Điện trở hay Resistor là một trong những linh kiện điện tử rất phổ biến trong các mạch điện tử. Trên các bản mạch điện tử và các sơ đồ nguyên lý thì điện trở được ký hiệu là R. Điện trở thường được dùng để hạn chế cường độ dòng điện chảy trong mạch, điều chỉnh mức độ tín hiệu, dùng để chia điện áp, kích hoạt các linh kiện điện tử chủ động như transistor, tiếp điểm cuối trong đường truyền điện và có trong rất nhiều ứng dụng khác.
Phân loại
- Điện trở thường : Điện trở thường là các điện trở có công xuất nhỏ từ 0,125W đến 0,5W
- Điện trở công xuất : Là các điện trở có công xuất lớn hơn từ 1W, 2W, 5W, 10W.
Đơn vị của điện trở
-
Đơn vị điện trở là Ω (Ohm) , KΩ , MΩ
-
1KΩ = 1000 Ω
-
1MΩ = 1000 K Ω = 1000.000 Ω
Hình dáng và ký hiệu
Hình dáng điện trở trong thực tế
Điện trở thường
Điện trở công suất
Ký hiệu của điện trở trên các sơ đồ nguyên lý
Hình trên là ký hiệu phổ biến của điện trở. R1 là một điện trở 1kΩ được ký hiệu kiểu Mỹ, và R2 là điện trở 47kΩ có ký hiệu kiểu quốc tế.
Trên các sơ đồ mạch điện tử, ký hiệu điện trở thường bao gồm tên và giá trị điện trở. Giá trị điện trở được cho thấy bằng ohm. Điều này là cần thiết cả cho việc đánh giá và xây dựng mạch. Tên của điện trở thường là R trước một số. Mỗi điện trở trong một mạch phải có một tên / số duy nhất. Ví dụ: dưới đây là một số điện trở hoạt động trong mạch định thì dùng IC 555:
Trong mạch này, các điện trở R1 và R2 đóng một vai trò quan trọng trong việc thiết lập tần số đầu ra của mạch còn điện trở R3 có chức năng giới hạn dòng điện qua đèn LED.
Các loại điện trở
Điện trở có nhiều hình dạng và kích cỡ khác nhau. Chúng có thể là loại xuyên qua lỗ hoặc dán trên bề mặt. Chúng có thể là một điện trở thường, điện trở có giá trị có định, điện trở thanh, hoặc một điện trở đặc biệt có thể thay đổi giá trị được.
Điện trở thường và điện trở dán
Thông thường, điện trở sẽ là một trong 2 loại: điện trở thường hoặc điện trở dán. Các loại điện trở này thường được viết tắt là PTH (plated through-hole) hoặc SMD / SMT (surface-mount technology or device).
Các điện trở thường đi kèm với các dây dẫn dài, mềm dẻo có thể được sử dụng để cắm trên breadboard hoặc được hàn trên các bảng mạch in (PCB). Những điện trở này thường hữu ích trong việc kiểm tra, tạo nguyên mẫu điện tử hoặc trong trường hợp bạn không muốn hàn các điện trở SMD có kích thước nhỏ. Các dây dẫn dài thường phải được cắt tỉa, và các điện trở này chiếm nhiều không gian mạch hơn so với các điện trở dán.
Các điện trở thường có hình dạng như hình bên dưới. Kích thước của một điện trở thường liên quan đến công suất của nó. Một điện trở ½W có chiều dài khoảng 9.2mm, trong khi điện trở ¼W dài khoảng 6.3mm.
Điện trở dán SMD thường có hình chữ nhật màu đen nhỏ, ở hai đầu được bao phủ bởi lớp dẫn điện nhỏ, màu bạc. Những điện trở này được dán trên bề mặt của PCB, tại đó chúng được hàn vào các chân đế có sẵn. Vì những điện trở này quá nhỏ nên chúng thường được đặt vào board mạch bằng robot, và được truyền qua một lò sấy để các mối hàn chảy ra và cố định chúng lại.
Điện trở SMD có kích thước chuẩn; thường là 0805 (dài 0.8mm x rộng 0.5mm), 0603 hoặc 0402. Chúng rất tuyệt vời cho việc sản xuất mạch hàng loạt hoặc trong các thiết kế nơi mà không gian là một món hàng xa xỉ. Mặc dù vậy, các điện trở này đòi hỏi sự ổn định và chính xác khi hàn bằng tay.
Điện trở thanh
Trong thực tế có nhiều loại điện trở có mục đích đặc biệt. Điện trở được tạo ra bằng cách nối chung 5 điện trở với một đường dây dẫn có sẵn và được gọi là điện trở thanh. Các điện trở trong các mảng này chia sẻ một chân chung và được sử dụng như bộ chia điện áp.
Biến trở
Điện trở không phải lúc nào cũng có giá trị có định. Biến trở (rheostat) là điện trở có thể thay đổi giá trị trong một phạm vi cụ thể. Tương tự như biến trở là chiết áp (potentiometer). Chiết áp kết nối hai điện trở mắc theo dạng nối tiếp bên trong và điều chỉnh một đầu ra chính giữa hai điện trỏ này để tạo ra một mạch chia điện áp có thể điều chỉnh được. Các biến trở này thường được sử dụng cho các đầu vào, như nút điều chỉnh âm lượng của mạch ampli.
Cách đọc trị số điện trở
Có 2 cách đọc điện trở: Đối với các điện trở có kích thước lớn và công suất lớn hơn 2W được ghi trực tiếp trên thân còn các điện trở có kích thước nhỏ được ghi bằng các vạch màu theo quy định chung của thế giới.
Quy ước vòng màu điện trở theo chuẩn quốc tế
Bảng quy định vòng màu điện trở
Đối với điện trở có 4 vòng màu
– Vòng số 4 là vòng ở cuối luôn luôn có màu nhũ vàng hay nhũ bạc, đây là vòng chỉ sai số của điện trở, khi đọc trị số ta bỏ qua vòng này.
– Đối diện với vòng cuối là vòng số 1, tiếp theo đến vòng số 2, số 3
– Vòng số 1 và vòng số 2 là hàng chục và hàng đơn vị .
– Vòng số 3 là bội số của cơ số 10.
– Trị số = (vòng 1)(vòng 2) x 10 (mũ vòng 3).
– Có thể tính vòng số 3 là số con số không “0” thêm vào.
– Màu nhũ chỉ có ở vòng sai số hoặc vòng số 3, nếu vòng số 3 là nhũ thì số mũ của cơ số 10 là số âm.
Đối với điện trở có 5 vòng màu
– Vòng số 5 là vòng cuối cùng , là vòng ghi sai số, trở 5 vòng màu thì màu sai số có nhiều màu, do đó gây khó khăn cho ta khi xác điịnh đâu là vòng cuối cùng, tuy nhiên vòng cuối luôn có khoảng cách xa hơn một chút.
– Đối diện vòng cuối là vòng số 1.
– Tương tự cách đọc trị số của trở 4 vòng màu nhưng ở đây vòng số 4 là bội số của cơ số 10, vòng số 1, số 2, số 3 lần lượt là hàng trăm, hàng chục và hàng đơn vị.
– Trị số = (vòng 1)(vòng 2)(vòng 3) x 10 ( mũ vòng 4).
– Có thể tính vòng số 4 là số con số không “0” thêm vào.
Đối với điện trở nhỏ hơn 10 ohm
Giá trị của điện trở bằng : (vòng 1)(vòng 2) chia cho 10 (mũ vạch 3).
Vòng 3: đen =0 ;vàng = 1; bạc = 2
Cách đọc trị số điện trở 4 và 5 vòng màu
Đối với điện trở dán (chip-resistor)
Điện trở dán dùng 3 chữ số in trên lưng để chỉ giá trị của điện trở. 2 chữ số đầu là giá trị thông dụng và số thứ 3 là số mũ của 10 (số số không). Ví dụ:
334 = 33 × 104 Ω = 330 kΩ
222 = 22 × 102 Ω = 2.2 kΩ
473 = 47 × 103 Ω = 47 kΩ
105 = 10 × 105 Ω = 1.0 MΩ
Cách đọc giá trị điện trở dán
Điện trở dưới 100 ohms sẽ ghi: số cuối = 0 (Vì 100 = 1). Ví dụ:
100 = 10 × 100 Ω = 10 Ω
220 = 22 × 100 Ω = 22 Ω
Đôi khi nó được ghi hẳn là 10 hay 22 để tránh hiểu nhầm 100 là 100 Ω hay 220 là 220 Ω.
Điện trở nhỏ hơn 10 Ω sẽ được ghi kèm chữ R để chỉ dấu thập phân. Ví dụ:
4R7 = 4.7 Ω
R300 = 0.30 Ω
0R22 = 0.22 Ω
0R01 = 0.01 Ω
Cách đọc giá trị điện trở dán
Trường hợp điện trở dán có 4 chữ số thì 3 chữ số đầu là giá trị thực và chữ số thứ tư chính là số mũ 10 (số số không). Ví dụ:
1001 = 100 × 101 Ω = 1.00 kΩ
4992 = 499 × 102 Ω = 49.9 kΩ
1000 = 100 × 100 Ω = 100 Ω
Một số trường hợp điện trở lớn hơn 1000 Ω thì được ký hiệu chữ K (tức KΩ) và điện trở lớn hơn 1000.000 Ω thì ký hiệu chữ M (MΩ).
Các điện trở ghi 000 hoặc 0000 là điện trở có trị số = 0 Ω.
Các thông số kỹ thuật cần quan tâm
Độ chính xác: Với những mạch điện có yêu cầu cao về độ chính xác ví dụ như các thiết bị đo lường, các mạch cảm biến thì độ chính xác của điện trở là một thông số rất quan trọng. Điện trở có độ chính xác càng lớn thì càng khó chế tạo và giá thành càng cao.
Điện áp hoạt động: Không phải điện trở nào cũng hoạt động được ở mọi cấp điện áp dù chúng có cùng giá trị điện trở. Trong các thiết bị hoạt động ở điện áp cao như các mạch biến tần, mạch lò vi sóng cao tần, mạch cao áp thì thông số này cần được lưu ý khi thay thế điện trở.
Công suất của điện trở: Đây là một thông số quan trọng nhất khi chọn lựa điện trở trong thiết kế và sửa chữa. Mỗi một điện trở được sản xuất ra có một công suất nhất định, tức là nó sẽ chỉ chịu được một dòng điện tối đa nào đó đi qua nó. Nếu dòng điện trong mạch vượt ngưỡng chịu đựng của điện trở thì điện trở sẽ nóng và bốc cháy. Thông thường thì công suất của điện trở càng lớn thì hình dạng bên ngoài của điện trở cũng tỷ lệ thuận với nó. Vậy lên trước khi lựa chọn điện trở thì hãy tính toán dòng điện chạy qua điện trở để lựa chọn được điện trở có công suất phù hợp nhất.
Một số ứng dụng của điện trở
Điện trở xuất hiện trong mọi mạch điện tử. Dưới đây là một vài ví dụ về các mạch điện tử phụ thuộc rất nhiều vào điện trở.
Giới hạn dòng điện qua LED
Điện trở là yếu tố quan trọng để đảm bảo đèn LED không bị hỏng khi nguồn điện được cấp. Bằng cách kết nối một điện trở nối tiếp với một đèn LED, dòng điện chạy qua hai linh kiện này được giới hạn ở một giá trị an toàn.
Khi xác định điện trở hạn dòng cho LED, chúng ta hãy tìm hai giá trị đặc trưng của đèn LED: điện áp phân cực thuận tiêu biểu và dòng điện cực đại chạy qua LED. Điện áp phân cực thuận tiêu biểu để làm cho một ánh sáng LED thường có giá trị từ 1.7V đến 3.4V tùy thuộc vào màu sắc của đèn LED. Dòng điện thuận tối đa khoảng 20mA cho đèn LED cơ bản; dòng điện liên tục qua đèn LED luôn bằng hoặc nhỏ hơn giá trị cực đại.
Khi bạn đã biết được hai giá trị đó rồi, bạn có thể xác định được điện trở hạn dòng cho LED bằng phương trình này:
Trong đó:
VS là điện áp nguồn, VF và IF là điện áp phân cực thuận của LED và dòng điện mong muốn chạy qua nó.
Ví dụ: giả sử bạn có pin 9V để cấp nguồn cho đèn LED. Nếu đèn LED của bạn có màu đỏ, nó có thể có điện áp phân cực thuận khoảng 1.8V. Nếu bạn muốn giới hạn dòng điện chạy qua đèn LED là 10mA, hãy sử dụng một điện trở nối tiếp có giá trị 720Ω.
Mạch phân áp
Mạch phân áp là một mạch điện trở mà biến một điện áp lớn thành một điện áp nhỏ hơn. Chỉ sử dụng hai điện trở mắc nối tiếp, một điện áp đầu ra có thể được tạo ra và điện áp đầu ra này là một phần nhỏ của điện áp đầu vào.
Đây là sơ đồ mạch phân áp
Hai điện trở, R1 và R2, được mắc nối tiếp và một nguồn điện áp (Vin) được kết nối qua chúng. Điện áp ra Vout được tính như sau:
Ví dụ, nếu R1 là 1.7kΩ và R2 là 3.3kΩ, điện áp đầu vào 5V có thể được chuyển thành 3.3V tại đầu ra Vout.
Mạch phân áp rất tiện dụng để đọc các cảm biến điện trở, như quang điện, cảm biến flex và điện trở cảm biến lục. Một nửa của mạch phân áp là cảm biến, và phần còn lại là một điện trở cố định. Điện áp đầu ra được kết nối với bộ chuyển đổi tương tự sang số trong một vi điều khiển (MCU) để đọc giá trị của cảm biến.
Ở mạch trên một điện trở R1 và một tế bào quang điện tạo ra một mạch phân áp để tạo ra một điện áp đầu ra thay đổi được.
Điện trở kéo lên (Pull-up Resistor)
Một điện trở kéo lên được sử dụng khi bạn cần phải phân cực cho chân đầu vào của vi điều khiển thành trạng thái xác định. Một đầu của điện trở được nối với chân của MCU và đầu kia được nối với điện áp mức cao (thường là 5V hoặc 3.3V).
Nếu không có điện trở kéo lên, các chân ngõ vào của MCU có thể được thả nổi. Không có gì đảm bảo rằng chân thả nổi là ở mức cao (5V) hay mức thấp (0V).
Điện trở kéo lên thường được sử dụng khi giao tiếp với nút nhấn hoặc công tắc ngõ vào. Các điện trở kéo lên có thể phân cực cho chân ngõ vào khi công tác được mở. Và nó sẽ bảo vệ mạch không bị ngắn mạch khi công tắc đóng.
Trong mạch ở trên, khi công tắc đang mở, chân ngõ vào (input pin) của MCU được kết nối với nguồn 5V thông qua điện trở. Khi công tắc đóng, chân ngõ vào được kết nối trực tiếp với GND.
Điện trở kéo lên thường không có giá trị cụ thể. Nhưng nó phải có giá trị đủ lớn để không gây tổn hao nhiều công suất nếu nguồn 5V hoặc tương tự như vậy được đặt trên nó. Thông thường điện trở này có giá trị khoảng 10kΩ thì mạch hoạt động tốt.