저항응용

저항기는 거의 모든 전기 또는 전자 회로의 기본 구성 요소입니다. 저항은 저항을 통해 흐르는 전류의 양을 제어합니다. 연결된 개별 구성 요소의 전압을 제어합니다. 저항이 없으면 개별 구성 요소가 전압을 처리 할 수 ​​없어 과부하가 발생할 수 있습니다.

풀업 저항기

전자 회로에서 논리 시스템의 입력은 모든 조건에서 잘 정의되고 고정 된 논리 값으로 유지되거나 고정되어야합니다. 논리 회로에는 세 가지 가능한 상태가 있습니다. 고, 저, 고 임피던스. 고 임피던스 상태는 핀이 플로팅 상태로 남아있을 때 발생합니다. 즉, 하이 또는 로우에 연결되지 않았습니다. 따라서 부동 상태라고도합니다.

다음 회로를 고려해야한다.

여기서 인버터 인 게이트 U1에는 입력 핀과 출력 핀의 두 개의 핀이 있습니다.

스위치 S1이 닫히면 입력 핀은 명확한 전위, 즉이 경우 접지에 연결됩니다. 따라서 입력 상태가 낮고 상태가 안정적입니다.

 

스위치 S1이 열리면 U1의 입력 핀은 플로팅 상태입니다. 즉, 어떤 것에 연결되지 않습니다. 이 경우 U1의 입력 상태는 결정되지 않습니다. 이것은 매우 약한 상태입니다. 회로의 전기적 노이즈는 다양한 문제를 유발합니다. 이러한 전기적 노이즈로 인해 게이트의 입력이 높거나 낮습니다.

따라서 스위치가 열려있을 때 입력 핀을 전위에 연결하려면 연결이 필요합니다. 이 연결은 스위치가 닫힐 때 제거되어야합니다. 이 기술을 따르면 스위치가 열리거나 닫힐 때 U1의 입력 핀을 안정된 상태로 유지할 수 있습니다.

위의 회로에서 스위치가 열려있을 때 입력은 VCC에 연결됩니다. 이 연결은 입력이 유효한 전위 VCC에 연결되도록 합니다. 따라서 스위치가 열리면 입력은 HIGH 상태입니다.

그러나 스위치가 닫히면 회로에 문제가 있습니다. 스위치가 닫히면 VCC와 접지가 직접 연결됩니다. 이 직접 연결은 회로를 단락시킵니다. 이 경우 예상되는 최소값은 전체 시스템이 작동을 멈춘다는 것 입니다.

최악의 시나리오는 전선과 전선에 연결된 구성 요소를 태우는 것입니다. 그 이유는 VCC와 접지를 직접 연결하면 VCC에서 접지로 큰 전류가 흐를 수 있기 때문입니다. 이 연결은 전선과 부품을 태우고 심지어 화재를 일으킬 수있는 큰 열을 생성합니다.

따라서 회로에 흐르는 전류의 양을 제한하는 것이 중요합니다. 이 시나리오에서는이 문제를 방지하기 위해 저항이 사용됩니다. 이 저항의 기능은 스위치 S1이 닫힐 때 회로에 흐르는 전류의 양을 제한하는 것입니다. 이 저항은 처음에 입력을 로직 HIGH로 끌어오기 때문에 풀업 저항으로 부르게됩니다.

스위치 S1이 열리면 입력 핀이 저항을 통해 VCC에 연결됩니다. 이것은 입력 핀의 상태를 로직 High로 만듭니다. 스위치가 닫히면 게이트의 입력 핀이 접지에 연결됩니다.

이것은 입력 핀의 상태를 로직 Low로 만듭니다. 저항기의 단자는 접지에 연결됩니다. 이제 스위치가 닫히면 저항을 통해 VCC에서 접지로 전류가 흐릅니다. 저항이 VCC에서 접지로 흐르는 전류의 양을 상당히 작은 값으로 감소시키기 때문에이 연결은 짧은 것으로 간주되지 않습니다. 스위치가 닫혀있을 때 VCC에서 접지로 흐르는 전류의 양은 옴의 법칙을 사용하여 계산할 수 있습니다.

공급 전압이 VCC = 5V이고 저항의 저항이 10K Ω이면

I = VCC / R

I = 5 / (10 * 103)

I = 0.0005 Amps 또는 I = 0.5 * 10-3 Amps

풀업 저항은 입력 신호가 없을 때 핀이 로직 하이로 풀링되도록 로직 회로에 사용됩니다. 마이크로 컨트롤러는 실시간 시스템 인 임베디드 시스템에 사용됩니다. 이 때문에 마이크로 컨트롤러는 입력의 가장 작은 변화에 민감합니다. 따라서 마이크로 컨트롤러의 입력이 플로팅 상태가 아닌지 확인해야합니다. 예를 들어 마이크로 컨트롤러에서 다음 로직을 고려하십시오.

여기서 저항 R1은 풀업 저항으로 작동합니다. 스위치를 누르거나 열지 않으면 마이크로 컨트롤러의 입력 핀이 로직 하이가됩니다. 스위치가 닫히면 입력 핀이 로직 로우로 당겨지고 작은 전류가 VCC에서 접지로 흐릅니다.

풀업 저항이 없으면 단락으로 간주되는 전원과 접지 사이에 직접 연결이 있습니다. 올바른 풀업 저항을 선택하는 것은 중요한 작업입니다. 풀업 저항 값이 낮을 때 상태를 Strong pull up이라고합니다.

입력 핀을 통해 더 많은 전류가 흐르기 때문입니다. 반대로 풀업 저항 값이 높으면 약한 풀업이라고합니다. 입력 핀을 통해 흐르는 전류가 적기 때문입니다. 풀업 저항을 선택하는 동안 충족되어야하는 두 가지 조건이 있습니다.

 

1. 스위치가 닫히면 입력이 접지에 연결되고 로직 로우로 당겨집니다. 저항 R1의 값은 VCC에서 접지로 흐르는 전류의 양을 결정합니다.

2. 스위치가 열리면 마이크로 컨트롤러의 입력 핀이 로직 하이로 당겨집니다. 저항 R1의 값은 입력 핀의 전압을 결정합니다. 일반적으로 저항의 풀 저항은 마이크로 컨트롤러 입력 핀의 저항보다 10 배 작아야합니다.

마이크로 컨트롤러의 입력 핀의 저항은 100K Ω에서 1M Ω 사이입니다. 일반적으로 풀업 저항 R1의 값은 10KΩ ~ 100KΩ 영역에서 선택됩니다.

그러나 큰 풀업 저항을 선택하면 입력 핀의 응답이 전압 변화에 대해 느립니다. 이는 입력 핀에 공급되는 입력 신호가 풀업 저항과 결합 된 커패시터 인 시스템에서 나오기 때문입니다. 이 조합은 RC 필터를 형성합니다.

이 RC 필터는 충전 및 방전에 시간이 걸립니다. 이 시간은 방정식을 사용하여 계산할 수 있습니다.

τ (타우) = R * C

높은 데이터 속도가 필요한 경우 풀업 저항의 값은 상당히 작아야합니다.

일반적으로 1K Ω ~ 4.7K Ω 정도입니다. 풀업 저항의 실제 값은 10K Ω 및 4.7K Ω입니다.

풀다운 저항기

 

풀다운 저항의 애플리케이션은 입력 핀을 초기에 로직 로우로 풀업한다는 점을 제외하면 풀업 저항과 유사합니다.

위 회로의 스위치 S1이 닫히면 게이트 U1의 입력 핀은 로직 하이 상태가됩니다. 스위치가 열리면 저항 R1이 입력 핀 전압을 접지로 내립니다.

예를 들어, 다음 마이크로 컨트롤러 회로를 고려하세오.

스위치를 누르거나 닫을 때 마이크로 컨트롤러의 입력 핀은 로직 하이 값이됩니다. 스위치가 열려 있으면 풀다운 저항이 마이크로 컨트롤러의 입력 핀을 로직 로우로 당깁니다.

전류 제한 저항기

전류 제한은 구성 요소 또는 회로를 통해 흐르는 전류의 양에 대한 상한을 설정하는 프로세스입니다. 전류를 제한하는 목적은 단락과 같은 영향을 피하는 것입니다. 저항기는 전류 제한 장치로 사용할 수 있습니다.

가장 좋은 예는 LED (Light Emitting Diode)에 전원을 공급하는 것입니다. LED는 작은 전류가 흐르면 빛을내는 반도체 소자입니다. LED의 전류는 일반 PN 접합 다이오드와 마찬가지로 단방향입니다. LED의 내부 저항은 매우 낮습니다. 전원에 직접 연결하면 타 버립니다.

따라서 LED에 전원을 공급하기 위해 전압 소스와 저항이 LED에 직렬로 연결됩니다. 이러한 저항을 안정기 저항이라고합니다. LED는 전류에 매우 민감합니다. LED를 켜려면 몇 밀리 암페어의 전류로 충분합니다. 모든 LED는 현재 정격으로 지정됩니다. 따라서 발광 다이오드를 통한 전류 흐름을 제한하고 연소를 방지하는 적절한 저항을 선택할 수 있습니다.

 

LED의 정격 전류가 0.15A이면 5V 공급에 대한 저항 값은 다음과 같이 계산됩니다 (LED 정격 전압은 무시할 수 있다고 가정).

R = V / 주도 = 5 / 0.15 = 333 Ω.

어떤 경우에는 LED의 정격 전압과 전류 정격이 모두 지정됩니다. 이러한 경우 아래 공식을 사용하여 적절한 저항을 계산할 수 있습니다.

R = (V-V LED ) / I LED

여기서 V는 공급 전압, VLED는 정격 LED 전압, ILED는 정격 LED 전류입니다.

 

트랜지스터 바이어스 저항기

저항기는 트랜지스터 및 IC와 함께 전자 회로에 광범위하게 사용됩니다. 트랜지스터 (바이폴라 접합 트랜지스터)는 작동을 위해베이스 단자에 적용되는 작은 바이어 싱 전압 ≈ 0.7V가 필요합니다. 이 바이어스 전압이베이스 단자에 적용될 때,베이스 단자의 작은 전류는 컬렉터 단자에서 트랜지스터의 기능인 이미 터 단자로 큰 전류를 흐르게합니다.

트랜지스터의 베이스 단자는 고전류에 취약합니다. 따라서 트랜지스터의 기본 단자로 흐르는 전류를 제한하기 위해 바이어스 회로에서 저항이 사용됩니다.