Os resistores são um dos componentes passivos mais básicos em circuitos eletrônicos e são usados para controle de corrente, divisão de tensão, limitação de corrente e assim por diante. Os resistores podem ser classificados em vários tipos de acordo com seus materiais, estruturas e aplicações.
Classificação de resistores
Distinguido pelas características de resistência
1. Resistores fixos
Características: Valor de resistência fixo, não ajustável.
Tipo comum:
Resistores de filme metálico: Alta precisão, boa estabilidade, usados em circuitos de precisão.
Resistores de filme de carbono: Baixo custo, alta versatilidade, adequado para circuitos gerais.
Resistores de chip (SMD): Tamanho pequeno, adequado para design de PCB de alta densidade.
Uso: Limitação de corrente, divisor de tensão, pull-up/down e outros circuitos básicos.
2. Resistores variáveis
Características: O valor da resistência pode ser ajustado manualmente ou automaticamente.
Tipos comuns:
Potenciômetro: ajuste do botão (por exemplo, controle de volume).
Resistor do aparador (Trimpot): Usado para calibração do circuito, é necessário o ajuste da ferramenta.
Potenciômetro digital: Ajuste por sinal elétrico (por exemplo, I²C), adequado para controle de automação.
Uso: Escurecimento, ajuste de sinal, calibração de circuito, etc.
3. Resistores especiais
Características: O valor da resistência varia de acordo com os fatores ambientais.
Tipos comuns:
Termistor: O valor da resistência muda quando a temperatura muda (o valor da resistência NTC diminui quando a temperatura aumenta, o valor da resistência PTC aumenta quando a temperatura aumenta).
Resistor dependente de luz (LDR): Quanto mais forte a luz, menor o valor da resistência (por exemplo, luz de rua automática).
Resistor dependente de tensão (VDR): a resistência cai quando a tensão é muito alta, usada para proteção contra sobretensão.
Usos: Sensores, circuitos de proteção, controle automático, etc.
Distingue-se pelo material
- Resistores de filme de carbono
Características: menor custo, precisão de resistência moderada, estabilidade geral da temperatura.
Aplicações: Amplamente utilizado em eletrônicos de consumo, projeto básico de circuito, como limitação de corrente de LED, divisor de tensão de sinal.
- Resistores de filme metálico
Características: Alta precisão (±1% ou superior), baixo coeficiente de temperatura, boa estabilidade a longo prazo.
Aplicações: instrumentos de precisão, equipamentos de medição, circuitos de áudio e outras ocasiões que requerem alta precisão.
- Resistores de fio enrolado
Características: Alta potência (até dezenas de watts), resistência a altas temperaturas, mas características de alta frequência pobres.
Aplicações: circuitos de alimentação, controle de motores, cargas de alta corrente e outros cenários que requerem alta tolerância de potência.
- Resistores de chip de filme (SMD)
Características: Tamanho pequeno, adequado para montagem em superfície (SMT), melhor precisão e estabilidade.
Aplicações: Smartphones, placas-mãe de computadores, circuitos de alta frequência e outros dispositivos eletrônicos compactos.
- Resistores de cerâmica (por exemplo, filme espesso/tipo de potência)
Características: Resistência a alta tensão e alta temperatura, adequada para ambientes agressivos.
Aplicações: adaptadores de energia, sistemas de controle industrial, veículos elétricos e outros dispositivos de alta potência/alta tensão.
Distinguir por aplicação
- Resistores de proteção limitadores de corrente
Esses resistores são usados principalmente para controlar o nível de corrente e proteger o circuito. O representante típico é o resistor fusível, que não só tem a função limitadora de corrente dos resistores comuns, mas também pode se fundir para proteger o circuito em caso de sobrecorrente. Eles são comumente usados em entradas de fonte de alimentação e várias aplicações que requerem proteção de corrente.
- Resistores de compartilhamento de tensão
O potenciômetro é o resistor divisor de tensão variável mais comum para realizar a regulação de tensão através da rede divisora de tensão do resistor. Esses resistores são amplamente utilizados em circuitos analógicos para regulação de tensão, controle de amplitude de sinal e outros cenários, como ajuste de volume de equipamentos de áudio.
- Resistores de estabilização de sinal
Os resistores pull-up/down são componentes-chave em circuitos digitais para garantir a estabilização do sinal. Eles fornecem um nível lógico definido para pinos flutuantes e evitam disparos falsos. Eles são essenciais em circuitos de interface MCU e sistemas de barramento.
- Carregar resistores do tipo analógico
Usado para testes de potência, depuração de circuitos e outras ocasiões para simular condições reais de carga. Esses resistores precisam ter boa tolerância de potência e são comumente usados para teste de envelhecimento e verificação de desempenho de produtos de fonte de alimentação.
- Resistores de detecção de corrente
Os resistores de derivação são usados para detecção de corrente medindo a pequena queda de tensão, exigindo um valor de resistência preciso e boa estabilidade de temperatura. Amplamente utilizado em gerenciamento de energia, monitoramento de bateria e outras aplicações que requerem medição de corrente precisa.
- Resistores de conexão de circuito
O resistor de 0Ω é muito importante no projeto de PCB, embora seu valor de resistência seja zero. Ele pode ser usado como um jumper e mantém a flexibilidade para depuração posterior, tornando-o um componente prático no projeto de placas de circuito.
Cada resistor funcional tem seus próprios cenários de aplicação específicos e requisitos de seleção, os engenheiros precisam escolher o tipo certo de resistor de acordo com os requisitos funcionais do circuito. No projeto real, muitas vezes é necessário considerar a precisão da resistência, especificações de potência, coeficiente de temperatura e outros parâmetros dos indicadores do resistor.
Vantagens dos resistores
1. Limitação de corrente
Os resistores no circuito desempenham principalmente o papel de limitar a corrente, para proteger os outros componentes do circuito contra danos excessivos de corrente.
2. Compartilhamento de tensão e corrente
Os resistores podem ser usados para dividir tensão e corrente para ajudar a estabilizar a tensão e a corrente no circuito e garantir o funcionamento normal do circuito.
3. Conversão de energia
Os resistores convertem energia elétrica em energia térmica e são componentes indispensáveis que consomem energia em circuitos eletrônicos. Essa função de conversão de energia torna os resistores amplamente utilizados em muitos circuitos.
4.Design Flexibilidade
Os resistores estão disponíveis em uma ampla variedade de tipos e tamanhos, incluindo resistores fixos e resistores variáveis (como potenciômetros), oferecendo uma variedade de opções e flexibilidade no projeto do circuito.
5. Custo-benefício
O processo de fabricação de resistores é maduro e de custo relativamente baixo, tornando-os adequados para produção e aplicação em massa.
Funções de resistores comuns
Resistores de 1.0Ω (Resistores de Zero Ohm)
Usado como um jumper de circuito no projeto de PCB para facilitar a depuração tardia e a modificação do circuito. Mais adequado para produção automatizada de SMD do que os fios de ligação em ponte tradicionais para melhorar a eficiência de fabricação. Usado principalmente em: isolamento do módulo de circuito, conexão de ponto de teste, design compatível e outros cenários.
2. Resistores limitadores de corrente
Estabiliza a corrente de trabalho e protege componentes sensíveis, como LEDs e tubos de vácuo, das flutuações de corrente. A seleção precisa do valor da resistência e a especificação adequada da potência são essenciais. Usado principalmente em: circuito de driver de LED, amplificador de tubo, etc.
3. Resistores pull-up / pull-down
Fornece um nível lógico definido para circuitos digitais e evita avarias causadas pelo pino do MCU pendurado. A seleção do valor da resistência precisa equilibrar o consumo de energia e a velocidade de resposta (geralmente 4,7kΩ-10kΩ). Usado principalmente em: barramento I2C, circuito de entrada chave, interface digital.
4. Resistores de derivação (resistores de detecção de corrente)
A detecção precisa da corrente é realizada medindo uma pequena queda de tensão (nível de mV). Baixo valor de resistência, alta precisão, excelente estabilidade de temperatura. Principais aplicações: sistemas de gerenciamento de energia, monitoramento de bateria, controle de motores, etc.
5. Termistores
Tipo NTC: o valor da resistência diminui com o aumento da temperatura, amplamente utilizado na detecção e compensação de temperatura.
Tipo PTC: o valor da resistência aumenta drasticamente com a temperatura, comumente usado em proteção contra sobrecorrente e seguro de auto-recuperação.
Diferença de aplicação: NTC é usado para medição de temperatura, PTC é usado para proteção de circuito.
6. Resistor dependente de luz (LDR)
O valor da resistência muda com a intensidade da luz (quanto mais forte a luz, menor o valor da resistência). Baixo custo, fácil de usar, sem necessidade de circuito de condução adicional. Usado principalmente em: sistema de iluminação automática, detecção de intensidade de luz, equipamentos de segurança.
7. Resistores variáveis de alta potência
Ajuste os parâmetros do circuito de alta corrente, como velocidade do motor, tensão de saída da fonte de alimentação, etc.. Fabricado em material enrolado ou cerâmico, com excelente desempenho de dissipação de calor. Usado principalmente em: sistema de controle industrial, regulação de fonte de alimentação alta, etc.
Símbolos e Fórmulas de Resistores
Símbolos de resistor
1. Resistor Fixo Padrão (IEC & ANSI)
IEC: ━━━━━━━━━━
ANSI:~/~~
2. Resistor / potenciômetro variável
IEC: ━━━━━━━━━━
╲
ANSI: ~/~ ╱~
3. Termistor (sensível à temperatura)
━━━━━━━⊓⊔━━━━━━ (IEC)
4. Varistor (dependente de tensão)
━━━━━━━⋂⋃━━━━━━ (IEC)
Fórmulas-chave
1. Lei de Ohm (Circuitos DC)
Onde:
V = Tensão (V)
I = Corrente (A)
R = Resistência (Ω)
2. Dissipação de energia
P = Potência (W)
3. Resistência da série
4. Resistência paralela
Para dois resistores
Dependência da temperatura
α = Coeficiente de temperatura (1/°C)
RT= Resistência à temp.
Tabela de código de cores (Exemplo de 4 bandas):
| Banda | Cor | Dígito | Multiplicador | Tolerância |
|---|
| 1º | Marrom | 1 | ×10¹ | ±1% |
| 2º | Preto | 0 | | |
| 3º | Vermelho | | ×10² | |
| 4º | Ouro | | | ±5% |
|
| Exemplo: Marrom-Preto-Vermelho-Ouro = 10 × 10² Ω ±5% = 1 kΩ ±5% |
Relação entre diferentes resistores
1. Funções Complementares
No projeto de circuitos, vários tipos de resistores trabalham juntos para alcançar uma função mais completa:
Correspondência de fundação e ajuste
Os resistores fixos fornecem a estabilidade básica do circuito, os resistores variáveis realizam o ajuste dinâmico dos parâmetros e os resistores especiais dão a capacidade de perceber o ambiente, por exemplo, resistores fixos definem a referência, os potenciômetros ajustam os parâmetros.
Digital e Analógico
Resistores pull-up / pull-down para garantir a confiabilidade dos sinais digitais, resistores de derivação para obter uma medição precisa da corrente analógica. Por exemplo: os sistemas MCU usam resistores pull-up e resistores de detecção de corrente.
2. Substituibilidade
Substituição de Processo
Resistores de 0Ω e fios de jumper, mesma função, mas resistores de 0Ω são mais adequados para produção automatizada. Plug-in e chip, de acordo com o processo de produção para escolher a embalagem certa.
Substituição de desempenho
O filme de metal pode substituir o filme de carbono para melhorar a precisão, mas aumentar o custo, resistores de fio enrolado para substituir resistores comuns para atender à demanda por alta potência, necessidades de substituição para avaliar o custo, precisão, potência e outros parâmetros.
3. Uso combinado
Combinação de detecção e detecção
Resistor fixo do termistor formando um circuito divisor de tensão = detecção de temperatura.
Fotoresistor resistor ajustável = controle de brilho adaptável.
Combinação de medição de precisão
Resistor de derivação op-amp = detecção de corrente de alta precisão
Potenciômetro de resistor de precisão = fonte de tensão de referência ajustável
Combinação de circuitos de proteção
Resistor fixo do resistor PTC = proteção contra sobrecorrente
Resistor de descarga do varistor = proteção contra surtos
Essas combinações refletem o efeito sinérgico dos resistores no circuito. No projeto real, os engenheiros precisam se basear em necessidades específicas, equilibrando custo e desempenho, coordenando parâmetros estáticos e ajuste dinâmico, levando em consideração as funções básicas e necessidades especiais.
Resistores em PCB
1. Limitação de corrente
Os resistores podem efetivamente limitar a corrente de LEDs de precisão, circuitos integrados e outros componentes, evitando que esses componentes sejam danificados por corrente excessiva.
2. Função divisora de tensão
Ao conectar resistores em série, um divisor de tensão pode ser formado, permitindo que a fonte de alimentação produza uma tensão mais baixa para atender às necessidades do circuito.
3. Estabilização de tensão lógica
Em circuitos lógicos digitais, os resistores são frequentemente usados em conjunto com resistores pull-up/pull-down para garantir que o circuito mantenha um nível de tensão lógica conhecido quando as entradas não são acionadas.
4. Fornecimento de polarização
Os resistores fornecem amplificadores de transistor e outros circuitos analógicos com a tensão ou corrente de polarização CC adequada para garantir a operação adequada do circuito.
5. Controle de feedback
Em circuitos analógicos, como amplificadores operacionais, ADCs, DACs, etc., os resistores fornecem controle preciso de ganho e resposta por meio de um mecanismo de feedback.
6. Modelagem de pulso
Resistores combinados com capacitores podem formar circuitos de temporização RC para geração e modelagem de pulso.
7. Proteção ESD
Os resistores são eficazes na prevenção de danos aos circuitos causados por descargas eletrostáticas, protegendo os equipamentos eletrônicos contra danos.
8. Aquecimento
Os resistores de potência enrolados são capazes de converter eficientemente energia elétrica em calor e são comumente usados em aplicações de aquecimento.
Áreas de aplicação
1. Eletrônicos de consumo, componentes principais de gerenciamento de energia.
2. Eletrônica automotiva, requisitos de alta confiabilidade.
3. Equipamento de comunicação, componentes chave de condicionamento de sinal. 4. Controle industrial, condicionamento de sinal do sensor, dispositivos do núcleo da proteção do circuito, componentes importantes da distribuição de poder.
4. Controle industrial, condicionamento de sinal do sensor, dispositivos centrais de proteção de circuito, componentes importantes de distribuição de energia.
5. Aplicações de ponta
Equipamento médico, controle de corrente de precisão.
Aeroespacial, tolerância extrema ao ambiente.
Equipamento militar, proteção contra supressão de EMI.
Existem muitos tipos de resistores, cada um adequado para uma aplicação específica. Compreender suas características e funções ajuda a otimizar o projeto do circuito, melhorando assim a confiabilidade e o desempenho. Na prática, os resistores devem ser selecionados com base nos requisitos do circuito, levando em consideração o custo, a precisão e a capacidade de manuseio de energia.