Comment utiliser des résistances avec LED, Zener et transistor

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Dans cet article, nous apprenons à utiliser des résistances lors de la conception de circuits électroniques à l'aide de LED, de diodes Zener ou de transistors. Cet article peut être très utile pour les nouveaux amateurs qui se confondent normalement avec les valeurs de résistance à utiliser pour un composant spécifique et pour l'application souhaitée.

Qu'est-ce qu'une résistance

Une résistance est un composant électronique passif qui peut sembler assez peu impressionnant dans un circuit électronique par rapport aux autres composants électroniques actifs et avancés tels que les BJT, les mosfets, les circuits intégrés, les LED, etc.



Cependant, contrairement à ce sentiment, les résistances sont l'une des parties les plus importantes de tout circuit électronique et imaginer un PCB sans résistances peut sembler étrange et impossible.

Les résistances sont essentiellement utilisées pour contrôler la tension et le courant dans un circuit, ce qui devient extrêmement crucial pour le fonctionnement des divers composants actifs et sophistiqués.



Par exemple, un BJT tel qu'un BC547 ou similaire peut avoir besoin d'une résistance correctement calculée sur sa base / émetteur afin de fonctionner de manière optimale et en toute sécurité.

Si cela n'est pas suivi, le transistor peut simplement exploser et s'endommager.

De même, nous avons vu comment les résistances deviennent si essentielles dans les circuits qui impliquent des circuits intégrés tels qu'un 555 ou un 741, etc.

Dans cet article, nous allons apprendre à calculer et à utiliser des résistances dans des circuits lors de la conception d'une configuration particulière.

Comment utiliser les résistances pour piloter les transistors (BJT).

Un transistor nécessite une résistance entre sa base et son émetteur et c'est l'une des relations les plus importantes entre ces deux composants.

Un transistor NPN (BJT) a besoin d'une quantité spécifiée de courant pour circuler de sa base à son rail d'émetteur ou à son rail de masse afin d'activer (faire passer) un courant de charge plus lourd de son collecteur à son émetteur.

Un transistor PNP (BJT) a besoin d'une quantité spécifiée de courant pour circuler de son émetteur ou rail positif à sa base afin d'activer (faire passer) un courant de charge plus lourd de son émetteur à son collecteur.

Afin de contrôler le courant de charge de manière optimale, un BJT doit avoir une résistance de base correctement calculée.

Vous pouvez consulter un exemple d'article connexe pour faire une étape de pilote de relais

La formule de calcul de la résistance de base d'un BJT peut être vue ci-dessous:

R = (Us - 0,6) .Hfe / courant de charge,

Où R = résistance de base du transistor,
Us = Source ou la tension de déclenchement de la résistance de base,
Hfe = gain de courant direct du transistor.

La formule ci-dessus fournira la valeur de résistance correcte pour faire fonctionner une charge à travers un BJT dans un circuit.

Bien que la formule ci-dessus puisse sembler cruciale et impérative pour la conception d'un circuit utilisant des BJT et des résistances, les résultats n'ont pas besoin d'être aussi précis.

Par exemple, supposons que nous souhaitons piloter un relais 12 V à l'aide d'un transistor BC547, si le courant de fonctionnement du relais est d'environ 30 mA, à partir de la formule ci-dessus, nous pouvons calculer la résistance de base comme suit:

R = (12 - 0,6). 200 / 0,040 = 57000 ohms, soit 57K

On peut supposer que la valeur ci-dessus est extrêmement optimale pour le transistor de telle sorte que le transistor fera fonctionner le relais avec une efficacité maximale et sans dissiper ou gaspiller un courant excessif.

Cependant, pratiquement, vous constaterez qu'en fait toute valeur entre 10K et 60k fonctionne bien pour la même implémentation, le seul inconvénient marginal étant la dissipation du transistor qui peut être légèrement supérieure, peut être d'environ 5 à 10mA, c'est absolument négligeable et n'a pas d'importance à tout.

La conversation ci-dessus indique que bien que le calcul de la valeur du transistor puisse être recommandé, ce n'est pas tout à fait essentiel, car toute valeur raisonnable peut également faire le travail pour vous.

Mais cela dit, supposons dans l'exemple ci-dessus si vous choisissez la résistance de base inférieure à 10K ou supérieure à 60k, alors cela commencerait certainement à causer des effets néfastes sur les résultats.

En dessous de 10k, le transistor commencerait à se réchauffer et à se dissiper de manière significative ... et au-dessus de 60K, le relais bégayerait et ne se déclencherait pas étroitement.

Résistances pour piloter des Mosfets

Dans l'exemple ci-dessus, nous avons remarqué qu'un transistor dépend de manière cruciale d'une résistance correctement calculée sur sa base pour exécuter correctement l'opération de charge.

En effet, une base de transistor est un appareil dépendant du courant, où le courant de base est directement proportionnel à son courant de charge de collecteur.

Si le courant de charge est supérieur, le courant de base devra également être augmenté proportionnellement.

Contrairement à cela, les mosfets sont des clients entièrement différents. Ce sont des dispositifs dépendants de la tension, ce qui signifie qu'une porte mosfet ne dépend pas du courant plutôt que de la tension pour déclencher une charge à travers son drain et sa source.

Tant que la tension à sa grille est supérieure ou égale à 9V, le mosfet déclenchera la charge de manière optimale quel que soit son courant de grille qui pourrait être aussi bas que 1mA.

En raison de la caractéristique ci-dessus, une résistance de grille mosfet ne nécessite aucun calcul crucial.

Cependant, la résistance à une porte mosfet doit être aussi faible que possible mais bien supérieure à une valeur nulle, c'est-à-dire entre 10 et 50 ohms.

Bien que le mosfet se déclenche toujours correctement même si aucune résistance n'a été introduite à sa porte, une valeur faible est strictement recommandée pour contrer ou restreindre les transitoires ou les pics à travers la porte / source du mosfet.

Utilisation d'une résistance avec une LED

Tout comme un BJT, l'utilisation d'une résistance avec une LED est essentielle et pourrait se faire en utilisant la formule suivante:

R = (Tension d'alimentation - Tension avant LED) / Courant LED

Encore une fois, les résultats de la formule ne servent qu'à obtenir des résultats optimaux absolus à partir de la luminosité des LED.

Par exemple, supposons que nous ayons une LED avec des spécifications de 3,3 V et 20 mA.

Nous voulons éclairer cette LED à partir d'une alimentation 12V.

L'utilisation de la formule nous dit que:

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

Cela implique qu'une résistance de 435 ohms serait nécessaire pour obtenir les résultats les plus efficaces de la LED.

Cependant, en pratique, vous constaterez que toute valeur entre 330 ohms et 1K rendrait des résultats satisfaisants de la LED, donc c'est à peu près peu d'expérience et quelques connaissances pratiques et vous pourriez facilement surmonter ces obstacles même sans aucun calcul.

Utilisation de résistances avec des diodes Zener

Plusieurs fois, nous trouvons essentiel d'inclure un étage de diode Zener dans un circuit électronique, par exemple dans les circuits opamp où un opamp est utilisé comme un comparateur et nous avons l'intention d'utiliser une diode Zener pour fixer une tension de référence sur l'une des entrées de l'opamp.

On peut se demander comment une résistance Zener peut être calculée ??

Ce n'est pas du tout difficile, et c'est juste identique à ce que nous avons fait pour le LED dans la discussion précédente.

C'est simplement utiliser la formule suivante:

R = (tension d'alimentation - tension Zener) / courant de charge

Inutile de mentionner que les règles et paramètres sont identiques à ceux mis en œuvre pour la LED ci-dessus, aucun problème critique ne sera rencontré si la résistance Zener sélectionnée est légèrement inférieure ou significativement supérieure à la valeur calculée.

Comment utiliser les résistances dans Opamps

En général, tous les circuits intégrés sont conçus avec des spécifications d'impédance d'entrée élevée et des spécifications d'impédance de sortie faible.

Cela signifie que les entrées sont bien protégées de l'intérieur et ne dépendent pas du courant pour les paramètres de fonctionnement, mais contrairement à cela, les sorties de la plupart des circuits intégrés seront vulnérables au courant et aux courts-circuits.

Par conséquent, le calcul des résistances pour l'entrée d'un circuit intégré peut ne pas être critique du tout, mais lors de la configuration de la sortie avec une charge, une résistance peut devenir cruciale et peut devoir être calculée comme expliqué dans nos conversations ci-dessus.

Utilisation de résistances comme capteurs de courant

Dans les exemples ci-dessus, en particulier pour les LeD et les BJT, nous avons vu comment les résistances pouvaient être configurées comme limiteurs de courant. Voyons maintenant comment une résistance peut être utilisée comme capteurs de courant:

Vous pouvez également apprendre la même chose dans cet exemple d'article qui explique comment construire des modules de détection de courant

Selon la loi d'Ohm, lorsque le courant à travers une résistance est passé, une quantité proportionnelle de différence de potentiel se développe à travers cette résistance qui peut être calculée en utilisant la formule de loi d'Ohm suivante:

V = RxI, où V est la tension développée aux bornes de la résistance, R est la résistance en Ohms et I est le courant traversant la résistance en Ampères.

Disons, par exemple, qu'un courant de 1 ampère passe à travers une résistance de 2 ohms, la résolution de cela dans la formule ci-dessus donne:

V = 2x1 = 2 V,

Si le courant est réduit à 0,5 ampère, alors

V = 2x0,5 = 1 V

Les expressions ci-dessus montrent comment la différence de potentiel à travers la résistance varie linéairement et proportionnellement en réponse au courant qui la traverse.

Cette propriété d'une résistance est effectivement mise en œuvre dans tous les circuits de mesure de courant ou de protection de courant.

Vous pouvez voir les exemples suivants pour étudier la caractéristique ci-dessus des résistances, toutes ces conceptions ont utilisé une résistance calculée pour détecter les niveaux de courant souhaités pour les applications particulières.

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Utilisation de résistances comme diviseur de potentiel

Jusqu'à présent, nous avons vu comment des résistances peuvent être appliquées dans des circuits pour limiter le courant, examinons maintenant comment les résistances peuvent être câblées pour obtenir n'importe quel niveau de tension souhaité à l'intérieur d'un circuit.

De nombreux circuits nécessitent des niveaux de tension précis à des points spécifiques qui deviennent des références cruciales pour le circuit pour l'exécution des fonctions prévues.


Pour de telles applications, les résistances calculées sont utilisées en série pour déterminer les niveaux de tension précis, également appelés différences de potentiel, selon les exigences du circuit. Les références de tension souhaitées sont obtenues à la jonction des deux résistances sélectionnées (voir figure ci-dessus).

Les résistances utilisées pour déterminer des niveaux de tension spécifiques sont appelées réseaux diviseurs de potentiel.

La formule pour trouver les résistances et les références de tension peut être vue ci-dessous, bien qu'elle puisse également être simplement réalisée en utilisant un préréglage ou un potentiomètre et en mesurant sa tension de conducteur central à l'aide d'un multimètre numérique.

Vout = V1.Z2 / (Z1 + Z2)
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