Vastus

Vastusta eli resistanssia (R) mitataan ohmeina (Symboli: $\Omega \,$).

Vastuksen käänteissuure on konduktanssi (G) eli sähkönjohtavuus.

Suprajohteita lukuunottamatta kaikilla aineilla on sisäistä sähkövastusta. Tätä kaikkien aineiden ominaisuutta kutsutaan nimellä ominaisvastus.

Aineiden sähköjohtavuuden mukaan niitä lajitellaan kolmeen, rajoiltaan jossain määrin epätarkkoihin luokkiin:

• Suprajohteet
• Johteet
• Puolijohteet
• Eristeet

Erityisesti puolijohteiden ryhmä on varsin mielenkiintoinen, sillä siihen kuuluvilla aineilla (seoksilla) on mahdollista aikaansaada sähköisesti ohjattavaa sähkönjohtavuutta. Tämä ilmiö mahdollistaa mm. transistorit.

Kytkennät

Peräkkäin sarjaan kytkettyjen vastuksen yhteisarvo on yksittäisten vastusten arvojen summa:

$R_{sum}=R_{1}+R_{2}+...\,$

Rinnakkainkytkettyjen vastusten konduktanssin kokonaisarvo on yksittäisten vastusten konduktanssien arvojen summa:

$G_{sum}=G_{1}+G_{2}+...\,$

tai lausuttuna vastuksina: rinnankytkennän vastuksen kokonaisarvon käänteisarvo on yksittäisten vastusten käänteisarvojen summa

${\frac {1}{R_{sum}}}={\frac {1}{R_{1}}}+{\frac {1}{R_{2}}}+...$

TODO: kytkennän graafiset piirrokset

Vastuksen kohina

Katso artikkeleita: kohina, vaihekohina

Vastuksen lämpötilasta riippuva Johnson-Nyquist-kohinajännite, -virta ja -teho ovat muotoa:

$U_{n}={\sqrt {4k_{B}TR\Delta f}}$

$I_{n}={\sqrt {4k_{B}TG\Delta f}}$

$P_{n}=4k_{B}T\Delta f\,$

Missä G on konduktanssi, eli 1/R, k_B on Boltzmannin vakio ja T on absoluuttinen lämpötila Kelvineinä.

Terminen kohinateho ei riipu vastusarvosta, mutta sen ilmiasu virtapiirissä jännitteenä ja virtana riippuu siitä.

Vastusarvojen mitoituksessa vastapainona on sen läpi kulkeva virta (ja teho) joka lämmittää sitä, muodostaen omat ongelmansa systeemin lämpövakioinnille.

Termisen kohinajännitteen lämpötermin ${\sqrt {T}}$ vaikutus lämpötilassa +40°C vs. +80°C on kerroin: 1.10. Kryogeeniset oskillaattorit nesteheliumin 4 K (n. -270°C) lämpötilassa ovat turhan vaikeita muualle kuin aikalaboratorioihin ja +80°C ("uunioskillaattori") vs. nesteheliumin 4 K antaa suhdeluvun 9.3, kun sitä selkeästi isompi vaikutus on vastusarvojen suhdeluvulla 1:100.

Huomattavaa on myös, että vastuksen kytkennässä eteenpäin antama kohinateho on korkeimmillaan silloin, kun tehoa vastaanottavan kytkennän Thévenin-ekvivalentti impedanssi on sama kuin vastuksen impedanssi.

Käytännössä siis:

• Vastusarvot pitää valita "kohtuullisen suuriksi", jotta niiden kautta kulkema virta ei merkittävästi kuumenna niitä
• Toisaalta vastusarvojen pitää olla sopivan pieniä niin että termisen kohinatehon ilmenemismuoto jännitteenä ei olisi kovin suuri
• Samalla pitää saada vastuksesta tehoa vastaanottavan asteen impedanssi poikkeamaan mahdollisimman paljon vastuksen impedanssista.

Analog Devices "RAQ" sarjassa "Resistor Noise can be Deafening, and Hard to Reduce" mainitaan peukalosääntö, että kytkennän toisistaan riippumattomat kohinalähteet jotka ovat voimakkuudeltaan alle 1/3 osa voimakkaimmasta lähteestä voidaan yleensä jättää huomiotta.

Komponentit

Ks. vastussarjat

---

Ulkoisia linkkejä

http://fi.wikipedia.org/wiki/Vastus

http://fi.wikipedia.org/wiki/Ominaisvastus

http://fi.wikipedia.org/wiki/Suprajohtavuus

http://en.wikipedia.org/wiki/Johnson-Nyquist_noise

http://en.wikipedia.org/wiki/Thévenin_equivalent

http://www.logwell.com/tech/components/resistor_values.html