Резисторы являются наиболее распространенными элементами в электронных схемах. Они состоят обычно из изоляционного корпуса с выводами соединенными материалом с известным удельным сопротивлением (ρ)
Резисторы обычно имеют вид стержня, трубки, пленки для поверхностного монтажа или проволоки определенной длины (l) и сечения (А).
Поэтому сопротивление резистора можно выразить следующей формулой:
Резисторы (сопротивление) оказывают сопротивление току, протекающему через них. Резисторы используют в основном для получения конкретных значений тока, а также применяются в делителях напряжения. И так основное предназначение резистора – это противодействие протеканию тока. Это действие они оказывают как для постоянного, так и для переменного тока.
Что такое резистор
Резисторы производят, в основном, в виде трубок из фарфора или керамики с металлическими выводами на обоих концах. На поверхности трубок может быть нанесен, например, слой углерода (у углеродных резисторов) или даже очень тонкий слой драгоценного металла (у металлизированных резисторов).
Так же резистор может быть выполнен из проволоки с высоким удельным сопротивлением (проволочные резисторы).
Основным параметром резистора является его постоянное сопротивление. В области больших частот у резистора, помимо сопротивления, появляются такие характеристики, как емкость и . Эти параметры резистора можно представить в виде следующей модели:
- R = сопротивление резистивного материала,
- CL = собственная емкость резистора,
- LR = индуктивность резистора,
- LS = индуктивность его выводов.
Здесь видно, что резистор имеет помимо собственного сопротивления еще и составляющие индукции и емкости. При применении в цепях переменного тока эти характеристики играют роль реактивного сопротивления, который в сочетании с собственным сопротивлением создают дополнительное сопротивление в схеме, которое в некоторых случаях необходимо учитывать.
Основными параметрами резисторов являются:
- Номинальное сопротивление — дано с учетом больших допустимых отклонений, содержащихся в диапазоне 0,1…20%.
- Номинальная мощность – максимально допустимая мощность рассеивания.
Номинальное напряжение – равно наибольшему напряжению, которое не вызывает изменения в свойствах резистора, и, в частности его повреждения. Номинальные значения напряжений для большинства резисторов составляет от нескольких десятков до нескольких сотен вольт.
На основании размера резистивного слоя или сечения проволоки можно определить значение сопротивления. В электронных схемах, в основном, используются резисторы многослойные. В случае работы с большими значениями тока и мощности, используются проволочные резистор.
Резисторы многослойные металлизированные являются термически стабильными, они надежные в работе и имеют низкий уровень шума (важно в профессиональной электронике).
Единицей измерения сопротивления является Ом (символ омега), и в основном на схемах обозначается буквой – R.
Из закона Ома: сопротивление резистора в 1 Ом — это такое сопротивление, когда при напряжении на его выводах в 1 вольт через него протекает ток равный 1 амперу.
Номинальный ряд и цветовая маркировка резисторов
Большинство производимых в мире резисторов имеют сопротивление из так называемого номинального ряда (Е). Каждый из видов номинального ряда поделен на декады, и в каждой десятке есть 6 (ряд E6), 12(ряд E12), (ряд E24) 24 значения.
Эти значения в декаде подобраны так, что с учетом допуска, сопротивления двух соседних значений перекрывают друг друга, и благодаря этому вы можете подобрать любые промежуточные сопротивления.
Стандартные допуски сопротивления резисторов равны 5, 10 или 20%. Соседние значения пересекаются в следующих случаях:
- для ряда E6 с 20% допуском,
- для ряда E12 с 10% допуском,
- для ряда Е24 с 5% допуском.
Величина сопротивления и отклонение отмечаются на резисторе в виде нескольких цветных колец (или точек). Первые цветные кольца (2 или 3) определяют значение в Ом, а последнее кольцо – допуск (отклонение).У небольших резисторов, как правило, величина сопротивления, допуск и температурный коэффициент (ТКС) иногда наносится с помощью 4…6 цветных полос. Более подробно о цветовой маркировки резисторов читайте .
В типоразмер и мощность резисторов
Как известно, напряжение, поданное на резистор, вызывает протекание в нем тока, а значит, на таком резисторе выделяется определенная часть мощности в виде тепла. Для исправного функционирования, это тепло резистор должен рассеивать в окружающее пространство. Эта его способность напрямую зависит его размеров.
Друзья, всем привет! На дворе зима а календарь говорит мне, что будни перетекают в приятные праздничные выходные, так что самое время для новой статьи. Для тех кто меня не знает, скажу, что меня зовут Владимир Васильев и я веду вот этот самый радиолюбительский блог, так что добро пожаловать!
В мы разбирались с понятием электрического тока и напряжения. В ней буквально на пальцах я постарался объяснить что представляет собой электричество. В помощь применял некие «сантехнические аналогии».
Боле того, я наметил для себя написать ряд обучающих статей для совсем начинающих радиолюбителей- электронщиков, так что дальше будет больше — не пропустите.
Сегодняшняя статья будет не исключением, сегодня я постараюсь как можно подробнее осветить тему резисторов. Резисторы хоть и являются, наверно самыми простыми радиокомпонентами, но у начинающих могут вызвать массу вопросов. А отсутствие ответов на них может привести к полному бардаку в голове и привести к отсутствию мотивации и желанию развиваться.
Что такое сопротивление?
Резистор — это пассивный элемент электрической цепи, обладающий фиксированным или переменным значением электрического сопротивления.
Резисторы обладают сопротивление, а что такое сопротивление? Постараемся с этим разобраться.
Чтобы ответить на этот вопрос, давайте вернемся снова к нашей сантехнической аналогии. Под действием силы тяжести или под действием давления насоса, вода устремляется от точки большего давления в точку с меньшим давлением. Так и электрический ток под действием напряжения течет из точки большего потенциала в точку с меньшим потенциалом.
Что может помешать движению воды по трубам? Движению воды может помешать состояние труб, по которым она бежит. Трубы могут быть широкими и чистыми, а могут быть загажены и вообще представлять собой печальное зрелище. В каком случае скорость водного потока будет больше? Естественно, что вода будет течь быстрее если ее движению не будет оказываться никакого сопротивления.
В случае с чистым трубопроводом так и будет, воде будет оказываться наименьшее сопротивление и ее скорость будет практически неизменной. В загаженной трубе сопротивление на водный поток будет значительным, и соответственно скорость движения воды будет не очень.
Хорошо, теперь переносимся из нашей водопроводной модели в реальный мир электричества. Теперь становится понятно, что скорость воды в наших реалиях представляет собой силу тока измеряемую в амперах. Сопротивление которое оказывали трубы на воду, в реальной токоведущей системе будет сопротивление проводов измеряемое в омах.
Как и трубы, провода могут оказывать сопротивление на ток. Сопротивление напрямую зависит от материала из которого сделаны провода. Поэтому совсем не случайно провода часто изготавливают из меди, так как медь имеет небольшое сопротивление.
Другие металлы могут оказывать очень большое сопротивление электрическому току. Так для примера, удельное сопротивление (Ом*мм²) нихрома составляет 1.1Ом*мм ². Величину сопротивления нетрудно оценить сравнив с медью у которой удельное сопротивление 0,0175 Ом*мм ². Неплохо да?
При пропускании тока через материал с высоким сопротивлением, мы можем убедиться, что ток в цепи будет меньше, достаточно провести несложные замеры.
Как выглядит резистор?
В природе встречаются абсолютно различные резисторы. Есть резисторы с постоянным сопротивление, есть резисторы с переменным сопротивлением. И каждый вид резисторов находит свое применение. Так давайте остановимся и постараемся уделить вниманием некоторые из них.
Само название говорит о том, что они обладают постоянным фиксированным сопротивлением. Каждый такой резистор изготавливается с определенным сопротивлением, определенной рассеиваемой мощностью.
Рассеиваемая мощность — это еще одна характеристика резисторов, так же как и сопротивление. Мощность рассеяний говорит о том, какую мощность может рассеять резистор в виде тепла (вы наверное замечали, что резистор во время работы может значительно нагреваться).
Естественно, что на заводе не могут изготавливать резисторы абсолютно любые. Поэтому постоянные резисторы имеют определенную точность указываемую в процентах. Эта величина показывает в каких пределах будет гулять результирующее сопротивление.И естественно, чем точнее резистор, тем дороже он будет. Так зачем переплачивать?
Также сама величина сопротивления не может быть любой. Обычно сопротивление постоянных резисторов соответствует определенному номинальному ряду сопротивлений. Эти сопротивления обычно выбираются из рядов типо Е3, Е6, Е12,Е24
Как видите резисторы из ряда Е24 имеют более богатый набор сопротивлений. Но это еще не предел так как существуют номинальные ряды E48, E96, E192.
На электрических схемах постоянные резисторы обозначаются эдаким прямоугольником с выводами. На самом условном графическом обозначении может надписываться мощность рассеяния.
 |
Так изображается обычный постоянный резистор. Мощность рассеивания может не указываться |
 |
Резисторы с рассеиваемой мощностью 0,125 Вт |
 |
Это изображение резистора с мощностью рассевания 0,25 Вт. |
 |
Резистор с рассеиваемой мощностью 1 Вт |
 |
Резистор с рассеиваемой мощностью 2 Вт. |
Вы когда-нибудь обращали внимание на различные «крутилки» в старой аналоговой технике. Например, задумывались ли о том что вы крутите, прибавляя громкость в старом, возможно даже ламповом телевизоре?
Многие регуляторы и различные «крутилки»представляют собой переменные резисторы. Так же как и постоянные резисторы, переменные также имеют различную рассеивающую мощность. Однако их сопротивление может меняться в широких пределах.
Переменные резисторы служат для регулирования напряжения или тока в уже готовом изделии. Как я уже упоминал этим резистором может регулироваться сопротивление в схеме формирования звука. Тогда громкость звука будет меняться пропорционально углу поворота ручки резистора. Так сам корпус находится внутри устройства, а та самая крутилка остается на поверхности.
Более того, бывают еще и сдвоенные, строенные, счетверенные и так далее переменные резисторы. Обычно их применяют, когда нужно параллельное изменение сопротивления сразу в нескольких участках схемы.
Переменный резистор это очень хорошо, но что если нам нужно изменение или подстройка сопротивления лишь на этапе сборки изделия?
Переменный резистор нам в этом не очень подходит. Переменный резистор обладает меньшей точностью нежели постоянный. Это плата за возможность регулировки, в результате которой сопротивление может гулять в некоторых пределах.
Конечно на этапе налаживания изделия может применяться так называемый подборочный резистор. Это обычный постоянный резистор, только при монтаже он подбирается из кучки резисторов с близкими номиналами.
Подбор резисторов имеет место быть когда требуется регулировка параметров изделия и при этом требуется высокая точность работы (чтобы требуемый параметр как можно меньше плавал). Таким образом нужно чтобы резистор был как можно большей точностью 1% или даже 0,5%.
Так для подстройки параметров схемы чаще всего применяют подстроечные резисторы. Эти резисторы специально придуманы для этих целей. Подстройка осуществляется посредством тоненькой часовой отвертки, причем после достижения требуемой величины сопротивления ползунок резистора часто фиксируют краской или клеем.
Формулы и свойства
При выборе резистора, помимо его конструктивной особенности, следует обращать внимания на основные его характеристики. А основными его характеристиками, как я уже упоминал, являются сопротивление и мощность рассеяния.
Между этими двумя характеристиками есть взаимосвязь. Что это значит? Вот допустим в схеме у нас стоит резистор с определенной величиной сопротивления. Но по каким-либо причинам мы выясняем, что сопротивление резистора должно быть значительно меньше того, что есть сейчас.
И вот что получается, мы ставим резистор с значительно меньшим сопротивлением и в соответствии с законом Ома мы можем получить небольшое западло.
Так как сопротивление резистора было большим, а напряжение в цепи у нас фиксированное, то вот что получилось. При уменьшении номинала резистора общее сопротивление в цепи упало, следовательно ток в проводах возрос.
Но что если мы поставили резистор с прежней мощностью рассеяния? При возросшем токе, новый резистор может и не выдержать нагрузки и умереть, его душа улетит вместе с клубком дыма из бездыханного тельца резистора
Выходит, что при номинале резистора 10 Ом, в цепи будет течь ток равный 1 А. Мощность которая будет рассеиваться на резисторе будет равняться
Видите какие грабли могут подстерегать на пути. Поэтому при выборе резистора, обязательно нужно смотреть его допустимую мощность рассеяния.
Последовательное соединение резисторов
А давайте теперь посмотрим как будут меняться свойства цепи при последовательном расположении резисторов. Итак у нас есть источник питания и далее стоят последовательно три резистора с различным сопротивлением.
Попробуем определить какой ток протекает в цепи.
Здесь хочется упомянуть, для тех кто не в теме, что электрический ток в цепи только один. Есть правило Кирхгофа, которое гласит что сумма токов втекающих в узел равно сумме токов вытекающих из узла. А так как в данной схеме у нас последовательное расположение резисторов и никаких узлов и в помине нет, то ясно, что ток будет один.
Для определения тока, нам нужно определить полное сопротивление цепи. Находим сумму всех резисторов показанных на схеме.
Полное сопротивление получилось равным 1101 Ом. Теперь зная что полное напряжение (напряжение источника питания)равно 10 В, а полное сопротивление равно 1101 Ом, тогда ток в цепи равняется I=U/R=10В/1101 Ом=0,009 А =9 мА
Зная ток мы можем определить напряжение, высаживаемое на каждом резисторе. Для этого также воспользуемся законом Ома. И получается напряжение на резисторе R1 будет равно U1=I*R1=0.009А*1000Ом=9В. Ну и тогда для остальных резисторов U2=0.9В, U3=0.09В. Теперь можно и проверить сложив все эти напряжения, ну и получив в результате значенье близкое напряжению питания.
Ах да вот вам и делитель напряжения. Если сделать отвод после каждого резистора то можно убедиться в наличии еще некоторого набора напряжений. Если при этом использовать равные сопротивления то эффект делителя напряжения будет еще более очевиден.
Кликните для увеличения
На изображении видно как меняется напряжение между разными точками -потенциалами.
Так как резисторы сами по себе являются хорошими потребителями тока, то понятно, что при использовании делителя напряжения, стоит выбирать резисторы с минимальными сопротивлениями. Кстати мощность расходуемая на каждом резисторе будет одинаковой.
Для резистора R1 мощность будет равняться P=I*R1=3.33A*3.33В=11,0889Вт. Округляем и получаем 11Вт. И каждый резистор естественно должен быть на это рассчитан. Потребляемая мощность всей цепи будет P=I*U=3.33A*10В=33,3Вт.
Сейчас я вам покажу какая мощность будет для резисторов имеющих разное сопротивление.
Кликните для увеличения
Мощность потребляемая всей цепочкой, изображенной на рисунке, будет равняться P=I*U=0.09A*10В=0,9Вт.
Теперь рассчитаем мощность потребляемую каждым резистором:
Для резистора R1: P=I*U=0.09A*0.9В=0,081Вт;
Для резистора R2: P=I*U=0.09A*0.09В=0,0081Вт;
Для резистора R3: P=I*U=0.09A*9В=0,81Вт.
Из этих наших расчетов становится понятной закономерность:
- Чем больше общее сопротивление цепочки резисторов, тем меньше будет ток в цепи
- Чем больше сопротивление конкретного резистора в цепи, тем большая мощность будет на нем выделяться и тем больше он будет греться.
Поэтому становится понятной необходимость подбирать номиналы резисторов в соответствии с их потребляемой мощностью.
Параллельное соединение резисторов
С последовательным расположение резисторов думаю более менее понятно. Так давайте рассмотрим параллельное соединение резисторов.
Здесь на этом изображении схемы показано различное расположение резисторов. Хотя в заголовке я упомянул о параллельном соединении, думаю наличие последовательно соединенного резистора R1 позволит нам разобраться в некоторых тонкостях.
Итак суть заключается в том что последовательная схема соединения резисторов является делителем напряжения, а вот параллельное соединение представляет собой делитель тока.
Рассмотрим это подробнее.
Ток течет от точки с большим потенциалом к точке с меньшим потенциалом. Естественно, что ток из точки с потенциалом 10В стремится к точке нулевого потенциала — земле. Маршрут тока будет: Точка10В —>>точка А—>>точка В—>>Земля.
На участке пути Точка 10 —Точка А, ток будет максимальным, ну просто потому, что ток бежит по прямой и не разделяется на развилках.
Далее по правилу Кирхгофа, ток будет раздваиваться. Получается ток в цепи резисторов R2 и R4 будет одним а в цепи с резистором R3 другим. Сумма токов этих двух участков будет равняться току на самом первом отрезке (от источника питания до точки А).
Давайте рассчитаем эту схему и узнаем значение тока на каждом участке.
Для начала узнаем сопротивление участка цепи резисторов R2, R4
Значение резистора R3 нам известен и равен 100Ом.
Теперь находим сопротивления участка АВ. Сопротивление цепи резисторов, соединенных параллельно будет вычислено по формуле:
Ага, подставили в формулу наши значения для суммы резисторов R2 и R4 (Сумма равна 30 Ом и подставляется вместо формульной R1) и значение резистора R3 равное 100 Ом (Подставляется вместо формульной R2). Вычисленное значение сопротивления на участке АВ равняется 23 Ом.
Как видите выполнив несложные вычисления наша схема упростилась и свернулась и стала нам уже более знакомой.
Ну и полное сопротивление цепи будет равняться R=R1+R2=23Ом+1Ом=24Ом. Это мы нашли уже по формуле для последовательного соединения. Мы это рассматривали так что на этом останавливаться не будем.
Теперь ток на участке до разветвлений (участок Точка 10В —>>Точка А) мы сможем найти по формуле Ома.
I=U/R=10В/24Ом=0,42A . Получилось 0,42 ампера. Как мы уже обсуждали этот ток будет один на всем пути от точки максимального потенциала, до точки А. На участке А В, значение тока будет равно сумме токов с участков полученных после разделения.
Чтобы определить ток на каждом участке между точками А и В, нам нужно найти напряжение между точками А и В.
Оно как уже известно будет меньше напряжения питания 10В. Его мы найдем по формуле U=I*R=0.42A*23Ом=9,66В.
Как вы могли заметить полный ток в точе А (равный сумме токов параллельных участков) умножается на результирующее сопротивление запараллеленных (сопротивление резистора R1 мы не учитываем) участков цепи.
Теперь мы можем найти ток в цепи резисторов R2, R4. Для этого напряжение между точками А и В разделим на сумму этих двух резисторов. I=U/(R2+R4)=9.66В/ 30Ом=0,322А.
Ток в цепи резистора R3 тоже найти не сложно. I=U/R3=9.66В/100Ом=0,097А.
Как видите при параллельно соединении резисторов ток делится пропорционально значениям сопротивлений. Чем больше сопротивление резистора, тем меньше будет ток на этом участке цепи.
В тоже время напряжение между точками А и В, будет относиться к каждому из параллельных участков (напряжение U=9.66В мы использовали для расчетов и там и там).
Здесь хочется сказать как напряжение и ток распределяются по схеме.
Как я уже говорил ток до разветвления равен сумме токов после развилки. Впрочем умный мужик Кирхгоф нам это уже рассказывал.
Получается следующее: Ток I на развилке разделится на три I1, I2, I3, а затем снова воссоединится в I как было и в самом начале, получаем I=I1+I2+I3.
Для напряжения или разности потенциалов, что есть одно и тоже будет следующее. Разность потенциалов между точками А и С (далее буду говорить напряжение AC), не равна напряжениям BE, CF,DG. В тоже время напряжения BE, CF,DG , будут равны между собой. Напряжение на участке FH вообще равно нулю, так как напряжению просто не на чем высаживаться (нет резисторов).
Думаю тему параллельного соединения резисторов я раскрыл, но если есть еще какие-то вопросы то пишите в комментариях, чем смогу помогу
Преобразование звезды в треугольник и обратно
Существуют схемы, в которых резисторы соединены так, что не совсем понятно где есть последовательное соединение а где параллельное. И как же с этим быть?
Для этих ситуаций есть способы упрощения схем и вот одни из них это преобразование треугольника в эквивалентную звезду или наоборот, если это необходимо.
Для преобразования треугольника в звезду считать будем по формулам:
Для того чтобы совершить обратное преобразование нужно воспользоваться несколько другими формулами:
С вашего позволения я не буду приводить конкретные примеры, все что требуется это только подставить в формулы конкретные значения и получить результат.
Этот метод эквивалентного преобразования будет служить хорошим подспорьем в мутных случаях, когда не совсем понятно с какой стороны подступиться к схеме. А тут порой поменяв звезду на треугольник ситуация проясняется и становится более знакомой.
Ну чтож дорогие друзья вот и все, что я хотел вам сегодня рассказать. Мне кажется эта информация будет полезной для вас и принесет свои плоды.
Хочу еще добавить, что многое из того что я здесь выложил очень хорошо расписано в книгах и , так что рекомендую прочитать обзорные статьи и скачать себе эти книжки. А будет еще лучше, если вы их раздобудете где-нибудь в бумажном варианте.
P.S. У меня на днях возникла одна идея о том как можно получить интересный способ заработка на знаниях электроники и вообще радиолюбительском хобби так что обязательно подпишитесь на обновления.
Кроме того относительно недавно появился еще один прогрессивный способ подписки через форму сервиса Email рассылок, так что люди подписываются и получают некие приятные бонусы, так что добро пожаловать.
А на этом у меня действительно все, я желаю вам успехов во всем, прекрасного настроения и до новых встреч.
С н/п Владимир Васильев.
Конструктор ЗНАТОК 320-Znat «320 схем» — это инструмент, который позволит получить знания в области электроники и электротехники а также достичь понимания процессов происходящих в проводниках.
Конструктор представляет собой набор полноценных радиодеталей имеющих спец. конструктив, позволяющий их монтаж без помощи паяльника. Радиокомпоненты монтируются на специальную плату — основание, что позволяет в конечном итоге получить вполне функциональные радиоконструкции.
Используя этот конструктор можно собрать до 320 различных схем, для построения которых есть развернутое и красочное руководство. А если подключить фантазию в этот творческий процесс то можно получить бесчисленное количество различных радиоконструкций и научиться анализировать их работу. Этот опыт я считаю очень важен и для многих он может оказаться бесценным.
Вот несколько примеров того, что Вы можете сделать благодаря этому конструктору:
Летающий пропеллер;
Лампа,включаемая хлопком в ладоши или струей воздуха;
Управляемые звуки звездных войн, пожарной машины или скорой помощи;
Музыкальный вентилятор;
Электрическое световое ружье;
Изучение азбуки Морзе;
Детектор лжи;
Автоматический уличный фонарь;
Мегафон;
Радиостанция;
Электронный метроном;
Радиоприемники, в том числе FM диапазона;
Устройство, напоминающее о наступлении темноты или рассвета;
Сигнализация о том, что ребенок мокрый;
Защитная сигнализация;
Музыкальный дверной замок;
Лампы при параллельном и последовательном соединении;
Резистор как ограничитель тока;
Заряд и разряд конденсатора;
Тестер электропроводимости;
Усилительный эффект транзистора;
Схема Дарлингтона.
Резистор – это наиболее распространенный электронный компонент. Он является важной частью практически каждой электронной схемы. Основная характеристика резистора - сопротивление, играющее главную роль в нашем любимом уравнении закона Ома.
Что такое резистор
Резистор - это электронный компонент, который имеет определенное, никогда не меняющееся электрическое сопротивление. Сопротивление резистора ограничивает поток электронов через цепь. Резистор пассивный компонент, т. е. он только потребляют энергию (не генерирует ее).
Резисторы обычно добавляют в цепь, где они дополняют активные компоненты, такие как операционные усилители, транзисторы, микроконтроллеры и.т.д.
Как правило, резисторы используются для ограничения тока, в схемах делителя напряжения и в качестве подтягивающих резисторов на линии ввода/вывода. Существует несколько .
Единицы измерения сопротивления резисторов
Электрическое сопротивление резисторов измеряется в омах. Символ сопротивления - греческая заглавная буква Омега: Ω .
Простое определение сопротивления резистора: 1Ом - это сопротивление между двумя точками, где 1 Вольт приложенной потенциальной энергия будет толкать 1 Ампер тока.
В международной системе единиц (СИ) большие или меньшие значения Ом могут быть обозначены с префиксом как кило-, мега- или гига-, чтобы облегчить обозначение и чтение больших номиналов сопротивлений.
Очень часто можно увидеть резисторы в кОм (1000 Ом) и МОм (1000000 Ом), и гораздо реже можно встретить мОм (0,0001 Ом). Например, 4700 Ом - эквивалентный резистор 4,7 кОм, резистор 5600000 Ом может быть записана в виде 5,600 кОм или (чаще) 5,6 МОм.
Обозначение резисторов на схеме
Все резисторы имеют два вывода, по одному на каждом конце корпуса резистора. Обозначение резисторов на схеме бывает 2 видов:
Обозначение резистора R1 представляет собой американский стандарт, а обозначение R2 представляет собой международный, в том числе и отечественный.
Выводами резистора являются линии, отходящие от зигзага (или прямоугольник), которыми резистор подключается к остальной части цепи.
Резистор на схеме обозначается двумя метками.
- Первая метка - с приставкой Ом (кОм, МОм), которая имеет решающее значение для оценки принципиальной схемы.
- Вторая метка - название резистора, как правило, обозначатся буквой R с уникальным порядковым номером на схеме. Например, вот несколько резисторов в цепи таймера NE555:
В этой цепи, резисторы (R1 и R2) играют ключевую роль в установке частоты сигнала на выходе таймера NE555. Другой резистор (R3) ограничивает ток, протекающий через светодиод.
Как ни крути, но если Вы не знаете обозначения элементов на схемах и вообще не знаете, что такое радиосхема, то Вы - не электронщик! Но это дело поправимо, не переживайте;-). Начинаю цикл статей про виды и обозначения на схемах радиоэлементов. Начнем с самого распространненого радиоэлемента - резистора .
Радиоэлемент "резистор" имеет важное свойство - сопротивление электрическому току. Резисторы бывают постоянными и переменными. В жизни постоянные резисторы могут выглядеть примерно вот так:
Слева мы видим резистор, который рассеивает очень большую мощность, поэтому он такой большой. Справа мы видим маленький крохотный SMD резистор, который рассеивает очень маленькую мощность, но при этом отлично выполняет свою функцию. Про то, как определить сопротивление резистора, можно прочитать в статье Маркировка резисторов . А вот так выглядит постоянный резистор на электрических схемах:
Наше отечественное изображение резистора показывают прямоугольником (слева), а заморский вариант (справа), или как говорят - буржуйский, используется в иностранных радиосхемах.
А вот так выглядит маркировка мощности на них:
Переменные резисторы выглядят как-то так:
Переменный резистор, который управляет напряжением называется потенциометром , а тот, который управляет силой тока - реостатом. Здесь заложен принцип Делителя напряжения и Делителя тока соответственно.
Вот так обозначаются перменные резисторы на схемах:
Соответственно отечественный и зарубежный вариант.
А вот и их цоколевка (расположение выводов):
Переменники, у которых сопротивление можно менять только при помощи отвертки или шестигранного ключика, называются подстроечными переменными резисторами . У них есть специальные пазы, для регулировки сопротивления.
А вот так обозначаются подстроечные резисторы:
Чтобы включить его как реостат , нам нужно два вывода соединить вместе.
Также существуют и другие виды резисторов. Это могут быть термисторы, варисторы, фоторезисторы. Термисторы - это резисторы на основе полупроводниковых материалов. Их сопротивление резко зависит от температуры окружающей среды. Есть такой важный параметр, как ТКС - тепловой коэффициент сопротивления. Грубо говоря, этот коэффициент показывает на сколько изменится сопротивление термистора при изменении температуры окружающей среды. Этот коэффициент может быть как отрицательный, так и положительный. Если ТКС отрицательный, то такой термистор называют термистором:-), а если ТКС положительный, то такой термистор называют позистором. Какой еще нафиг ТКС, что к чему? Не замарачивайтесь, все просто:-). У термисторов при увеличении температуры окружающей среды сопротивление падает. У позисторов с увеличением температуры окружающей среды растет и сопротивление.
Так как термисторы обладают отрицательным коэффициентом (NTC - Negative Temperature Coefficient - отрицательный ТКС), а позисторы положительным коэффициентом (РТС - Positive Temperature Coefficient - положительный ТКС), то и на схемах они будут обозначаться соответствующим образом.
Есть также особый класс резисторов, которые резко изменяют свое сопротивление при увеличении напряжения - это варисторы.
Это свойство варисторов широко используют от защиты перенапряжений в цепи, а также от импульсных скачков напряжения. Допустим у нас скаканула напруга, при этом также сразу же резко уменьшилось сопротивление варистора. Весь электрический ток сразу же начнет протекать через варистор, тем самым защищая основую цепь радиоэлектронного устройства. На схемах варисторы обозначаются вот таким образом:
Большой популярностью также пользуются Фоторезисторы . Весь прикол заключается в том, что они изменяют свое сопротивление, если на них посветить. В этих целях можно применять как солнечный свет, так и искусственный, например от фонарика.
На схемах они обозначаются вот таким образом:
В настоящее время резисторы используются абсолютно во всей радиоаппаратуре. Переменные резисторы регулируют громкость ваших компьютерных колонок. Фоторезисторы и термисторы используются в охранно-пожарной сигнализации, как высокочувствительные датчики. Не знание схемотехники резисторов - это все равно, что не знание таблицы умножения.
Она устанавливается соответствующим ГОСТ и указывается с помощью маркировки на элементе или на таре. Численное значение номинальной величины устанавливается рядами предпочтительных чисел, т.е. десятичными рядами геометрических прогрессий, первый член которых равен 1, а знаменатель q определяет количество номинальных значений в десятичном (от 1 до 10) интервале. Любой член такой прогрессии a N равен:
где N - номер искомого члена.
Для номинальных значений параметров электроэлементов наиболее употребительны ряды предпочтительных чисел, которым присвоены обозначения Е6, Е12, Е24 и т.д.
Элементы этих рядов вычисляются соответственно следующим образом. Сначала определяются основания рядов:
а, затем, подставляя в формулу значения q, определяем ряды:
Е6 1,0; 1,5; 2,2; 3,3; 4,7; 6,8.
Е12 1,0; 1,2; 1,5; 1,8; 2,2; 2,7; 3,3; 3,9; 4,7; 5,6; 6,8; 8,2.
Использование рядов предпочтительных чисел сокращает количество номиналов, уменьшает число типоразмеров элементов и удешевляет производство.
1.2. Допуск на параметр резистора
Допускаемое отклонение фактической величины от номинальной называется допуском и указывается в процентах или с помощью класса точности.
ГОСТ 9664-61 определяет следующие стандартные отклонения действительной величины параметра от номинальной (в %).
... ± 0,01; ± 0,02; ± 0,05; ± 0,1; ± 0,2; ± 0,5; ± 1,0; ± 5,0; ± 10,0; ± 20,0; ± 30,0....
Наиболее часто используются: 1, 2, и 3 классы точности. Класс точности не является показателем качества.
1.3. Параметры, характеризующие электрическую прочность резистора
Электрическая прочность - это способность ЭРЭ выдерживать электрические нагрузки без потери работоспособности.
Электрическую прочность характеризуют следующие напряжения.
U ном - максимальное напряжение, под которым при нормальных условиях (температура 15...25 °C; влажность 45...75 %, давление 650...800 мм.рт.ст.) элемент может находиться в течение гарантированного срока службы.
U раб - напряжение, соответствующее эксплуатационным условиям и требованиям надежности. Для соблюдения условий нормальной работы ЭРЭ должно выполняться неравенство:
U исп - максимальное напряжение, под которым ЭРЭ может находиться небольшой промежуток времени (примерно несколько секунд).
U пpo6 - минимальное напряжение, при котором наступает пробой изоляции ЭРЭ.
1.4. Номинальная мощность резистора
Номинальная мощность (PHOM) - максимально допустимая мощность, которую элемент может рассеивать в течение гарантированного срока службы при непрерывной электрической нагрузке и определенных условиях окружающей среды: температуры, влажности и атмосфеР ном давлении, и при условии, что напряжение на элементе не превышает U ном.
1.5. Параметры, характеризующие потери
На электрические параметры некоторых элементов схем большое влияние оказывает различные потери. Особенно они влияют на параметры колебательных контуров, так как определяют их активное сопротивление.
Активное сопротивление r складывается из:
Активного сопротивления проводников току высокой частоты;
Сопротивлений, определяемых диэлектрическими потерями;
Сопротивлений, вносимых экранами, сердечниками и различными деталями;
Сопротивления, вносимого различными нагрузками.
Рассмотрим некоторые из них.
1. Сопротивление проводников. Известно, что сопротивление прямолинейного проводника переменному току больше его сопротивления постоянному току (омическое сопротивление) из-за явления поверхностного или Скин-эффекта. Суть заключается в следующем. При прохождении по проводнику переменного тока образуется магнитное поле, под влиянием которого в проводнике возникает индукционный ток. Взаимодействие этого тока с основным вызывает перераспределение тока по сечению проводника так, что плотность тока в наружных частях сечения возрастает, а во внутренних - падает. С увеличением частоты ток сильнее оттесняется к поверхности проводника, занимая все более тонкий слой. Рассмотрим схему этого явления (см. рис. 1.1).
Рисунок 1.1. а) - возникновение скин-эффекта; б) - кривые распределения тока по сечению проводника при токах различной частоты: f1, f2 f3
В прямолинейном проводнике круглого сечения мгновенное направление переменного тока i1 указано стрелкой. Ток i1 возбуждает магнитное поле Н1, имеющего вид концентрических окружностей и направленных по часовой стрелке. Это поле Н1, пронизывая проводник, возбуждает индукционный ток i2, который создает вторичное магнитное поле Н2, направленное противоположно основному. Циркуляция тока i2 показана пунктирной линией и стрелкой. Линии тока i2 в наружных частях проводника совпадают, а во внутренних - они противоположны. Поэтому плотность тока в наружных слоях проводника возрастает, а во внутренних падает. Поэтому уменьшается действующее, или эффективное сечение проводника, что ведет к повышению сопротивления провода току высокой частоты, которое может быть в несколько раз выше значения сопротивления постоянному току.
Оказывает влияние на величину сопротивления проводника и шероховатость поверхности.
Рис. 1.2.
Шероховатости удлиняют путь тока и увеличивают сопротивление проводника. А в совокупности с действующим Скин- эффектом сопротивление еще больше увеличивается и может достигать 50...100 % роста на частотах в сотни МГц. Для предотвращения этого явления токопроводящие поверхности тщательно полируют и покрывают слоем серебра, тогда поверхность меньше подвергается окислению. Для защиты используется также покрытие слоем радия, потом Ag, потом снова радием.
Сопротивление криволинейного проводника может значительно отличаться от сопротивления прямолинейного проводника при всех прочих равных условиях. Это объясняется тем, что на любом участке криволинейного проводника распределение тока по сечению определяется как собственным магнитным потоком, так и магнитным потоком соседних участков. Поэтому ток оттесняется к внутренним участкам катушки, а активное сечение уменьшается (см. рис. 1.3). При этом действующее сечение уменьшается, сопротивление возрастает. Это явление называется эффектом близости и особенно сильно проявляется в проводниках, свернутых в виде спирали. Сопротивление может возрасти в несколько раз.
Рис. 1.3.
2. Потери в диэлектрике. Они возникают в тех элементах, где имеется несовершенный диэлектрик, находящийся в переменном электрическом поле. Например, в конденсаторах, катушках индуктивности, переключателях, цоколях и панельках и т.п. Каждый такой случай можно уподобить наличию несовершенного диэлектрика в конденсаторе. Поэтому можно рассматривать диэлектрические потери в конденсаторе.
При невысоких напряжениях диэлектрические потери в основном вызываются замедленной поляризацией и проводимостью диэлектрика. Благодаря потерям в полной проводимости конденсатора появляется активная составляющая, которая изменяет угол сдвига фаз φ между током и напряжением. В идеальном конденсаторе φ=90°, в конденсаторе с потерями φ
Мощность потерь может быть выражена соотношением:
P n = UI cos(φ).
Диэлектрические потери становятся значительными лишь при применении низкокачественных диэлектриков и на высоких частотах. При повышении температуры диэлектрические потери увеличиваются.
1.6. Характеристики стабильности
Стабильность параметров - это способность элементов сохранять свои первоначальные параметры в пределах, установленных ТУ и ГОСТ при воздействии внешних факторов.
Внешние воздействия делятся на климатические и механические.
К механическим воздействиям относятся вибрация и удары, а к климатическим - температура, влажность, атмосферное давление.
Наиболее существенное влияние на параметры оказывает колебание температуры. На ЭРЭ воздействует температура окружающей среды, подогрев со стороны других элементов, а также самонагрев ЭРЭ, связанный с выделением тепла. Под влиянием температуры происходит изменение размеров отдельных деталей и их взаимное перемещение, изменяются величина диэлектрической проницаемости диэлектриков и удельное электрическое сопротивление проводников.
Изменения, вызываемые температурой делятся на обратимые и необратимые. Обратимое изменение параметра - это такое, при котором параметр изменяется в соответствии с изменением температуры, а после установления первоначальной температуры параметр возвращается к своему исходному значению. Такие изменения характеризуются температурным коэффициентом (ТК).
Необратимые изменения свидетельствуют о несовершенстве конструкции элемента, в котором могут возникать остаточные деформации и проявляться механизмы старения.
Изменение атмосферного давления наиболее сильно сказывается на электрической прочности: при понижении давления электрическая прочность падает. Для защиты элементов применяется герметизация.
Механические воздействия: вибрации, удары, растяжение, скручивание могут привести к обрыву проволочного вывода или нарушению целостности контактного узла, что приводит к катастрофическим отказам. Кроме того, может иметь место нарушение герметичности конструкции, растрескивание заливочного компаунда или опрессовочной пластмассы.
Для оценки влияния механических воздействий введем следующие понятия.
Вибропрочность - свойство противостоять разрушающему воздействию вибрации и после длительного ее воздействия сохранять способность к выполнению своих функций.
Виброустойчивость - способность выполнять свои функции в условиях вибрации.
Особенно опасен механический резонанс, когда частота собственных колебаний совпадает с внешней частотой.
2. Резисторы: классификация, основные параметры
Резистор - электроэлемент, предназначенный для поглощения электрической энергии и распределения ее между другими элементами. Резисторы составляют примерно 50 % от общего числа монтируемых элементов.
Промышленность выпускает различные типы резисторов с номинальным сопротивлением от долей Ом до ТОм (10 12 Ом) с допускаемыми отклонениями ±(0,001...30) %.
Классификация резисторов производится по характеру изменения сопротивления, назначению и материалу резистивного элемента (см. рис. 2.1).
Рис. 2.1.
Дадим разъяснения к рисунку 2.1.
Резисторы постоянного сопротивления применяются в качестве нагрузок усилительных каскадов, делителей напряжения, в фильтрах цепей питания, добавочных сопротивлений и шунтов измерительных цепей и т.д. Они являются изделиями массового производства и стандартизованы.
По характеру изменения сопротивления резисторы делятся следующим образом. Резисторы переменного сопротивления регулируемые применяются в качестве плавных регуляторов усиления, для точной и плавной установки напряжения (например, в регуляторах громкости). Подстрочные резисторы предназначены для точной установки сопротивления при разовой настройке и регулировке прибора при изготовлении и ремонте аппаратуры.
Резисторы с нелинейной вольт-амперной характеристикой (ВАХ) предназначены для устройств автоматики, измерительных цепей автоматического регулирования и стабилизации токов и напряжений. К ним относятся варисторы, сопротивление которых зависит от приложенного напряжения, терморезисторы,
сопротивление которых зависит от температуры, магниторезисторы и фоторезисторы.
По назначению резисторы могут быть разделены на элементы общего и специального назначения.
Резисторы общего назначения используются в качестве нагрузок, поглотителей и делителей в цепях питания, элементов шунтов, регуляторов громкости и тембра, в цепях формирования импульсов, в измерительных приборах невысокой точности и т.д.
В данную группу входят резисторы постоянного сопротивления, величина сопротивления которых фиксируется при изготовлении, и резисторы переменного сопротивления, конструкции которых позволяют плавно менять величину сопротивления. Диапазон величин сопротивлений резисторов общего назначения варьируется от 10 Ом до 10 МОм. Номинальные мощности рассеяния от 0,125 до 100 Вт.
Резисторы специального назначения, обладающие определенными специфическими свойствами и параметрами, могут быть разделены на следующие виды.
1. Высокоомные резисторы - преимущественно композиционного типа с сопротивлением до 10 13 Ом применяются в устройствах для измерения очень малых токов: в дозиметрах различных излучений. Номинальная мощность обычно не указывается, а рабочие напряжения составляют 100...300 В. Типы: С5- 23, КВМ (здесь и далее во втором разделе расшифровки будут даны ниже в соответствующих разделах, посвященных отдельным типам резисторов).
2. Высоковольтные резисторы - с сопротивлением до 10 11 Ом, но большей мощности и более крупные по размерам, чем высокоомные резисторы. Применяются в делителях напряжения и поглотителях, для искрогашения, разряда конденсаторов фильтров и т.д. Рабочие напряжения 10...60 кВ. Типы: КЛВ, С3-5, С3-6 и др.
3. Высокочастотные резисторы - преимущественно поверхностного типа, предназначены для аппаратуры, работающей на частотах свыше 10 МГц, кабелях, волноводах. Высокочастотные резисторы используют при конструировании высоко и сверхвысокочастотных трактов аппаратуры в качестве согласующих нагрузок, аттенюаторов, эквивалентов антенн, элементов волноводов, а также в измерительной приемно-передающей и радиолокационной аппаратуре.
Отличаются малой собственной емкостью и индуктивностью из- за отсутствия нарезки и выводов, а также защитной эмали. Номинальная мощность некоторых резисторов доходит до 5, 20 и 50 кВт, поэтому требуется охлаждение. Сопротивление таких резисторов не превышает 300 Ом. Типы: МУН, МОУ, УНУ, С2-20, С6-2...9 и др.
4. Прецизионные и полупрецизионные резисторы - применяются в точных измерительных устройствах, релейных системах, магазинах сопротивлений. Отличаются высокой точностью изготовления, повышенной стабильностью основных параметров, часто выполняются герметизированными. Величины сопротивлений: 0,1 Ом...1МОм. Р ном не более 10 Вт. Типы: БЛП, С2-10, С2-13 и др.
5. Миниатюрные резисторы - предназначены для малогабаритной аппаратуры. Р ном составляет 0,01...0,125 Вт, сопротивление до 5 МОм. Типы: УЛМ, КИМ и др.
По конструктивному оформлению резисторы можно разделить следующим образом:
а) резисторы с проводящим элементом, представляющим собой пленку, осажденную на поверхность изоляционного основания;
б) резисторы с объемным проводящим элементом;
в) резисторы с проводящим элементом из проволоки и микропроволоки.
Основная классификация резисторов проводится по типу проводящего элемента.
В соответствии с новой действующей системой существует сокращенное обозначение резисторов (см. табл. 2.1), состоящее из трех элементов .
В старой системе резисторы обозначались следующим образом. С - резисторы постоянные;
СП - резисторы переменные;
СТ - терморезисторы;
СН - варисторы.
Второй элемент обозначал вид резисторного элемента, а третий - тип разработки.
С1 - углеродистые и бороуглеродистые;
С2 - металлодиэлектрические и металлоокисные;
С3 - композиционные пленочные;
С4 - композиционные объемные;
С5 - проволочные;
С 6 - металлопленочные;
С7 - полупроводниковые.
Элементы | Пример обозначения |
||
Первый | Второй | Третий |
|
Р - резисторы, РП - резисторы переменные | 1- непроволочные, 2- проволочные, металлофольговые | Порядковый номер разработки конкретного типа резистора | Р1-26 (постоянный непроволочный резистор с порядковым номером разработки 26) |
ТР - терморезисторы с отрицательным ТКС, ТРП - терморезисторы с положительным ТКС. | Полупроводниковыематериалы не обозначаются | Порядковый номер разработки | ТР-7 (терморезистор с отрицательным ТКС с порядковым номером разработки 7) |
ВР - варисторы постоянные, ВРП -варисторы переменные | Полупроводниковые материалы не обозначаются | Порядковый номер разработки | ВРП-14 (варистор переменный с порядковым номером разработки 14) |
Резисторы с такими обозначениями можно встретить как в аппаратуре, так и в продаже. В еще более старой системе обозначений у резисторов был буквенный код, обозначавший тип резистора и его основные свойства, например, маркировка МЛТ означала, что резистор металлопленочный лакированный, термостойкий, а УЛМ - углеродистый лакированный, малогабаритный. Резисторы с такой маркировкой можно встретить в аппаратуре, но все реже и реже.
2.2. Основные параметры и свойства резисторов
Свойства резисторов характеризуются следующими основными параметрами:
Номинальным сопротивлением;
Допускаемым отклонением;
Номинальной мощностью;
Электрической прочностью;
Стабильностью;
Уровнем собственных шумов;
Надежностью, размерами, массой, стоимостью.
Рассмотрим их более подробно.
Величина сопротивления (R ном) является основным параметром и определяется размерами проводящего элемента и свойствами его материалов.
Типичные конструкции проводящих элементов приведены на рисунке 2.2.
Для резисторов цилиндрической формы с проводящим элементом, нанесенным на изоляционную поверхность, когда толщина проводящей пленки мала по сравнению с диаметром основания (см. рис. 2.2. (а)), величина сопротивления определяется по формуле:
где: р- удельное сопротивление пленки; h - толщина пленки;
L - длина пленки;
D - диаметр основания.
Рис. 2.2. Основные конструкции резисторов (пояснения смотри в тексте)
Величину сопротивления поверхностного типа можно изменить, если последовательно снимать части слоя проводящего элемента путем спиральной нарезки (рис. 2.2 (6)) или прорезанием изолирующих канавок (рис. 2.2 (в)). Это позволяет увеличивать сопротивление резисторов и свести к минимуму влияние переходного сопротивления в контактном узле на полное сопротивление резистора.
Для объемной конструкции (рис. 2.2 (г)) величина сопротивления определяется формулой:
где D - диаметр проводящего элемента.
Сопротивление проволочных резисторов определяется длиной проволоки, ее удельным сопротивлением и площадью поперечного сечения (рис. 2.2 (д)):
В конструкциях резисторов переменного сопротивления применяются обычно подковообразные проводящие элементы (рис. 2.2 (е)).
Номинальные величины сопротивлений стандартизованы.
Для резисторов постоянного сопротивления согласно ГОСТ 2825-67 установлено 6 рядов: Е6; Е12; Е24; Е48; Е96; Е192, а для резисторов переменного сопротивления согласно ГОСТ 10318-80 установлен ряд Е6. Число после буквы Е указывает количество значений номиналов в каждом десятичном интервале.
На резисторы наносится буквенно-цифровая маркировка. Интересно, что систем маркировки достаточно много, а у некоторых производителей она своя. С другой стороны, с уменьшением размеров резисторов, громоздкие системы маркировки постепенно были вытеснены более компактными. В результате на резисторах в настоящее время маркируется только отклонение и номинал.
Проследим историю маркировок, от старых, которые еще могут встретиться, до современных.
1. Буквенно-цифровая маркировка резистора содержала номинальную мощность, номинальное сопротивление, допуск или класс точности и дату изготовления. Нередко на резисторе умещался и логотип завода- изготовителя. Номинальное сопротивление обозначалось цифрами с указанием единицы измерения следующим образом: Ом обозначались буквой "R", или "Е", или вообще без буквы; кОм обозначались буквой "К", МОм - буквой "М", ГОм - буквой "Г", или "G", ТОм - буквой "Т" (тераомы).
Например, надпись "220Е", или "220", или "220R", или "220Ω" обозначала номинал 220 Ом, 68К - 68 кОм, "3,3М" или "3М3" - 3,3 МОм, "4Г7" - 4,7 ГОм, "1Т", или "1ТО" - 1 ТОм и т.д. (см. рис. 2.3 (а)-(в)).
Рис. 2.3 в).
2. Затем появилась система маркировки с помощью линейчатого набора полосок различного цвета, с помощью которых кодировалось отклонение и сопротивление, а также ТКС. Расшифровка параметров в этом случае производилась так, как указано на рисунке 2.4. Сразу появилась кодировка из трех, четырех, пяти и шести колец. Это сильно затруднило расшифровку нанесенного спектра полосок без специальных средств (каталога или специального электронного расшифровщика). Вдобавок к этому такая система обладает еще рядом недостатков. Во-первых, необходимо сильно напрягать зрение, чтобы отличать полоски, например серого от белого цвета, или голубого от серого, особенно у резистора, установленного на плате внутри корпуса, или при искусственном освещении. Цвета со временем изменяются (выцветают), что может внести ошибку при определении параметров ЭРЭ. Во-вторых, при потере цвета хотя бы одной полоски, например, стирание или перегорание краски, информация о резисторе теряется безвозвратно. В-третьих, у некоторых резисторов (отечественных с допуском ±20 %) пятиполосной системы, пятая полоса, обозначающая допуск не ставится; аналогично при четырехполосной системе с таким же допуском последняя полоска отсутствует. В результате система, соответственно, становится в первом случае четырехполосной, а во втором - трехполосной. Если во втором случае путаницы не происходит, так как зарубежной трехполосной кодировки не существует, то получившаяся четырехполосная кодировка может дать ошибочное значение номинала резистора. В-четвертых, выигрыш по размеру у такой системы - небольшой.
В цветовую кодировку некоторые производители включают и тип резисторов и ТКС, но такие системы еще более сложны для расшифровки.
По перечисленным выше причинам, такая система маркировки резисторов очень неудобна, но она используется некоторыми производителями.
Рис. 2.4.
3. Современные резисторы для поверхностного монтажа (бескорпусные и безвыводные) потребовали другой системы маркировки. При размерах корпуса в несколько миллиметров имеется возможность размесить всего несколько знаков. Поэтому производители чип-компонентов используют преимущественно числовую кодировку и только номинала резисторов (см. примеры на рис. 2.5 (а)-(в)). Для этого используется или трехпозиционный, или четырехпозиционный код, включающий основание, показатель степени и положение запятой. Резисторы с близким к нулю сопротивлением (перемычки) обозначаются, как показано на рисунке 2.5 (г).
Рис. 2.5 а) – в)
Рис. 2.5 г).
Допустимое отклонение или допуск указывается либо на ЭРЭ, либо в паспорте на электроэлемент, в зависимости от типа маркировки (см. рис. 2.3 (а)-(в) и 2.4). Согласно ГОСТ 9664-74 установлен ряд допусков: ±0,001; ±0,002; ±0,005; ±0,01;±0,02; ±0,05; ±0,1; ±0,25; ±0,5; ±1;±2; ±5; ±10; ±20; ±30 (%). Каждому отклонению соответствует свой класс точности, обозначаемый соответствующей буквой латинского алфавита. На ЭРЭ маркируется либо отклонение, либо класс точности.
В каждом конкретном случае выбираются резисторы с необходимым допуском, обеспечивая с заданной точностью режимы в электрических цепях.
Номинальная мощность (Р ном) - наибольшая мощность, которую резистор может рассеивать при заданных условиях в течение гарантированного срока службы при сохранении параметров в условленных пределах при непрерывной электрической нагрузке и определенной температуре окружающей среды. Величина Р ном определяется конструкцией, физическими свойствами материалов проводящего элемента и защитного слоя. С повышением температуры окружающей среды Р ном снижается. С целью увеличения срока службы необходим запас по Р ном, что позволяет уменьшить изменение сопротивления в течение длительного периода времени и снизить влияние температуры.
Конкретные значения Р ном в Вт устанавливаются согласно ГОСТ 24013-80 и ГОСТ 10318-80 и выбираются из ряда:
0,01; 0,025; 0,05; 0,062; 0,125; 0,25; 0,5; 1; 2; 3; 4; 5; 8; 10; 16; 25; 40; 63; 80; 100; 250; 500.
Удельная мощность рассеяния Рo (Вт/см 2 определяется по формуле:
Каждая конструкция резистора характеризуется предельным рабочим напряжением (Uпред), которое может быть приложено к резистору, не вызывая нарушения его работоспособности. Величина Uпред зависит от условий эксплуатации и рассчитывается по формуле:
Предельное напряжение при нормальном атмосфеР ном давлении в большинстве случаев ограничивается тепловыми процессами в проводящем элементе. При понижении давления Uпред снижается.
Стабильность параметров резистора обычно характеризуется температурным коэффициентом сопротивления (ТКС), которое) определяется как относительное изменение величины сопротивления при изменении температуры на один градус. Сопротивление резистора может изменяться под влиянием температуры, влажности, процессов старения, напряжения и т.д.
Температура . Под ее влиянием возникают обратимые и необратимые изменения сопротивления резистора.
Обратимые изменения характеризуются ТКС, величина которого определяется свойствами материала элемента.
Для проволочных резисторов ТКС имеет малое значение, практически не зависимое от температуры (0...2)10 -4 1/°С.
Необратимые температурные изменения сопротивления резистора возникают после длительного воздействия повышенных температур или после нескольких температурных циклов. Эти изменения вызываются структурными изменениями резистивного элемента и наблюдаются только у непроволочных резисторов.
Влажность. При воздействии влаги усиливаются окислительные и электрохимические процессы, которые сопровождаются необратимыми изменениями сопротивления. Для защиты резисторов применяют покрытия: лаками, эмалями, опрессовку пластмассами и герметизацию. Поэтому резисторы могут работать при влажности 90...98 %.
Старение. С течением времени происходит изменение сопротивления резистора, которое вызывается структурными изменениями резистивного элемента за счет кристаллизации, окисления и различных электрохимических процессов, а также за счет изменения свойств переходных контактов. Эти явления называются старением. Они в основном проявляются у непроволочных резисторов.
Собственные шумы - важный параметр, представляющий помехи для полезного сигнала и накладывающий ограничения на чувствительность различных схем. Они представляют собой переменное напряжение, характеризующееся непрерывным широким спектром и одинаковой интенсивностью всех составляющих.
Имеют место два вида шумов.
1. Тепловые шумы - возникают в связи с изменением объемной концентрации электронов в проводнике за счет их теплового движения, поэтому между любыми точками проводника возникает напряжение колебательного характера. Тепловые шумы имеют место во всех типах резисторов.
2. Токовые шумы - возникают в проводниках с зернистой структурой из-за изменения контактных сопротивлений между зернами проводящего элемента (разрушение контакта, спекание частиц, электрохимические процессы, механические вибрации). Величина шума зависит от длины проводящего элемента, размера зерен и сопротивления. Чем больше сопротивление, чем дисперснее структура, чем длиннее резистивный элемент, тем токовые шумы меньше.
Таким образом, на концах резистора проявляется переменная составляющая напряжения различных частот. Действующее значение этой переменной составляющей напряжения Еm, отнесенного к постоянному напряжению Ur, приложенной к резистору, называется уровнем собственных шумов D (мкВ/В) и выражается как:
Уровень шумов D обычно указывается для полосы частот от 50 Гц до 5 кГц и делится на 2 группы:
A, для которой D ≤ 1 мкВ/В;
Б, для которой D ≤ 5 мкВ/В.
Для резисторов специального применения D ≤ 1 мкВ/В.
Уровень собственных шумов в значительной степени зависит от качества контакта между резистивным элементом и выводами.
Надежность. Экспериментально установлено, что 50 % отказов резисторов происходит из-за нарушения контактного соединения выводов с резистивным элементом и его обрыва, до 40 % - из-за перегорания резистивного элемента, и 10 % - из-за недопустимого изменения сопротивления. Отказы вызываются как недостатками конструкции и технологии производства, так и неправильной эксплуатацией (электрические перегрузки, перегрев, слишком плотный монтаж и т.д.).
Для повышения надежности и увеличения периода работы, резисторы используют в облегченных (по мощности и напряжению) режимах в условиях хорошего охлаждения. Для этого выбирают Кн ≈ 0,2...0,5.
Наибольшей надежностью обладают непроволочные объемные резисторы постоянного сопротивления, а также высокостабильные углеродистые и металлопленочные термостойкие. Проволочные резисторы отличаются невысокой надежностью.
3. Типы резисторов
3.1. Углеродистые и бороуглеродистые резисторы
Углеродистые резисторы - ЭРЭ поверхностного типа, проводящий элемент которых представляет собой пленку пиролитического углерода, полученную путем разложения углеводородов в вакууме или среде инертного газа при высокой температуре (940...1000 °С). Технология их производства была разработана в 1946...47 г.г. и они нашли широкое применение в РЭА.
Пиролитический углерод получают путем термического разложения паров углеводородов без доступа воздуха.
На практике разлагают гептан С7Н16. Достоинства углеродистых резисторов определяются свойствами пиролитического углерода:
Высокая стабильность параметров;
Стойкость к импульсным перегрузкам;
Низкий уровень токовых шумов;
Небольшой и всегда отрицательный ТКС (однозначный);
Малая зависимость сопротивления от частоты и напряжения;
Термостойкость и химическая стойкость;
Возможность получения слоев с различной величиной сопротивления;
Относительно низкая стоимость.
Предельные номинальные сопротивления ограничены значениями 5...10 МОм. В этом состоит главное ограничение в использовании углеродистых резисторов.
Использование в качестве проводящих элементов бороуглеродистых пленок, позволило создать прецизионные резисторы с еще более лучшими значениями ТКС, чем у углеродистых.
К углеродистым резисторам общего назначения относятся резисторы типов: ВС - высокостабильные и их разновидности: ОВС - высокостабильные повышенной надежности и ВСЕ - высокостабильные покрытые эмалью. Конструкция углеродистых резисторов показана на рисунке 3.1.
Рис. 3.1.
Параметры углеродистых резисторов сведены в таблицу 3.1.
Тип резистора | Параметр | Значение |
высокостабильный | Температура окр. ср. | |
27 Ом... 10 МОм |
||
±5 %; ±10 %; ±20 % |
||
-(8...13)*10 -2 1/°С |
||
Высокостабильный эмалированный | Температура окр. ср. | 60... +155 °С |
27 Ом... 240 кОм |
||
Температура окр. ср. | ||
1 Ом... 22 МОм |
||
±2 %; ±5 %; ±10 % |
||
-(2,5...15)*10 -4 1/°С |
||
Температура окр. ср. | ||
10 Ом... 10 МОм |
||
±1 %; ±2 %; ±5 % |
||
-(5...10)*10 -2 1/°С |
К углеродистым резисторам специального назначения относятся: полупрецизионные, прецизионные, измерительные и высокочастотные резисторы. Технология их изготовления имеет следующие особенности:
Процесс пиролиза ведется при более высоком вакууме;
Тонкие слои углерода с пониженной стабильностью и с большим ТКС не применяются;
Снижается удельная нагрузка для уменьшения зависимости сопротивления от напряжения и нагрузки;
Улучшается контактный узел резистора;
Применяются герметизация резистора и искусственное временное старение.
Параметры и основные разновидности представлены в таблице 3.2. Резисторы типа БЛП предназначены для работы в измерительной аппаратуре, а содержание бора в проводящем элементе 2...5 % позволяет существенно снизить ТКС.
Резисторы типа УНУ изготовляются в виде трубок, стержней, дисков, пластинок, шайб.
Тип резистора | Параметр | Значение |
Углеродистый лакированный измерительный | Температура окр. ср. | |
0,75 Ом... 1 МОм |
||
±1 %; ±2 %; ±5 % |
||
Бороуглеродистый лакированный прецизионный | Температура окр. ср. | |
1 Ом... 100 кОм |
||
Менее 5 мкВ/В |
||
-(1,2...2)*10 -4 1/°С |
||
Углеродистый лакированный малогабаритный | Температура окр. ср. | |
10 Ом... 1 МОм |
||
±5 %; ±10 %; ±20 % |
||
Менее 5 мкВ/В |
||
-(12 ... 20)*10 -2 1/°С |
||
Углеродистый незащищенный ультравысокочастотный | Температура окр. ср. | |
7,5 ... 100 Ом |
||
±2 %; ±5 %; ±10 %; |
||
-(5 ... 6)*10 -3 1/°С |
Металлопленочные, металлоокисные и металлодиэлектрические резисторы
В металлопленочных резисторах в качестве резистивного элемента используется тонкая пленка специального сплава или металла, нанесенная на изоляционное основание методом вакуумного испарения или катодного напыления. Величина сопротивления определяется составом сплава и технологией нанесения пленки. Наиболее употребим: вольфрам (W), хром (Cr), титан (Ti), тантал (Та) и др.
Юстировка высокоомных металлопленочных резисторов осуществляется путем нарезки спирали или создания продольных изолирующих полос. Применяется также лазерная подгонка, полирование.
Достоинства:
Повышенная термостойкость;
Малый коэффициент напряжения (изменение величины сопротивления при различных приложенных напряжениях);
Малый уровень собственных шумов;
Широкий диапазон номинальных значений сопротивления;
Хорошие частотные характеристики;
Стабильность, влагостойкость, меньшие размеры (по сравнению с углеродистыми резисторами).
Для основания металлопленочных резисторов используются различные материалы: керамика, стекла, слоистые пластики, ситаллы, обладающие хорошей адгезией с металлом.
Недостатком является сравнительно малая устойчивость к импульсным нагрузкам вследствие неоднородности проводящей пленки. В местах микронеоднородностей в импульсном режиме возникают локальные перегревы, что может привести к разрушению пленки.
Параметры основных разновидностей этого типа резисторов представлены в таблице 3.3.
Контактные узлы резисторов изготовляются из титана. Для улучшения электрического контакта между проводящим слоем и металлическим колпачком на край проводящего слоя наносится никель.
Характерной особенностью металлопленочных резисторов является то, что они могут иметь как положительный, так и отрицательный ТКС. Это необходимо учитывать при применении их в различных схемах.
Тип резистора | Параметр | Значение |
Металлопленочные термостойкие | Температура окр. ср. | |
8,2 Ом... 10 МОм |
||
±(0,12...16)*10 -4 1/°С |
||
Металлопленочный лакированный термостойкий и ОМЛТ (то же повышенной надежности) | Температура окр. ср. | |
8,2 Ом... 10 МОм |
||
±(0,12...16)*10 -4 1/°С |
||
Металлопленочный герметизированный прецизионный | Температура окр. ср. | |
10 кОм... 5,1 МОм |
||
±(1...3)*10 -4 1/°С |
||
Металлопленочный ультравысокочастотный незащищенный | Температура окр. ср. | |
более 1 МОм |
||
±(0,12...16)*10 -4 1/°С |
Металлоокисные резисторы по своим свойствам близки к металлопленочным, но их технология более проста. Токопроводящий элемент - жаропрочные окислы металлов SnO2; Sb2O3; ZnO2. Наибольшее применение нашли резисторы на основе двуокиси олова SnO2. Отличительными особенностями металлоокисных резисторов являются:
Более прочный контакт с основанием;
Повышенная термостойкость;
Стойкость к воздействию кислот и щелочей;
Невысокий ТКС.
Резисторы типов: МОН - металлоокисные низкоомные (см. рис. 3.1 (а)) и МОУ - металлоокисные ультравысокочастотные (см. рис. 3.1(б) и (в)) могут работать с перегревом и перегрузкой по мощности.
Рис. 3.1.
Параметры и основные разновидности представлены в таблице 3.4.
Параметры п | редставителей металлоокисных резисторов |
|
Тип резистора | Параметр | Значение |
Металлоокисный низкоомный | Температура окр. ср. | |
±5 %;±10 %;±20 %; |
||
Металлоокисный ультравысоко частотный | Температура окр. ср. | |
±(2...5)*10 -4 1/°С |
||
В металлодиэлектрических резисторах резистивный слой выполняется из сложных композиций, состоящих как из проводящих, так и диэлектрических компонентов.
Используют палладий, радий, окись кадмия, стекло, керамику, полимеры.
Металлизированные резисторы типа С6-1...9 применяются для работы в диапазоне СВЧ вплоть до частот 26 ГГ ц. Они используются в аттенюаторах СВЧ, в измерительных цепях и т.д., конструктивно выполнены без выводов.
Параметры и основные разновидности представлены в таблице 3.5.
Тип резистора | Параметр | Значение |
герметизированный лакированный опрессованный | Температура окр. ср. | |
1 Ом...1 МОм |
||
±0,1 % ... ±2 % |
||
±(0,25...3)*10 -4 1/°С |
||
Сверхвысокочастотные специального назначения | Температура окр. ср. | |
0,125...0,5 Вт |
||
Температура окр. ср. | ||
±2*10 -4 1/°С |
||
Пластинчатый неизолированный | Температура окр. ср. | |
±1 %; ±2 %; ±5 % |
||
±1,5*10 -4 1/°С |
3.3. Композиционные резисторы
Проводящий слой композиционных резисторов состоит из смеси проводящего элемента, например, графита или сажи с органическими или не органическими связующими (фенольные и эфирные смолы) с наполнителем, пластификатором и отвердителем.
Технология производства композиционных резисторов позволяет получать резисторы с величиной сопротивления от долей Ом до нескольких ТОм.
Достоинства:
Возможность получения проводящего элемента любой формы;
Технология изготовления не требует сложного оборудования и дорогих материалов;
Возможность изменения величины сопротивления и значения ТКС за счет состава композиции и ее обработки;
Невысокая стоимость.
Недостатки:
Зависимость величины сопротивления от приложенного напряжения;
Значительный уровень собственных шумов;
Ограничения по частоте (при росте частоты растут диэлектрические потери);
Параметры резисторов зависят от температуры и влажности.
Большой уровень токовых шумов и частотная зависимость
являются следствием зернистой структуры композиционных материалов. Поэтому композиционные резисторы не используются в высокочастотной и точной аппаратуре. Выпускаются резисторы с проводящим элементом объемного и пленочного типа. Первые получают путем прессования композиционной смеси, а вторые - нанесением суспензии на изоляционное основание. На рисунке 3.2 представлены представители КЛМ, КВМ и КИМ, а в таблице 3.6 даны их параметры.
Рис. 3.2. Конструкции композиционных резисторов: а) - КЛМ; б) - КВМ; в) - КИМ
Представителями композиционных резисторов специального назначения являются КЭВ - композиционный эмалированный высоковольтный, а также ТВО и С4-1. Их параметры приведены в таблице 3.7. Резистивный элемент С4-1 объемного типа, защищен стеклокерамической оболочкой.
Тип резистора | Параметр | Значение |
Композиционный лакированный малогабаритный | Температура окр. ср. | |
10 МОм...1 ТОм |
||
±5 % ... ±20 % |
||
Влажность | ||
±(2,5)*10 -3 1/°С |
||
Композиционный вакуумированный малогабаритный | Температура окр. ср. | |
15 МОм...1 ТОм |
||
±2 %; ±10 %; ±20 % |
||
Влажность | ||
±(2)*10 -3 1/°С |
||
Композиционный изолированный малогабаритный | Температура окр. ср. | |
10 Ом...1 ГОм |
||
±5 %; ±10 %; ±20 % |
||
0,05...0,125 Вт |
||
5 ... 15 мкВ/В |
||
Влажность | ||
±(2)*10 -3 1/°С |
Тип резистора | Параметр | Значение |
композиционный теплостойкий и влагостойкий опрессованный | Температура окр. ср. | |
3 Ом...1 МОм |
||
±5 %; ±10 %; ±20 % |
||
До 10 мкВ/В |
||
Влажность | ||
±(1,2...1,8)*10 -3 1/°С |
||
для работы при повышенных температурах | Температура окр. ср. | |
10 Ом...1 МОм |
||
±5 %; ±10 %; ±20 % |
||
До 10 мкВ/В |
||
Влажность | ||
±(2)*10 -3 1/°С |
3.4. Резисторы переменного сопротивления
Основным конструктивным элементом резистора типа СП (сопротивление переменное) является подковообразная пластина с нанесенным на одну из сторон проводящим слоем. Изменением положения щетки, скользящей по поверхности этого слоя, варьируют сопротивление между средним и крайними выводами (см. рис. 3.3). Кроме цилиндрических конструкций с вращательным движением подвижной системы выпускаются резисторы с поступательным движением в виде параллелепипеда. Корпуса переменных резисторов могут быть цилиндрические, квадратные, прямоугольные и фигурные.
Все переменные резисторы различаются по номинальной мощности, конструкции и виду функциональной характеристики. (ФХ) (см. рис. 3.3). ФХ зависит от угла поворота оси ф и может быть линейной (а), логарифмической (б) и обратно логарифмической (в). Резисторы с линейной характеристикой применяются в различных схемах для настройки режимов работы, а оставшиеся две - в основном для регулировки тембра и громкости. Резисторы с синусоидальными и косинусоидальными ФХ используются в устройствах автоматики и вычислительной техники. Другие типы ФХ используются в электрорадиоэлементах, изготавливаемых на заказ и имеют специальное назначение.
Рис. 3.3.
Особыми параметрами резисторов переменного сопротивления являются следующие.
1. Шумы вращения - возникают за счет изменения переходного сопротивления, возникающего во время поворота подвижной системы и за счет возникновения термо ЭДС при быстром вращении движка из-за неоднородности структуры и дефектов в проводящем элементе и контактной щетке. Измерение шумов вращения производится на шумометре со скоростью 60...80 об/мин. Уровень шумов зависит от ряда параметров работы: состояния и структуры резистивного элемента и подвижного контакта, силы прижатия, скорости перемещения. У непроволочных переменных резисторов уровень шумов вращения значительно ниже по сравнению с проволочными конструкциями.
2. Износоустойчивость - способность сохранять свои первоначальные параметры при неоднократных вращениях подвижной системы. Износоустойчивость прецизионных резисторов составляет 10 5 ... 10 7 циклов, резисторов общего назначения 5-10 3 ... 10 5 циклов, а подстроечных - не более 10 3 циклов.
По конструктивному исполнению СП делятся на группы, обозначаемые римской цифрой:
СП-I - без стопора оси;
СП-II - со стопором оси;
СП-III - без стопора, сдвоенные резисторы, состоящие из двух переменных резисторов;
СП-IV - со стопором, сдвоенные резисторы, состоящие из двух переменных резисторов;
СП-V - одинарный резистор без стопора оси и фиксаторов корпуса, для микромодульной аппаратуры.
В зависимости от допускаемых условий эксплуатации резисторы переменного сопротивления делятся на III группы (таблица 3.8). Параметры резисторов СП3 приведены в таблице 3.9, а их разновидности - на рисунке 3.4.
заметры резистора типа СП |
||
Тип резистора | Параметр | Значение |
регулируемый | Температура окр. ср. | |
100 Ом...4,7 МОм |
||
0,05 ... 0,25 Вт |
||
до 20 мкВ/В |
||
U шумов перемещения | Не более 100 мВ |
|
Износоустойчивость | До 25 тыс. циклов |
|
До ±2*10 -3 1/°С |
||
регулируемый | Температура окр. ср. | 60 ...+100 °С |
680 Ом... 680 кОм |
||
0,125 ... 0,5 Вт |
||
до 20 мкВ/В |
||
U шумов перемещения | Не более 50 мВ |
|
Износоустойчивость | До 20 тыс. циклов |
|
До ±1*10 -3 1/°С |
||
Рис. 3.4.
Представителями переменных резисторов также являются.
СП-3 - композиционные резисторы пленочного типа. СП-3-1 до 10 применяются для печатного и объемного монтажа, для радиоприемных устройств, телевизионной аппаратуры, для микромодульных схем. СП3-7 - для работы в импульсных режимах и для аппаратуры со стереофоническим звучанием. R ном = 1 кОм...4,7 МОм.
СП3-19 и СП3-28 - на основе кермета, используются в цепях переменного и постоянного тока в импульсных режимах в микромодульной аппаратуре.
СП3-19 - корпус в виде прямоугольника или цилиндра.
СП3-28 - бескорпусной.
СП3-24, 34, 36 и 40 - многооборотные с линейными и нелинейными ФХ. Параметры некоторых резисторов указаны в таблице 3.10 .
СПЧ - проводящий элемент запрессовывается в керамику. Выпускается только с линейной характеристикой. Параметры приведены в таблице 3.10.
Тип резистора | Параметр | Значение |
Сопротивление переменное многооборотного типа | Температура окр. ср. | |
4,7 Ом...1 МОм |
||
0,125; 0,25 Вт |
||
До 40 мкВ/В |
||
Износоустойчивость | До 1000 циклов |
|
±(0,2)*10 -3 1/°С |
||
СП3-19, СП3-28 керметные | Температура окр. ср. | |
10 Ом... 1 МОм |
||
0,125... 0,5 Вт |
||
До 20 мкВ/В |
||
Износоустойчивость | До 500 циклов |
|
±(0,5)*10 -3 1/°С |
3.5. Проволочные резисторы
У таких резисторов проводящий элемент в виде проволоки на основе высокоомных сплавов (манганин, нихром, константан) наматывается на какой-либо каркас.
Проволочные резисторы способны рассеивать значительные мощности, причем, компонент, рассчитанный на мощность 50 Вт, является достаточно распространенным, а возможно найти компоненты, рассчитанные на мощности до 1 кВт (см. рис. 3.5).
Рис. 3.5.
Высокоомная проволока или лента навивается на стержень, а затем ее концы привариваются к торцевым колпачкам, к которым впоследствии привариваются выводы резистора. Резисторы, имеющие небольшую мощность рассеяния (до 20 Вт), затем покрываются керамической глазурью, предотвращающей смещение витков проволоки, а также герметизирующей сам элемент. Резисторы, рассчитанные на большие мощности, могут иметь навинчивающиеся торцевые колпачки и устанавливаться в прессованные алюминиевые экраны, обеспечивающие хороший теплоотвод от резистивного элемента к внешнему теплоотводящему радиатору. Однако резисторы с высокими значениями сопротивлений имеют, как правило, большое количество плотно расположенных витков из тонкого высокоомного провода, поэтому вероятность развития дугового разряда между соседними витками определяет величину рабочего напряжения.
Преимущества:
Высокая стабильность электрических параметров;
Малый ТКС;
Незначительный собственный шум;
Повышенная точность.
Недостатки:
Сравнительно высокая стоимость;
Значительная собственная индуктивность и емкость;
Большие габариты в связи с трудностями получения тонких длинных проводов из различных металлов и сплавов.
Интересен следующий факт. Зная, что приближенно величина сопротивления проволочного однослойного резистора пропорциональна:
R ∞ 1/d3 а индуктивность L ∞ 1/d2, то отношение величин L/R ∞ d
пропорционально диаметру провода, поэтому величина соотношения L к R будет возрастать при использовании более толстого провода. Из-за этого резисторы, в которых использован низкоомный провод будут обладать более высокими значениями индуктивности. А для резисторов с сопротивлением больше 10 кОм индуктивность будет пренебрежимо мала.
Наиболее широкое применение получили проволочные резисторы типов: ПЭ - проволочный эмалированный (рис. 3.6 (а)); ПЭВ - влагостойкий; ПЭВР - регулируемый (рис. 3.6 (б)).
Рис. 3.6.
Параметры представителей проволочных резисторов приведены в таблице 3.11.
Некоторые представители многослойных проволочных резисторов:
ПТ - проволочный точный;
ПТН - проволочный точный из нихрома;
ПТМ - проволочный точный из манганина;
ПТМН - проволочный точный малогабаритный из нихрома; СП5-5 - на керамическом основании;
СП5-6 - помещен в защитный корпус.
Параметры СП5 указаны в таблице 3.11.
Другой разновидностью проволочных резисторов являются переменные резисторы на их основе (см. рис. 3.7). Представители:
ПП 1-1...9 - низкоомные;
ПП 3-1...47 - высокоомные;
а) одинарные без выключателя;
б) одинарные с выключателем;
в) сдвоенные, все без выключателя R ном = 2,2 Ом... 20 кОм.
Для микромодульной аппаратуры используются переменные
проволочные резисторы типа СП5-1...15. Параметры некоторых проволочных переменных резисторов указаны в таблице 3.12 .
Рис. 3.7. Проволочный переменный резистор (без кожуха): 1- обмотка; 2 – скользящий контакт; 3 - токосъемник; 4 - вывод движка; 5 - вывод концов обмотки; 6 - каркас; 7 - ручка
Тип резистора | Параметр | Значение |
Проволочный эмалированный | Температура окр. ср. | |
3 Ом...51 кОм |
||
±0,5*10 -3 1/°С |
||
Проволочный эмалированный влагостойкий | Температура окр. ср. | |
1 Ом...56 кОм |
||
±(5)*10 -4 1/°С |
||
Проволочные прецизионные | Температура окр. ср. | |
0,1 Ом...10 Ом |
||
±0,5%; ±1%; ±2%; ±5% |
||
±1,5*10 -4 1/°С |
||
С5-23 для цепей постоянного тока высоковольтный | Температура окр. ср. | |
±3*10 -5 1/°С |
||
высоковольтные для импульсного режима работы, малоиндуктивные | Температура окр. ср. | 60 ...+300 °С |
10 Ом... 10 кОм |
||
(2 ... 100)*10-9 с |
||
±2,4*10 -4 1/°С |
Тип резистора | Параметр | Значение |
Сопротивление переменное эмалированное, влагостойкое, регулируемое | Температура окр. ср. | |
3 Ом... 2,7 кОм |
||
±5*10 -4 1/°С |
||
Температура окр. ср. | ||
4,7 Ом... 20 кОм |
||
Износоустойчивость | До 2500 циклов |
|
Температура окр. ср. | ||
3,3 Ом... 20 кОм |
||
Износоустойчивость | До 5000 циклов |
|
СП5-2,3 Подстроечные частотой до 10 кГц | Температура окр. ср. | |
100 Ом... 47 кОм |
||
Износоустойчивость | До 200 циклов |
|
регулируемые | Температура окр. ср. | |
33 Ом... 68 кОм |
||
Разр. сnособность | ||
В виде ломаной кривой |
||
Износоустойчивость | До 10 тыс. циклов |
Для переменных проволочных резисторов характерным параметром является разрешающая способность. Она зависит от числа витков резистивного элемента и определяется изменением сопротивления при перемещении подвижного контакта на один виток. Чем больше витков содержит резистивный элемент, тем выше разрешающая способность. Разрешающая способность резисторов общего применения находится в пределах 0,1...3 %, а прецизионных - до тысячных долей процента.
Резисторы СП5-35 и СП5-40 - специальные с повышенной электрической разрешающей способностью. В их конструкции предусмотрены две подвижные системы: при повороте вала вначале осуществляется поворот точной системы, а когда она доходит до упора, то начинает поворачиваться подвижная система грубого изменения сопротивления.
Шумы вращения проволочных переменных резисторов значительно больше, чем у пленочных и составляют величину 15...30 мВ.
3.6. Металлофольговые резисторы
Резистивный элемент выполняется из фольги, прикрепленной к изоляционной подложке плоской или цилиндрической формы. Толщина фольги 0,002...0,1 мм. Материалом фольги служат высокоомные сплавы: манганин, константан, никеля с молибденом и чистый никель. Металлофольговые резисторы сочетают достоинства проволочных: низкий уровень шумов, высокая точность (до ±0,001%) и стабильность; и пленочных резисторов: технологичность, широкий частотный диапазон и диапазон номинальных значений (до десятков МОм).
С изменением температуры возможны внутренние напряжения из-за различных коэффициентов температурного расширения фольги и подложки. При правильном подборе материалов подложки и фольги, изменения сопротивлений можно скомпенсировать.
Используются в медицине, точном приборостроении, связи, компьютерной технике, автоэлектронике, для военного и космического применения и т.д.
Для использования в микроэлектронной аппаратуре и микросборках выпускают, например, металлофольговые прецизионные резисторы типов С5-61, 62, которые предназначены для работы в высокочастотных цепях прецизионной измерительной аппаратуры и вычислительной техники. Резисторы С5-61 предназначены для печатного монтажа, а С5-62 - для навесного монтажа в гибридных интегральных схемах. Параметры представителей металлофольговых резисторов представлены в таблице 3.13.
Еще одна область применения металлофольговых резисторов - в качестве тензодатчиков.
Тензорезисторы прямоугольного и розеточного типа, предназначены для измерения деформации деталей машин, металлоконструкций и т.д. при статических нагрузках, а также в качестве чувствительных элементов силоизмерительных датчиков в условиях макроклиматических районов с умеренным и холодным климатом. Конструкция тензорезисторов приведена на рис. 3.8. Их размер - не более 8,2х10 мм.
Тип резистора | Параметр | Значение |
Металлофольговый прецизионный | Температура окр. ср. | |
±0,005 % ... ±1 % |
||
Разр. способность | ||
± (1 ... 2)*10 -5 1/°С |
||
С5-25Ф и С5-53Ф металлофольговые прецизионные | Температура окр. ср. | |
30 Ом... 10 кОм |
||
±0,05 % ... ±1 % |
||
(0,2 ... 0,3)*10 -4 1/°С |
||
Металлофольговые прецизионные защищенные изолированные | Температура окр. ср. | |
1 Ом... 20 кОм |
||
±0,005 % ... ±1 % |
||
0,125 ... 0,5 Вт |
||
± (0,5 ... 3)*10 -5 1/°С |
||
Металлофольговый тензорезистор | Температура окр. ср. | |
±0,35 %...±1 % |
||
Чувствительность |
Рис. 3.8. Конструкции тензорезисторов: а) типа 200,400; б) типа 2ФКРВ-3-400
