ПАСИВНІ ЕЛЕМЕНТИ ЕЛЕКТРИЧНИХ КІЛ.
Резистори - компоненти електронної апаратури, що забезпечують регулювання і розподіл електричної енергії між ланцюгами і елементами схем.
2.1 Класифікація резисторів
За призначенням резистори поділяються на дві групи:
1. Загального призначення (діапазон опорів від 1 Ом до 10 МОм; номінальні потужності розсіювання Рном - 0,062. 100 Вт).
2. Спеціального призначення:
- високоомні (10 МОм. 100 ТОм), Uраб - 100. 400 В (Uраб - ра-
Бочее (номінальне) напруга);
- високовольтні (R до 1011 Ом, Uраб до 100 кВ);
- високочастотні (власні ємність C і L індуктивність близькі до нуля);
- прецизійні (підвищена точність, допуск не більше 0,001 ... 1%, висока стабільність, R = 0,1 ... 10 МОм, Рном до 2 Вт).
За параметрами резистори діляться на постійні і змінні.
Змінні поділяються на підлаштування і регулювальні резистори.
Підлаштування резистори - призначені для проведення підстроювання електричних режимів і мають малу зносостійкість (до 1000 циклів).
Регулювальні резистори - використовуються для проведення частих регулювань (більше 5 тис. Циклів).
Залежно від характеру зміни їх опору діляться на резистори з лінійною - А, логарифмічною - Б, обратнологаріфміческой характеристикою - В, спеціальними характеристиками - Г, Д (рисунок 2.1).
На малюнку 2.1 показана зміна опору R щодо максимального значення R П при зміні кута повороту a щодо максимального кута повороту a П.
Основний елемент змінного резистора - провідний елемент. Залежно від провідного елементу опору діляться на дротові, недротяні, металлофольговие. Матеріал - ніхром (дротяні і металлофольговие).
Недротяні діляться на наступні групи:
а) вуглецеві і бороуглеродістие;
б) металодіелектричних, металооксидних;
в) композиційні, напівпровідникові.
За конструктивним виконанням:
- нормальне і тропічне виконання;
- виконуються неізольованими (торкання струмоведучих частин не допускається);
- герметизованими (в тому числі і вакуумними).
У будь-якого резистора є теплові шуми. Вони з'являються внаслідок теплових рухів потоків зарядів.
Середня потужність визначається формулою Найквіста:
де k - постійна Больцмана;
Т - температура, К;
Df - діапазон робочих частот, Гц.
Чинне значення напруги шумів пов'язано з їх потужністю рівнянням
З цієї формули випливає:
де Pш - потужність, Вт;
Uш - напруга, В;
R - опір, Ом;
k - постійна Больцмана;
Т - температура, К;
Df - діапазон робочих частот, Гц.
При Т = 293 К це рівняння приймає наступний вигляд:
Напруга теплових шумів має випадковий характер. Крім того, резистор має струмові шуми, що виникають при застосуванні електричної напруги.
Чинне значення напруги цих шумів в першому наближенні знаходиться з рівняння:
де К 1 - коефіцієнт пропорційності для даного резистора;
U - напруга на резисторі, В;
f 2, f 1 - смуга робочих частот, Гц.
Зазвичай рівень цих шумів визначається коефіцієнтом
де Uш - напруга шуму, В;
U - напруга на резисторі, В.
Основна причина появи цих шумів - тимчасова зміна об'єктної концентрації електронів і зміна контактних опорів між зернами речовини.
Які значення цих шумів?
Для резисторів групи А (
У регулюють резисторів до 50 мкВ / В (резистори типу СП).
У дротяних резисторів
Зазвичай схема містить безліч резисторів, і всі вони створюють сумарну напругу шумів, рівне
де, - напруга теплових шумів n-го резистора;
, - напруга струмових шумів від окремих резисторів.
Всякий резистор є конструкцією, яка характеризується формою, обсягом, розмірами.
Тому в еквівалентну схему резистора, крім опору R. входять котушка індуктивності L і конденсатор C (рисунок 2.2). Ємність з'являється між елементами і ділянками резистора.
Наявність індуктивності і ємності призводить до появи реактивної складової і також до деякого спотворення еквівалентного значення активної складової.
Крім того, у дротяних резисторів через поверхневого ефекту опір є функцією частоти.
Але це позначається тільки на високих частотах. Так, наприклад, для мідного дроту діаметром 1 мм при частоті f = 10 кГц, опір збільшується всього на 0,01%.
Відносна частотна похибка
де Z - повний опір на частоті f.
На практиці індуктивність L і ємність C невідомі. Тому для деяких резисторів в технічних умовах дається значення узагальненої постійної # 964; mах.
w - робоча частота.
Резистор типу МЛТ дротяний має tmax = 10-8 с, високоомний С5-15 - tmin »1 мкс.
2.2 Старіння резисторів
При тривалій експлуатації опір резистора R змінюється. Наприклад, опір С2-6 може змінитися до 20% після 15000 год експлуатації.
2.3 Номінальні опору
Згідно з чинною нормативно-технічної документації постійний опір має відповідати одному з шести рядів Е6, Е12, Е24, Е48, Е96, Е192.
Значення опору знаходять множенням або діленням на 10n, де n - ціле позитивне або 0, чисел, що входять до складу ряду.
Так, наприклад, для ряду Е6 ці числа рівні:
1,0; 1,5; 2,2; 3,3; 4,7; 6,8.
Ряд допустимих відхилень також унормовано:
± 0,001; ± 0,002; ± 0,005; ± 0,01; ± 0,02; ± 0,05; ± 0,1; ± 0,25; ± 0,5; ± 1,0; ± 2,0; ± 5,0; ± 10; ± 20; ± 30.
Відповідно в буквених позначеннях: E, L, R, P, U, X, B, C, D, F, G, I, K, M, N.
2.4 Система позначень
Система передбачає як повні, так і короткі позначення.
Повне позначення в конструкторської документації КД має такий вигляд, наприклад: Р1-33Н-0, 25 Вт - 100 кОм ± 2% А × 0.ТУ.
Воно складається з супровідного позначення Р1-33Н-0 і позначення основних параметрів резистора 25 Вт - 100 кОм ± 2% А, А - група за рівнем шумів. 0.ТУ - документ на поставку.
Розглянемо супровідний позначення:
В даний час використовуються резистори, які в нових розробках не рекомендується застосовувати. Наприклад: С2-26, МЛТ, ПКВ, СП0 і інші.
До 1980 року існував ГОСТ і були прийняті наступні позначення:
С - постійні резистори;
СН - нелінійні резистори;
Другий елемент в позначенні резисторів старих марок - цифри, що характеризують матеріал: 1 - вуглецеві і бороуглеродістие; 2 - металодіелектричних і металооксидних; 3 - композиційні об'ємні; 5 - дротяні; 6 - тонкошарові, металізовані.
Третій елемент - порядковий номер розробки.
2.5 Кодоване позначення
Буква означає множник, на який множаться цифрові позначення.
2.6 Основні параметри резисторів
При конструюванні і експлуатації електронної апаратури необхідно враховувати наступні основні параметри резисторів:
· Допустиме відхилення від номінального значення;
· Номінальна потужність розсіювання (максимальна потужність, яку резистор може розсіювати без зміни своїх параметрів);
· Граничне робоча напруга;
· Температурний коефіцієнт опору (характеризує зміну опору при зміні температури на 1 ° С)
де R 1 - опір при нормальних умовах, Ом;
Dt - гранична різниця температур;
· Рівень власних шумів Д (мкВ / В);
· Максимальна температура навколишнього середовища для номінальної потужності розсіювання;
де R 1, R 2 - опору, виміряні при напружених, відповідних 10% і 100% номінальної потужності розсіювання, Ом;
· Вологостійкість і термостійкість.
Промисловість в даний час випускає:
· Резистори загального призначення МЛТ, ОМЛТ, С2-6, С2-8, С2-11, С2-22 і ін .;
· Прецизійні ОМЛТ, МГП, С2-1, С2-13, С2-14, С2-14, С2-31;
· Високомегоомние КВМ, КЛМ, С3-10, С3-14 і т. П .;
· Високовольтні КЕВ, С3-9, С3-14 та ін .;
· Високочастотні С2-10, С2-34, С3-8 і ін.
Номенклатура підлаштування і регулювальних резисторів також дуже широка:
СП5-1; СП5-6; РП-25; РП-80; СП-5-21;
СП5-30; СП5-54, СП3-10 і ін.
На практиці крім лінійних резисторів використовуються:
- термозалежні R (терморезистори);
У напівпровідникових резисторах
де R 0 - опір при Т0 = 293 К;
В - постійна для даного типу опору (рисунок 2.4).
При проходженні електричного струму виділяється тепло і опір змінюється.
У деяких випадках, опір змінюється примусово від зовнішнього нагрівача. Такі резистори називаються подогревним, або терморезисторами з непрямим підігрівом, їх характеристика показана на малюнку 2.5
Застосування - параметрична термостабилизация ланцюгів.
Малюнок 2.5 - Залежність
при непрямому підігріві
При заряді конденсатора витрачається енергія
3.1 Класифікація. Система умовних позначень
Перша буква або поєднання букв позначають підклас конденсатора. К - постійний конденсатор, КТ - підлаштування, КП - змінної ємності.
Другий елемент - позначення групи в залежності від матеріалу діелектрика.
Третій елемент позначає реєстраційний номер.
Все це не поширюється на стару систему. У ній були прийняті наступні позначення:
КД - конденсатори дискові;
КМ - керамічні монолітні;
КЛС - керамічні литі секційні;
КСВ - слюдяні опресовані;
СГМ - слюдяні герметизовані малогабаритні;
КБГЧ - паперові герметизовані ізольовані;
КБГУ - паперові герметизовані частотні;
КЕГ - електролітичні герметизовані;
ЦЕ - електролітичні танталові;
КПК - підлаштування керамічні.