Las resistencias son los componentes básicos en casi todos los circuitos eléctricos o electrónicos. Las resistencias controlan la cantidad de corriente que fluye a través de ellas. Ellos controlan el voltaje en los componentes individuales conectados a ellos. Sin resistencias, los componentes individuales no pueden manejar el voltaje y pueden provocar una sobrecarga.
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Resistencias de subida
En los circuitos electrónicos, es esencial la entrada de un sistema lógico se mantiene o se establece a un valor lógico bien definido y fijo en todas las condiciones. Los circuitos lógicos tienen tres estados posibles a saber. alta, baja y alta impedancia. El estado de alta impedancia ocurre cuando un pin se deja flotando, es decir, no está conectado a alto ni a bajo. Por lo tanto, también se denomina estado flotante.
Considere el siguiente circuito.
Aquí, la puerta U1 que es un inversor tiene dos pasadores-pin de entrada y pin de salida.
Cuando el interruptor S1 está cerrado, el pin de entrada está conectado a un potencial eléctrico definido, es decir, a tierra en este caso. Por lo tanto, el estado de entrada es bajo y el estado es estable.
Cuando el interruptor S1 está abierto, el pin de entrada de U1 está en estado flotante, es decir, no está conectado a ninguna cosa. En este caso, el estado de entrada de U1 es indeterminado. Este es un estado muy débil. Los ruidos eléctricos en el circuito causarán una amplia gama de problemas. Debido a estos ruidos eléctricos, la entrada de la puerta se vuelve alta o baja.
Por lo tanto, se necesita una conexión para conectar el pin de entrada al potencial eléctrico cuando el interruptor está abierto. Esta conexión debe eliminarse cuando el interruptor está cerrado. Al seguir esta técnica, podemos mantener el pin de entrada de U1 en estado estable cuando el interruptor está abierto o cerrado.
En el circuito de arriba cuando el interruptor está abierto, la entrada está conectada a VCC. Esta conexión asegura que la entrada esté conectada a un potencial eléctrico válido: VCC. Por lo tanto, cuando el interruptor está abierto, la entrada está en estado ALTO.
Pero hay un problema en el circuito cuando el interruptor está cerrado. Cuando el interruptor está cerrado, hay una conexión directa entre VCC y tierra. Esta conexión directa acortará el circuito. Lo menos esperado en este caso es que el sistema completo dejará de funcionar. El peor de los casos es que quemará los cables y los componentes conectados a ellos.
La razón de esto es la conexión directa de VCC y la tierra permitirá que una gran corriente fluya de VCC a tierra. Esta conexión genera un gran calor que podría quemar cables y partes e incluso puede comenzar a disparar.
Por lo tanto, es esencial limitar la cantidad de corriente que fluye en el circuito.
Una resistencia se usa en este escenario para evitar este problema. La función de esta resistencia es limitar la cantidad de corriente que fluye en el circuito, cuando el interruptor S1 está cerrado. Esta resistencia se denomina resistencia de subida, ya que tira de la entrada a la lógica HIGH inicialmente.
Cuando el interruptor S1 está abierto, el pin de entrada está conectado a VCC a través de la resistencia. Esto hará que el estado del pin de entrada sea lógico Alto.
Cuando el interruptor está cerrado, el pin de entrada de la puerta está conectado a tierra. Esto hará que el estado del pin de entrada sea lógico bajo.
Un terminal de la resistencia está conectado a tierra. Ahora la corriente fluirá de VCC a tierra a través de la resistencia cuando el interruptor esté cerrado. Esta conexión no se considera corta porque la resistencia reducirá la cantidad de corriente a un valor significativamente pequeño que fluye de VCC a tierra.
La cantidad de corriente que fluye de VCC a tierra cuando el interruptor está cerrado puede calcularse usando la ley de Ohm.
Si la tensión de alimentación es VCC = 5V y la resistencia de la resistencia es 10 K Ω, entonces I = VCC/R
I = 5/( 10 * 103)
I = 0.0005 Amps o I = 0.5 * 10-3 Amps
Se usa una resistencia pull-up en circuitos lógicos para asegurar que un pin se jala a la lógica alta en ausencia de una señal de entrada. Los microcontroladores se usan en sistemas integrados que son sistemas de tiempo real. Debido a esto, los microcontroladores son sensibles al menor cambio en sus entradas. Por lo tanto, es necesario asegurarse de que la entrada de un microcontrolador no esté en un estado flotante.
Por ejemplo, considere la siguiente lógica en un Microcontrolador.
Aquí la resistencia R1 actúa como una resistencia de extracción. Cuando el interruptor no está presionado o abierto, el pin de entrada del Microcontrolador estará en la lógica alta. Cuando el interruptor está cerrado, el pasador de entrada se baja a la lógica y fluye una pequeña corriente de VCC a tierra.
Si la resistencia de extracción está ausente, entonces hay una conexión directa entre el suministro y el suelo que se considera como cortocircuito.
La selección de una resistencia de extracción correcta es una tarea importante. Cuando el valor del resistor de pull-up es bajo, la condición se llama Strong pull up. Esto se debe a que fluye más corriente a través del pin de entrada.
En cambio, cuando el valor del resistor de pull-up es alto, la condición se llama Weak pull up. Esto se debe a que fluye menos corriente a través del pin de entrada.
Hay dos condiciones que deben cumplirse al seleccionar un resistor pull-up.
1. Cuando el interruptor está cerrado, la entrada se conecta a tierra y se tira a la lógica baja. El valor de la resistencia R1 decidirá la cantidad de corriente que fluye de VCC a tierra.
2. Cuando el interruptor está abierto, el pin de entrada del microcontrolador se tira a la lógica alta. El valor de la resistencia R1 decidirá la tensión en el pin de entrada.
En general, la resistencia del tirón de la resistencia debe ser diez veces menor que la resistencia del pin de entrada del microcontrolador
La resistencia del pin de entrada de un microcontrolador puede estar entre 100 K Ω y 1 M Ω. Generalmente, el valor de la resistencia de extracción R1 se elige en la región de 10 K Ω a 100 K Ω.
Pero cuando se elige una resistencia de extracción grande, la respuesta del pin de entrada es lenta para los cambios en voltaje Esto se debe a que la señal de entrada alimentada al pin de entrada vendrá de un sistema que es un condensador acoplado con resistencia de extracción. Esta combinación forma un filtro RC. Este filtro RC tomará tiempo para cargar y descargar. Este tiempo puede calcularse usando la ecuación
τ (Tau) = R * C
Si se requieren altas velocidades de datos, entonces el valor de la resistencia de extracción debería ser considerablemente menor, generalmente es del orden de 1 K Ω a 4.7 K Ω.
Los valores prácticos de las resistencias de extracción son 10 K Ω y 4.7 K Ω.
Resistencias de extracción hacia abajo
Las aplicaciones de las resistencias desplegables son similares a las resistencias de extracción, excepto que inicialmente tira de la clavija de entrada a la lógica baja.
Cuando el el interruptor S1 en el circuito anterior está cerrado, el pin de entrada de la puerta U1 está en un estado lógico alto. Cuando el interruptor está abierto, la resistencia R1 baja la tensión del pin de entrada a tierra.
Por ejemplo, considere el siguiente circuito de microcontrolador.
Cuando se presiona o se cierra el interruptor, el pin de entrada del microcontrolador tiene un valor lógico alto. Si el interruptor está abierto, entonces la resistencia desplegable tira del pin de entrada del microcontrolador a la lógica baja.
Resistencias limitadoras de corriente
La limitación de corriente es un proceso de establecer un límite superior al cantidad de corriente que fluye a través de un componente o un circuito. El propósito de limitar la corriente es evitar efectos como un cortocircuito. Las resistencias se pueden usar como dispositivos de limitación de corriente.
El mejor ejemplo es encender un diodo emisor de luz (LED). Un LED es un dispositivo semiconductor que emite luz cuando una pequeña corriente fluye a través de él. La corriente en un LED es unidireccional al igual que un diodo de unión PN normal. La resistencia interna de un LED es muy baja. Cuando se conecta directamente a una fuente de alimentación, se quemará.
Por lo tanto, para encender un LED, una fuente de voltaje y una resistencia se conectan en serie a un LED. Estas resistencias se llaman resistencias de lastre. Los LED son muy sensibles a la corriente. Para encender un LED, pocos mili amperes de corriente son suficientes. Todos los LED están designados con sus clasificaciones actuales. Por lo tanto, podemos elegir una resistencia adecuada que limite el flujo de corriente a través del diodo emisor de luz y evite que se queme.
Si la clasificación actual de un LED es de 0.15 amperios, entonces el valor de la resistencia para un suministro de 5 V se calcula de la siguiente manera (suponiendo que el voltaje nominal del Led es insignificante).
R = V/Iled = 5/0.15 = 333 Ω.
En algunos casos, se especifican tanto la clasificación de tensión como la clasificación de corriente del LED. En tales casos, la resistencia adecuada se puede calcular utilizando la fórmula siguiente
R = (V-VLED)/ILED
donde se suministra V voltaje, VLED es voltaje nominal del LED e ILED es corriente nominal del LED
Resistencias de polarización del transistor
Las resistencias se utilizan ampliamente en circuitos electrónicos en combinación con transistores e IC. Los transistores (transistores de unión bipolar) requieren una pequeña tensión de polarización ≈ 0.7 V aplicada al terminal base para que funcionen. Cuando se aplica esta tensión de polarización en el terminal de base, una pequeña corriente en el terminal de base hace que fluya una gran corriente desde su terminal de colector a su terminal de emisor, que es la funcionalidad del transistor.
El terminal base del transistor es vulnerable a las altas corrientes. Por lo tanto, se usa una resistencia en el circuito de polarización para limitar la corriente que fluye hacia el terminal base del transistor.