Резисторов, основные параметры и характеристики Особенности выбора
Резисторы, назначение и классификация. Характеристики основных типов
Казань 2008
А.А. Порунов
Электроника
Дополнительные материалы к лекциям
по дисциплине:
ТЕТРАДЬ № 1
Составитель: проф. каф. ПИИС
СОДЕРЖАНИЕ
Раздел 1. Элементная база электронных устройств………………………………………….
1.1. Пассивные элементы электронных устройств……………………….....................
1.1.1. Резисторы, назначение и классификация. Характеристики основных ………………
типов резисторов, основные параметры и характеристики. Особенности
выбора и применение резисторов.
Резисторные сборки………………………………………………………………………….
Потенциометры, назначения, параметры и характеристики……………………………….
1.1.2. Конденсаторы, назначения и классификация. Характеристики основных типов
конденсаторов. Параметры и характеристики конденсаторов. Особенности выбора
и применения конденсаторов………………………………………………………………..
1.1.3. Дроссели (катушки). Типы дросселей и их назначения, параметры и характеристики. Особенности выбора и применения.
1.1.4.Трансформаторы. Типы трансформаторов, их параметры, характеристики и режимы работы. Особенности выбора и применения.
1.1.5.Элементы коммутации (ЭК) цепей электронных устройств и их назначения. Виды ЭК, параметры и характеристики. Особенности выбора и применения.
1.1.6. Соединительные провода и кабели. Виды, параметры. Особенности выбора и применения.
1.1.7. Установочные элементы и арматура крепления электронных компонент.
1.1.8. Элементы экранирования и защиты ЭУ от воздействия ЭМ и других возмущений.
1.1.9. Элементы стабилизации типового режима работы ЭК и ЭУ.
1.2. Активные элементы электронных устройств
1.2.1. Полупроводники и их свойства. Основные положения
зонной теории электропроводности………………………………………………………..
Раздел 1. ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭЛЕКТРОННЫХ УСТРОЙСТВ
1.1.Пассивные элементы электронных устройств
Резисторы предназначены для поглощения энергии тока протекающего по цепи, и широко используются в элементах ЭВМ (в большинстве схем они составляют до 80% всех компонентов). Выпускаются резисторы постоянные и переменные.
По конструкции токонесущей части различаю объемные, проволочные, полупроводниковые резисторы, а по назначению - общего (коллекторные, базовые цепи и т.д.) специального (измерительные, высокочастотные и др.)
Выпускаются также резисторы, величина которых в зависимости от приложенного напряжения (варисторы), температуры (терморезисторы), освещенности (фоторезисторы).
В настоящее время наиболее часто используется следующая классификация резисторов
Общая классификация (рис.1, а) составлена по ряду признаков, присущих многим изделиям электронной техники: по назначению, способу монтажа, способу защиты и т. п. В основу конкретной классификации (рис.1, б) положен материал резистивного (токопроводящего) элемента.
В зависимости от назначения резисторы делятся на общего назначения и специальные (прецизионные и сверхпрецизионные, высокочастотные, высоковольтные, высокомегаомные).
Резисторы общего назначения используются в качестве различных нагрузок, поглотителей и делителей в цепях питания, элементов фильтров, шунтов, в цепях формирования импульсов и т. п. Диапазон номинальных сопротивлений этих резисторов 1Ом - 10 МОм, поминальные мощности рассеяния 0,62-100 Вт. Допускаемые отклонения сопротивления от номинального значения ±1; ±2; ±5; ±10; ±20%.
Прецизионные и сверхпрецизионные резисторы отличаются высокой стабильностью параметров при эксплуатации и большой точностью изготовления {допуск от 4=0,0005 до 0,5%). Применяются они в основном в измерительных приборах, в различных счетно-решающих устройствах, вычислительной технике и системах автоматики. Диапазон их номинальных сопротивлений в ряде случаев шире, чем резисторов общего назначения. Например, в качестве шунтов используют резисторы с номинальным сопротивлением менее 1 Ом, а в эталонных катушках и магазинах сопротивлений применяют резисторы с номинальным сопротивлением до сотен гигаом. Зато мощности рассеяния их сравнительно небольшие и, как правило, не превышают 2 Вт. Объясняется это высокими требованиями к стабильности, которые трудно выполнить при больших мощностях рассеяния.
Высокочастотные резисторы (резисторы с «подавленной» реактивностью) отличаются малыми собственной индуктивностью и емкостью, предназначены для работы в высокочастотных цепях, кабелях и волноводах радиоэлектронной аппаратуры в качестве согласующих нагрузок, аттенюаторов, направленных ответвителей, эквивалентов антенн и т. п. Непроволочные высокочастотные резисторы способны работать па частотах до сотен мегагерц и более, а высокочастотные проволочные - до сотен килогерц.
Высоковольтные резисторы рассчитаны на большие рабочие напряжения (от единиц до десятков киловольт). Применяются они в качестве делителей напряжения, искрогасителей, поглотителей, в зарядных и разрядных высоковольтных цепях и т. п.
Высокомегаомные резисторы имеют диапазон номинальных сопротивлений от десятков мегаом до единиц тераом и рассчитываются на небольшие рабочие напряжения (100—400 В). Поэтому они работают в ненагруженном режиме и мощности рассеяния их малы (менее 0,5 Вт). Высокомегаомные резисторы применяют в электрических цепях с малыми токами, в приборах ночного видения, дозиметрах и в измерительной аппаратуре.
б-классификация резисторов по материалу резистивного элемента)
В зависимости от способа монтажа в аппаратуре как постоянные, так и переменные резисторы могут выполняться для печатного и навесного монтажа, а также для микромодулей и микросхем или для сопряжения с ними. Выводы резисторов для навесного монтажа могут быть жесткие или мягкие, аксиальные или радиальные из проволоки круглого сечения или ленты в виде лепестков и т. п. У резисторов, применяемых в составе микросхем и микромодулей, а также СВЧ резисторов в качестве выводов могут использоваться части их поверхности.
В зависимости от способа защиты от внешних воздействующих факторов резисторы конструктивно выполняются: изолированными, неизолированными, герметизированными и вакуумными.
Неизолированные резисторы (с покрытием или без покрытия) не допускают касания своим корпусом шасси аппаратуры. Напротив, изолированные резисторы имеют достаточно хорошее изоляционное покрытие (лаки, компаунды, пластмассы и т. п.) и допускают касания корпусом шасси или токоведущих частей аппаратуры.
Герметизированные резисторы имеют герметичную конструкцию корпуса, которая исключает возможность влияния окружающей среды на его внутреннее пространство. Герметизация осуществляется с помощью керамических пли металлических корпусов, а также с помощью опрессовки специальным компаундом.
У вакуумных резисторов резистивный элемент с основанием помещается в стеклянную вакуумную колбу. По существу это разновидность герметизированного резистора.
Иногда резисторы разделяют на защищенные и незащищенные. Защищенные допускают эксплуатацию в условия повышенной влажности а аппаратуре любого конструктивного исполнения, незащищенные - только а составе герметизированной аппаратуры или в корпусах микросхем.
По характеру изменения сопротивления все резисторы подразделяются на постоянные к переменные. Последние, в свою очередь, делятся на построечные и регулировочные.
У постоянных резисторов сопротивление является фиксированным и в процессе эксплуатации не регулируется. Переменные регулировочные резисторы допускают изменение сопротивления в процессе их функционирования в аппаратуре. Сопротивление подстроечных резисторов изменяется при разовой или периодической регулировке в не изменяется в процессе функционирования аппаратуры.
Переменные резисторы по конструкции могут быть выполнены:
– одноэлементными и многоэлементными (сдвоенные, строенные и счетверенные);
– с круговым и прямолинейным перемещением подвижного контакта;
– однооборотными и многооборотными;
– с выключателем и без выключателя;
Постоянные резисторы. Рассмотрим основные параметры, характеризующие постоянные резисторы.
Номинальная величина и класс точности, номинальная величина резисторов выбирается из определенного ряда чисел (шкалы номинальных значений), установленного ГОСТ 2825—67 и приведенного в табл.1.
Резисторы типа ВС изготовляются с номинальными значениями от 27 ом до 10 Мом., а типа УЛМ - от 10 ом до 1 Мом. Величина отклонения фактического значения сопротивления резистора от номинального определяется классами точности, которым соответствует стандартный ряд: ±1; ±2; ±5; ±10; ±20% и т. д., ГОСТ 9664-61.
Наибольшее распространение получили резисторы следующих классов; I (допустимое отклонение ±5%); II (допустимое отклонение ±10%); Ш (допустимое отклонение ±20%).
Для специальных схем выпускаются резисторы прецизионные и измерительные с точностью до долей процента, однако, на их величины и класс точности стандарт не распространяется.
Номинальная мощност ь. Под номинальной мощностью понимают такую мощность, которую резистор может рассеять в окружающее пространство, сохраняя параметры в заранее установленных пределах. Если резистор включен в цепь, где подводимая мощность больше номинальной, то он перегревается или сгорает совсем.
Величины номинальных мощностей резисторов зависят от типов последних и определяются следующим стандартным рядом.
Таблица 1.
Величины номинальных мощностей резисторов зависят от типов последних и определяются следующим стандартным рядом (ГОСТ 9663-61): 0,05; 0,1; 0,25; 0,5; 1; 2; 5; 10; 30; 50; 100 вт и т. д. (выпускаются также резисторы (УЛМ) на 0,12 вт и резисторы МТ и ТВО на 0,125 вт).
Величина мощности (вт), подводимой к резистору,
,
где I, U - соответственно действующее (эффективное) значение тока (а) и напряжения (в) для заданной импульсной последовательности.
Так как в общем случае за период Т действующее значение тока
,
то для синусоидального тока
,
где lm — амплитудное значение тока.
Для последовательности прямоугольных импульсов с постоянным смещением I0 (рис.2), ток
Рис.2. Последовательность прямоугольных импульсов с постоянным смещением
Для импульсной последовательности треугольной формы (рис.3)
Таким образом, при расчете подводимой мощности к резистору необходимо пользоваться действующими значениями тока и напряжения, зависящими от параметров (период, форма) подводимой серии сигналов.
Рис.3. Импульсная последовательность треугольной формы
Электрическая прочность. Электрическая прочность резистора характеризуется определенным допустимым напряжением, при котором резистор может длительное время эксплуатироваться,сохраняя свои параметры в допуске. Зависит электрическая прочность от типа резистора, номинальной мощности рассеяния, температуры окружающей среды, режима работы и др. В табл.2 приведена зависимость электрической прочности некоторых типов резисторов от приложенного напряжения. Если приложенное напряжение окажется больше допустимого, то начинается дуговой разряд, резистор выгорает или пробивается по поверхности.
Таблица 2.
Стабильность. Стабильность резистора характеризуется изменением величины его сопротивления под влиянием температуры, влажности, времени и др. Учитывается стабильность коэффициентами старения, температурным и др.
Температурный коэффициент сопротивления (ТКС),
%/град, резистора
,
где Δ R - алгебраическая разность сопротивлений резистора при температурах предельной положительной (отрицательной) и 25±10° С; Δ t - алгебраическая разность температур предельной положительной (отрицательной) и 25±10°С; R -сопротивление резистора при температуре 25°С.
Значение ТКС резисторов, например МЛТ и ОМЛТ, равно 0,12 %/град.
Собственная (паразитная) индуктивность и емкость.
Собственную (паразитную) индуктивность и емкость резистора определяют конструкция его токонесущей части и выводы. Наличие паразитных индуктивности и емкости приводит к возникновению зависимости сопротивления резистора от частоты, которая проявляется в шунтировании резистора на 'высокой частоте, появлении паразитных фазовых сдвигов, изменении коэффициента передачи резисторных делителей и др. В связи с этим каждый тип резисторов имеет свои критические частоты.
Для резисторов типа ВС критическая частота, Гц,
Следовательно, в высокочастотных электронных схемах следует применять специальные высокочастотные резисторы, например резисторы типа УНУ.
Уровень собственных шумов. Шум — это переменная э.д.с, возникающая при протекании тока через резистор. Источником шума являются тепловые флюктуации электронов, а также изменение контактов между отдельными частицами, из которых состоит токопроводящий слой.
Шум характеризуется коэффициентом шума, мкв/в:
,
где Um- максимальное напряжение шума; U - напряжение, при котором производится измерение, в.
Примерный диапазон значений Кт для непроволочных постоянных резисторов лежит в пределах от 1 до 0 мкв/в.
К другим не менее важным параметрам резисторов - относятся: срок службы (от 5000 до 10000ч), габариты, вес, допустимые климатические воздействия (температура, влажность, давление), механические перегрузки и пр.
Постоянные резисторы в зависимости от конструкции токонесущей части бывают нескольких видов.
Поверхностные резисторы. Название (обозначение) поверхностного резистора кодируется тремя буквами: первая определяет вид проводника (например, М —металлизированные, У — углеродистые, К — композиционные); вторая характеризует вид защитного покрытия (например, Л- лакированные, Г —герметичные.
Таблица 3.
Терморезисторы (термисторы). Терморезисторы предназначены для работы в цепях постоянного, пульсирующего и переменного токов, для измерения и регулировки температуры, а также для температурной компенсации компонентов электрической цепи с положительным температурным коэффициентом.
Терморезистор КМТ, ГОСТ 10688—63, имеет следующие характеристики: интервал рабочих температур, для КМТ-1 от —60 до + 180°С, для КМТ-4 и КМТ-12 от -60 до + 125°С; номинальные сопротивления для КМТ-1, КМТ-4, 8 от 100 ом до 1 Мом; для KMT-I4 от 510 ом до 7,5 Мом; допустимое отклонение действительной величины сопротивления от номинальной ±20%. Терморезисторы ММТ, ГОСТ 10688—63, имеют следующие характеристики: интервал рабочих температур для ММТ-1; ММТ-4, ММТ-9; ММТ-13; ММТ-15 от -60 до -И25°С, для ММТ-8 от -40 до +70° С: номинальная величина сопротивления для ММТ-1; ММТ-4; ММТ-8; ММТ-9; ММТ-13 от 1 ом до 220 ком, для ММТ-15 от 9 ом до 102 ом\ допустимое отклонение действительной величины от номинальной ±20%.
Фоторезисторы. Фоторезисторы предназначаются для работы в цепях постоянного и переменного токов и изготовляются из сернистого свинца (ФСА), сернистого кадмия (ФСК), селенистого кадмия (ФСД).
+ 50° С; рабочее напряжение для СФ2-1 15 в; световой ток 500 мка. темновой ток 1,0 мка; темновое сопротивление 15 Мом; вес 0,5 г.
Перед конструированием элементов ЦВМ резисторы, входящие в схемы, следует подбирать и проверять, что позволит отбраковать негодные и недостаточно надежные резисторы.
Классификация наборов резисторов
Набор резисторов представляет совокупность резисторов, объединенных в единую конструкцию, как правило, в корпусах микросхем или корпусах, сопрягающихся с микросхемами. Их классифицируют (рис.4) по назначению, типу резистивного элемента и схемотехническому построению.
Рис.4. Классификация наборов резисторов
Деление наборов по назначению и типу резистивного элемента совпадает с классификацией резисторов, отличие заключается лишь в их схемотехническом соединении (рис.5).
Простой набор резисторов — набор постоянных резисторов (схемы 1, 2, 3), соединенных или не соединенных в электрическую схему, и не имеющий функциональной зависимости выходного сигнала от входного.
Функциональный — набор постоянных резисторов (схемы 4, 5), соединенных в электрическую схему, и имеющий функциональную зависимость выходного сигнала от входного.
Комбинированный — набор, состоящий из постоянных и переменных резисторов (схема 6).
studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав!Последнее добавление
,
,
,
,
,
