Der Widerstand

Widerstände können je nach Material, Struktur und Anwendung in verschiedene Typen eingeteilt werden.

Klassifizierung von Widerständen

Unterscheidet sich durch Widerstandseigenschaften

1. feste Widerstände
Eigenschaften: Fester Widerstandswert, nicht einstellbar.
Gemeinsamer Typ:
Metallfilm-Widerstände: Hohe Präzision, gute Stabilität, Einsatz in Präzisionsschaltungen.
Kohlefilm-Widerstände:Geringe Kosten, hohe Vielseitigkeit, geeignet für allgemeine Schaltungen.
Chip-Widerstände (SMD): Kleine Größe, geeignet für PCB-Design mit hoher Dichte.
Verwendung: Strombegrenzung, Spannungsteiler, Pull-up/Down und andere Grundschaltungen.
2. variable Widerstände
Merkmale: Der Widerstandswert kann manuell oder automatisch eingestellt werden.
Gängige Typen:
Potentiometer: Knopfeinstellung (z. B. Lautstärkeregler).
Trimmwiderstand (Trimpot): Wird für die Kalibrierung des Schaltkreises verwendet, eine Werkzeuganpassung ist erforderlich.
Digitales Potentiometer:Verstellung über ein elektrisches Signal (z.B. I²C), geeignet für Automatisierungssteuerungen.
Verwendung:Dimmen, Signalanpassung, Schaltkreiskalibrierung, etc.
3. besondere Widerstände
Eigenschaften: Der Widerstandswert variiert je nach Umweltfaktoren.
Gängige Typen:
Thermistor:Der Widerstandswert ändert sich bei Temperaturänderungen (der NTC-Widerstandswert sinkt bei steigender Temperatur, der PTC-Widerstandswert steigt bei steigender Temperatur).
Lichtabhängiger Widerstand (LDR):Je stärker das Licht, desto niedriger der Widerstandswert (z. B. automatische Straßenbeleuchtung).
Spannungsabhängiger Widerstand (VDR): Der Widerstand fällt ab, wenn die Spannung zu hoch ist, und dient dem Überspannungsschutz.
Verwendungszwecke: Sensoren, Schutzschaltungen, automatische Steuerung, usw.

Unterscheidet sich durch Material

1. Kohleschicht-Widerstände
   Merkmale: geringere Kosten, mäßige Widerstandsgenauigkeit, allgemeine Temperaturstabilität.
   Anwendungen: Weit verbreitet in der Unterhaltungselektronik, grundlegende Schaltungsentwicklung, wie LED-Strombegrenzung, Signalspannungsteiler.
2. Metallfilm-Widerstände
   Merkmale: Hohe Präzision (±1% oder höher), niedriger Temperaturkoeffizient, gute Langzeitstabilität.
   Anwendungen: Präzisionsinstrumente, Messgeräte, Audioschaltungen und andere Gelegenheiten, die hohe Präzision erfordern.
3. Drahtgewickelte Widerstände
   Eigenschaften: Hohe Leistung (bis zu einigen zehn Watt), hohe Temperaturbeständigkeit, aber schlechte Hochfrequenzeigenschaften.
   Anwendungen: Stromversorgungsschaltungen, Motorsteuerung, Hochstromlasten und andere Szenarien, die eine hohe Leistungstoleranz erfordern.
4. Film-Chip-Widerstände (SMD)
   Merkmale: Geringe Größe, geeignet für Oberflächenmontage (SMT), bessere Präzision und Stabilität.
   Anwendungen:Smartphones, Computer-Motherboards, Hochfrequenzschaltungen und andere kompakte elektronische Geräte.
5. Keramische Widerstände (z. B. Dickschicht-/Leistungswiderstände)
   Eigenschaften: Hochspannungs- und Hochtemperaturbeständigkeit, geeignet für raue Umgebungen.
   Anwendungen: Netzteile, industrielle Kontrollsysteme, Elektrofahrzeuge und andere Hochleistungs-/Hochspannungsgeräte.

Unterscheiden Sie nach Anwendung

1. Strombegrenzende Schutzwiderstände
   Diese Widerstände werden hauptsächlich zur Steuerung des Strompegels und zum Schutz des Stromkreises verwendet. Ein typischer Vertreter ist der Sicherungswiderstand, der nicht nur die Strombegrenzungsfunktion gewöhnlicher Widerstände hat, sondern auch eine Sicherung zum Schutz des Stromkreises im Falle eines Überstroms bilden kann. Sie werden häufig in Stromversorgungseingängen und verschiedenen Anwendungen eingesetzt, die einen Stromschutz erfordern.
2. Spannungsteilende Widerstände
   Das Potentiometer ist der typischste variable Spannungsteilerwiderstand zur Spannungsregelung durch das Widerstandsspannungsteilernetzwerk. Diese Widerstände werden in analogen Schaltungen häufig zur Spannungsregelung, zur Steuerung der Signalamplitude und in anderen Szenarien wie der Lautstärkeregelung von Audiogeräten verwendet.
3. Signalstabilisierende Widerstände
   Pull-up-/Down-Widerstände sind Schlüsselkomponenten in digitalen Schaltungen, um die Signalstabilisierung zu gewährleisten. Sie bieten einen definierten logischen Pegel für schwebende Pins und verhindern falsche Triggerung. Sie sind in MCU-Schnittstellenschaltungen und Bussystemen unverzichtbar.
4. Lastwiderstände vom Typ Analog
   Sie werden für Leistungstests, die Fehlersuche in Schaltkreisen und andere Gelegenheiten verwendet, um tatsächliche Lastbedingungen zu simulieren. Diese Widerstände müssen eine gute Leistungstoleranz aufweisen und werden üblicherweise für Alterungstests und die Leistungsprüfung von Stromversorgungsprodukten verwendet.
5. Strommesswiderstände
   Shunt-Widerstände werden zur Stromerfassung durch Messung des geringen Spannungsabfalls verwendet, was einen genauen Widerstandswert und gute Temperaturstabilität erfordert. Weit verbreitet in der Energieverwaltung, Batterieüberwachung und anderen Anwendungen, die eine genaue Strommessung erfordern.
6. Schaltungsanschluss Widerstände
   Der 0-Ω-Widerstand ist beim Leiterplattendesign sehr wichtig, obwohl sein Widerstandswert gleich Null ist. Er kann als Jumper verwendet werden und behält seine Flexibilität für spätere Fehlersuche, was ihn zu einem praktischen Bauteil im Leiterplattendesign macht.
   Jeder Funktionswiderstand hat seine eigenen spezifischen Anwendungsszenarien und Auswahlanforderungen. Ingenieure müssen den richtigen Widerstandstyp entsprechend den Funktionsanforderungen der Schaltung auswählen.Bei der eigentlichen Konstruktion ist es oft notwendig, die Widerstandsgenauigkeit, die Leistungsspezifikationen, den Temperaturkoeffizienten und andere Parameter der Widerstandsindikatoren zu berücksichtigen.

Vorteile von Widerständen

1. aktuelle Begrenzung
Widerstände im Stromkreis haben hauptsächlich die Aufgabe, den Strom zu begrenzen, um die anderen Komponenten im Stromkreis vor Schäden durch zu hohen Strom zu schützen.
2. die Aufteilung von Spannung und Strom
Widerstände können zur Unterteilung von Spannung und Strom verwendet werden, um die Spannung und den Strom im Schaltkreis zu stabilisieren und den normalen Betrieb des Schaltkreises zu gewährleisten.
3. die Energieumwandlung
Widerstände wandeln elektrische Energie in Wärmeenergie um und sind unverzichtbare energieverbrauchende Bauteile in elektronischen Schaltungen. Aufgrund dieser Energieumwandlungsfunktion werden Widerstände in vielen Schaltungen eingesetzt.
4) Flexibilität bei der Gestaltung
Widerstände sind in einer Vielzahl von Typen und Größen erhältlich, darunter Festwiderstände und variable Widerstände (z. B. Potentiometer), die eine Fülle von Optionen und Flexibilität beim Schaltungsentwurf bieten.
5. die Kostenwirksamkeit
Der Herstellungsprozess von Widerständen ist ausgereift und relativ kostengünstig, so dass sie sich für die Massenproduktion und -anwendung eignen.

Funktionen der gängigen Widerstände

1,0Ω-Widerstände (Null-Ohm-Widerstände)
Wird als Schaltkreisüberbrückung im PCB-Design verwendet, um spätere Fehlersuche und Schaltungsänderungen zu erleichtern. Besser geeignet für die automatisierte SMD-Produktion als herkömmliche Brückendrähte zur Verbesserung der Fertigungseffizienz. Hauptanwendungsgebiete: Isolierung von Schaltkreisen, Verbindung von Testpunkten, kompatibles Design und andere Szenarien.
2. strombegrenzende Widerstände
Stabilisiert den Arbeitsstrom und schützt empfindliche Bauteile wie LEDs und Vakuumröhren vor Stromschwankungen. Die genaue Auswahl des Widerstandswertes und die richtige Leistungsspezifikation sind entscheidend. Hauptsächlich verwendet in: LED-Treiberschaltung, Röhrenverstärker, usw.
3 Pull-up/Pull-down-Widerstände
Bietet einen definierten Logikpegel für digitale Schaltungen und verhindert Fehlfunktionen, die durch ein Verrutschen von MCU-Pins verursacht werden. Der Widerstandswert muss so gewählt werden, dass Stromverbrauch und Reaktionsgeschwindigkeit in einem ausgewogenen Verhältnis stehen (normalerweise 4,7kΩ-10kΩ). Hauptsächlich verwendet in: I2C-Bus, Tasteneingangsschaltung, digitale Schnittstelle.
4 Shunt-Widerstände (Stromerkennungswiderstände)
Die genaue Stromerkennung erfolgt durch die Messung eines winzigen Spannungsabfalls (mV-Niveau). Niedriger Widerstandswert, hohe Präzision, ausgezeichnete Temperaturstabilität. Hauptanwendungen: Energiemanagementsysteme, Batterieüberwachung, Motorsteuerung usw.
5. thermische Widerstände
NTC-Typ: Der Widerstandswert sinkt mit zunehmender Temperatur und wird häufig zur Temperaturmessung und -kompensation verwendet.
PTC-Typ: Der Widerstandswert steigt mit der Temperatur drastisch an. Er wird häufig für den Überstromschutz und die Selbsterholungsversicherung verwendet.
Unterschiedliche Anwendungen: Der NTC wird zur Temperaturmessung verwendet, der PTC zum Schutz von Stromkreisen.
6. lichtabhängiger Widerstand (LDR)
Der Widerstandswert ändert sich mit der Lichtintensität (je stärker das Licht, desto niedriger der Widerstandswert). Geringe Kosten, einfach zu bedienen, keine Notwendigkeit für zusätzliche Treiberschaltung. Hauptsächlich verwendet in: automatisches Beleuchtungssystem, Lichtintensitätserkennung, Sicherheitsausrüstung.
7. variable Widerstände mit hoher Leistung
Einstellen der Parameter des Hochstromkreises, wie z.B. Motordrehzahl, Ausgangsspannung der Stromversorgung, usw.. Hergestellt aus drahtgewickeltem oder keramischem Material, mit ausgezeichneter Wärmeableitung. Hauptsächlich verwendet in: industrielle Steuerung, hohe Stromversorgung Regelung, etc.

Widerstandssymbole und -formeln

Symbole für Widerstände

1. standardisierter Festwiderstand (IEC & ANSI)
IEC: ━━━━━━━━━━
ANSI: ~/~ ~
2. variabler Widerstand/Potentiometer
IEC: ━━━━━━━━━━
╲
ANSI: ~/~ ╱~
3. ein Thermistor (temperaturabhängig)
━━━━━━━⊓⊔━━━━━━ (IEC)
4) Varistor (spannungsabhängig)
━━━━━━━⋂⋃━━━━━━ (IEC)

Wichtige Formeln

1. das Ohm'sche Gesetz (Gleichstromkreise)

Wo:
V = Spannung (V)
I = Stromstärke (A)
R = Widerstand (Ω)
2. die Verlustleistung

P = Leistung (W)
3. der Serienwiderstand

4. paralleler Widerstand

Für zwei Widerstände

Temperaturabhängigkeit

α = Temperaturkoeffizient (1/°C)
RT= Widerstand bei Temp. T

Farbcode-Tabelle (4-Band-Beispiel):

Beziehung zwischen verschiedenen Widerständen

1. ergänzende Funktionen

Bei der Schaltungsentwicklung arbeiten verschiedene Arten von Widerständen zusammen, um eine umfassendere Funktion zu erreichen:
Stiftung und Anpassung Match
Festwiderstände sorgen für die Grundstabilität der Schaltung, variable Widerstände ermöglichen die dynamische Anpassung von Parametern, und spezielle Widerstände geben die Möglichkeit, die Umgebung wahrzunehmen, z. B. stellen Festwiderstände die Referenz ein, Potentiometer die Feinabstimmung der Parameter.
Digital und analog
Pull-up-/Pull-down-Widerstände, um die Zuverlässigkeit digitaler Signale zu gewährleisten, Shunt-Widerstände, um eine genaue Messung des analogen Stroms zu erreichen. Zum Beispiel: MCU-Systeme verwenden sowohl Pull-up-Widerstände als auch Stromerkennungswiderstände.

2. die Ersetzbarkeit

Prozess Ersetzen
0Ω-Widerstände und Überbrückungsdrähte, gleiche Funktion, aber 0Ω-Widerstände sind besser geeignet für die automatisierte Produktion. Plug-in und Chip, je nach Produktionsprozess, um das richtige Paket zu wählen.
Leistung Ersatz
Metallfilm kann Kohlenstofffilm ersetzen, um die Präzision zu verbessern, aber die Kosten zu erhöhen, drahtgewickelte Widerstände zu ersetzen gewöhnliche Widerstände, um die Nachfrage nach High-Power, Ersatz muss die Kosten, Präzision, Leistung und andere Parameter zu bewerten.

3. kombinierte Nutzung

Kombination von Sensorik und Detektion
Thermistor + fester Widerstand, der eine Spannungsteilerschaltung bildet = Temperaturerfassung.
Fotowiderstand + einstellbarer Widerstand = adaptive Helligkeitssteuerung.
Fotowiderstand + einstellbarer Widerstand = adaptive Helligkeitsregelung Präzisionsmesskombination
Shunt-Widerstand + Operationsverstärker = hochpräzise Stromerfassung oder = adaptive Helligkeitsregelung.Präzisionsmesskombination
Präzisionswiderstand + Potentiometer = einstellbare Referenzspannungsquelle oder = adaptive Helligkeitsregelung.Präzisionsmesskombination
Schutzschaltungskombination oder = adaptive Helligkeitsregelung Präzisionsmesskombination
PTC-Widerstand + Festwiderstand = Überstromschutz bzw. = adaptive Helligkeitsregelung Präzisionsmesskombination
Varistor + Entladewiderstand = Überspannungsschutz oder = adaptive Helligkeitsregelung Präzisionsmesskombination
Diese Kombinationen spiegeln die synergetische Wirkung von Widerständen in der Schaltung wider. In der Praxis müssen die Ingenieure auf der Grundlage spezifischer Bedürfnisse, ein Gleichgewicht zwischen Kosten und Leistung, die Koordinierung der statischen Parameter und dynamische Anpassung, unter Berücksichtigung der grundlegenden Funktionen und besondere Bedürfnisse.oder = adaptive Helligkeitsregelung.Präzisionsmessung Kombination

Widerstände in PCB

1) Strombegrenzung oder = adaptive Helligkeitsregelung: Präzisionsmesskombination
Widerstände können den Strom von Präzisions-LEDs, integrierten Schaltkreisen und anderen Bauteilen wirksam begrenzen und so verhindern, dass diese Bauteile durch einen zu hohen Strom beschädigt werden.oder = adaptive Helligkeitsregelung.Präzisionsmesskombination
2) Spannungsteilerfunktion oder = adaptive Helligkeitsregelung Präzisionsmesskombination
Durch die Reihenschaltung von Widerständen kann ein Spannungsteiler gebildet werden, der es der Stromversorgung ermöglicht, eine niedrigere Spannung auszugeben, um den Anforderungen der Schaltung gerecht zu werden.oder = adaptive Helligkeitssteuerung.Präzisionsmesskombination
3.logische Spannungsstabilisierung oder = adaptive Helligkeitsregelung.präzise Messkombination
In digitalen Logikschaltungen werden Widerstände häufig in Verbindung mit Pull-up-/Pull-down-Widerständen verwendet, um sicherzustellen, dass die Schaltung einen bekannten logischen Spannungspegel beibehält, wenn die Eingänge nicht angesteuert werden.oder = adaptive Helligkeitssteuerung.Präzisionsmesskombination
4. die Vorspannungsversorgung oder die adaptive Helligkeitsregelung. die Präzisionsmesskombination
Widerstände versorgen Transistorverstärker und andere analoge Schaltungen mit der richtigen Vorspannung oder dem richtigen Strom, um den ordnungsgemäßen Betrieb der Schaltung zu gewährleisten.oder = adaptive Helligkeitssteuerung.Präzisionsmesskombination
5.rückgekoppelte Regelung = adaptive Helligkeitsregelung.Präzisionsmesskombination
In analogen Schaltungen wie Operationsverstärkern, ADCs, DACs usw. sorgen Widerstände für eine präzise Steuerung der Verstärkung und des Ansprechverhaltens durch einen Rückkopplungsmechanismus.oder = adaptive Helligkeitssteuerung.Präzisionsmesskombination
6 Impulsformung oder = adaptive Helligkeitsregelung Präzisionsmesskombination
Mit Kondensatoren kombinierte Widerstände können RC-Zeitschaltungen zur Impulserzeugung und -formung bilden.oder = adaptive Helligkeitsregelung.Präzisionsmesskombination
7. ESD-Schutz
Widerstände verhindern wirksam die Beschädigung von Schaltkreisen durch elektrostatische Entladungen und schützen elektronische Geräte vor Schäden.
8.Heizung
Drahtgewickelte Leistungswiderstände sind in der Lage, elektrische Energie effizient in Wärme umzuwandeln und werden häufig in Heizanwendungen eingesetzt.

Anwendungsbereiche

1. die Kernkomponenten der Unterhaltungselektronik und des Energiemanagements.
2) Automobilelektronik, hohe Anforderungen an die Zuverlässigkeit.
3.Kommunikation Ausrüstung, Signalaufbereitung Schlüsselkomponenten. 4. industrielle Steuerung, Sensor-Signal-Konditionierung, Schaltung Schutz Kern Geräte, Energieverteilung wichtige Komponenten.
4. wichtige Komponenten der industriellen Steuerung, der Sensorsignalverarbeitung, des Stromkreisschutzes und der Energieverteilung.
5) High-End-Anwendungen
Medizinische Geräte, Präzisionsstromregelung.
Luft- und Raumfahrt, extreme Umweltverträglichkeit.
Militärische Ausrüstung, EMI-Entstörungsschutz.
Es gibt viele Arten von Widerständen, die jeweils für eine bestimmte Anwendung geeignet sind. Die Kenntnis ihrer Eigenschaften und Funktionen hilft bei der Optimierung des Schaltungsentwurfs, wodurch Zuverlässigkeit und Leistung verbessert werden. In der Praxis sollten Widerstände auf der Grundlage der Schaltungsanforderungen ausgewählt werden, wobei Kosten, Genauigkeit und Belastbarkeit zu berücksichtigen sind.