Neste post, aprendemos como usar resistores ao projetar circuitos eletrônicos usando LEDs, diodos zener ou transistores. Este artigo pode ser muito útil para os novos hobistas que normalmente se confundem com os valores dos resistores a serem usados para um componente específico e para a aplicação desejada.
O que é um resistor
Um resistor é um componente eletrônico passivo que pode parecer bastante inexpressivo em um circuito eletrônico em comparação com outros componentes eletrônicos ativos e avançados, como BJTs, mosfets, ICs, LEDs etc.
No entanto, ao contrário desse sentimento, os resistores são uma das partes mais importantes em qualquer circuito eletrônico e imaginar uma PCB sem resistores pode parecer estranho e impossível.
Os resistores são usados basicamente para controlar a tensão e a corrente em um circuito que se torna altamente crucial para operar os vários componentes ativos e sofisticados.
Por exemplo, um BJT como um BC547 ou similar pode precisar de um resistor calculado corretamente em sua base/emissor para funcionar de maneira ideal e segura.
Se isso não for seguido, o transistor pode simplesmente explodir e ficar danificado.
Da mesma forma, vimos como os resistores se tornam tão essenciais em circuitos que envolvem CIs como um 555 ou um 741 etc.
Neste artigo, aprenderemos como calcular e usar resistores em circuitos ao projetar uma configuração específica.
Como usar resistores para acionamento de transistores (BJTs).
Um transistor requer um resistor em sua base e emissor e esta é uma das relações mais importantes entre esses dois componentes.
Um transistor NPN (BJT) precisa de uma quantidade especificada de corrente para fluir de sua base para seu trilho de emissor ou trilho de aterramento para atuar (passar) uma corrente de carga mais pesada de seu coletor para seu emissor.
Um transistor PNP (BJT) precisa de uma quantidade especificada de corrente para fluir de seu emissor ou trilho positivo para sua base para atuar (passar) uma corrente de carga mais pesada de seu emissor para seu coletor.
Para controlar a corrente de carga de maneira ideal, um BJT precisa ter um resistor de base corretamente calculado.
Você pode querer ver um artigo de exemplo relacionado para fazer um estágio de driver de retransmissão
A fórmula para calcular o resistor de base de um BJT pode ser vista abaixo:
R = (Us – 0,6).Hfe / Corrente de Carga,
Onde R = resistor de base do transistor,
Us = Fonte ou a tensão de disparo para o resistor de base,
Hfe = Ganho de corrente direto do transistor.
A fórmula acima fornecerá o valor correto do resistor para operar uma carga através de um BJT em um circuito.
Embora a fórmula acima possa parecer crucial e imperativa para projetar um circuito usando BJTs e resistores, os resultados na verdade não precisam ser tão precisos.
Por exemplo, suponha que queremos acionar um relé de 12V usando um transistor BC547, se a corrente de operação do relé for em torno de 30mA, a partir da fórmula acima, podemos calcular o resistor de base como:
R = (12 – 0,6). 200 / 0,040 = 57000 ohms que é igual a 57K
O valor acima pode ser considerado extremamente ideal para o transistor, de modo que o transistor operará o relé com eficiência máxima e sem dissipar ou desperdiçar excesso de corrente.
No entanto, praticamente você descobriria que, de fato, qualquer valor entre 10K e 60k funciona bem para a mesma implementação, a única desvantagem marginal é a dissipação do transistor, que pode ser um pouco mais, pode ser em torno de 5 a 10mA, isso é absolutamente insignificante e não importa em todo.
A conversa acima indica que, embora o cálculo do valor do transistor possa ser recomendado, mas não é totalmente essencial, pois qualquer valor razoável pode fazer o trabalho igualmente bem para você.
Mas isso dito suponha no exemplo acima se você escolher o resistor de base abaixo de 10K ou acima de 60k, então certamente ele começaria a causar alguns efeitos adversos nos resultados.
Abaixo de 10k, o transistor começaria a esquentar e a se dissipar significativamente.
Resistores para condução de Mosfets
No exemplo acima, notamos que um transistor depende crucialmente de um resistor decentemente calculado em sua base para executar a operação de carga corretamente.
Isso ocorre porque uma base de transistor é um dispositivo dependente de corrente, onde a corrente da base é diretamente proporcional à sua corrente de carga do coletor.
Se a corrente de carga for maior, a corrente de base também precisará ser aumentada proporcionalmente.
Ao contrário disso, os mosfets são clientes totalmente diferentes. Estes são dispositivos dependentes de tensão, o que significa que um portão mosfet não depende da corrente e sim da tensão para acionar uma carga em seu dreno e fonte.
Enquanto a tensão em seu portão estiver acima ou em torno de 9V, o mosfet disparará a carga de maneira ideal, independentemente de sua corrente de portão, que pode ser tão baixa quanto 1mA.
Por causa do recurso acima, um resistor de porta mosfet não requer nenhum cálculo crucial.
No entanto, o resistor em uma porta mosfet deve ser o mais baixo possível, mas muito maior que um valor zero, que está em qualquer lugar entre 10 e 50 ohms.
Embora o mosfet ainda seja acionado corretamente mesmo se nenhum resistor for introduzido em sua porta, um valor baixo é estritamente recomendado para combater ou restringir transientes ou picos na porta/fonte do mosfet.
Usando um resistor com um LED
Assim como um BJT, usar um resistor com um LED é essencial e pode ser feito usando a seguinte fórmula:
R = (Tensão de alimentação – tensão de avanço do LED) / corrente do LED
Novamente, os resultados da fórmula são apenas para obter resultados ótimos absolutos do brilho do LED.
Por exemplo, suponha que temos um LED com especificações de 3,3V e 20mA.
Queremos iluminar este LED a partir de uma fonte de 12V.
Usando a fórmula nos diz que:
R = 12 – 3,3 / 0,02 = 435 ohms
Isso implica que um resistor de 435 ohms seria necessário para obter os resultados mais eficientes do LED.
No entanto, praticamente, você descobriria que qualquer valor entre 330 ohm e 1K renderia resultados satisfatórios do LED, portanto, é apenas pouca experiência e algum conhecimento prático e você pode facilmente superar esses obstáculos, mesmo sem cálculos.
Usando resistores com diodos zener
Muitas vezes achamos essencial incluir um estágio de diodo zener em um circuito eletrônico, por exemplo em circuitos opamp onde um opamp é usado como comparador e pretendemos empregar um diodo zener para fixar uma tensão de referência em uma das entradas do o opamp.
Pode-se perguntar como um resistor zener pode ser calculado?
Não é nada difícil e é idêntico ao que fizemos para o LED na discussão anterior.
Isso é simplesmente usar a seguinte fórmula:
R = (tensão de alimentação – tensão Zener) / corrente de carga
Não há necessidade de mencionar que as regras e os parâmetros são idênticos aos implementados para o LED acima, nenhum problema crítico será encontrado se o resistor zener selecionado for ligeiramente menor ou significativamente acima do valor calculado.
Como usar resistores em Opamps
Geralmente todos os ICs são projetados com especificações de alta impedância de entrada e especificações de baixa impedância de saída.
Ou seja, as entradas são bem protegidas por dentro e não são dependentes da corrente para os parâmetros operacionais, mas ao contrário disso as saídas da maioria dos CI serão vulneráveis a curtos-circuitos e correntes.
Portanto, calcular resistores para a entrada de um IC pode não ser crítico, mas ao configurar a saída com uma carga, um resistor pode se tornar crucial e pode precisar ser calculado conforme explicado em nossas conversas acima.
Usando resistores como sensores de corrente
Nos exemplos acima, especialmente para os LeDs e os BJTs, vimos como os resistores podem ser configurados como limitadores de corrente. Agora vamos aprender como um resistor pode ser utilizado como sensores de corrente:
Você também pode aprender o mesmo neste artigo de exemplo que explica como construir módulos de detecção atuais
De acordo com a lei de Ohms quando a corrente através de um resistor é passada, uma quantidade proporcional de diferença de potencial se desenvolve através deste resistor que pode ser calculada usando a seguinte fórmula da lei de Ohms:
V = RxI, onde V é a tensão desenvolvida através do resistor, R é o resistor em Ohms e I é a corrente que passa pelo resistor em Amps.
Digamos, por exemplo, que uma corrente de 1 amp seja passada através de um resistor de 2 ohm, resolvendo isso na fórmula acima dá:
V = 2×1 = 2 V,
Se a corrente for reduzida para 0,5 amperes, então
V = 2×0,5 = 1 V
As expressões acima mostram como a diferença de potencial através do resistor varia linear e proporcionalmente em resposta à corrente que flui através dele.
Esta propriedade de um resistor é efetivamente implementada em todos os circuitos relacionados à medição de corrente ou proteção de corrente.
Você pode ver os exemplos a seguir para estudar o recurso de resistores acima, todos esses projetos utilizaram um resistor calculado para detectar os níveis de corrente desejados para as aplicações específicas.
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Usando resistores como divisor de potencial
Até agora vimos como os resistores podem ser aplicados em circuitos para limitar a corrente, agora vamos investigar como os resistores podem ser conectados para obter qualquer nível de tensão desejado dentro de um circuito.
Muitos circuitos requerem níveis de tensão precisos em pontos específicos que se tornam referências cruciais para o circuito executar as funções pretendidas.
Para tais aplicações, resistores calculados são usados em série para determinar os níveis de tensão precisos, também chamados de diferenças de potencial, conforme a necessidade do circuito. As referências de tensão desejadas são alcançadas na junção dos dois resistores selecionados (veja a figura acima).
Os resistores que são usados para determinar níveis de tensão específicos são chamados de redes divisoras de potencial.
A fórmula para encontrar os resistores e as referências de tensão pode ser vista abaixo, embora também possa ser obtida simplesmente usando um pré-ajuste ou um potenciômetro e medindo sua tensão do cabo central usando um DMM.
Vout = V1.Z2/(Z1 + Z2)
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