Verwendung von Widerständen mit LED, Zener und Transistor

In diesem Beitrag erfahren Sie, wie Sie Widerstände verwenden, während Sie elektronische Schaltungen mit LEDs, Zenerdioden oder Transistoren entwerfen. Dieser Artikel kann für neue Hobbyisten sehr nützlich sein, die normalerweise mit den Widerstandswerten verwechselt werden, die für eine bestimmte Komponente und für die gewünschte Anwendung verwendet werden sollen.

Was ist ein Widerstand?

Ein Widerstand ist eine passive elektronische Komponente, die in einer elektronischen Schaltung im Vergleich zu anderen aktiven und fortschrittlichen elektronischen Komponenten wie BJTs, Mosfets, ICs, LEDs usw. ziemlich unscheinbar aussehen kann.

Im Gegensatz zu diesem Gefühl sind Widerstände jedoch einer der wichtigsten Bestandteile jeder elektronischen Schaltung, und die Vorstellung einer Leiterplatte ohne Widerstände kann seltsam und unmöglich aussehen.

Widerstände werden im Wesentlichen zur Steuerung von Spannung und Strom in einem Schaltkreis verwendet, der für den Betrieb der verschiedenen aktiven, hoch entwickelten Komponenten von entscheidender Bedeutung ist.

Beispielsweise kann ein BJT wie ein BC547 oder ähnliches einen ordnungsgemäß berechneten Widerstand über seine Basis / seinen Emitter benötigen, um optimal und sicher zu funktionieren.

Wenn dies nicht befolgt wird, kann der Transistor einfach abblasen und beschädigt werden.

In ähnlicher Weise haben wir gesehen, wie Widerstände in Schaltungen mit ICs wie einem 555 oder einem 741 usw. so wichtig werden.

In diesem Artikel erfahren Sie, wie Sie Widerstände in Schaltkreisen berechnen und verwenden, während Sie eine bestimmte Konfiguration entwerfen.

Verwendung von Widerständen zum Ansteuern von Transistoren (BJTs).

Ein Transistor benötigt einen Widerstand zwischen Basis und Emitter, und dies ist eine der wichtigsten Beziehungen zwischen diesen beiden Komponenten.

Ein NPN-Transistor (BJT) benötigt eine bestimmte Strommenge, um von seiner Basis zu seiner Emitterschiene oder Erdungsschiene zu fließen, um einen schwereren Laststrom von seinem Kollektor zu seinem Emitter zu betätigen (durchzulassen).

Ein PNP-Transistor (BJT) benötigt eine bestimmte Strommenge, um von seinem Emitter oder seiner positiven Schiene zu seiner Basis zu fließen, um einen schwereren Laststrom von seinem Emitter zu seinem Kollektor zu betätigen (durchzulassen).

Um den Laststrom optimal zu steuern, muss ein BJT über einen ordnungsgemäß berechneten Basiswiderstand verfügen.

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Die Formel zur Berechnung des Basiswiderstands eines BJT ist nachstehend aufgeführt:

R = (Us - 0,6) .Hfe / Laststrom,

Wobei R = Basiswiderstand des Transistors,
Us = Quelle oder Triggerspannung am Basiswiderstand,
Hfe = Durchlassstromverstärkung des Transistors.

Die obige Formel liefert den korrekten Widerstandswert zum Betreiben einer Last über einen BJT in einer Schaltung.

Obwohl die obige Formel für das Entwerfen einer Schaltung unter Verwendung von BJTs und Widerständen entscheidend und zwingend erscheint, müssen die Ergebnisse tatsächlich nicht so genau sein.

Angenommen, wir möchten ein 12-V-Relais mit einem BC547-Transistor ansteuern. Wenn der Betriebsstrom des Relais etwa 30 mA beträgt, können wir aus der obigen Formel den Basiswiderstand wie folgt berechnen:

R = (12 - 0,6). 200 / 0,040 = 57000 Ohm, das entspricht 57K

Der obige Wert könnte als äußerst optimal für den Transistor angenommen werden, so dass der Transistor das Relais mit maximaler Effizienz und ohne Verlust oder Verschwendung von überschüssigem Strom betreibt.

Praktisch würden Sie jedoch feststellen, dass tatsächlich jeder Wert zwischen 10K und 60k für dieselbe Implementierung gut funktioniert. Der einzige geringfügige Nachteil ist die Transistordissipation, die geringfügig höher sein kann, etwa 5 bis 10 mA beträgt, was absolut vernachlässigbar ist und bei der keine Rolle spielt alle.

Das obige Gespräch zeigt, dass die Berechnung des Transistorwerts zwar empfohlen werden kann, aber nicht unbedingt erforderlich ist, da jeder vernünftige Wert die Arbeit für Sie genauso gut erledigen kann.

Angenommen, im obigen Beispiel würde der Basiswiderstand unter 10 K oder über 60 K gewählt, was sicherlich zu nachteiligen Auswirkungen auf die Ergebnisse führen würde.

Unter 10k würde der Transistor wärmer werden und sich erheblich auflösen. Über 60K würde das Relais stottern und nicht fest auslösen.

Widerstände zum Antreiben von Mosfets

Im obigen Beispiel haben wir festgestellt, dass ein Transistor entscheidend von einem anständig berechneten Widerstand über seiner Basis abhängt, um die Lastoperation korrekt auszuführen.

Dies liegt daran, dass eine Transistorbasis eine stromabhängige Vorrichtung ist, bei der der Basisstrom direkt proportional zu ihrem Kollektorlaststrom ist.

Wenn der Laststrom größer ist, muss auch der Basisstrom proportional erhöht werden.

Im Gegensatz dazu sind Mosfets ganz andere Kunden. Dies sind spannungsabhängige Geräte, dh ein Mosfet-Gate hängt nicht vom Strom ab, sondern von der Spannung, um eine Last über Drain und Source auszulösen.

Solange die Spannung an seinem Gate über oder um 9 V liegt, zündet der Mosfet die Last optimal, unabhängig von seinem Gate-Strom, der nur 1 mA betragen kann.

Aufgrund des oben genannten Merkmals erfordert ein Mosfet-Gate-Widerstand keine entscheidenden Berechnungen.

Der Widerstand an einem Mosfet-Gate muss jedoch so niedrig wie möglich sein, aber viel größer als ein Nullwert, dh irgendwo zwischen 10 und 50 Ohm.

Obwohl der Mosfet auch dann noch korrekt auslösen würde, wenn kein Widerstand an seinem Gate eingeführt würde, wird ein niedriger Wert dringend empfohlen, um Transienten oder Spitzen über das Gate / die Quelle des Mosfets entgegenzuwirken oder einzuschränken.

Verwendung eines Widerstands mit einer LED

Genau wie bei einem BJT ist die Verwendung eines Widerstands mit einer LED unerlässlich und kann nach folgender Formel erfolgen:

R = (Versorgungsspannung - LED-Vorwärtsspannung) / LED-Strom

Wiederum dienen die Formelergebnisse nur dazu, absolut optimale Ergebnisse aus der LED-Helligkeit zu erhalten.

Angenommen, wir haben eine LED mit Spezifikationen von 3,3 V und 20 mA.

Wir wollen diese LED von einer 12V Versorgung beleuchten.

Die Verwendung der Formel sagt uns, dass:

R = 12 - 3,3 / 0,02 = 435 Ohm

Dies bedeutet, dass ein 435-Ohm-Widerstand erforderlich wäre, um die effizientesten Ergebnisse mit der LED zu erzielen.

In der Praxis würden Sie jedoch feststellen, dass jeder Wert zwischen 330 Ohm und 1 K zufriedenstellende Ergebnisse mit der LED liefert. Es handelt sich also nur um wenig Erfahrung und einige praktische Kenntnisse, und Sie könnten diese Hürden auch ohne Berechnungen leicht überwinden.

Verwendung von Widerständen mit Zenerdioden

Oft finden wir es wichtig, eine Zenerdiodenstufe in eine elektronische Schaltung aufzunehmen, beispielsweise in Operationsverstärkerschaltungen, in denen ein Operationsverstärker wie ein Komparator verwendet wird, und wir beabsichtigen, eine Zenerdiode zum Fixieren einer Referenzspannung an einem der Eingänge von zu verwenden der opamp.

Man kann sich fragen, wie ein Zenerwiderstand berechnet werden kann?

Es ist überhaupt nicht schwierig und nur identisch mit dem, was wir in der vorherigen Diskussion für die LED getan haben.

Verwenden Sie dazu einfach die folgende Formel:

R = (Versorgungsspannung - Zenerspannung) / Laststrom

Es muss nicht erwähnt werden, dass die Regeln und Parameter mit denen identisch sind, die für die obige LED implementiert wurden. Es treten keine kritischen Probleme auf, wenn der ausgewählte Zenerwiderstand etwas kleiner oder signifikant über dem berechneten Wert liegt.

Verwendung von Widerständen in Opamps

Im Allgemeinen sind alle ICs mit hohen Eingangsimpedanzspezifikationen und niedrigen Ausgangsimpedanzspezifikationen ausgelegt.

Das heißt, die Eingänge sind von innen gut geschützt und für die Betriebsparameter nicht stromabhängig. Im Gegensatz dazu sind die Ausgänge der meisten ICs anfällig für Strom und Kurzschlüsse.

Daher ist die Berechnung von Widerständen für den Eingang eines IC möglicherweise überhaupt nicht kritisch, aber während der Konfiguration des Ausgangs mit einer Last kann ein Widerstand entscheidend werden und muss möglicherweise wie in unseren obigen Gesprächen erläutert berechnet werden.

Verwendung von Widerständen als Stromsensoren

In den obigen Beispielen haben wir insbesondere für die LeDs und BJTs gesehen, wie Widerstände als Strombegrenzer konfiguriert werden können. Lassen Sie uns nun lernen, wie ein Widerstand als Stromsensor verwendet werden kann:

Dasselbe können Sie auch in diesem Beispielartikel lernen, der erklärt wie man Stromerfassungsmodule baut

Gemäß dem Ohmschen Gesetz entwickelt sich beim Durchleiten von Strom durch einen Widerstand eine proportionale Potentialdifferenz über diesen Widerstand, die unter Verwendung der folgenden Ohmschen Gesetzformel berechnet werden kann:

V = RxI, wobei V die am Widerstand entwickelte Spannung ist, R der Widerstand in Ohm ist und I der Strom ist, der durch den Widerstand in Ampere fließt.

Nehmen wir zum Beispiel an, ein 1-Ampere-Strom wird durch einen 2-Ohm-Widerstand geleitet, was in der obigen Formel gelöst wird:

V = 2 × 1 = 2 V,

Wenn der Strom auf 0,5 Ampere reduziert wird, dann

V = 2 × 0,5 = 1 V.

Die obigen Ausdrücke zeigen, wie sich die Potentialdifferenz über dem Widerstand in Reaktion auf den durch ihn fließenden Strom linear und proportional ändert.

Diese Eigenschaft eines Widerstands wird effektiv in allen Strommess- oder Stromschutzschaltungen implementiert.

Sie können die folgenden Beispiele zur Untersuchung des obigen Merkmals von Widerständen sehen. Alle diese Konstruktionen haben einen berechneten Widerstand zum Erfassen der gewünschten Strompegel für die bestimmten Anwendungen verwendet.

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Verwendung von Widerständen als Potentialteiler

Bisher haben wir gesehen, wie Widerstände in Stromkreisen zur Strombegrenzung eingesetzt werden können. Lassen Sie uns nun untersuchen, wie Widerstände verdrahtet werden können, um einen beliebigen Spannungspegel innerhalb eines Stromkreises zu erhalten.

Viele Schaltungen erfordern präzise Spannungspegel an bestimmten Punkten, die zu entscheidenden Referenzen für die Schaltung zur Ausführung der beabsichtigten Funktionen werden.


Für solche Anwendungen werden berechnete Widerstände in Reihe verwendet, um die genauen Spannungspegel zu bestimmen, die gemäß den Anforderungen der Schaltung auch als Potentialdifferenzen bezeichnet werden. Die gewünschten Spannungsreferenzen werden an der Verbindungsstelle der beiden ausgewählten Widerstände erreicht (siehe Abbildung oben).

Die Widerstände, die zur Bestimmung bestimmter Spannungspegel verwendet werden, werden als Potentialteilernetzwerke bezeichnet.

Die Formel zum Finden der Widerstände und der Spannungsreferenzen kann unten gesehen werden, obwohl sie auch einfach unter Verwendung eines Presets oder eines Potis und durch Messen seiner mittleren Leitungsspannung unter Verwendung eines DMM erreicht werden kann.

Vout = V1.Z2 / (Z1 + Z2)
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