저항기의 작동 방식과 회로에서의 응용 프로그램

2024년 3월 02일

저항은 전류의 크기와 방향을 제한하는 일반적인 전자 부품입니다. 저항기는 물질의 저항 특성을 활용하여 작동하며, 이는 전기의 흐름을 얼마나 잘 차단하는지입니다. 저항의 단위는 옴(Ω)이며 저항의 크기는 재료의 유형, 모양 및 온도에 따라 다릅니다. 저항의 저항 값은 일반적으로 색상 바코드 또는 숫자로 식별되며 다른 색상은 다른 값을 나타냅니다.

저항기는 회로에 널리 사용됩니다. 전류 제어, 전압 분배, 필터링, 바이어싱 및 정합과 같은 기능을 실현할 수 있습니다. 전류 제어는 저항기의 가장 기본적인 기능입니다. 옴의 법칙(V=IR)에 따라 전류의 크기를 조정할 수 있으며, 여기서 V는 전압, I는 전류, R은 저항입니다. 예를 들어, 회로에 5V 전원 공급 장치와 0Ω 저항이 있는 경우 저항을 통과하는 전류는 5V/100Ω=0.05A 또는 50mA입니다. 저항을 0Ω$로 교체하면 전류는 5V/200Ω=0.025A, 즉 25mA가 된다. 이러한 방식으로 저항의 저항 값을 변경하여 전류의 크기를 제어할 수 있습니다.

저항기는 회로의 다른 구성 요소를 보호하는 데에도 사용할 수 있습니다. 예를 들어, 회로에 5V 전원 공급 장치와 1Ω 저항이 있는 경우 저항을 통과하는 전류는 5V/1Ω=5A로 너무 클 수 있습니다. 회로가 과열되거나 손상될 수 있습니다. 이러한 상황을 피하기 위해 0Ω$와 같은 적절한 저항을 회로에 추가하면 전류가 5V/100Ω=0.05A(50mA)로 감소하여 회로의 안전을 보호할 수 있습니다.

저항기는 전압을 분할하는 데 사용할 수도 있습니다(예: 하나의 전압을 두 개 이상의 다른 전압으로 분할). 이것은 저항의 전압 분배 법칙을 이용하는데, 이는 회로에 직렬로 연결된 두 개 이상의 저항이 있는 경우 전원 공급 장치의 전압이 저항에 비례하여 각 저항에 분배된다는 것을 의미합니다. 예를 들어, 회로에 10V 전원 공급 장치와 두 개의 저항, 즉 100Ω과 200Ω이 있는 경우 100Ω 저항의 전압은 10V imes 100Ω/(100Ω+200Ω)=3.33V, 200Ω 저항의 전압은 10V imes 200Ω/(100Ω+200Ω)=6.67V입니다. 이런 식으로 서로 다른 목적으로 두 가지 다른 전압을 얻을 수 있습니다.

저항기는 회로에서 잡음 또는 간섭 신호를 제거하는 필터링에도 사용할 수 있습니다. 이것은 저항기와 커패시터 또는 인덕터의 조합을 사용하여 저역 통과, 고역 통과, 대역 통과 또는 대역 제거 필터를 형성합니다. 저역 통과 필터는 저주파 신호만 통과시키고, 고역 통과 필터는 고주파 신호만 통과시키며, 대역 통과 필터는 특정 범위의 주파수 신호만 통과시키고, 대역 저지 필터는 특정 주파수 범위의 주파수만 차단합니다. 주파수 신호가 통과합니다. 예를 들어, 회로에 100Ω 저항과 1μF 커패시터가 병렬로 있는 경우 회로는 저역 통과 필터이고 차단 주파수는 1/(2pi RC)=1.59kHz, 즉 1.59kHz 미만의 주파수만 통과할 수 있으며 1.59kHz 이상의 신호는 필터링됩니다.

저항기는 또한 바이어스, 즉 회로의 특정 구성 요소에 안정적인 작동 전압 또는 전류를 제공하는 데 사용할 수 있습니다. 이것은 저항의 전압 분배 기능을 사용하여 회로의 트랜지스터, 다이오드, 연산 증폭기 및 기타 구성 요소에 적합한 바이어스 전압 또는 전류를 제공하여 정상 작동 상태를 유지합니다. 예를 들어, 회로에 10V 전원 공급 장치와 100Ω 저항이 있는 경우 저항 양단에는 10V의 전압이 있습니다. 트랜지스터의 베이스가 저항의 한쪽 끝에 연결되면 트랜지스터의 베이스는 전압이 10V가 되어 트랜지스터를 켭니다.

저항은 또한 정합하는 데 사용할 수 있습니다., 즉, 회로의 다른 부분의 저항이 동일하거나 유사하여 회로의 효율성과 안정성을 증가시킵니다. 이것은 저항의 임피던스 특성, 즉 저항이 AC 신호를 차단하는 정도를 활용합니다. 임피던스는 또한 옴(Ω)으로 측정되며 그 크기는 신호의 주파수와 저항의 인덕턴스 또는 커패시턴스에 따라 다릅니다. 저항의 임피던스는 옴의 법칙(V=IZ)을 사용하여 계산할 수 있으며, 여기서 V는 전압, I는 전류, Z는 임피던스입니다. 예를 들어, 회로에 10V AC 소스와 100Ω 저항이 있는 경우 저항을 통과하는 전류는 소스의 주파수에 관계없이 10V/100Ω = 0.1A입니다. 100Ω 부하를 저항의 한쪽 끝에 연결하면 회로가 정합되고 전원 공급 장치의 전력이 부하로 완전히 전달될 수 있습니다. 부하의 임피던스가 100Ω이 아니면 회로가 일치하지 않고 전원 공급 장치의 전력 일부가 반사되어 회로 손실 및 간섭이 발생합니다.

요약하자면, 저항의 작동 원리는 재료의 저항 특성을 사용하여 전류를 제한하고 분배하는 것입니다. 저항기는 회로에 널리 사용됩니다. 그들은 전류 제어, 전압 분배, 필터링, 바이어싱, 정합 및 기타 기능을 실현할 수 있어 회로의 설계 및 최적화를 용이하게 합니다. 저항의 작동 방식과 회로의 기본 사항을 이해하면 전자 장치를 더 잘 이해하고 사용하는 데 도움이 될 수 있습니다.