LED、ツェナー、トランジスタで抵抗器を使用する方法

この投稿では、LED、ツェナーダイオード、またはトランジスタを使用して電子回路を設計する際に抵抗を使用する方法を学習します。この記事は、特定のコンポーネントや目的のアプリケーションに使用される抵抗値と通常は混同される新しい愛好家にとって非常に役立ちます。

抵抗器とは

抵抗器はパッシブ電子部品であり、BJT、MOSFET、IC、LEDなどの他のアクティブおよび高度な電子部品と比較して、電子回路では非常に印象的ではないように見える場合があります。

しかし、この感覚とは反対に、抵抗器は電子回路の最も重要な部品の1つであり、抵抗器のないPCBを想像すると、奇妙で​​不可能に見えるかもしれません。

抵抗器は基本的に回路の電圧と電流を制御するために使用され、さまざまなアクティブで洗練されたコンポーネントを操作するために非常に重要になります。

たとえば、BC547などのBJTは、最適かつ安全に機能するために、ベース/エミッタの両端に適切に計算された抵抗が必要な場合があります。

これに従わないと、トランジスタが単に吹き飛ばされて損傷する可能性があります。

同様に、555や741などのICを含む回路で抵抗が非常に重要になることも確認しました。

この記事では、特定の構成を設計しながら、回路で抵抗を計算して使用する方法を学習します。

トランジスタ（BJT）を駆動するための抵抗の使用方法。

トランジスタはベースとエミッタの間に抵抗を必要とし、これはこれら2つのコンポーネント間の最も重要な関係の1つです。

NPNトランジスタ（BJT）は、コレクタからエミッタへのより重い負荷電流を作動（通過）させるために、ベースからエミッタレールまたはグランドレールに流れるために指定された量の電流を必要とします。

PNPトランジスタ（BJT）は、エミッタからコレクタへのより重い負荷電流を作動（通過）させるために、エミッタまたは正のレールからベースに流れる特定の量の電流を必要とします。

負荷電流を最適に制御するために、BJTには適切に計算されたベース抵抗が必要です。

に関連するサンプル記事を見たいと思うかもしれません リレードライバーステージを作る

BJTのベース抵抗の計算式は次のとおりです。

R =（Us-0.6）.Hfe /負荷電流、

ここで、R =トランジスタのベース抵抗、
Us =ベース抵抗へのソースまたはトリガー電圧、
Hfe =トランジスタの順方向電流ゲイン。

上記の式は、回路内のBJTを介して負荷を動作させるための正しい抵抗値を提供します。

上記の式は、BJTと抵抗を使用して回路を設計するために重要かつ不可欠に見えるかもしれませんが、実際には結果はそれほど正確である必要はありません。

たとえば、BC547トランジスタを使用して12Vリレーを駆動したい場合、リレーの動作電流が約30mAの場合、上記の式から、ベース抵抗を次のように計算できます。

R =（12-0.6）。 200 / 0.040 = 57Kに等しい57000オーム

上記の値は、トランジスタが最大の効率でリレーを動作させ、過剰な電流を消費または浪費することなく動作するように、トランジスタにとって非常に最適であると見なすことができます。

ただし、実際には、同じ実装で10K〜60kの値が適切に機能することがわかります。わずかな欠点は、トランジスタの消費電力がわずかに大きく、約5〜10mAである可能性があることです。これは絶対に無視でき、問題ではありません。すべて。

上記の会話は、トランジスタの値を計算することをお勧めしますが、それは完全に必須ではないことを示しています。妥当な値であれば、同じようにうまくいく可能性があるからです。

ただし、上記の例で、ベース抵抗を10K未満または60kを超える値を選択した場合、確かに結果に悪影響を及ぼし始めると仮定します。

10k未満では、トランジスタは暖かくなり、大幅に消費され始めます。60Kを超えると、リレーが途切れ、きつくトリガーされないことがわかります。

MOSFETを駆動するための抵抗器

上記の例では、トランジスタが負荷動作を正しく実行するために、ベース全体で適切に計算された抵抗に決定的に依存していることに気づきました。

これは、トランジスタのベースが電流に依存するデバイスであり、ベース電流がコレクタの負荷電流に正比例するためです。

負荷電流が大きい場合は、それに比例してベース電流も増やす必要があります。

このMOSFETとは対照的に、まったく異なる顧客です。これらは電圧に依存するデバイスです。つまり、MOSFETゲートは電流に依存せず、ドレインとソースの両端に負荷をトリガーするための電圧に依存します。

ゲートの電圧が9V以上または約9Vである限り、MOSFETは、ゲート電流が1mAと低くても、負荷を最適に起動します。

上記の機能により、MOSFETゲート抵抗は重要な計算を必要としません。

ただし、MOSFETゲートの抵抗はできるだけ低くする必要がありますが、ゼロ値よりはるかに大きくする必要があります。つまり、10〜50オームの範囲です。

MOSFETは、ゲートに抵抗が導入されていなくても正しくトリガーされますが、MOSFETのゲート/ソース全体のトランジェントまたはスパイクに対抗または制限するために、低い値を強くお勧めします。

LED付きの抵抗器を使用する

BJTと同様に、LED付きの抵抗を使用することは不可欠であり、次の式を使用して実行できます。

R =（供給電圧-LED転送電圧）/ LED電流

繰り返しますが、式の結果は、LEDの明るさから絶対的に最適な結果を取得するためだけのものです。

たとえば、3.3Vと20mAのスペックのLEDがあるとします。

このLEDを12V電源から点灯させたい。

式を使用すると、次のことがわかります。

R = 12-3.3 / 0.02 = 435オーム

これは、LEDから最も効率的な結果を得るには435オームの抵抗が必要であることを意味します。

ただし、実際には、330オームから1Kの間の値であれば、LEDから満足のいく結果が得られることがわかります。そのため、経験と実践的な知識はほとんどなく、計算をしなくてもこれらのハードルを簡単に乗り越えることができます。

ツェナーダイオードで抵抗を使用する

多くの場合、電子回路にツェナーダイオードステージを含めることが不可欠であることがわかります。たとえば、オペアンプがコンパレータのように使用されるオペアンプ回路では、ツェナーダイオードを使用しての入力の1つに基準電圧を固定する予定です。オペアンプ。

ツェナー抵抗をどのように計算できるのか疑問に思われるかもしれません。

それはまったく難しいことではなく、前の議論でLEDに対して行ったこととまったく同じです。

つまり、次の式を使用するだけです。

R =（供給電圧-ツェナー電圧）/負荷電流

ルールとパラメータが上記のLEDに実装されているものと同じであることは言うまでもありません。選択したツェナー抵抗が計算値よりわずかに少ないか大幅に多い場合、重大な問題は発生しません。

Opampsで抵抗器を使用する方法

一般に、すべてのICは、高入力インピーダンス仕様と低出力インピーダンス仕様で設計されています。

つまり、入力は内部から十分に保護されており、動作パラメータに対して電流に依存しませんが、これとは逆に、ほとんどのICの出力は電流および短絡に対して脆弱になります。

したがって、ICの入力の抵抗を計算することはまったく重要ではないかもしれませんが、負荷を使用して出力を構成するときに、抵抗が重要になる可能性があり、上記の会話で説明したように計算する必要があります。

電流センサーとして抵抗を使用する

上記の例では、特にLeDとBJTの場合、抵抗を電流リミッターとして構成する方法を確認しました。次に、抵抗を電流センサーとして使用する方法を学びましょう。

説明するこのサンプル記事でも同じことを学ぶことができます 電流検出モジュールの構築方法

オームの法則に従って、抵抗に電流が流れると、比例した量の電位差がこの抵抗の両端に発生します。これは、次のオームの法則の式を使用して計算できます。

V = RxI、ここでVは抵抗の両端に発生する電圧、Rはオーム単位の抵抗、Iはアンペア単位の抵抗を通過する電流です。

たとえば、1アンペアの電流が2オームの抵抗に流れ、上記の式でこれを解くと、次のようになります。

V = 2x1 = 2 V、

電流が0.5アンペアに減少した場合、

V = 2x0.5 = 1 V

上記の式は、抵抗器に流れる電流に応じて、抵抗器の両端の電位差が線形かつ比例的に変化する様子を示しています。

抵抗器のこの特性は、すべての電流測定または電流保護関連回路に効果的に実装されています。

抵抗器の上記の機能を研究するための次の例を見ることができます。これらの設計はすべて、特定のアプリケーションに必要な電流レベルを検出するために計算された抵抗器を利用しています。

ユニバーサル高ワットLED電流制限回路-一定..。

安価な電流制御12ボルトバッテリー充電回路..。

可変電圧レギュレータおよび可変としてのLM317..。

レーザーダイオードドライバー回路-電流制御|自家製..。

百ワットのLEDフラッドライトを定電流にする..。

分圧器として抵抗を使用する

これまで、電流を制限するために抵抗を回路に適用する方法を見てきましたが、次に、回路内で任意の電圧レベルを取得するために抵抗を配線する方法を調べてみましょう。

多くの回路は、特定のポイントで正確な電圧レベルを必要とします。これは、目的の機能を実行するための回路の重要な基準になります。


このようなアプリケーションでは、計算された抵抗を直列に使用して、回路の要件に従って電位差とも呼ばれる正確な電圧レベルを決定します。必要な電圧リファレンスは、選択した2つの抵抗の接合部で実現されます（上の図を参照）。

特定の電圧レベルを決定するために使用される抵抗器は、分圧器ネットワークと呼ばれます。

抵抗器と電圧リファレンスを見つけるための式は、以下で確認できますが、プリセットまたはポットを使用し、DMMを使用してその中心リード電圧を測定することによっても簡単に実現できます。

Vout = V1.Z2 /（Z1 + Z2）
さらに質問がありますか？あなたのコメントを通してあなたの考えを書き留めてください。