resistore dipendente dalla tensione (VDR): la resistenza diminuisce quando la tensione è troppo elevata, utilizzato per la protezione contro la sovratensione.
Usi: sensori, circuiti di protezione, controllo automatico, ecc.
Distinto per materiale
- Resistenze a Film di carbonio
Caratteristiche: minor costo, precisione moderata della resistenza, stabilità generale della temperatura.
Applicazioni: ampiamente utilizzate nell’elettronica di consumo, nella progettazione di circuiti di base, come la limitazione della corrente LED, il divisore di tensione del segnale.
- Resistenze a Film metallico
Caratteristiche: alta precisione (1% o più), basso coefficiente di temperatura, buona stabilità a lungo termine.
Applicazioni: strumenti di precisione, apparecchiature di misura, circuiti audio e altre applicazioni che richiedono una precisione elevata.
- Resistenze bobinate
Caratteristiche: alta potenza (fino a decine di watt), elevata resistenza alla temperatura, ma scarse caratteristiche di alta frequenza.
Applicazioni: circuiti di alimentazione, controllo del motore, carichi di corrente elevati e altri scenari che richiedono un’elevata tolleranza di potenza.
- Resistenze a Chip (SMD)
Caratteristiche: dimensioni ridotte, adatte al montaggio in superficie (SMT), maggiore precisione e stabilità.
Applicazioni: telefoni intelligenti, schede materne di computer, circuiti ad alta frequenza e altri dispositivi elettronici compatti.
- Resistenze ceramiche (ad es. A Film spesso/tipo di potenza)
Caratteristiche: alta tensione e resistenza alle alte temperature, adatte ad ambienti difficili.
Applicazioni: adattatori di potenza, sistemi di controllo industriali, veicoli elettrici e altri dispositivi ad alta tensione/potenza.
Distingui per applicazione
- Le attuali resistenze protettive limitanti
Queste resistenze servono soprattutto a controllare il livello attuale e a proteggere il circuito. Tipico è il resistore fuse, che non solo ha l’attuale funzione limitante delle resistenze ordinarie, ma può anche fondersi per proteggere il circuito in caso di sovratensione. Essi sono comunemente utilizzati negli input di alimentazione e in varie applicazioni che richiedono una protezione corrente.
- Resistenze alla tensione
Il potenziometro è la resistenza del divisore di tensione variabile più tipica per regolare la tensione attraverso la rete del divisore di tensione della resistenza. Queste resistenze sono ampiamente utilizzate nei circuiti analogici per la regolazione della tensione, il controllo dell’ampiezza del segnale e altri scenari, come la regolazione del volume delle apparecchiature audio.
- Resistenza stabilizzatrice dei segnali
Le resistenze di estrazione/discesa sono componenti chiave nei circuiti digitali per assicurare la stabilizzazione del segnale. Forniscono un livello logico definito per i perni galleggianti e impediscono il falso innesco. Sono essenziali nei circuiti di interfaccia MCU e nei sistemi bus.
- Carica le resistenze di tipo analogico
Usato per prove di potenza, debug di circuiti e altre occasioni per simulare condizioni di carico effettive. Queste resistenze devono avere una buona tolleranza di potenza e sono comunemente utilizzate per prove di invecchiamento e per la verifica delle prestazioni dei prodotti di alimentazione.
- Resistenze sensoriali correnti
Le resistenze allo Shunt sono usate per rilevare la corrente misurando la piccola caduta di tensione, che richiede un valore di resistenza accurato e una buona stabilità della temperatura. Ampiamente utilizzato nella gestione dell’energia, nel monitoraggio delle batterie e in altre applicazioni che richiedono una misurazione accurata della corrente.
- Resistenze di connessione
La resistenza allo 0 % è molto importante nella progettazione dei PCB, anche se il suo valore di resistenza è zero. Può essere usato come un jumper e mantiene la flessibilità per il successivo debugging, rendendolo un componente pratico nella progettazione di circuto board.
Ogni resistore funzionale ha i suoi specifici scenari di applicazione e requisiti di selezione, gli ingegneri devono scegliere il tipo di resistore giusto in base ai requisiti funzionali del circuito. Nella progettazione vera e propria è spesso necessario tener conto della precisione di resistenza, delle specifiche di potenza, del coefficiente di temperatura e di altri parametri degli indicatori di resistenza.
Vantaggi delle resistenze
1. Limitazione attuale
Le resistenze nel circuito hanno principalmente la funzione di limitare la corrente per proteggere gli altri componenti del circuito da danni eccessivi di corrente.
2. Condivisione di tensione e corrente
Le resistenze possono essere usate per dividere tensione e corrente per contribuire a stabilizzare tensione e corrente nel circuito e assicurare il normale funzionamento del circuito.
3. Conversione energetica
Le resistenze convertono l’energia elettrica in energia termica e sono componenti indispensabili per il consumo di energia nei circuiti elettronici. Questa funzione di conversione dell’energia fa sì che le resistenze siano ampiamente utilizzate in molti circuiti.
4. Flessibilità di progettazione
I resistori sono disponibili in un’ampia gamma di tipi e dimensioni, compresi i resistori fissi e i resistori variabili (come i potenziometri), che offrono numerose opzioni e flessibilità nella progettazione dei circuiti.
5. Efficacia dei costi
Il processo di fabbricazione delle resistenze è maturo e relativamente poco costoso, il che le rende adatte alla produzione di massa e all’applicazione.
Funzioni delle resistenze comuni
1.0 resistenze magnetiche (resistenze 0 Ohm)
Utilizzato come jumper di circuiti nella progettazione di PCB per facilitare il debug tardivo e la modifica del circuito. Più adatto per la produzione automatica di SMD dei tradizionali cavi jumper per migliorare l’efficienza di fabbricazione. Utilizzato principalmente in: isolamento del modulo di circuito, collegamento del punto di prova, progettazione compatibile e altri scenari.
2. Resistenze limite correnti
Stabilizza la corrente di funzionamento e protegge dalle fluttuazioni correnti componenti sensibili quali led e tubi a vuoto. Sono essenziali una selezione precisa del valore di resistenza e specifiche di potenza adeguate. Utilizzato principalmente in: circuito di guida LED, amplificatore di tubi, ecc.
3. Resistenze di estrazione/di estrazione
Fornisce un livello logico definito per i circuiti digitali e previene i malfunzionamenti causati dalla presenza di pin MCU. La selezione del valore della resistenza deve bilanciare il consumo di energia e la velocità di risposta (di solito 4,7k rispetto a 10k rispetto). Utilizzato principalmente in: bus I2C, circuito di ingresso chiave, interfaccia digitale.
4. Resistenze all’shunt (resistenze di rilevamento correnti)
Un rilevamento accurato della corrente si ottiene misurando una minuscola caduta di tensione (livello mV). Basso valore di resistenza, alta precisione, eccellente stabilità della temperatura. Applicazioni principali: sistemi di gestione dell’energia, controllo della batteria, controllo del motore, ecc.
5. termistori
Tipo NTC: il valore di resistenza diminuisce con l’aumento della temperatura, ampiamente utilizzato nel rilevamento della temperatura e nella compensazione.
Tipo di PTC: il valore di resistenza aumenta drammaticamente con la temperatura, comunemente utilizzata per la protezione in eccesso e l’assicurazione di autorecupero.
Differenza di applicazione: NTC è utilizzato per misurare la temperatura, PTC è utilizzato per la protezione dei circuiti.
6. Resistore leggero dipendente (LDR)
Il valore di resistenza cambia con l’intensità della luce (più forte è la luce, minore è il valore di resistenza). Basso costo, facile da usare, nessun bisogno di circuiti di guida aggiuntivi. Utilizzato principalmente in: sistema di illuminazione automatico, rivelazione dell’intensità luminosa, apparecchiature di sicurezza.
7. Resistori variabili ad alta potenza
Regolare parametri elevati del circuito corrente, come velocità del motore, tensione di alimentazione, ecc... Costituiti da materiale cavo o ceramico con eccellenti prestazioni di dissipazione del calore. Utilizzati principalmente in: sistema di controllo industriale, regolazione dell’alimentazione elettrica elevata, ecc.
Simboli resistori & formule
Simboli resistori
1. Resistore fisso Standard (IEC & ANSI)
IEC: batterie contenenti batterie elettriche contenenti batterie elettriche
ANSI: ~/~ ~
2. Resistore/potenziometro variabile
IEC: batterie contenenti batterie elettriche contenenti batterie elettriche
╲
ANSI: ~/~ ~ ~ ~
3. Termistore (sensibile alla temperatura)
E allora?? ━━━━ (IEC)
4. Varistor (voltage-dipendente)
E allora?? ━━━━ (IEC)
Formule chiave
Legge 1.Ohm (circuiti cc)
Dove:
V = tensione (V)
I = attuale (A)
R = resistenza (punto)
2. Dissipazione di potenza
P = potenza (W)
3. Resistenza serie
4. Resistenza parallela
Per due resistenze
Dipendenza termica
α = coefficiente di tempo (1/ trimestre C)
RT?? = resistenza alla temperatura? T
Grafico a codice colore (esempio a 4 bande):
| fascia | colore | cifra | moltiplicatore | tolleranza |
|---|
| prima | marrone | 1 | ×10¹ | ±1% |
| 2a | nero | 0 | | |
| 3a | rosso | | ×10² | |
| quarto | oro | | | ±5% |
|
| esempio: bruno nero-rosso-oro = 10 gocce 102 gocce lorde 5% = 1 k pari al 5% |
Rapporto tra diverse resistenze
1. Funzioni complementari
Nella progettazione dei circuiti, vari tipi di resistenza lavorano insieme per ottenere una funzione più completa:
Fondazione e adeguamento
Le resistenze fisse forniscono la stabilità di base del circuito, le resistenze variabili realizzano la regolazione dinamica dei parametri e le resistenze speciali permettono di percepire l’ambiente, ad esempio le resistenze fisse fissano il riferimento, i potenziometri mettono a punto i parametri.
Digitale e analogico
Resistori di estrazione/spegnimento per garantire l’affidabilità dei segnali digitali, resistori di taglio per ottenere una misurazione accurata della corrente analogica. Ad esempio: i sistemi MCU utilizzano sia resistenze di estrazione che resistenze di rilevamento correnti.
2. sostituibilità
Processo sostitutivo
0 resistori lineari e fili di trasmissione, stessa funzione, ma 0 resistori lineari sono più adatti alla produzione automatizzata. Plug-in e chip, a seconda del processo di produzione per scegliere il pacchetto giusto.
Prestazioni sostitutive
Le pellicole metalliche possono sostituire le pellicole di carbonio per migliorare la precisione ma aumentare il costo, le resistenze a bobina per sostituire le resistenze normali per soddisfare la domanda di alta potenza, le esigenze di sostituzione per valutare il costo, la precisione, la potenza e altri parametri.
3. Uso combinato
Combinazione di rilevamento e rilevamento
Termistore + resistore fisso che forma un circuito divisore di tensione = rilevatore di temperatura.
Fotoresistore + resistore regolabile = controllo adattabile della luminosità.
Combinazione di misure di precisione
Resistore Shunt + op-amp = rivelazione di corrente ad alta precisione
Resistore di precisione + potenziometro = sorgente di tensione di riferimento regolabile
Combinazione di circuiti di protezione
Resistore PTC + resistore fisso = protezione sovrapcorrente
Varistor + resistore di scarica = protezione di emergenza
Queste combinazioni riflettono l’effetto sinergico delle resistenze nel circuito. Nella progettazione vera e propria, gli ingegneri devono basarsi su esigenze specifiche, sul bilanciamento dei costi e delle prestazioni, sul coordinamento dei parametri statici e sull’adeguamento dinamico, tenendo conto delle funzioni di base e delle esigenze specifiche.
Resistenze nei PCB
1. Limite attuale
Le resistenze possono limitare efficacemente la corrente dei led di precisione, dei circuiti integrati e di altri componenti, evitando che questi ultimi siano danneggiati da una corrente eccessiva.
2. Funzione divisore di tensione
Collegando le resistenze in serie, si può formare un divisore di tensione che consente all’alimentazione di produrre una tensione inferiore per soddisfare le esigenze del circuito.
3. Stabilizzazione della tensione logica
Nei circuiti logici numerici, le resistenze sono spesso utilizzate In combinazione con le resistenze di estrazione/di estrazione per assicurare che il circuito mantenga un livello di tensione logica noto quando gli ingressi non sono azionati.
4. Distorsione dell’offerta
Le resistenze forniscono amplificatori a transistor e altri circuiti analogici con la giusta tensione o corrente a cc per assicurare il corretto funzionamento del circuito.
5. Controllo retroazione
Nei circuiti analogici, quali amplificatori operativi, adc, DACs, ecc., le resistenze consentono un controllo preciso del guadagno e della risposta mediante un meccanismo di retroazione.
6. Struttura pulsata
Le resistenze combinate con i condensatori possono formare circuiti di temporizzazione RC per la generazione e la configurazione dell’impulso.
7. Protezione ESD
Le resistenze sono efficaci per prevenire i danni ai circuiti causati da scariche elettrostatiche e per proteggere le apparecchiature elettroniche dai danni.
8. riscaldamento
Le resistenze elettriche bobinate sono in grado di convertire efficacemente l’energia elettrica in calore e sono comunemente utilizzate per il riscaldamento.
Zone d’applicazione
1. Elettronica di consumo, componenti essenziali per la gestione dell’energia.
2. Elettronica automobilistica, requisiti di elevata affidabilità.
3. Apparecchiature di comunicazione, componenti chiave di condizionamento del segnale. 4. Controllo industriale, condizionamento del segnale dei sensori, dispositivi del nucleo di protezione dei circuiti, componenti importanti della distribuzione di energia.
4. Controllo industriale, condizionamento del segnale dei sensori, dispositivi del nucleo di protezione dei circuiti, componenti importanti della distribuzione di energia.
5. Applicazioni finali
Apparecchiature medicali, controllo di precisione della corrente.
Aeronautica, estrema tolleranza ambientale.
Apparecchiature militari, protezione contro l’emi soppressione.
Ci sono molti tipi di resistenza, ciascuno adatto ad un’applicazione specifica. La comprensione delle loro caratteristiche e funzioni contribuisce ad ottimizzare la progettazione dei circuiti, migliorando in tal modo l’affidabilità e le prestazioni. In pratica, le resistenze dovrebbero essere selezionate In base alle esigenze del circuito, tenendo conto dei costi, della precisione e della capacità di maneggio dell’energia.