Параметры резистора. Резисторы: характеристики, параметры и маркировка компонентов — Производство и поставка электростанций, Бензиновые и дизельные генераторы от 1 до 100 кВт. Мини ТЭЦ на базе двигателя Стирлинга.

Что такое резистор и для чего он используется в электронных схемах. Какие основные параметры характеризуют резисторы. Как маркируются резисторы и как расшифровать их маркировку. Какие виды резисторов существуют и в чем их особенности.

Содержание

Что такое резистор и его назначение в электронных схемах

Резистор — это базовый пассивный электронный компонент, основное назначение которого — создание определенного сопротивления прохождению электрического тока в цепи. Название «резистор» происходит от английского слова «resistor» (сопротивляться).

Основные функции резисторов в электронных схемах:

Ограничение силы тока в цепи
Деление напряжения
Задание рабочих режимов активных компонентов (транзисторов, микросхем)
Преобразование тока в напряжение и наоборот
Создание времязадающих RC-цепочек

Резисторы являются одними из самых распространенных компонентов, без которых не обходится практически ни одна электронная схема. Правильный выбор номиналов и типов резисторов критически важен для корректной работы устройства.

Основные параметры и характеристики резисторов

Резисторы характеризуются следующими основными параметрами:

Номинальное сопротивление

Это основной параметр резистора, определяющий его сопротивление постоянному току. Измеряется в Омах (Ом). Номинальные значения выбираются из стандартных рядов (E6, E12, E24 и т.д.).

Допустимое отклонение (допуск)

Определяет максимальное отклонение реального сопротивления от номинального значения. Выражается в процентах. Типичные значения: ±20%, ±10%, ±5%, ±1%.

Номинальная мощность рассеивания

Максимальная мощность, которую резистор может рассеивать в виде тепла без повреждения. Измеряется в ваттах (Вт). Типовые значения: 0.125 Вт, 0.25 Вт, 0.5 Вт, 1 Вт, 2 Вт и т.д.

Температурный коэффициент сопротивления (ТКС)

Характеризует изменение сопротивления при изменении температуры. Измеряется в ppm/°C (миллионная доля на градус Цельсия).

Максимальное рабочее напряжение

Предельно допустимое напряжение, которое может быть приложено к резистору без его повреждения.

Маркировка резисторов цветовым кодом

Для маркировки резисторов широко используется цветовой код в виде цветных полос на корпусе. Каждый цвет соответствует определенной цифре:

Черный — 0
Коричневый — 1
Красный — 2
Оранжевый — 3
Желтый — 4
Зеленый — 5
Синий — 6
Фиолетовый — 7
Серый — 8
Белый — 9

Обычно на резисторе наносится 4 или 5 цветных полос. Первые две (или три) полосы обозначают значащие цифры, следующая — множитель, последняя — допуск.

Виды резисторов по конструкции

По конструктивному исполнению различают следующие основные виды резисторов:

Постоянные резисторы

Имеют фиксированное значение сопротивления. Бывают проволочные, пленочные, объемные. Наиболее распространены в электронике.

Переменные резисторы

Позволяют плавно изменять сопротивление в процессе работы. Используются для регулировок (например, громкости). Бывают однооборотные и многооборотные.

Подстроечные резисторы

Предназначены для точной настройки схемы при изготовлении или ремонте. Регулировка выполняется отверткой.

Специальные резисторы

К ним относятся терморезисторы, фоторезисторы, варисторы и другие резисторы с нелинейной вольт-амперной характеристикой.

Как правильно выбрать резистор для схемы

При выборе резистора для конкретной схемы необходимо учитывать следующие факторы:

Требуемое номинальное сопротивление
Необходимая точность (допуск)
Рассеиваемая мощность в схеме
Максимальное рабочее напряжение
Температурный диапазон работы
Требования к температурной стабильности (ТКС)
Конструктивное исполнение (постоянный, переменный и т.д.)

Правильный выбор резистора обеспечит надежную и стабильную работу электронного устройства. Недооценка какого-либо параметра может привести к выходу компонента из строя или некорректной работе схемы.

Применение резисторов в современной электронике

Несмотря на развитие интегральных технологий, дискретные резисторы продолжают широко применяться в современной электронике. Основные области их использования:

Источники питания (ограничение токов, делители напряжения)
Усилители (задание режимов работы транзисторов)
Генераторы (времязадающие цепи)
Фильтры и корректирующие цепи
Согласование импедансов
Измерительные схемы (преобразование ток-напряжение)
Защитные и балластные цепи

В современной микроэлектронике также широко используются интегральные резисторы, сформированные непосредственно в кристалле микросхемы. Однако во многих случаях дискретные резисторы остаются незаменимыми.

Особенности подбора резисторов для высокочастотных схем

При работе на высоких частотах резисторы проявляют паразитные емкости и индуктивности, которые могут существенно влиять на работу схемы. При подборе резисторов для ВЧ-устройств следует учитывать:

Частотную зависимость сопротивления
Собственную емкость резистора
Индуктивность выводов
Уровень собственных шумов

Для высокочастотных применений рекомендуется использовать специализированные ВЧ-резисторы с минимальными паразитными параметрами. Конструкция таких резисторов оптимизирована для работы на высоких частотах.

Надежность и срок службы резисторов

Резисторы относятся к наиболее надежным электронным компонентам. Однако их надежность и срок службы зависят от ряда факторов:

Качество изготовления и применяемых материалов
Электрическая нагрузка (соотношение рабочей и номинальной мощности)
Температурный режим работы

Влажность окружающей среды
Механические воздействия (вибрации, удары)

Для обеспечения длительного срока службы рекомендуется выбирать резисторы с запасом по мощности и напряжению, а также учитывать условия эксплуатации устройства. При правильном выборе и применении современные резисторы могут надежно работать десятки лет.

І2 Ом.

Различают следующие виды резисторов: постоянные и переменные. Переменные еще делят на регулировочные и подстроечные. У постоянных резисторов сопротивление нельзя изменять в процессе эксплуатации.

Резисторы, с помощью которых осуществляют различные регулировки в радиоэлектронной аппаратуре изменением их сопротивления, называют переменными резисторами или потенциометрами. Те резисторы, сопротивление которых изменяют только в процессе налаживания (настройки) радиоэлектронного устройства, называют

подстроечными.

Основные параметры резисторов

Резисторы характеризуются такими основными параметрами: номинальным значением сопротивления, допустимым отклонением сопротивления от номинального значения, номинальной (допустимой) мощностью рассеяния, максимальным рабочим напряжением, температурным коэффициентом сопротивления, собственными шумами и коэффициентом напряжения.

Номинальное значение сопротивления R обычно обозначено на корпусе резистора. Действительное значение сопротивления резистора может отличаться от номинального в пределах допустимого отклонения (допуска, определяемого в процентах по отношению к номинальному сопротивлению).

Маркировка резисторов

На корпусе резистора, как правило, наносится краской его тип, номинальная мощность, номинальное сопротивление, допуск и дата изготовления. Для маркировки малогабаритных резисторов используют бук-венно-цифровой код. Код состоит из цифр, обозначающих номинальное сопротивление, буквы, обозначающей единицу измерения, и буквы, указывающей допустимое отклонение сопротивления. Примеры наносимого на корпус резистора буквенного кода единиц измерения номинального сопротивления старого и нового стандартов приведены в табл. 1.

Если номинальное сопротивление выражается целым числом, то буквенный код ставится после этого числа. Если же номинальное сопротивление представляет собой десятичную дробь, то буква ставится- вместо запятой, разделяя целую и дробную части. В случае, когда десятичная дробь меньше единицы, целая часть (ноль) исключается.

При маркировке резисторов код допуска ставится после кодированного обозначения номинального сопротивления. Буквенные коды допусков приведены в табл. 2.

Например, обозначение 4К7В (или 4К7М) соответствует номинальному сопротивлению 4,7 кОм с допустимым отклонением 20%. В табл. 1 и 2 приведены буквенные коды, соответствующие как старым, так и новым стандартам, так как в настоящее время встречаются оба варианта. Номинальная мощность на малогабаритных резисторах не указывается, а определяется по размерам корпуса.

Таблица 1. Обозначение номинальной величины сопротивления на корпусах резисторов.

Полное обозначение			Сокращенное обозначение на корпусе
Обозначение		Примеры обозначения	Обозначение единиц измерения		Примеры обозначения
единиц измерении		Примеры обозначения	Старое	Новое	Старое	Новое
Ом	Омы	13 Ом 470 0м	R	Е	13R 470R (К47)	13Е 470Е (К47)
кОм	килоОмы	1 кОм 5,6 кОм 27 кОм 100 кОм	К	К	1К0 5К6 27K 100К(М10)	1К0 5К6 27K 100К(М10)
МОм	мегаОмы	470 МОм 4,7 МОм 47 МОм	М	М	М47 4М7 47 М	М47 4М7 47М

Таблица 2. Буквенные коды допусков сопротивлений, наносимых на корпуса резисторов.

Допуск, %		±0,1	±0,2	±0,25	±0,5	±1	±2	±5	±10	±20	±30
Обозначение	старое	ж	У	—	Д	Р	Л	И	С	В	Ф
Обозначение	новое	в	—	С	D	F	G	J	К	М	N

Цветовой код маркировки резисторов

Тип маркировки, при котором на корпус резистора наносится краска в виде цветных колец или точек называют цветовым кодом (см. на рис. 1). Каждому цвету соответствует определенное цифровое значение.

Цветовая маркировка на резисторах сдвинута к одному из выводов и читается слева направо. Если маркировку нельзя разместить у одного, из выводов, то первый знак делается полосой шириной в два раза больше, чем остальные.

На резисторы с малой величиной допуска (0,1…10%), маркировка производится пятью цветовыми кольцами. Первые три кольца соответствуют численной величине сопротивления в омах, четвертое кольцо ерть множитель, а пятое кольцо — допуск (рис. 1).

Резисторы с величиной допуска 20% маркируются четырьмя цветными кольцами и на них величина допуска не наносится. Первые три кольца — численная величина сопротивления в омах, а четвертое кольцо — множитель. Иногда резисторы с допуском 20% маркируют тремя цветными кольцами.

В этом случае первые два кольца — численная величина сопротивления в омах, а третье кольцо — множитель. Незначащий ноль в третьем разряде не маркируется.

В связи с тем, что на рынке радиоаппаратуры значительное место занимают зарубежные изделия, заметим, что резисторы зарубежных фирм маркируются как цифровым, так и цветовым кодом.

При цифровой маркировке первые две цифры обозначают численную величину номинала резистора в омах, а оставшиеся представляют число нулей. Например: 150 — 15 Ом; 181 — 180 Ом; 132 — 1,3 кОм; 113—11 кОм.

Цветовая маркировка состоит обычно из четырех цветовых колец. Номинал сопротивления представляет первые три кольца, двух цифр и множителя. Четвертое кольцо содержит информацию о допустимом отклонении сопротивления от номинального значения в процентах.

Определение номиналов зарубежных резисторов по цветовому коду такое же, как и для отечественных. Таблицы цветовых кодов отечественных и зарубежных резисторов совпадают.

Многие фирмы, помимо традиционной маркировки, используют свою внутрифирменную цветовую и кодовую маркировки. Например, встречается маркировка SMD-резисторов, когда вместо цифры 8 ставится двоеточие. Так, маркировка 1:23 означает 182 кОм, a 80R6 — 80,6 Ом.

Цвет колец или точек	Номинальное сопротивление, Ом			Множитель	Допуск, %	ТКС, %/ГС
Цвет колец или точек	1-я цифра	2-я цифра	З-я цифра	4-я цифра	5-я цифра	п
Серебристый	—	—	—	0601	±10	—
Золотистый	—	—	—	061	±5	—
Черный	—	0	—	1	—	—
Коричневый	1	1	1	10	±1	100
Красный	2	2	2	10^2	±2	50
Оранжевый	3	3	3	10^3	—	15
Желтый	4	4	4	10^4	—	25
Зеленый	5	5	5	10^5	±0,5	—
Синий	6	6	6	10^6	±0,25	10
Фиолетовый	7	7	7	10^7	±0,1	5
Серый	8	8	8	10^8	±0,05	—
Белый	9	9	9	10^9	—	1

Рис. 1. Цветовая маркировка отечественных и зарубежных резисторов в виде колец или точек, в зависимости от допуска и ТКЕ.

Литература: В.М. Пестриков. Энциклопедия радиолюбителя.

Назначение классификация, электрические параметры резисторов

Назначение

Резисторы предназначены для перераспределения и регулирования электрической энергии между элементами схемы. Принцип действия резисторов основан на способности радиоматериалов оказывать сопротивление протекающему через них электрическому току. Особенностью резисторов является то, что электрическая энергия в них превращается в тепло, которое рассеивается в окружающую среду. Резистор служит для ограничения тока в электрической цепи, создания падений напряжения на отдельных её участках. Другое название резистора – сопротивление. Resistance – это сопротивление (электрическому току).

Классификация

По назначению дискретные резисторы делят на резисторы общего назначения, прецизионные, высокочастотные, высоковольтные, высокоомные и специальные.

По постоянству значения сопротивления резисторы подразделяют на постоянные, переменные и специальные. Постоянные резисторы имеют фиксированную величину сопротивления, у переменных резисторов предусмотрена возможность изменения сопротивления в процессе эксплуатации, сопротивление специальных резисторов изменяется под действием внешних факторов: протекающего тока или приложенного напряжения (варисторы), температуры (терморезисторы), освещения (фоторезисторы) и т. д.

По виду токопроводящего элемента различают проволочные и непроволочные резисторы. По эксплуатационным характеристикам дискретные резисторы делят на термостойкие, влагостойкие, вибро- и ударопрочные, высоконадежные и т. д.

Основным элементом конструкции постоянного резистора является резистивный элемент, который может быть либо пленочным, либо объемным. Величина объемного сопротивления материала определяется количеством свободных носителей заряда в материале, температурой, напряженностью поля и т. д.

Электрические параметры

Номинальное сопротивление

Это заводское значение сопротивления конкретного прибора, измеряется это значение в Омах (производные килоОм – 1000 Ом, мегаОм – 1000000 Ом). Диапазон сопротивлений простирается от долей Ома (0,01 – 0,1 Ом) до сотен и тысяч килоОм (100 кОм – 1МОм). Для каждой электронной цепи необходимы свои наборы номиналов сопротивлений. Поэтому разброс значений номинальных сопротивлений столь велик.

Рассеиваемая мощность

При прохождении электрического тока через резистор происходит его нагрев. Если пропускать через него ток, превышающий заданное значение, то токопроводящее покрытие разогреется настолько, что резистор сгорает. Поэтому существует разделение резисторов по рассеиваемой мощности.

К примеру, если через резистор потечёт ток 0,1А (100 mA), а его номинальное сопротивление 100 Ом, то необходим резистор мощностью не менее 1 Вт. Если вместо этого применить резистор на 0,5 Вт, то он вскоре выйдет из строя. Мощные резисторы применяются в сильноточных цепях, например, в блоках питания или сварочных инверторах.

Допуск

При изготовлении резисторов не удаётся добиться абсолютной точности номинального сопротивления. Если на резисторе указано 10 Ом, то его реальное сопротивление будет в районе 10 Ом, но никак не ровно 10. Оно может быть и 9,88 и 10,5 Ом. Чтобы как-то обозначить пределы погрешности в номинальном сопротивлении резисторов, их делят на группы и присваивают им допуск. Допуск резистора задаётся в процентах.

Если вы купили резистор на 100 Ом c допуском ±10%, то его реальное сопротивление может быть от 90 Ом до 110 Ом. Узнать точное сопротивление этого резистора можно лишь с помощью омметра или мультиметра, проведя соответствующее измерение. Но одно известно точно. Сопротивление этого резистора не будет меньше 90 или больше 110 Ом.

Строгая точность номиналов сопротивлений в обычной аппаратуре важна не всегда. Так, например, в бытовой электронике допускается замена резисторов с допуском ±20% от того номинала, что требуется в схеме. Это выручает в тех случаях, когда необходимо заменить неисправный резистор (например, на 10 Ом). Если нет подходящего элемента с нужным номиналом, то можно поставить резистор с номинальным сопротивлением от 8 Ом (10-2 Ом) до 12 Ом (10+2 Ом). Считается так (10 Ом/100%) * 20% = 2 Ом. Допуск составляет -2 Ом в сторону уменьшения, +2 Ом в сторону увеличения.

Существует аппаратура, где такой трюк не пройдёт – это прецизионная аппаратура. К ней относится медицинское оборудование, измерительные приборы, электронные узлы высокоточных систем, например, военных. В ответственной электронике используются высокоточные резисторы, допуск их составляет десятые и сотые доли процента (0,1-0,01%). Иногда такие резисторы можно встретить и в бытовой электронике.

Стоит отметить, что в настоящее время в продаже можно встретить резисторы с допуском не более 10% (обычно 1%, 5% и реже 10%). Высокоточные резисторы имеют допуск в 0,25…0,05%.

Температурный коэффициент сопротивления (ТКС)

Под влиянием внешней температуры или собственного нагрева из-за протекающего тока, сопротивление резистора меняется. Иногда в тех пределах, которые нежелательны для работы схемы. Чтобы оценить изменение сопротивления из-за воздействия температуры, то есть термостабильность резистора, используется такой параметр, как ТКС (Температурный Коэффициент Сопротивления). В маркировке резистора величина ТКС, как правило, не указывается. Для нас же необходимо знать, что чем меньше ТКС, тем лучше резистор, так как он обладает лучшей термостабильностью.

В настоящее время номинальное сопротивление резисторов и их допуск маркируют цветными полосами на корпусе самого элемента. Как правило, такая маркировка применяется для маломощных резисторов, которые имеют небольшие габариты и мощность менее 2…3 ватт. Каждая фирма-изготовитель устанавливает свою систему маркировки, что вносит некоторую путаницу. Но в основном присутствует одна устоявшаяся система маркировки.

Резистор | Страница 2 из 4 | Electronov.net

Основные параметры резисторов:

Номинальное сопротивление:

Это заводское значение сопротивления конкретного прибора, измеряется это значение в Омах (производные килоОм (кОм), мегаОм (МОм) и т.д.). Диапазон сопротивлений простирается от долей Ома (0,01 – 0,1 Ом) до сотен и тысяч килоОм (100 кОм – 10МОм). Для каждой электронной цепи необходимы свои номиналы сопротивлений, поэтому разброс значений номинальных сопротивлений столь велик.

Однако номиналы резисторов не произвольны, их значения выбираются из специальных номинальных рядов, наиболее часто из номинальных рядов E6 (для резисторов с допуском 20 %), E12 (для резисторов с допуском 10 %) или E24 (для резисторов с допуском 5 %), для более точных резисторов используются более точные ряды (например, E48).

Данные ряды были созданы для стандартизации номиналов резисторов и упрощения их взаимозаменяемости.

Посмотреть значения номинальных рядов и принципы их образования можно здесь.

Рассеиваемая мощность:

Если рассматривать данный параметр с обычной жизненной позиции, то можно привести довольно простое описание: при прохождении электрического тока через резистор, происходит нагрев данного резистора. Сразу становится очевидно, что если пропускать через резистор ток, превышающий заданное значение, то токопроводящее покрытие разогреется настолько, что резистор сгорит. Поэтому существует разделение резисторов по максимальной мощности.

Вычислить мощность, рассеиваемую на резисторе можно по формуле:

в соответствии с законом Ома: , можно преобразовать:

где:

P — мощность, рассеиваемая на резисторе,

I – ток, протекающий через резистор,

R – сопротивление резистора,

U – падение напряжения на резисторе.

Если же Вы желаете узнать, откуда взялась формула для вычисления тепловой мощности, рассеиваемой на резисторе, отчего греется резистор при прохождении через него электрического тока, и не боитесь формул, то полезно будет включить в работу свой мозг, вспомнить школьные знания по физике и … раскрыть спойлер . В противном случае можно перейти к следующему параметру.

Спойлер

Как известно, электрический ток – это направленный поток заряженных частиц, в частности – электронов. Проходя через проводник, электроны сталкиваются с атомами, находящимися в кристаллической решетке. В результате столкновений кинетическая энергия электронов превращается в тепловую. Для лучшего понимания процесса можно провести аналогию с механической силой трения: например, для перемещения какого-либо тела преодолевается сопротивление трения, и энергия, затраченная на это, превращается в тепло. Электрическое сопротивление проводника играет ту же роль, что и сопротивление трения.

Переход электрической энергии в тепловую называется тепловым действием тока, и описывается законом Джоуля — Ленца:

где:

— мощность выделения тепла в единице объема,

— плотность электрического тока,

— напряженность электрического поля,

— проводимость среды.

Для случая протекания токов в тонких (слово «тонких» здесь следует рассматривать в том смысле, что диаметр провода много меньше его длины) проводах в интегральной форме этот закон имеет вид:

где:

dQ — количество теплоты, выделяемое за промежуток времени dt,

I — сила тока,

R — сопротивление,

Q — полное количество теплоты, выделенное за промежуток времени от t₁ до t₂.

В случае постоянных силы тока и сопротивления формула значительно упрощается:

где:

Q — количество теплоты, создаваемое током (Дж),

I — ток, протекающий по проводнику,

R — сопротивление проводника,

t — время, в течение которого ток протекал по проводнику.

Используя закон Ома: и , можно немного преобразовать выражение:

Пытливый читатель наверняка заметил, что помимо выделения тепла непосредственно при прохождении электрического тока, в случае постоянного тока в однородном неравномерно нагретом проводнике, будет также выделяться или поглощаться дополнительная теплота, которая называется теплотой Томсона, в зависимости от направления тока. Данный эффект называется – эффект Томсона. Однако, вследствие того, что градиент температур обычно невелик, а величина теплоты Томсона много меньше Джоулевской теплоты, при расчете тепловой мощности выделяемой на резисторах, данным эффектом пренебрегают.

Допуск (точность):

При изготовлении резисторов не удается добиться абсолютной точности номинального сопротивления. Например, если Вы купили резистор на 100 Ом, то реальное сопротивление резистора может быть от 95 Ом до 105 Ом. Эта погрешность и называется допуском, который задается в процентах от номинального сопротивления. Для рассмотренного резистора он равен ±5%. Реальное значение сопротивления резистора легко проверить, например, просто измерив его мультиметром.

Строгая точность номиналов сопротивлений в обычной аппаратуре не всегда важна. Так, например, в бытовой электронике допускаются резисторы с допуском ±20%. Это выручает в тех случаях, когда необходимо заменить неисправный резистор, а в точности требуемого номинала нет в наличии.

Существует аппаратура, где такой трюк не пройдет — это прецизионная аппаратура. К ней относится медицинское оборудование, измерительные приборы, электронные узлы высокоточных систем, например, военных. Иногда такие резисторы можно встретить и в бытовой электронике.

Дополнительные параметры:

Максимальное рабочее напряжение:

Максимальное напряжение, при котором может работать резистор в заданных условиях в течении срока службы с сохранением нормированных параметров.

Для резисторов общего назначения обычно 250 В.

Рабочая температура:

Температура, при которой резистор исправно выполняет свои функции. Обычно указывается как диапазон: -45° … +55°С.

Температурный коэффициент сопротивления (ТКС):

Отражает стабильность номинального сопротивления под действием температуры.

Особенности переменных резисторов:

Все вышеперечисленные параметры характерны для всех типов резисторов, однако для переменных резисторов существуют специфические параметры:

Функциональная характеристика:

Суть данного параметра — зависимость изменения сопротивления от угла поворота ручки или положения подвижного контакта (для ползунковых резисторов).

Виды функциональных характеристик:

Рисунок 1 — Виды функциональных характеристик.

Сопротивление переменного резистора меняется равномерно при повороте ручки на один и тот же угол или при перемещении ползунка на одно и то же расстояние.

Обозначается линейная характеристика кириллической буквой А или латинской буквой А.

Типичное применение таких резисторов — регулятор напряжения в аналоговых блоках питания. В таком случае изменение выходного напряжения при регулировке будет равномерным, а шкала для прибора будет более удобной.

Логарифмическая:

При повороте ручки резистора, сопротивление сначала меняется равномерно, но ближе к середине – резко, скачкообразно, а затем, к концу поворота ручки, опять равномерно, но более полого. Таким образом, изменение сопротивления резистора происходит нелинейно (неравномерно) и по логарифмическому закону.

Обозначается логарифмическая характеристика кириллической буквой Б или латинской буквой В.

Показательная (обратно-логарифмическая):

Данная функциональная характеристика обратна логарифмической.

Обозначается показательная характеристика кириллической буквой В или латинской буквой С.

Типичное применение резисторов с нелинейной функциональной характеристикой — регулятор громкости в аудиоаппаратуре.

Вы конечно спросите, почему же именно логарифмическая характеристика применяется для регулировки громкости? Причина этого описана ниже:

Спойлер

Дело все в том, что человеческое ухо с ростом громкости воспринимает звук тише (этот эффект описывается эмпирическим закон Вебера-Фехнера. Подробнее об этом можно прочесть здесь). В результате, если в качестве регулятора громкости поставить переменный резистор с линейной зависимостью, то шкала регулировки громкости у резистора будет нелинейной, и на средней и большой громкости нам придется выкручивать ручку регулятора на больший угол, чтобы ощутить значительное изменение уровня звука. Из-за этого возникает неудобство, т.к. шкала у регуляторов громкости получается неравномерной, да и на разном уровне громкости ручку приходится крутить по-разному. Поэтому в аудиоаппаратуре и применяются переменные резисторы с логарифмической или показательной функциональной характеристикой, в зависимости от схемотехнической реализации устройства.

Износоустойчивость:

Число циклов передвижения подвижной системы переменного резистора, при котором параметры резистора остаются в пределах нормы.

В этом параметре кроется отличие между подстроечными и регулировочными переменными резисторами. Для регулировочных резисторов количество циклов может достигать 50 000 – 100 000. Подстроечные резисторы в отличие от регулировочных, рассчитаны на гораздо меньшее число циклов перемещения подвижной системы (ползунка). Максимальное число для некоторых экземпляров вообще ограничено 100.

При превышении допустимого количества циклов перемещения подвижной системы надежная работа переменного резистора не гарантируется. Поэтому применять подстроечные резисторы взамен регулировочных настоятельно не рекомендуется – это сказывается на надежности устройства.

Разрешающая способность:

Минимальное значение приращения сопротивления при перемещении подвижной части переменного резистора, т.е. то, с какой точностью возможно изменять его сопротивление.

Для ползунковых и однооборотных переменных резисторов разрешающая способность обычно составляет 5% от номинального значения полного сопротивления, для прецизионных многооборотных – 1%.

Резистор

Резистор — это самый распространенный электронный компонент, название которого произошло от английского слова «resistor» и от латинского «resisto» — сопротивляюсь. Основным параметром резистора считается сопротивление, которое характеризуется его способностью в препятствии протекания электрического тока. Единицами сопротивления у резисторов являются – Омы (Ω), Килоомы (1000 Ом или 1КΩ) и Мегаомы (1000000 Ом или 1МΩ).

Практически ни одна схема не обходиться без резисторов. С помощью подбора соответствующих величин резисторов и их соединений, происходит нужное распределение электрического тока в цепи.

Характеристики резистора

Кроме предельного сопротивления, резисторы обладают рядом других физиотехнических показателей, которые имеют большое значение в его применении.

Среди основных параметров выделяются такие характеристики резистора, как сопротивление по номинальному значению и его возможное отклонение, рассеиваемая мощность, предельное рабочее напряжение, максимальная температура, температурный коэффициент сопротивления, частотный отклик и шумы. Рассмотрим некоторые из них.

Температурный коэффициент сопротивления ТКС

Температурный коэффициент сопротивления (ТКС) определяет относительное изменение величины сопротивления резистора при изменении температуры окружающей среды на 1 ° по Цельсию. ТКС может быть как положительным, так и отрицательным. Если резистивная пленка имеет относительно большую толщину, то она обладает свойствами объемного тела, сопротивляемость которого с увеличением температуры становится больше. Если же резистивная пленка имеет относительно небольшую толщину, то она состоит как бы из небольших «островков», расположенных отдельно друг от друга, и сопротивление такой пленочной структуры с увеличением температурных значений становится меньше, так как взаимодействие между отдельными «островками» улучшается. Для непроволочных резисторов, применяемых в радиоэлектронике и телевизионной промышленности, температурный коэффициент сопротивления не больше ±0,04 — 0,2 %, у проволочных деталей -±0,003 — 0,2 %.

Рассеиваемая мощность резистора

Номинальная мощность рассеивания, или рассеиваемая мощность резистора показывает предельно значимую мощность, которую сопротивление может рассеивать при долговременной электрической нагрузке, атмосферном давлении и температуре в нормальных значениях. Непроволочные резисторы подоазделяются на мощность по номиналу от 0,05 до 10 Вт, а сопротивления проволочного типа от 0,2 до150 Вт. На электpосхемах рассеиваемая мощность резистора выделяется условно пунктиром на обозначении сопротивления для мощностей меньше 1 Вт и pимскими цифрами на обозначении сопротивления для мощности больше 1 Вт. Номинальная мощность рассеивания этих деталей должна быть на 20—30 % больше такого показателя, как рабочая рассеиваемая мощность резистора

Максимальное напряжение резистора

Предельное или максимальное напряжение резистора — это предельно возможное напряжение, подведенное к выводам сопротивления, которое не допускает превышения показателей техусловий (ТУ) на параметры электричества. По- другому, максимальное напряжение резистора – предельно допустимая величина, которая может быть приложена к резистору. Этот показатель выводится для обычных пределов работы детали и напрямую зависит от линейных размеров резистора, шага спиральной нарезки, температурных показателей, давления эксплуатационной среды и давления атмосферы. Чем выше температурные показатели и меньше давление атмосферы, тем больше шансов для пробоя теплового или электрического типа и выхода резистора из строя.

Максимальная температура резистора

Одной из характеристик резистора является такой показатель, как максимальная температура резистора, напрямую зависит от мощности детали. Получается, что при увеличении мощности, которая выделяется в сопротивлении, увеличивается температура резистора, что может привести к его поломке. Во избежание этого, необходимо уменьшить температуру резистора. Это можно достичь укрупнением габаритов сопротивления.. Для всех типов сопротивлений определена максимальная температура резистора, превышение которой чревато выходом детали из строя.

Температурный показатель сопротивления находится в прямой зависимости и от температуры окружающего воздуха. Если этот показатель достигает большого значения, то температурный показатель сопротивления может стать выше максимальной температуры резистора, что крайне нежелательно. Чтобы этого не случилось, нужно снизить мощность, которая выделяется в резисторе.

Частотный отклик резистора

Значение такой характеристики, как частотный отклик резистора, связано с определением значения максимального сопротивления и минимальной ёмкости. При прохождении тока высокой частоты сопротивление стремится к проявлению реактивных свойств в зависимости от конструктивного исполнения – доминируют либо емкостные, либо индуктивные значения.

Если в одно и то же время дискретно уменьшать и значение сопротивления и значение емкости, то можно вызвать быстрый демпфированный частотный отклик резистора, который позволит определить как максимальное сопротивление, так и минимальную емкость. При этих значениях не возникает колебаний и в то же время достигается мгновенная стабилизация выходного напряжения. Но в теории это рассматривается , как частный случай. На высоких частотах резистор начинает проявлять реактивные свойства в зависимости от конструктивного исполнения — либо преимущественно емкостные, либо индуктивные.

Основные типы резисторов

По физическому устройству резисторы бывают следующих типов:

углеродные пленочные
углеродные композиционные
металлооксидные
пленочные металлические
проволочные

Углеродные пленочные выпускают в виде керамического стержня, который покрыт специальной пленкой кристаллического углерода. Она в свою очередь и является резистивным элементом. Их номинальный диапазон сопротивления от двух до одного МОм, а максимальная мощность от 0,2 до 2 Вт.

Углеродные композиционные являются самыми дешевыми. Поэтому их стабильность не высока и их сопротивление, как правило, может меняться на пару процентов. Также при протекании тока, через такие резисторы могут возникать шумы. Такое обстоятельство имеет важное значение, особенно в медицинской электронной аппаратуре, так как там часто требуется большое усилие, но с малым уровнем шума

Металлооксидные являются вторым типом пленочных резисторов. В этих резисторах окончательное сопротивление получается за счет нанесения спиральной канавки на керамической основе. За счет этого увеличивается эффективная длина между концами резистора, а также сопротивление. Пленочные металлические используются в транзисторных выходных, так как они имеют сопротивление меньшее, чем 10 Ом, что для этого и необходимо. Эти резисторы рассеивают большую мощность при малых размерах. Это и является самым большим их достоинством. Также он имеет стабильность нагрузки, которая достигает не более ±3%, малый коэффициент сопротивления под напряжением, а также очень малый уровень шумов. Еще у него температурный коэффициент достигает от 0 до 600-10~6 1/°С.

Проволочные резисторы делаются из безиндуктивной или обычной обмотки. Они применяются тогда, когда нужна большая рассеиваемая мощность или высокая стабильность, так как другие резисторы не могут этого обеспечить. Они рассеивают мощность до 100 Вт, но их сопротивление ограничено до 50 кОм. Температура их поверхности при работе может достигать очень больших размеров, поэтому их нужно располагать так, чтобы могла обеспечиваться вентиляция воздуха и их охлаждение, потому что в противном случае они выйдут из строя.

Резисторы

Резистор (или сопротивление) — пассивный элемент электрической цепи. Он может обладать конкретным значением сопротивления или переменным. Резисторы используются практически во всех электронных и электрических устройствах. В электрических цепях резисторы используют в разных целях:

Для преобразования силы тока в напряжение
Для преобразования напряжения в силу тока
Для ограничения тока
Для поглощения эл. энергии

Их основные технические параметры — номинальное сопротивление (номинал) в Омах, максимальная рассеиваемая мощность, максимальное рабочее напряжение и класс точности. Есть и другие параметры, такие как температурный коэффициент, термостойкость, влагоустойчивость и другие. Так же имеются паразитные параметры — емкость и индуктивность. Эти параметры важно учитывать при разработке устройств, предназначенных для работы в сложных условиях или требующих высокой точности, но можно опустить при небольших самоделках на Arduino.

Обозначение резисторов

В мире есть несколько общепринятых условных графических обозначений резисторов на схемах. В США рисунок резистора похож на зигзаг, а в России и Европе он выглядит как прямоугольник.

Пример рисунка резисторов в России и Европе (а), и в США (б)

В России существует ГОСТ 2.728-74, в соответствии с которым постоянные резисторы на схемах должны обозначаться так:

Обозначения постоянных резисторов по ГОСТ 2.728-74

По тому же ГОСТу нелинейные, переменные и подстроечные резисторы должны обозначаться так:

Обозначение переменных резисторов по ГОСТ 2.728-74

Маркировка резисторов

Постоянные резисторы обычно имеют очень небольшие размеры. Есть и крупные резисторы, но они используются для более специфических задач, так как они способны выдерживать большие токи, напряжения и температуры.

Резистор большой мощности

Для удобства обозначения основных параметров мелких постоянных резисторов используют цветовая маркировка. На корпус резистора наносятся несколько цветных полос, цвета которых имеют свое значение. Для расшифровки используется либо таблица цветовой маркировки постоянных резисторов либо онлайн калькуляторы.

Цветовая маркировка резисторов

Виды резисторов

Классификаций резисторов очень много:

По области применения:
- Высокоомные (обладающие сопротивление более 10 МОм)
- Высокочастотные (с уменьшенной паразитарной индуктивностью и емкостью)
- Высоковольтные (способные пропускать через себя тысячи вольт)
- Прецизионные (повышенной точности с допуском менее 1%)
По способности изменять сопротивление
- Переменные подстроечные
- Постоянные
- Переменные регулировочные
По влагозащищенности
- Обычные незащищенные
- Покрытые лаком
- Залитые компаундом
- Впрессованные в пластмассу
- Вакуумные
По способу монтажа
- Для навесного монтажа
- Для монтажа на печатных платах
- Для микромодулей и микросхем
По виду ВАХ (вольт-амперной характеристики)
- Линейные
- Нелинейные (фоторезисторы, терморезисторы, варисторы и другие)
В зависимости от используемых проводящих элементов
- Проволочные
- Непроволочные
По виду используемых материалов
- Углеродистые
- Металлопленочные
- Интегральные
- Проволочные

Далее рассмотрим несколько видов резисторов такие как постоянные, переменные и некоторые нелинейные резисторы.

Постоянный резистор

Постоянный резистор — это тот резистор, характеристики которого предопределены и не изменяются. Иначе говоря это элемент электрической цепи с фиксированным сопротивлением, предельным напряжением, классом точности. Такие резисторы изображены на картинках выше.

Расчет постоянного резистора для светодиода

Постоянные резисторы мы использовали во многих проектах. Например в проекте с подключением светодиода к Ардуино. Выход ардуино имеет напряжение 5 вольт и способен подать ток гораздо выше допустимого для светодиода. Так же необходимо учитывать, что сопротивление светодиода и без того низкое, так еще и падает во время работы.

Используя закон Ома мы можем увидеть, что сила тока будет расти при падении сопротивления и при одинаковом напряжении. Это значит что светодиод требующий 20 мА для работы, будет пропускать через себя более сильный ток и попросту сгорит. Тут то нам и поможет обычный постоянный резистор.

Что бы вычислить необходимый номинал резистора нам необходимо знать характеристики источника питания и характеристики светодиода. Источником питания для нашего светодиода выступает плата Arduino Uno. А характеристики светодиода можно посмотреть в его техническом описании, или спросить у продавца. Обычно это ток 20 мА и падение напряжения 2 В.

Vps — напряжение источника питания (5 Вольт)
Vdf — падение напряжения на светодиоде (2 Вольта)
If — номинальный ток светодиода (20 миллиампер или 0.02 Ампера)

Теперь подставим наши данные в формулу закона Ома для расчета сопротивления. Если кто забыл то напомню: R = U / I (сопротивление равно напряжению деленному на силу тока). Подставляем наши данные: R = (Vps — Vdf) / If = (5В — 2В) / 0.02А = 150 Ом

Теперь мы просто берем резистор на 150 Ом и ставим его перед или после светодиода (без разницы).

Подключение светодиода к Arduino

Переменный резистор

Переменный резистор — это электротехническое устройство, используемое для регулирования параметров электрической цепи (напряжение, сила тока) за счет заданного изменения сопротивления.

У переменного резистора есть множество названий и подвидов: реостат, потенциометр, переменное сопротивление, подстроечный резистор, регулировочный резистор. Попробуем разобраться в чем отличия. Переменное сопротивление, переменный резистор и реостат — это всё названия одного класса резисторов. «Потенциометр» — это жаргонное название переменного резистора, подключенного как делитель напряжения (о резисторных сборках и делителях напряжения мы расскажем в отдельной статье).

Реостат, потенциометр, переменный резистор, переменное сопротивление

Регулировочный резистор — переменный резистор, предназначенный для многократной регулировки параметров электрической цепи.
Подстроечный резистор — это тоже переменный резистор, который используется для подстройки параметров электрической цепи, у которого число перемещений подвижной системы значительно меньше, чем у регулировочного резистора.

Подстроечные резисторы в разных исполнениях

Нелинейные резисторы

Нелинейные резисторы — это резисторы сопротивление которых изменяется в зависимости от внешних факторов. Внешними факторами могут быть: температура, количество света, магнитное поле, напряжение в электрической цепи и другие. Вот некоторые примеры нелинейных резисторов, подробнее о которых вы сможете почитать по ссылкам в википедии:

терморезисторы — сопротивление меняется в зависимости от температуры;
варисторы — сопротивление меняется в зависимости от приложенного напряжения;
фоторезисторы — сопротивление меняется в зависимости от освещённости;
тензорезисторы — сопротивление меняется в зависимости от деформации резистора;
магниторезисторы — сопротивление меняется в зависимости от величины магнитного поля.

Не путайте такие резисторы с датчиками, они не показывают реальные величины, воздействующих на них сил. Изменяется лишь сопротивление. Можно откалибровать данные и привязать значение сопротивления, например терморезистора, к определенной температуре, но это не лучший вариант.

На сегодня это всё. В отдельной статье мы поговорим о соединении резисторов в разных комбинациях, таких как делители напряжения, подключение резисторов последовательно и параллельно.

RadioStudy — сайт кружка радиоэлектроники ЦТТ «Охта»

Любая электрическая схема состоит из кучи всяческих элементов. Возьмите схему любого телевизора или, даже, радиоприёмника, и Вам станет немножко не по себе от количества разных штучек, закорючек и фиговин, которые там изображены. Наша с Вами великая задача — научиться читать любую электрическую схему, называть все её элементы по имени, и представлять процессы, идущие в этой схеме.

3.1 Обозначение на схеме

Итак, мы уже познакомились с параметрами электрической цепи, узнали как они обозначаются и в каких единицах измеряются. Настало время «пощупать» это всё руками.

И начнём мы с самого распространённого элемента — резистора.

Резистор — это элемент, главная характеристика которого — электрическое сопротивление. Раньше этот элемент так и называли — «сопротивление», однако со временем перешли на буржуйскую терминологию. «Resistence» — это, по-англицки — сопротивление.

Резистор представляет собой керамический цилиндр, на который нанесено резистивное вещество, т.е., обладающее некоторым сопротивлением. С торцевых сторон к цилиндру подведены выводы, которые крепятся к нему металлическими чашечками. При работе с резисторами стоит особенно аккуратно относиться к чашечкам, в частности, не дёргать резистор за ноги, потому как эти чашечки легко отваливаются. Сверху резистор покрывается слоем краски, поверх которой пишутся параметры резистора: тип, номинальное сопротивление и прочая информация. Номинальным называют то значение, на которое должен быть рассчитан данный элемент.

На схеме резистор обозначают так:

Рядом с резистором указывается его порядковый номер в данной схеме — 16 с префиксом R, обозначающим его принадлежность к резисторам (в схеме для каждого типа элементов ведётся свой счёт). Ниже обычно пишется номинальное сопротивление резистора в Омах — 270. Внутри прямоугольника чёрточками указывается номинальная мощность резистора.

Если номинальные параметры не указаны, значит, к схеме должна быть приложена спецификация, в которой указываются номинальные значения для каждого элемента на схеме. Об этом поговорим позже.

3.

2 Номинальное сопротивление


	Номинальное сопротивление — это то сопротивление, на которое рассчитан резистор. Величину сопротивления указывают на корпусе каждого резистора.

Во всём мире приняты стандартные значения номинальных параметров элементов. Они кратны следующим числам:

1,0
1,1
1,2
1,3
1,5
1,6
1,8

2,0
2,2
2,5
2,7

3,0
3,3
3,6
3,9

4,3
4,7

5,1
5,6

6,3
6,8

7,5
8,2
9,1

Когда конструктор рассчитывает какую-то схему, у него получаются различные значения сопротивлений. Например, 341 Ом, 1415 Ом, 65110 Ом. Резисторов на такие сопротивления нет, поэтому он берёт таблицу (см. выше) и подбирает ближайшее значение. Обычно сопротивление резисторов округляют в большую сторону:

341 -> 360 (100 * 3,6)
1415 -> 1500 (1000 * 1,5)
65145 -> 68000 (10000 * 6,8)

Если же ну очень необходима точность, можно сделать составной резистор, включив несколько резисторов последовательно.
Например, 65110 = 63000 + 2100 + 10

Номинальное сопротивление, или номинал резистора пишется на его корпусе. Но прежде, чем приступить к чтению маркировки резистора, надо бы сказать пару слов о кратных приставках.

Всем нам с детства известны такие вещи как килограмм, миллиметр и, может, Мегавольт (тем, кто смотрел Диснеевские мультики). Все эти слова образованы с помощью кратных приставок кило-, милли- и Мега- от слов грамм, метр и Вольт. Эти приставки, или префиксы, заменяют числительные.

1 килограмм — это тысяча грамм ,
1 миллиметр — это одна тысячная часть метра,
1 Мегавольт — это миллион вольт

Таблица кратных приставок

При обозначении номинала резистора тоже используются кратные приставки: кило- и Мега-.

1 килоом (кОм) = 1 000 Ом
1 Мегаом (МОм) = 1 000 килоом (кОм) = 1 000 000 Ом

На схеме слова МОм, кОм не пишутся, вместо них просто ставятся буковки «М» и «к». Например: R22/47к; R18/1,5М. Единицы Ом не обозначаются никак. На корпусе единицы обозначаются «Е» или «R».

3.3 Обозначения на корпусе

В древние времена на резисторе прописывался его номинал полностью, например: «27,6 кОм». Это оказалось не удобно, и был принят новый стандарт, по которому в обозначении номинала участвуют только 3 символа: 2 цифры и буква. Причём, буква обозначает одновременно кратную приставку и запятую. Цифры, стоящие левее буквы — это целая часть, правее — дробная часть.

Пример:

2К2 — 2,2 кОм
33К — 33 кОм
М10 — 0,1 МОм — 100 кОм
47R — 47 Ом
и т.д.

Теперь для Вас не составит труда прочитать номинал отечественного резистора. А как же быть с буржуйскими «попугайчиками», на которых вместо букв — цветные полоски? А вот как: для начала неплохо было бы выучить, или хотя бы распечатать (нарисовать) и повесить на стенку следующую таблицу.

Каждому цвету соответствует своя цифра. На корпусе резистора нанесено 4 полоски: три рядом, одна — в стороне, она обычно серебристая или золотистая. Надо взять резистор так, чтобы эта отдельная полоска была справа. Тогда три левых полоски можно читать как номинал. При этом, две первые цифры показывают некое число, а третья — количество нулей после этого числа. Получившееся в результате число является номинальным сопротивлением резистора в Омах.

3.4 Мощность резистора

Мощность является вторым основным параметром резистора. Она означает, какую мощность может рассеять в атмосферу резистор, без ущерба для себя. Существуют стандартные мощности рассеяния резисторов:

Как Вы могли заметить, начиная от 1 Вт мощность пишется римскими цифрами. С помощью римских цифр можно записывать любые мощности, выраженные в единицах Ватт, например:

ХХ — 20Вт
ХII — 12 Вт
VII — 7 Вт
и т.д.

Резисторы разной мощности отличаются размером: чем больше — тем мощнее.

По типу, резисторы бывают 2-х основных видов:
— метало-плёночные — МЛТ
— проволочные — ПЭВ

МЛТ выпускаются мощностью до 2 Вт. Проволочные резисторы обычно — больших мощностей. Ещё проволоку применяют, если нужно очень маленькое сопротивление — десятые части Ома или единицы Ом.

На рисунке ниже представлены всякие разные резисторы.

3.5 Переменные и подстроечные резисторы

До сего момента мы говорили про постоянные резисторы, то есть про те, сопротивление которых изменить невозможно. Но кроме них есть ещё резисторы, сопротивление которых можно изменять — это переменные и подстроечные резисторы.
Сопротивление переменных резисторов можно изменять непосредственно в процессе эксплуатации устройства. Ручки регулировки обычно выведены на внешние панели. К таким резисторам относятся, например, ручка регулировки громкости плеера, движок эквалайзера и пр.
Подстроечное сопротивление обычно тревожат только при настройке прибора после изготовления. Управление этими резисторами на внешнюю панель не выводится.

Условное обозначение:

Упрощённая конструкция поворотного переменного (подстроечного) резистора:

У переменного резистора 3 вывода. Два — как у обычного резистора (1 и 2), а один — вывод подвижного контакта (3) — движка. В зависимости от положения движка, сопротивление между ним и выводами изменяется. При этом номинальным сопротивлением такого резистора считается полное сопротивление резистора, т.е. сопротивление между выводами 1 и 2. Следует заметить, что сумма сопротивлений 1-3 и 2-3 также равно сопротивлению 1-2 — (номинальному). В крайнем верхнем положении сопротивление 1-3 равно 0, а 2-3 — номинальному. В нижнем — наоборот.

Номинальные параметры переменных и подстроечных резисторов обозначаются так же как и у обычных — тремя знаками.

Переменные резисторы бывают как поворотные (крутится ручка), так и линейные (ручка двигается вперёд — назад). У них предусмотрено крепление к стенке (панели) прибора: гайки, винты, «ушки» и т.п.

Подстроечные резисторы в большинстве своем — поворотные. Они лишены органов крепления, поскольку держатся на плате за счёт припаянных выводов (как все прочие элементы). Для подстроечных резисторов ручки не выводятся, поворот его ротора осуществляется с помощью отвёртки.

2 Схема замещения, основные электрические параметры и свойства резисторов

При использовании резистора в цепях переменного тока и напряжения, особенно на высоких частотах, резистор нельзя рассматривать как элемент, обладающий только активным сопротивлением, необходимо учитывать его паразитные составляющие.

В большинстве случаев удобно пользоваться упрощенной схемой замещения постоянного резистора (рис. 1), которую можно применять до диапазона СВЧ.

Рис. 1 Схема замещения резистора

На схеме С_В1 и С_В2 — емкости выводов; R_ИЗ— сопротивление изоляции, определяемое свойствами защитного покрытия и основания, L_R — общая эквивалентная индуктивность резистора и его выводов; R_K — эквивалентное сопротивление контактов; C_R — эквивалентная емкость резистора.

Сопротивление резистора в цепи постоянного тока

Сопротивление R_Kимеет существенное значение только для низкоомных резисторов, однако в процессе функционирования резистора из-за перегрева, недостаточного усилия, действия влаги оно может значительно возрасти.

Сопротивление R_ИЗ определяется качеством диэлектрика, используемого для основания и защитного изоляционного покрытия, и практически влияет на общее сопротивление R только для высокоомных резисторов (R_R>10⁹ — 10¹⁰ Ом).

Основные параметры резисторов.

Постоянные резисторы характеризуются номинальным сопротивлением и допуском, номинальной мощностью, электрической прочностью, ТКС, уровнем шумов, стабильностью, частотными свойствами.

Номинальное сопротивление — это электрическое сопротивление, значение которого обозначено на резисторе или указано в сопроводительной документации и которое является исходным для отсчета отклонения от этого значения.

Диапазон номинальных сопротивлений для резисторов: постоянных — от долей ома до единиц тераом; переменных проволочных — от 0.47 Ом до 100 КОм; переменных непроволочных от 1 Ом до 5 МОм.

Номинальные сопротивления резисторов стандартизованы и устанавливаются рядами предпочтительных чисел. Это десятичные ряды геометрических прогрессий, первый член которых равен единиц единице, а знаменатель прогрессии q_N=10^1/^N для ряда ЕН. Цифра после буквы Е указывает число номиналов в каждом десятичном интервале. Любой член ряда aⁿ= qⁿ^-1 , где n — номер искомого члена. Наиболее употребительны ряды предпочтительных чисел Е6, Е12, Е24 и т. д. Знаменатели этих рядов соответственно будут: q₆ = 10^(1/24) = 1,1. Для постоянных резисторов установлены ряды Е6, Е12, Е24, Е48, Е96, Е192, а для переменных — ряд Е6.

Действительные значения сопротивления резисторов вследствие технологических погрешностей могут отличатся от номинальных в пределах допусков. Величины допусков также нормированы и задаются рядом: 0,001; 0,002; 0,005; 0,01; 0,02; 0,05; 0,1; 0,25; 0,5; 1; 2; 5; 10; 20; 30 .

В резисторах общего применения номиналы сопротивлений согласованы с допусками таким образом, что получается так называемая безотходная шкала: номиналы и допустимые отклонения сопротивления одного резистора примыкают к номиналу и допустимым отклонениям соседнего. Поэтому изготовленный резистор обязательно попадает в одну из групп.

Номинальная мощность — наибольшая мощность, которая может рассеивать резистор в заданных условиях в течении гарантированного срока службы при сохранении параметров в установленных пределах. Наиболее часто используются постоянные резисторы, обладающие номинальной мощностью 0,125; 0,25; 0,5; 1,0; 2,0; 5,0; 10,0 Вт, а переменные — 0,5; 1,0; 2,0 Вт.

Значение номинальной мощности зависит от конструкции резистора, геометрических размеров и физических свойств материалов. Чем выше теплостойкость конструкционных и резистивных материалов, тем выше допустимая рассеиваемая мощность для данной конструкции. С повышением температуры окружающей среды теплоотдача ухудшается и происходит нагрев резистора сверх допустимой температуры. Поэтому необходимо уменьшать электрическую нагрузку. Для каждого типа резистора устанавливается предельная температура, при которой его можно нагружать номинальной мощностью. Для непроволочных резисторов это 100 — 120 С, для проволочных — выше.

Предельное рабочее напряжения резистора — это максимальное напряжение для данного типа резистора, при котором он может работать длительное время, не изменяя своих параметров. Мощность, выделяемая при этом резистором, на должна превышать номинальную. Для высокоомных резисторов максимальное напряжение ограничивается напряжением пробоя, а для низкоомных резисторов — допустимой мощностью рассеивания Р_доп:

U_макс=(Р_доп^. R)^1/2.

Температурный коэффициент сопротивления (ТКС) — величина, характеризующая относительное изменение сопротивление при изменении температуры на 1 С.

(R₂—R₁)

TKC= ––––––––––––– , 1/С,

R₁^.(T₂ —T₁)

где R₁и R₂ — сопротивление резистора, измеренное при температуре T₁ и T₂ соответственно.

TKC характеризует обратимые изменения сопротивления резистора. В диапазоне температур TKC может менять свою величину и знак. TKC непроволочных резисторов общего назначения лежит в пределах +(0,5-20) ^.10^-4 1/С, прецизионных — +(0,05-10) ^.10^-4 1/С, а проволочных — от 0 до +2 ^.10^-4 1/С.

Необратимые температурные изменения сопротивления резистора возникают после длительного воздействия повышенных температур или после нескольких температурных циклов. Большинство типов непроволочных резисторов допускает работу при температурах -60 до +(100 — 150) С и выше. Проволочные резисторы могут работать при более высоких температурах.

Старение резисторов проявляется главным образом в изменении сопротивления, которое вызывается структурными изменениями резистивного элемента за счет кристаллизации, окисления и различных электрохимических процессов, а также за счет изменения свойств переходных контактов. Процессы старения ускоряются в условиях повышенных температур, влажности и при электрической нагрузке. Наиболее устойчивыми к действию факторов старения являются проволочные резисторы, а среди непроволочных — тонкослойные металлодиэлектрические и металлоокисные, менее стойкими считаются композиционные лакопленочные. Процессы старения могут изменить сопротивление резистора на несколько процентов.

Собственные шумы резисторов складываются из тепловых шумов и токовых шумов. Уровень шумов измеряется Э.Д.С. шумов.

Возникновение тепловых шумов связано с флуктуационными измене-ниями объемной концентрации свободных электронов в резистивном элементе, обусловленными их тепловым движением. Тепловые шумы характеризуются непрерывным, практически равномерным спектром. Напряжение тепловых шумов Ет не зависит от материала, а определяется температурой и величиной сопротивления:

Е_Т= (4-k-T-R-F)^1/2, В,

где k — постоянная Больцмана, к= 1,38-10²³ Дж/К;

Т — температура, К;

R — сопротивление, Ом;

F — ширина полосы частот, Гц.

При Т = 300 К можно пользоваться формулой:

Е_т =(R F)^1/2 / 8, мкв,

где R — сопротивление, кОм;

F — ширина полосы частот, кГц.

Тепловые шумы нельзя исключить или уменьшить, они существуют независимо от тока, протекающего в резисторе. Тепловые шумы определяют шумовые характеристики проволочных резисторов. Высокоомные резисторы могут иметь напряжение тепловых шумов значительно выше шумов усилительных приборов.

Токовые шумы возникают дополнительно при прохождении тока по непроволочному резистору. Они обусловлены дискретной структурой резистивного элемента. Интенсивность токовых шумов зависит от проходящего тока. При прохождении электрического тока происходят локальные нагревы, сопровождающиеся разрушением контактов между одними частицами и появлением контактов между другими в результате их спекания, возникновением новых проводящих цепочек. Это вызывает флуктуацию сопротивления и тока и на резисторе появляется шумовая составляющая напряжения. Токовый шум имеет непрерывный спектр, спектральная плотность которого пропорциональна величине l/f. Поскольку Э.Д.С. шума зависит от тока, то она зависит и от напряжения U, приложенного к резистору:

E_i=k_i^.U,

где k_i — коэффициент, зависящий от конструкции резистора, свойств резистивного слоя, полосы частот, в пределах которой определяется шум; для различных типов резисторов k_i меняется от 0,2 до 50 мкВ/В.

Уровень шума определяется в полосе частот 60-6000 Гц. Если напряжение, приложенное к резистору, соответствует номинальной мощности, то

U_макс=(P_ном^.R_ном)^1/2 или Е_i=k_i(P_ном^. R_ном)^1/2,

отсюда следует, что токовый шум пропорционален R_ном^1/2. Токовый шум значительно превышает тепловой. Уровень токовых шумов у композиционных резисторов в несколько раз больше, чем у пленочных. Чем однороднее структура резистивного слоя, тем меньше токовый шум. По уровню шумов резисторы подразделяют на группу А, обладающих k_i  1 мкВ/В и группу Б — k_i  5 мкВ/В.

Частотные свойства резисторов. Полное сопротивление резистора имеет комплексный характер и зависит от частоты. Это вызвано наличием распределенных по длине резистивного элемента емкости и индуктивности, поверхностным эффектом, диэлектрическими потерями в каркасе и покрытиях. Изменяются активные и реактивные составляющие полного сопротивления, и соответственно фазовые сдвиги, создаваемые резистором в электрической цепи.

Проволочные резисторы отличаются большими значениями распреде-ленных емкости и индуктивности, поэтому их реактивность проявляется уже на частотах в несколько килогерц. Непроволочные резисторы имеют значительно меньшие значения распределенных параметров и могут применяться на частотах в сотни и даже тысячи мегагерц.

Индуктивность резистора определяется конструкцией и размерами резистивного элемента и выводов. Обычно она невелика и погонная индуктивность составляет примерно 3 нГн/см кроме случаев, когда для увеличения сопротивления резистора резистивному слою придается вид спирали. В этом случае погонная индуктивность увеличивается до десятых долей микрогенри на сантиметр.

Индуктивность выводов тем меньше, чем они короче и толще. Поэтому высокочастотные резисторы не имеют проволочных выводов, они снабжаются плоскими контактами, расположенными непосредственно на резистивном элементе, контакты впаиваются в соответствующие участки схемы.

Емкость резистора зависит от его формы, размеров, конструкции выводов, от диэлектрической проницаемости материалов каркаса и защитного покрытия. Распространенные типы резисторов обладают погонной емкостью от 0,05 до 0,15 пФ/см. Емкость зависит и от расположения резистора относительно других элементов конструкции.

Для резисторов со сплошным резистивным элементом величиной более 300 0м преобладающее влияние имеет емкость. Схема замещения резистора упрощается (рис. 2).

Рис. 2 Схема замещения на высоких частотах

Активное сопротивление R_f и емкость C_f являются частотнозависимыми. При f C R₀  0,1 (где С — полная емкость резистора, пФ; R₀ — сопротивление постоянному току, Мом; f — частота, МГц). Эта зависимость выражена слабо и может не учитываться. С точностью до 1 можно считать R_f = R₀. На более высоких частотах, когда f C R₀  0,1, сопротивление резистора падает и до значения f C R₀  0,5 может быть определено по формуле:

R_f=R₀[1 — 0,9 (f CR₀)²].

Из этой формулы можно определить граничную частоту резистора f_гр, на которой активное сопротивление уменьшается на 1%.

f_гр=0,1/(C R₀).

На частотах выше 1МГц дополнительное уменьшение активной составляющей вызывается диэлектрическими потерями в каркасе и в защитном покрытии. Поэтому каркасы высокочастотных резисторов изготавливают из специальной керамики с малыми величинами диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь, не применяют защитное покрытие. На рис. 3 приведены зависимости полного сопротивления резисторов типа МЛТ (кривая 1) и объемного (кривая 2) от частоты.

Рис. 3 Зависимость полного сопротивления резистора от частоты

Преобладающее влияние индуктивности проявляется у резисторов имеющих сопротивление ниже 300 0м. Полное сопротивление увеличивается с ростом частоты до возникновения шунтирующего влияния емкости.

Наименьшее значение реактивности имеют металлодиэлектрические и металлопленочные резисторы.

В импульсном режиме через резистор проходят повторяющиеся импульсы тока, мгновенные значения которых могут превышать величины режима непрерывной нагрузки.

Паразитные емкости и индуктивности искажают форму импульсов, уменьшают максимальное значение сигнала за счет изменения модуля сопротивления. Форма импульса сохраняется удовлетворительной при выполнении условия

f_макс  0,35/_Ф,

где f_макс — частота, на которой модуль полного сопротивления уменьшается в 1,41 раз;

_Ф— длительность фронта импульса.

Импульсная мощность может значительно превышать мощность рассеяния при непрерывной нагрузке. Для импульсов прямоугольной формы средняя мощность определяется выражением

P_ср= U_и² ^. _и ^. F_и/ R = (U_и² /R) ^. (_и / T_и) = P_и/ Q ,

где U_и — амплитуда импульса;

_и — длительность импульса;

F_и — частота повторения импульсов;

Т_и = 1/F_и — период повторения импульсов;

Q = Т_и/_и — скважность;

Р_и — импульсная мощность.

Для нормальной работы резистора необходимо, чтобы средняя мощность не превосходила номинальную мощность резистора. Максимально допустимая длительность импульса ограничивается температурой нагрева резистивного элемента за время действия импульса, т.е. ограничивается допустимой энергией каждого отдельного импульса и средней температурой резистора. Напряжение на резисторе во время импульса не должно превышать напряжение пробоя изоляционных материалов и воздушных зазоров. Резисторы, предназначенные для работы в импульсном режиме, должны обладать высокой степенью однородности резистивного элемента, чтобы исключить локальные перегревы в местах неоднородностей.

Параметры резистора

Изучив этот раздел, вы сможете:
• Опишите важные параметры, относящиеся к резисторам
Температурный коэффициент.
Частотная характеристика.
Рассеиваемая мощность.
Понижение мощности.
Максимальная температура.
Максимальное напряжение.
Знаки безопасности.

Не только Ом

При рассмотрении резисторов важно учитывать не только сопротивление. Как и любой другой компонент, необходимо учитывать ряд важных моментов. Вот несколько основных параметров. Для получения полной информации о любом резисторе (или фактически любом другом компоненте) вам следует искать надежный источник информации, что в идеале означает загрузку паспорта производителя для любого конкретного компонента.они широко доступны практически для любого компонента, указанного на веб-сайте любого производителя или поставщика компонентов.

Температурный коэффициент

Номинал резистора зависит от длины, площади поперечного сечения и удельного сопротивления резистивного материала, из которого он изготовлен. Однако указанное значение резистора фактически выражается как «столько Ом при определенной температуре». Это связано с тем, что температура резистора также влияет на его значение.

Изменение сопротивления из-за изменения температуры обычно довольно мало в определенном температурном диапазоне.Это связано с тем, что производитель выбрал материал, удельное сопротивление которого не сильно зависит от температуры. То есть материал (и, следовательно, резистор) имеет низкий ТЕМПЕРАТУРНЫЙ КОЭФФИЦИЕНТ. Другими словами, существует лишь небольшое изменение значения на ° C. Это изменение значения обычно указывается в миллионных долях (ppm), поэтому типичный резистор будет иметь, как часть его спецификации, указанный температурный коэффициент, например:

Температурный коэффициент: 50 ppm / ° C

Это означает, что изменение значения из-за изменения температуры на 1 ° C не будет более 50 Ом на каждый 1 МОм номинала резистора (или 0.05 Ом на каждые 1 кОм его значения).

Указанный выше температурный коэффициент типичен для металлопленочного резистора. Типы углеродной пленки обычно имеют температурные коэффициенты от 200 до 500 ppm / ° C

Изменение номинала резистора при изменении температуры не очень сильно зависит от изменений размеров компонента, поскольку он расширяется или сжимается из-за изменений температуры. Это происходит главным образом из-за изменения удельного сопротивления материала, вызванного активностью атомов, из которых он сделан.

Частотная характеристика

В идеале резисторы должны действовать как чистые резисторы, без каких-либо характеристик других типов компонентов, а когда они используются в цепях постоянного тока, они действуют. Однако в цепях переменного тока некоторые резисторы могут иметь характеристики, которые делают их непригодными для определенных целей. На высоких частотах некоторые резисторы также обладают характеристиками емкости и / или индуктивности. Из-за этого они будут иметь свойство, называемое реактивным сопротивлением, аналогичным сопротивлению, но зависящим от частоты сигналов переменного тока, проходящих через компонент.Частотная характеристика резистора говорит нам, на каких частотах резистор по-прежнему действует как чистый резистор, без каких-либо значительных эффектов, связанных с этими другими типами частотно-зависимых компонентов. По этой причине этот параметр в первую очередь представляет интерес для людей, работающих с высокочастотными цепями переменного тока, таких как инженеры по радиочастотам.

Резисторы из углеродного состава, хотя и уступают резисторам пленочного типа во многих других отношениях, действуют как чистые резисторы на частотах в диапазоне мегагерц (МГц) (по крайней мере, те, у которых сопротивление ниже примерно 10 кОм).

Резисторы пленочного типа, имеющие спиральную конструкцию, имеют тенденцию проявлять свойства катушек индуктивности (которые в основном представляют собой спирально намотанные проволочные катушки), но обычно это не проблема, пока они не используются на частотах в диапазоне МГц. Резисторы пленочного типа без спиральной дорожки, такие как резисторы для поверхностного монтажа, остаются чисто резистивными на частотах до сотен МГц.

Неудивительно, что резисторы с наихудшей частотной характеристикой имеют проволочную обмотку, поскольку их конструкция на самом деле представляет собой катушку с проволокой, как и индуктор.Поэтому эффекты индуктивности и реактивного сопротивления необходимо учитывать при использовании резисторов с проволочной обмоткой в любой цепи, работающей на частотах выше нескольких сотен герц (Гц). Резисторы с проволочной обмоткой используются для приложений большой мощности и доступны с сопротивлением до нескольких кОм. При более высоком сопротивлении можно использовать резисторы с металлической пленкой большой мощности, хотя они не имеют такой высокой номинальной мощности, как некоторые типы с проволочной обмоткой, они имеют гораздо лучшую частотную характеристику.

Рассеиваемая мощность

Это мера мощности, которую резистор может рассеять, не вызывая его перегрева.Резисторы производятся со стандартной номинальной мощностью, и в большинстве случаев они имеют доли от 1 Вт, а некоторые более крупные углеродные и металлические резисторы доступны от 1 до 5 Вт. Резисторы с проволочной обмоткой обычно доступны с номинальной мощностью примерно до 25 Вт, а специальные типы с проволочной обмоткой производятся производителями компонентов с гораздо более высокой номинальной мощностью, часто в соответствии со спецификациями заказчика (производителя оборудования).

Понижение мощности

Рис. 2.4.1 Кривая снижения мощности

Типичные максимальные температуры для резисторов из углеродного состава составляют от 100 до 120 ° C, а для металлических и оксидных пленок — около 150 ° C.Резисторы с проволочной обмоткой могут работать при более высоких температурах, примерно до 300 ° C. Для силовых резисторов, в качестве альтернативы указанной максимальной температуре, производители технических паспортов часто указывают «кривую снижения мощности», аналогичную показанной на рис. 2.4.1, которая показывает, как должна быть уменьшена указанная номинальная мощность резистора. (снижение номинальных значений) при различных температурах выше нормального рабочего диапазона.

Максимальная температура

Резисторы

предназначены для работы в указанном диапазоне температур.В пределах этого диапазона параметры, такие как допуск и температурный коэффициент, являются «такими, как рекламируются», но за пределами этого диапазона они не гарантируются. Наиболее вероятным пределом диапазона температур, который будет достигнут в большинстве случаев использования, будет максимум тепла, выделяемого рабочим контуром, в дополнение к любой температуре окружающей среды.

В то время как очень низкие температуры могут возникать в таких цепях, как аэрокосмическое оборудование, высокие температуры могут встречаться очень локально практически в любом электрическом оборудовании из-за того, что резистор установлен рядом с каким-либо другим компонентом, генерирующим тепло.Воздействие высоких рабочих температур на резистор в долгосрочной перспективе заключается в том, что его значение сопротивления будет постепенно увеличиваться. Это особенно заметно на резисторах, изначально имеющих высокое значение сопротивления. Когда резисторы используются в ситуациях с высокой мощностью, это увеличение сопротивления (R) приведет к увеличению напряжения (V), развиваемого на нем, как V = IR. Поскольку мощность (P), рассеиваемая в виде тепла, зависит от этого напряжения, умноженного на ток (I), который будет уменьшаться из-за увеличения сопротивления.Однако ток, вероятно, не будет уменьшаться пропорционально, потому что другие компоненты в цепи также будут влиять на величину тока, протекающего через резистор. Поскольку (P = VI), мощность, рассеиваемая резистором, увеличивается, как и выделяемое тепло. В конце концов (при отсутствии мер безопасности) резистор перегорит и / или повредит другие компоненты в цепи.

Максимальное напряжение

Напряжение, возникающее на резисторе при протекании через него тока, создает электрическую нагрузку на материалы, из которых изготовлен резистор.Если это напряжение превышает допустимый максимум, существует вероятность внезапного пробоя резистора и скачка напряжения. Максимальное напряжение сильно варьируется между разными типами резисторов: от нескольких вольт для некоторых типов поверхностного монтажа до нескольких тысяч вольт для некоторых специализированных высоковольтных резисторов.

Все вышеперечисленные параметры, а также другие, такие как количество генерируемого случайного электрического шума, возможно, необходимо будет учесть при выборе резистора для конкретного применения.При выборе резисторов следует обращаться к надежному источнику информации, например, к каталогу поставщика или техническому паспорту производителя.

Рис. 2.4.2 Компонент безопасности

Символы.

При обслуживании оборудования рекомендуется по возможности использовать запасные компоненты, поставляемые оригинальным производителем. Кроме того, некоторые критические резисторы в любой части оборудования могут быть помечены как компоненты безопасности с помощью небольшого символа, подобного тем, которые показаны на рис. 2.4.2. ТОЛЬКО в этих случаях возможна прямая замена от производителя. Показанная маркировка не является повсеместной, поэтому при обслуживании любого электронного оборудования необходимо обращать особое внимание на инструкции производителя по обслуживанию для конкретного оборудования, с которым работаете.

Технические характеристики, характеристики и параметры резистора

»Примечания по электронике

Есть несколько спецификаций или спецификаций и параметров, которые необходимо учитывать при выборе резистора.

Resistor Tutorial:

Обзор резисторов Углеродный состав Карбоновая пленка Металлооксидная пленка Металлическая пленка Проволочная обмотка SMD резистор MELF резистор Переменные резисторы Светозависимый резистор Термистор Варистор Цветовые коды резисторов Маркировка и коды SMD резисторов Характеристики резистора Где и как купить резисторы Стандартные номиналы резисторов и серия E

Помимо основного сопротивления, есть несколько других параметров, которые необходимо учитывать при рассмотрении технических характеристик резистора.

Спецификация сопротивления

Очевидно, что сопротивление является ключевой характеристикой резистора. Значение сопротивления требуется при расчетах для конкретного приложения, в котором оно будет использоваться.

Всегда лучше использовать предпочтительные значения, так как их легче получить. Используются несколько серий номиналов резисторов. Они называются серией E. E3 имеет три значения за декаду: 1.0, 2.2 и 4.7. Значения 10 Ом 22 Ом 47 Ом доступны в десятках Ом, 100 Ом 202 Ом 470 Ом доступны в десятках Ом и так далее.

Всегда предпочтительно использовать в схеме схемы как можно меньше значений, так как это уменьшает количество различных типов, требуемых для любой одной схемы. Также доступны другие серии, E6 с шестью значениями в каждой декаде: 1.0, 1.5, 2.2, 3.3, 4.7, 6.8. Также доступны значения E12, E24, E48, E96 и т. Д., Хотя их стоимость может незначительно увеличиться, и это означает, что в данной конструкции необходимо гораздо больше типов компонентов.

Характеристики рассеиваемой мощности

Хотя сопротивление является ключевым параметром для любого типа резистора, другим важным параметром в спецификации резистора является мощность, которую он может рассеять.

Когда ток проходит через резистор, мощность рассеивается, что проявляется в виде тепла. В свою очередь, в этом случае температура резистора повышается, и если через резистор проходит слишком большой ток, повышение температуры может быть слишком большим, и это может вызвать изменение сопротивления или, в крайних случаях, может вызвать повреждение резистора.

Мощность, рассеиваемую резистором, легко вычислить. Основное уравнение мощности:

Где:
W = мощность в ваттах
V = напряжение в вольтах
I = ток в амперах

Часто проще объединить это уравнение с законом Ома, чтобы создать более полезное уравнение, которое вычисляет рассеиваемую мощность, зная сопротивление и напряжение на нем:

Где:
R = сопротивление в Ом.

Все резисторы имеют характеристики рассеиваемой мощности. Это максимальная мощность, на которую они рассчитаны. Тип резистора следует выбирать так, чтобы этот уровень мощности никогда не превышался во время работы. Фактически, хорошая практика проектирования требует, чтобы максимальная рассеиваемая мощность находилась внутри этого диапазона. Многие компании, занимающиеся разработкой электроники, придерживаются практики, согласно которой максимальное фактическое рассеивание никогда не должно превышать 60% от номинала конкретного типа резистора.Таким образом повышается надежность схемы.

Спецификация снижения мощности

Спецификация резистора для снижения мощности может быть важна, когда ожидается, что компоненты будут работать при более высоких температурах.

В этих условиях резистор будет горячим, и необходимо убедиться, что его возможности не превышены.

Обычно такая же рассеиваемая мощность указывается до заданной температуры, после чего применяется снижение номинальных характеристик.Обычно это линейная кривая выше заданной температуры.

Спецификация температурного коэффициента

В определенных обстоятельствах важна спецификация резистора для температурного коэффициента.

Спецификация температурного коэффициента — это параметр, который указывает изменение сопротивления при изменении температуры. Спецификация резистора для температурного коэффициента будет очень зависеть от типа резистора, а также может варьироваться от одного производителя к другому.Поэтому важно проверить спецификацию резистора на предмет температурного коэффициента, чтобы убедиться, что конкретный резистор подходит для данного применения.

Температурный коэффициент — это изменение значения сопротивления при заданном изменении температуры. Обычно он выражается в частях на миллион, ppm, на градус Цельсия, то есть ppm / ° C.

Другими словами, резистор 100 кОм с температурным коэффициентом 1000 ppm / ° C для повышения температуры на 10 ° C изменится на 1000/1 000000 * 100 * 100 000 Ом = & 10 Ом.В некоторых обстоятельствах это может быть весьма значительным.

Максимальная температура

Необходимо соблюдать технические характеристики резистора для измерения температуры. Выше определенных температур резистор может работать вне заданных рабочих параметров. Также в экстремальных условиях может произойти повреждение, и вся цепь может перестать работать.

Если резисторы эксплуатируются при температурах, значительно превышающих номинальные, в течение продолжительных периодов времени, значение сопротивления может постоянно увеличиваться, и это может привести к неисправности всей цепи.

Еще одной причиной работы при температуре ниже номинальной является общая надежность. Резисторы и все другие компоненты с большей вероятностью выйдут из строя, если они будут работать за пределами их указанных диапазонов. Часто компоненты работают в соответствии со своими техническими характеристиками с хорошим запасом, чтобы гарантировать максимальную надежность.

Спецификация резистора для максимального напряжения

Резисторы

рассчитаны на работу до определенного напряжения. Выше этого напряжения существует вероятность пробоя в результате электрического напряжения, приложенного к компоненту.

В результате этого паспорта резистора будет содержать спецификацию резистора для максимального напряжения, которое должно быть приложено.

Фактическое значение будет зависеть от множества факторов, включая физический размер резистора, его структуру, используемую технологию и множество других факторов.

Обычно не рекомендуется использовать резистор, близкий к его номинальному напряжению. Часто стандарты проектирования рекомендуют использовать резистор максимум на 60% или даже меньше от максимального номинального напряжения для обеспечения надежности.

Эти характеристики резистора являются одними из наиболее часто встречающихся спецификаций и параметров резисторов. Существуют и другие спецификации, и перед тем, как остановиться на данном типе, следует ознакомиться с техническими описаниями производителя.

Другие электронные компоненты:
Резисторы Конденсаторы Индукторы Кристаллы кварца Диоды Транзистор Фототранзистор Полевой транзистор Типы памяти Тиристор Разъемы Разъемы RF Клапаны / трубки Аккумуляторы Переключатели Реле
Вернуться в меню «Компоненты».. .

Характеристики чип-резистора

| Основы электроники

Размеры чип-резистора

Внешние размеры чип-резисторов обычно обозначаются с использованием обозначений компании и указываются как в миллиметрах, так и в дюймах.

Номер детали ROHM	Размер микросхемы (длина x ширина)	мм	дюймов
*** 004	0.4 мм × 0,2 мм	0402	01005
*** 006	0,6 мм × 0,3 мм	0603	0201
*** 01	1,0 мм × 0,5 мм	1005	0402
*** 03	1,6 мм × 0,8 мм	1608	0603
*** 10	2,0 мм × 1,2 мм	2012	0805
*** 18	3.2 мм × 1,6 мм	3216	1206
*** 25	3,2 мм × 2,5 мм	3225	1210
*** 50	5,0 мм × 2,5 мм	5025	2010
*** 100	6,4 мм × 3,2 мм	6432	2512

*** Обозначает номера деталей (за исключением сетей микросхем)

Что такое «номинальная мощность»?

Номинальная мощность — это максимальная мощность, которая может использоваться в непрерывном режиме при указанной температуре окружающей среды.Когда ток подается на резистор микросхемы, выделяется тепло. Поскольку верхний предел рабочей температуры чип-резистора определен, необходимо снизить мощность в соответствии с кривой снижения номинальных характеристик для температур выше Ta = 70 ° C.

Что такое температурный коэффициент сопротивления?

В любом материале сопротивление этого материала будет изменяться при изменении температуры. Это также относится к резисторам. Скорость изменения сопротивления в зависимости от температуры называется температурным коэффициентом сопротивления.Он указывается в единицах ppm / C и определяется по изменению сопротивления от эталонной температуры и изменению температуры.

Резисторы

R (резистор)

Символ

Параметры

R = сопротивление, Ом (по умолчанию: 50 Ом)

Temp = температура, в ° C

Tном = номинальная температура, ° C

TC1 = линейный температурный коэффициент, в 1 / ° C

TC2 = квадратичный температурный коэффициент, дюйм 1 / ° C ²

Шум = опция теплового шума резистора: ДА = включить; НЕТ = отключить

wPmax = максимальная рассеиваемая мощность (предупреждение), в ваттах

wImax = максимальный ток (предупреждение), в амперах

Модель = название модели резистора для использования

Ширина = физическая ширина для использования с моделью

Длина = физическая длина для использования с моделью

_M = количество резисторов, включенных параллельно (по умолчанию: 1)

Диапазон использования

N / A

Примечания / Уравнения / Ссылки

Значение резистора можно сделать функцией температуры, установив Tном и либо TC1, либо TC2, либо и то, и другое.Tном указывает номинальную температуру, при которой задан R. По умолчанию Tном составляет 25 ° C. Если TempTnom, то смоделированное значение сопротивления определяется по формуле:

R = R [1 + TC1 (Temp — Tnom) + TC2 (Temp — Tnom) ²]

Если температура не указана явно, по умолчанию используется глобальная температура, указанная в элементе параметров.
Резистор генерирует тепловой шум:
<я ²> = 4kT / R

Генерацию шума можно отключить, установив шум = NO.

wPmax и wImax используются функцией предупреждения о перегрузке. Они устанавливают пределы максимальной мгновенной мощности, рассеиваемой резистором, и максимального тока через резистор. Если эти пределы указаны, имитатор выдаст предупреждение при первом их превышении во время моделирования постоянного тока, гармонического баланса или переходных процессов. Этот параметр не влияет на результаты моделирования.
Для моделирования переходных процессов сопротивление может изменяться со временем.Значению сопротивления следует присвоить выражение, которое является функцией времени зарезервированной переменной, которое является временем моделирования в секундах.
Если указано название модели, то значения, не указанные на экземпляре резистора, берутся из значений модели. Типичные значения, которые могут быть заданы по умолчанию, — это сопротивление, длина и ширина, номинальная температура, температурные коэффициенты и параметры предупреждения о перегрузке.

Если используется модель, значение сопротивления для моделирования (до применения температурного масштабирования) вычисляется как:

R = R + Rsh (длина -2 узкая) / (ширина -2 узкая)

_M используется для обозначения количества резисторов, включенных параллельно, по умолчанию 1.M не может быть нулем. Если используется модель резистора, для модели также может быть определен необязательный параметр масштабирования Scale; по умолчанию он равен 1. Эффективное сопротивление, которое будет моделироваться, равно R * Scale / M.

Попробуйте LTspice — Изготовление переменного резистора

В этой статье попробуем сделать переменный резистор.

При выполнении моделирования схемы вы можете изменить значение сопротивления и проверить движение напряжения и тока узла.Однако LTspice не имеет такого составного элемента, как переменный резистор, который изменяет сопротивление.

На этот раз я покажу вам, как изменить сопротивление.

— Установить параметр сопротивления с источником напряжения

Обычно LTspice устанавливает параметр резистивного элемента на постоянное значение, например R = 10 Ом. Однако его можно установить с помощью R = <выражение>, а значение сопротивления можно изменить, указав напряжение узла в <выражение>.

немедленно запустить симуляцию.В этом случае значение сопротивления варьируется от 1 кОм до 10 кОм.

Завершенная принципиальная схема и процедура подготовки следующие.

Подготовьте источник напряжения V1 и установите напряжение узла. Здесь узел упоминается как «VR».
Предполагается, что значение напряжения источника напряжения V1 является значением сопротивления. В этом случае источник напряжения установлен на PWL (0 1k 1 10k), чтобы изменить крутизну с 1k до 10k за 1 секунду.
Установите сопротивление резистора R1 равным R = V (VR).
Запустите моделирование, подав источник напряжения V2 (здесь 5 В) на схему анализа Tran и сопротивление.

Установите напряжение узла равным параметру сопротивления

При установке V (out) / I (R1) из «Добавить трассу» в средстве просмотра результатов моделирования, как показано ниже, сопротивление было переменным по отношению к оси времени, и моделирование было выполнено.

Сопротивление R1

С помощью этого метода вы можете изменить значение сопротивления в Tran-анализе (временном анализе), чтобы вы могли видеть изменения напряжения и тока по мере изменения сопротивления.

— .Создание переменного сопротивления с помощью анализа OP

Делитель напряжения с переменным резистором

Хотя ранее мы использовали анализ Tran, мы покажем вам, как изменить значение сопротивления с помощью. OP анализ (анализ рабочих точек).

В этом методе вы можете изменить значение сопротивления с помощью команды «.step» и проверить напряжение и ток узла.

Здесь резисторы R1 и R2 рассматриваются как переменные резисторы, а напряжение разделенного узла моделируется при подключении источника постоянного напряжения.

Как показано на схеме ниже, параметры резистора изменяются каждые 1 кОм между переменной «R» и 1 кОм и 10 кОм с помощью команды .step.
Результаты моделирования показаны ниже.

По горизонтальной оси отложено измененное значение сопротивления, а по вертикальной оси — значение напряжения, деленное на переменном резисторе.

Значение напряжения при изменении значения сопротивления

Таким образом, изменение узла напряжения может быть легко подтверждено индикатором.пошаговая команда и анализ .OP.

— Мы рассмотрели демонстрационный файл LTspice

DownLoadFile__1.zip

Вы можете скачать LTspice по ссылке ниже.

https://www.analog.com/en/design-center/design-tools-and-calculators/ltspice-simulator.html

SPICE-совместимый резистор модели

— Simulink

Описание

Блок резистора SPICE представляет собой SPICE-совместимый резистор. резистор. Вы можете указать сопротивление одним из следующих способов:

Блок моделирует температурную зависимость.Температуру резистора можно указать двумя способами:

При выборе Температура устройства для Температурная зависимость модели с использованием параметра , температура резистора
где:
- T _C это Температура значение параметра из Блок Параметры среды.Если этого блока нет в цепи, T _C — это значение этого параметра по умолчанию.
- T _O это Смещение температуры местного контура, Значение параметра TOFFSET .
При выборе Фиксированная температура для Температурная зависимость модели с использованием параметра , температура резистора — это фиксированная температура цепи , Значение параметра TFIXED .

Блок регулирует указанное или рассчитанное значение сопротивления для температура по следующему уравнению:

R = R ₀ (1+ TC1 ( T — T _nom ) + TC2 ( T — T _nom ) ²)

Где

R ₀ — указанный или расчетное значение сопротивления.
TC1 — температура первого порядка коэффициент, значение параметра TC1 .
TC2 — температура второго порядка коэффициент, значение параметра TC2 .
T _nom — параметр температура экстракции, значение параметра TMEAS .

Что нужно знать

Процесс спецификации резисторов включает в себя больше, чем просто учет диапазонов допусков.Номинальные значения напряжения, мощности и температуры могут взаимодействовать таким образом, что может снизить надежность схемы.

Кори Шредер, Stackpole Electronics, Inc.

Хотя резисторы и не являются сложным компонентом, их характеристики могут сбивать с толку, вводить в заблуждение и неправильно интерпретироваться. При определении рабочих характеристик важно проанализировать и понять условия испытания резистора, чтобы правильно интерпретировать и применить результаты к вашей конструкции. Существуют потенциально значительные различия в данных, представленных производителями резисторов, и эти различия могут существенно повлиять на производительность.

Номиналы мощности и напряжения

Номинальная мощность и номинальное напряжение резистора — один из распространенных источников путаницы. Проще говоря, номинальная мощность — это количество энергии, которое резистор может рассеять за заданное время при заданной температуре окружающей среды.

Производители обычно указывают несколько номинальных значений напряжения в таблице данных, но чаще всего основным вопросом является максимальное рабочее напряжение. Максимальное рабочее напряжение — это максимальное напряжение, которое резистор может выдерживать постоянно без образования дуги.Максимальное рабочее напряжение часто выражается как среднеквадратичное значение.

Зависимость мощности / напряжения от сопротивления для толстопленочного стандартного силового резистора общего назначения (RMCF). Только при 39,68 кОм резистор 0402 может одновременно обрабатывать как 50 В, так и 0,063 Вт. Это значение известно как критическое значение сопротивления.

Во избежание проблем с надежностью важно соблюдать как номинальную мощность, так и максимальное рабочее напряжение. Например, если на микросхемный резистор 0402 сопротивлением 10 Ом было приложено максимальное рабочее напряжение 50 В, результирующая мощность через деталь будет 250 Вт.Это намного превышает номинальную мощность резистора.

Этот пример кривой снижения номинальных характеристик резистора показывает, что если связанная деталь будет использоваться при 70 ° C, номинальная мощность должна быть снижена примерно до 65% от ее полного значения. Работа этой части на полной мощности и при повышенной температуре приведет к чрезмерным сдвигам сопротивления и потенциальному выходу из строя резистора.

И наоборот, для высоких значений сопротивления количество электрической энергии, которое может выдержать резистор 0402, определяется номинальным рабочим напряжением 50 В.Если бы 20-МОм 0402 был подвергнут максимальной мощности 0,063 Вт, подразумеваемое напряжение на детали составило бы 1,122 В, что превосходит способность детали выдерживать напряжение.

Только при сопротивлении 39,68 кОм резистор 0402 может одновременно обрабатывать как 50 В, так и 0,063 Вт. Это значение известно как «критическое значение сопротивления».

Еще одним аспектом номинальной мощности является температура, при которой измеряется тепловыделение. Многие резисторы рассчитаны на температуру не менее 70 ° C. Это означает, что деталь может работать с указанной номинальной мощностью при условии, что температура окружающей среды вокруг детали не превышает 70 ° C.Однако есть резисторы большей мощности, которые рассчитаны только на работу на полной мощности до 25 ° C. Эти силовые резисторы обычно требуют некоторого внешнего отвода тепла для работы на полной номинальной мощности.

Технические характеристики

предоставляют информацию о том, как резистор ведет себя в тесте или наборе тестов. Инженеры будут регулярно использовать эту информацию для сравнения деталей разных производителей. Для серии резисторов, протестированных по общему стандарту, например AEC-Q200, сравнительно легко сравнить характеристики.

Однако разработчикам может потребоваться дополнительная информация даже о резисторах, совместимых с AEC. Некоторые производители заявляют о соответствии требованиям испытаний AEC (Совет по автомобильной электронике) и даже предоставляют все подтверждающие данные испытаний AEC, но они проводятся только для небольших выборок. В некоторых случаях эти файлы данных показывают тестирование только для 10 или даже меньше элементов каждого размера, а в некоторых случаях они могут отображать результаты только для одного значения сопротивления. Для большинства испытаний AEC требуется не менее 77 деталей из трех совершенно разных производственных партий с тремя различными значениями сопротивления для каждого размера; они также определяют высокое, низкое и критическое значение сопротивления (или настолько близкое, насколько может приблизиться ближайшее стандартное значение сопротивления).

Как условия испытаний, так и способ представления результатов испытаний могут сильно различаться, если не соблюдаются общие стандарты испытаний. Эти изменения могут привести к ошибочным заявлениям о производительности. Например, тонкопленочные резисторы на основе нихрома подвержены коррозии под воздействием влаги. Некоторые производители будут рекламировать свои нихромовые элементы как обладающие превосходной влагостойкостью, ссылаясь на чрезвычайно низкое сопротивление сдвигу при предвзятом тестировании на влажность.

Пример рабочих характеристик резистора.Обратите внимание, что это не тесты AEC-Q200.

Нагрузка или смещение резистора являются критическим фактором во время тестирования. При полной номинальной мощности большинство резисторов выделяют достаточно тепла, чтобы предотвратить конденсацию влаги на детали, создавая впечатление надежной влагостойкости. Но во многих приложениях прецизионные тонкопленочные резисторы из нихрома имеют лишь малую часть своей номинальной мощности. В этих случаях деталь будет выделять мало тепла, что увеличивает вероятность конденсации и накопления влаги на детали.Сдвиг сопротивления может значительно отличаться при наличии более низкого смещения, например 10% номинальной мощности. Таким образом, условия испытаний имеют решающее значение для понимания результатов и, в конечном итоге, для прогнозирования характеристик резистора.

Другой часто задаваемый вопрос — как интерпретировать накопленную вариацию или суммирование допусков от различных потенциальных источников колебаний. Добавление максимального потенциального сдвига из всех соответствующих тестов обеспечивает максимальное ожидаемое изменение сопротивления или наихудший сценарий.

На практике использование значений наихудшего случая для большинства приложений излишне консервативно. Это может привести к выбору резистора с высокой ценой и излишне жесткими допусками или низким TCR.

Важно помнить, что каждый тест производительности независим. Некоторые тесты обычно имеют положительный сдвиг сопротивления, а некоторые — отрицательный. Кроме того, характеристики тестирования обычно различаются от одной резисторной технологии к другой.В большинстве случаев фактический сдвиг сопротивления, наблюдаемый в цепи, намного меньше суммы допусков отдельных испытаний. Рекомендуется связаться с производителем резистора относительно конкретных требований к стабильности в течение срока службы данной цепи для резистора или серии резисторов.

Также важно понимать, является ли изменение сопротивления, указанное в технических характеристиках, типичной производительностью или абсолютным максимальным пределом. Некоторые производители покажут типичные результаты и не укажут явно ограничения, если заказчик специально не попросит.Типичные результаты обычно в два-три раза лучше, чем фактические спецификации теста. Эта практика создает ложное впечатление, что деталь лучше, чем другие аналогичные продукты, когда фактическая производительность не лучше, а в некоторых случаях хуже.

В двух словах, конструкции не должны нарушать номинальные значения мощности или напряжения резистора; это параметры, зависящие от сопротивления. Номинальная мощность должна быть согласована с рабочей температурой. Если схема работает при температурах, превышающих номинальную температуру резистора, мощность резистора должна быть соответствующим образом снижена.

Также важно определить, какие тесты имеют отношение к приложению. Условия тестирования должны быть такими же, как и в действительности, которые резистор видит, и результаты тестирования должны интерпретироваться правильно. То же самое можно сказать о том, дают ли результаты испытаний фактические максимально возможные сдвиги или типичную производительность.

Наконец, накопленная дисперсия или сценарий наихудшего случая не учитывает распределение отдельных независимых переменных. Игнорирование этого факта может привести к излишне ограничивающему дизайну и сделать использование обычных резисторов непрактичным.Когда возникает вопрос о том, насколько резистор подходит к конструкции, лучше всего, чтобы заводские инженеры изучили детали конструкции, чтобы сделать лучший выбор.