LES RÉSISTANCES

Présentation

De forme cylindrique, on peut les remarquer grâce à leurs anneaux de différentes couleurs, les résistances sont très utilisées en électronique pour diminuer l'intensité du courant dans un circuit ou dans une partie de circuit. Elle peut donc protéger d’autres composants. La résistance peut être dans une certaine mesure, considérée comme une sorte de frein pour électrons.

1. Définition de la résistance

Ayant souvent la forme d'un composant unique et cylindrique elle peut également se retrouver sous forme de réseaux à souder directement en surface d'un circuit imprimé. La résistance est un composant passif, dont la propriété est de s’opposer plus ou moins au passage du courant. Son unité est l’Ohm, lettre grecque Oméga Ω. La résistance peut être dans une certaine mesure, considérée comme une sorte de frein pour électrons.

2. Symboles

Sur les schémas, les résistances sont représentées par leur symbole normalisé Figure1.Ou parfois par un autre symbole plus ancien Figure 2.

Figure 1et 2 Symbole normalisé d'une résistance. 

Figure 3. Divers types de résistances.

3. La technologie des différents types de résistances

Nous ne pouvons décrire sur ce cours tous les types de résistances laissant le soin au lecteur de consulter d’autres ouvrages spécialisés dans la technologie des composants électroniques. Voici une liste de toutes résistances qu’on peut rencontrer dans un circuit électronique.

 Résistances à couche Carbone aggloméré
 Résistances à couche Carbone
 Résistances à couche métal
 Résistances bobinées vitrifiées
 Résistances CMS ou SMD
 Résistances DIL ou SIL
 Résistances de puissance sur Radiateur
 Résistances Ajustables Potentiomètres
 Thermistances ou Photorésistances

4. Resistance au carbone aggloméré

L’aggloméré plus ou moins dense de poudre de carbone dans un manchon isolant détermine entre les connexions extrêmes une résistance plus ou moins élevées.

Caractéristiques

Faible prix Forts bruits peu fiables. Fabrication arrêter depuis de nombreuses années. Figure 4.

5. Resistance à couche carbone

Une mince couche de carbone est déposée sur un mandrin en céramique suivant les deux techniques représentées sur la Figure 5.

6. Resistance à couche métallique

Les composants couche métallique sont choisis pour leurs qualités de stabilité et de bonne tenue en température. Utilisés dans les montages semi-professionnels et professionnels, ils conviennent parfaitement pour le traitement des signaux de faible niveau. Leur contribution au bruit est plus basse que celle d‘une résistance carbone. Les résistances électriques métalliques sont très répandues de nos jours dans les circuits à composants discrets non montés en surface. La résistance couche métallique est également le type de résistance principalement utilisée dans les appareils audio. Figure 6.

7. Le marquage en clair

La valeur des résistances est parfois marquée directement en chiffres, sur le corps de l’élément. C’est le marquage en clair indiqué par le code des couleurs que nous allons décrire et qu’il convient de connaitre sans la moindre hésitation. Comme le montre la figure 7. Quatre anneaux de couleur sont peints autour du corps du composant.

Chaque couleur correspond à un chiffre selon le code suivant

8. Le marquage des résistances résumé synoptique

1er anneau indique le 1er chiffre de la valeur en ohms.
2e anneau indique le 2er chiffre de la valeur en ohms.
3e anneau indique le nombre de zéros qu’il faut mettre à droite des 2 premiers chiffres pour former la valeur en ohms.
4e anneau indique la valeur la tolérance conformément au tableau suivant la figure 8 et 9 qui résume ces conventions.

9. Le code des couleurs des résistances

10. Les couleurs de tolérance

11. Exemple de calcul de marquage des résistances

Quelles sont les couleurs de marquage d’une résistance de 12kΩ à 5 % ? figure 10.

Marron = 1 Rouge = 2 Orange = 3 Or = 5 %

Réponse :
R = 12000 Ω = 12 kΩ
A 5 % près 11400 Ω < R < 12600 Ω.

Quelles sont les couleurs de marquage d’une résistance de 1MΩ à 10 % ? figure 11.

Marron = 1 Noir = 0 Vert 5 = 3 Argent = 10 %

Réponse :
R = 1000 000 Ω = 1 MΩ
A 10 % près 900 kΩ < R < 1100 kΩ.

12. Resistance bobinées

Pour des puissances dissipées supérieures à 4- 5W on fait appel à des résistances constituées par un fil métallique résistif enroulé sur un mandrin réfractaire.On peut les trouver sous différentes présentations comme le montre la figure.12.

Figure 12 Différentes résistances bobinées 

13. Resistance bobinées sur radiateur

Pour des puissances de 10 W à 50 W. On peut rencontrer des résistances bobinées entourées d’un radiateur fixable figure13.

14. Résistances CMS

Cette technologie occupe la plus grande part de marché pour les résistances de faible puissance. Les résistances CMS sont composées d'un boîtier qui est disponible en plusieurs tailles standards, sur lequel figure la valeur ohmique du composant. De petite taille, ils font gagner énormément de place et il n’est plus nécessaire de percer des trous pour les monter. Cependant, leur manipulation demande une certaine minutie. Figure 14.

15. Réseaux de résistances

Les réseaux de résistances comportent plusieurs conducteurs ohmiques placés dans un même boîtier. Les résistances sont souvent de même valeur et elles peuvent être indépendantes ou posséder un point commun. Elles sont disponibles dans une grande variété de tailles de boîtier et de circuits standard. Les réseaux de précision sur film mince sur céramique offrent des valeurs de résistance de haute précision de 0,1%, 0,5% et 1%. Les réseaux RC réduisent le bruit de terminaison et sont disponibles dans des boîtiers de montage en surface et traversants. Figure 15.

16. Influence de la température

La température influe sur la valeur réelle d’une résistance. Des courbes fournies par le fabricant permettent d’en prévoir les variations. Cependant, dans les projets courants, il est préférable d’éviter que la température ne s’élève au point de modifier notablement la résistance.

17.Puissance maximale dissipable par élément résistif

Si on demande à une résistance de dissiper une puissance trop importante elle peut
1. Soit brûler.
2. Changer fortement de valeur sans modification de son aspect.

Exemple :1

Quelle puissance dissipe une résistance de 560 Ω soumise à une tension de 30 V ?

Réponse.

Exemple : 2

Quelle puissance dissipe une résistance de 4.7 kΩ dans laquelle passe un courant de 10 mA ?

Réponse.

Exemple : 3

A quelle tension peut-on soumettre sans danger une résistance de 3, 3 kΩ prévue pour dissiper une puissance maximale de 0 ,5 W ?

Réponse.

18. Bruit

Le bruit d’un élément résistif est l’apparition à ses bornes de tensions parasites variables aléatoirement. Si la résistance est montée en début d’une chaîne d’amplification, ses tensions de bruit sont amplifiées au même titre que le signal utile. Cela se traduit par perturbation du signal final.

•  Bruit parasites dans le cas d’un ampli audio
•  Neige sur l'image d'un téléviseur
•  Déviation intempestive de l'aiguille d'un volmètre à amplificateur électronique

La gravité de la perturbation dépend du rapport des tensions efficaces du signal utile et du bruit. Ce rapport est appelé rapport – signal. Abréviation qui s’écrit se nomme S/B.

Le bruit d’une résistance a deux origines

1. Le bruit thermique
2. Le bruit de courant

19. Bruit thermique

Les électrons contenus dans élément résistif se déplacement librement à l’intérieur de celui, au hasard, dans tous les sens et à toutes les vitesses.

Ces déplacements sont équivalent à des courants qui, d’après la loi d’Ohm U = R x I .Développent des tensions au bornes de l’élément. Ces tensions ont des valeurs et des fréquences aléatoires.

Le bruit thermique ne dépend pas du courant que l’on fait passer dans la résistance. Il ne dépend pas de la technologie de construction de l’élément résistif.

Le bruit thermique à pour expression

e = tension efficace de bruit en volts.
K = constante de Boltzmann
K # 1 ,38. 10- 23 J /°C
T =Température absolue de la résistance :
T = t + 273°, t étant la température de la résistance évaluée en degrés Celsius.
R = valeur de la résistance en ohms.
B = bande passante de l’amplificateur évaluée en hertz (Hz)

20. Resistance ajustables et variables

Certaines résistances doivent pouvoir être ajustées après construction du montage dont elles font partie, lors de son réglage final. On fabrique ce type de résistances en couchant une piste de carbone conducteur de forme circulaire sur un support bakélite ou céramique figure 16 et 17.

            Figure 16                                                                               Figure 17          

Un curseur métallique peut entrer en contact avec point quelconque de la piste conductrice lorsqu’on le fait tourner manuellement autour de son axe à l’aide d’un tournevis isolant. Les deux extrémités de la piste et le curseur sont électriquement reliés à 3 bornes qui servent en même temps de fixations sur le circuit imprimé. Le schéma électrique d’une résistance ajustable est donné sur la figure 18 on peut l’utiliser entre les bornes A et C ou entre B et C.

Cette résistance ajustable est constituée d'une piste circulaire en carbone sur laquelle vient frotter un contact que l'on peut déplacer à l'aide d'un tournevis isolant. On remarquera qu'il existe 3 bornes, car les deux extrémités de la piste peuvent être connectées. Si on n'utilise qu'une seule des 2 bornes situées aux extrémités de la piste et la borne centrale on a une résistance ajustable (ou réglable). Si on utilise les 3 bornes, on a un potentiomètre.

On peut également court- circuiter la borne du curseur avec l’une des extrémités voire la figure18 et utiliser les bornes A et B. La dissipation maximale de ces éléments est de l’ordre de 0 ,25 W à 0,1 W selon les dimensions.

Figure.18 Schémas électrique d’une résistance ajustable.

21. Domaine d’utilisation des résistances variables

Montage en rhéostat

Dans le montage en rhéostat, la résistance variable est en série avec la charge et permet de régler ainsi l’intensité. Figure 18.

Figure.18 un montage de rhéostat.

22. Représentation symbolique

Figure.19 symboles de résistance réglable.

23. Les différents modèles de potentiomètres

24. Les caractéristiques des potentiomètres :

Loi de variation :

Cette loi lie la variation en pourcentage de la résistance totale à la position du curseur. Dans la plupart des cas cette loi est linéaire (repérage par la lettre A : ex 10kW A). La figure 21 schéma du montage potentiométrique.

Si on appelle à la position du curseur, la différence de potentiels UCB est nulle si a=0 (curseur en B), égale à UAB si a=1(curseur en A), comprise entre 0 et UAB lorsque le curseur est dans une position intermédiaire (0 £ a £ 1)

Pour faciliter les calculs, il est possible de représenter un potentiomètre de valeur P par deux dipôles résistifs dont les valeurs seront proportionnelles à la position du curseur et à P.

25. La loi d’ohm

Qu’est-ce que la loi d’ohm :

La loi d'Ohm est une formule utilisée pour calculer la relation entre la tension, l'intensité et la résistance dans un circuit électrique.

C’est l’unité qui mesure la résistance opposée par un conducteur au passage d’un courant électrique. Une résistance de 1 ohm branchée sur une différence de potentiel de 1 volt se trouve parcourue par un courant 1 ampère. Son symbole est la lettre grecque oméga (Ω). En pratique nous rencontrerons ses multiples, le kilohm (kΩ) qui vaut 1000 ohms, et le mégohm qui équivaut à un million d’ohms.

La loi d’ohm établit les relations entre les grandeurs :

Tension – Intensité – Résistance

Ces relations sont très simples il faut absolument les connaître, même si l’on fait du dépannage électronique qu’à titre d’amateur car elles sont d’une application pratique.

La loi d’ohm est matérialisée par les formules suivantes

L'utilisation de la loi d’ohm :

Selon son expression et les grandeurs connues la loi d’ohm permet d’obtenir différentes grandeurs :

•  U = R x I elle permet de calculer la tension lorsque la résistance et l’intensité sont connues.
•   I = U : R elle permet de calculer l’intensité lorsque la tension et la résistance sont connues.
•  R = U : I elle permet de calculer la résistance lorsque la tension et l’intensité sont connues.

26. Quelques exemples d’application de la loi d’ohm.

Vous lisez sur le culot d’une ampoule d’éclairage que c’est une 6,3V – 300 mA.Quelle est la résistance de son filament ?

Quelle est la puissance de cette ampoule ?

P = U x I = 6,3 x 0,3 = 1,89 watt

Une ampoule de phare de voiture fait 48 watts elle est alimentée par une batterie de 12 volts.Quelle est l’intensité qui la parcourt ?

Et quelle est la résistance de son filament ?

Vérifions et découpons ces formules.

1. Polarisation d’un transistor

Un exemple d’utilisation est le pont de polarisation de base d’un transistor bipolaire figure1.On fixe la tension de base à partir de l’alimentation E avec les résistances R1 et R2. 

Figure 1.La Polarisation d’un amplificateur à transistor.

2. Diviseur de tension

Un autre montage le diviseur de tension est un montage électronique simple qui permet de diviser une tension d’entrée. Un circuit constitué de deux résistances en série est par exemple un montage élémentaire qui peut réaliser cette opération. Il est couramment utilisé pour créer une tension de référence ou comme un atténuateur de signal à basse fréquence. Figure 2.

Figure 2. Diviseur de tension.

3. Résistance de protection

Lorsque vous branchez une LED dans un circuit, il faut toujours lui associer une résistance de protection, celle-ci ne supportant qu’une très faible intensité sinon votre LED risque de griller. Figure 3. 

                                                              Figure 3. Une résistance de protection.     

Conclusion

Il est indispensable de savoir lire les caractéristiques des composants qu’on utilise et qu’on connaisse les limites d’utilisations. Pour les éléments résistifs, on doit connaître :

1. Le code des couleurs sans hésitation, leur puissance

2. Leur puissance

3. Leur qualité vis-à-vis du bruit

4. Leur tension maximale d’essai pour les montages en haute tension

5. Calculer avec la loi d’ohm