Резистор на схеме: Условное обозначение резисторов на схемах

Обычно сопротивление резистора указывается на его корпусе посредством маркировки.

Но иногда возникает необходимость измерить величину сопротивления.

Обычно такое происходит при ремонте.

Маркировка может потускнеть или стереться, сам резистор может подгореть.

Измерить сопротивление резистора можно цифровым мультиметром.

Мультиметр измеряет не только сопротивление, но другие величины – ток, напряжение, емкость, температуру и т.д.

Обычно мультиметр имеет переключатель диапазонов и величин и входные гнезда для щупов.

Для измерения сопротивления надо поставить переключатель на один из диапазонов измерения сопротивления (вблизи этих диапазонов обычно расположен символ Ω).

При этом цифра, например, «200» означает диапазон от 0 до 200 Ом, обозначение «20к» – диапазон от 0 до 200 килоом, а обозначение «200М» – диапазон от нуля до 200 Мегом.

Если сопротивление резистора превышает выбранный диапазон, в крайнем левом разряде будет цифра «1».

При измерении малых величин сопротивлений (единицы Ом – доли Ом) надо учитывать сопротивление щупов мультиметра.

Для этого надо замкнуть щупы между собой, при этом мультиметр покажет некоторое сопротивление (доли Ом).

Эту величину надо потом вычесть из измеренного значения сопротивления. При измерении сопротивлений более 100 Ом погрешность измерения будет менее 1%. Этого вполне достаточно для большинства практических применений.

Сопротивление в десятые – сотые доли Ома выполняются с помощью специальных измерителей – миллиомметров и измерительных мостов.

Отметим, что иногда резисторы в изделиях (особенно миниатюрные) изменяют свое сопротивление без изменения внешнего вида – без обгорания, потемнения и т.п. Это одна из самых трудно обнаруживаемых неисправностей. «Вычислить» такой резистор можно только измерением его сопротивления и сравнением его с маркировкой.

 Схемы с резисторами

Параллельное и последовательное соединение резисторов

Еще из школьного курса физики мы помним, что резисторы могут соединяться последовательно и параллельно.

При последовательном соединении сопротивление цепочки будет равно сумме всех сопротивлений.

При параллельном сопротивлении суммируются величины, обратные сопротивлениям, поэтому сопротивление цепочки будет меньше резистора самого малого номинала.

В справедливости этих утверждений можно легко убедиться с помощью мультиметра.

Иногда не удается найти резистор нужного номинала – и в этом случае его можно получить последовательным или параллельным соединением нескольких резисторов.

Последовательное соединение резисторов используется и в том случае, если прилагаемое напряжение превышает максимально допустимое для данного типа резистора.

Так, для большинства современных SMD резисторов прилагаемое напряжение не должно превышать 200 В. Поэтому, при необходимости, например, включить SMD резистор в цепь сетевого напряжения 220 В (при этом амплитудное значение напряжения превышает 300 В) ставят цепочку из двух-трех резисторов одинакового номинала. При этом сетевое напряжение в соответствии с законом Ома поровну распределяется между ними.

Делитель напряжения

В электронных схемах часто бывает нужно получить часть от какой-то величины напряжения. Эту задачу решает делитель напряжения.

При этом входное напряжение подается на цепочку из двух последовательно соединенных резисторов, а выходное снимается с одного из них.

В соответствии с законом Ома, Iд = Uвх/(R1+R2) и Uвых = Iд*R2. Отсюда Uвых = Uвх*R2/(R1+R2). Величина R2/(R1+R2) называется коэффициентом передачи делителя (который всегда меньше единицы).

Поэтому выходное напряжение всегда меньше входного.

В первом приближении коэффициент передачи не зависит от частоты сигнала, так как сопротивление резисторов не зависит от частоты.

Кстати, переменный или подстроечный резистор можно включить по схеме 1 или 2.

В первом случае при вращении ручки резистора изменяется сопротивление, вносимое резистором в цепь сигнала.

Во втором случае резистор представляет собой управляемый делитель напряжения с переменным коэффициентом передачи.

Именно по такой схеме включен переменный резистор в регуляторе громкости акустических систем, стоящих у вас на столе.

Частотно-зависимые делители напряжения

Если в одно из плеч делителя вместо резистора установить конденсатор, получится частотно-зависимый делитель напряжения, так как сопротивление конденсаторы зависит от частоты.

В первом случае конденсатор стоит в верхнем плече делителя. При малой частоте сигнала его сопротивление очень велико, и на нем падает почти все входное напряжение.

Поэтому на выходе будет очень небольшой сигнал. При нулевой частоте (постоянном напряжении) на конденсаторе упадет все напряжение, и на выходе будет вообще 0 вольт.

По мере роста частоты сопротивление конденсатора будет уменьшаться, а коэффициент передачи делителя и, соответственно, выходное напряжение – возрастать.

Эту схему еще называют фильтром верхних частот.

В втором случае конденсатор стоит в нижнем плече.

В этом случае сигнал малой частоты пройдет без заметного ослабления, а сигнал высокой частоты будет сильно ослаблен.

Такую схему называют еще фильтром нижних частот. Он пропускает небольшие частоты и постоянную составляющую.

В заключение отметим, что, конечно же, резисторы (и другие компоненты) встречаются в самых различных комбинациях во множество других схем. И что анализ этих схем достаточно сложен, так как при этом привлекается серьезный математический аппарат.

Но на первых порах вполне достаточно простого качественного объяснения «на пальцах».

Можно еще почитать:

Что такое полевой транзистор.

Резисторы их виды и обозначения на схемах

Каждый, кто работает с электроникой, или когда-нибудь видел электронную схему, знает, что практически ни одно электронное устройство не обходится без резисторов.

Функция резистора в схеме может быть совершенно разной: ограничение тока, деление напряжения, рассеивание мощности, ограничение времени зарядки или разрядки конденсатора в RC-цепочке и т. д. Так или иначе, каждая из этих функций резистора осуществима благодаря главному свойству резистора — его активному сопротивлению.

Само же слово «резистор» — это русскоязычное прочтение английского слова «resistor», которое в свою очередь происходит от латинского «resisto» — сопротивляюсь. В электрических цепях применяют постоянные и переменные резисторы, и предметом данной статьи будет обзор основных видов постоянных резисторов, так или иначе встречающихся в современных электронных устройствах и на их схемах.

Максимальная рассеиваемая резистором мощность

В первую очередь постоянные резисторы классифицируются по максимальной рассеиваемой компонентом мощности: 0,062 Вт, 0,125 Вт, 0,25 Вт, 0,5 Вт, 1 Вт, 2 Вт, 3 Вт, 4 Вт, 5 Вт, 7 Вт, 10 Вт, 15 Вт, 20 Вт, 25 Вт, 50 Вт, 100 Вт и даже больше, вплоть до 1 кВт (резисторы для особых применений).

Данная классификация не случайна, ведь в зависимости от назначения резистора в схеме и от условий, в которых должен работать резистор, рассеиваемая на нем мощность не должна привести к разрушению самого компонента и компонентов расположенных поблизости, то есть в крайнем случае резистор должен разогреться от прохождения по нему тока, и суметь рассеять тепло.

Например, керамический резистор с цементным заполнением SQP-5 (5 ватт) номиналом 100 Ом уже при 22 вольтах постоянного напряжения, длительно приложенных к его выводам, разогреется более чем до 200°C, и это необходимо учитывать.

Так, лучше выбрать резистор необходимого номинала, допустим на те же 100 Ом, но с запасом по максимальной рассеиваемой мощности, скажем, на 10 ватт, который в условиях нормального охлаждения не разогреется выше 100°C — это будет менее опасно для электронного устройства.

SMD резисторы для поверхностного монтажа с максимальной рассеиваемой мощностью от 0,062 до 1 ватта — также можно встретить сегодня на печатных платах. Такие резисторы так же как и выводные всегда берутся с запасом по мощности. Например в 12 вольтовой схеме для подтягивания потенциала к минусовой шине можно использовать SMD резистор на 100 кОм типоразмера 0402. Или выводной на 0,125 Вт, поскольку рассеиваемая мощность будет в десятки раз дальше от максимально допустимой.

Проволочные и непроволочные резисторы, точность резисторов

Резисторы для различных целей используют разные. Не желательно, например, проволочный резистор ставить в высокочастотную цепь, а для промышленной частоты 50 Гц или для цепи постоянного напряжения достаточно и проволочного.

Проволочные резисторы изготавливают путем намотки проволоки из манганина, нихрома или константана на керамический или порошковый каркас.

Высокое удельное сопротивление данных сплавов позволяет получить требуемый номинал резистора, однако несмотря на бифилярную намотку, паразитная индуктивность компонента все равно остается высокой, именно по этой причине проволочные резисторы не подходят для высокочастотных схем.

Непроволочные резисторы изготавливают не из проволоки, а из проводящих пленок и смесей на основе связующего диэлектрика. Так, выделяют тонкослойные (на основе металлов, сплавов, оксидов, металлодиэлектриков, углерода и боруглерода) и композиционные (пленочные с неорганическим диэлектриком, объемные и пленочные с органическим диэлектриком).

Непроволочные резисторы — это зачастую резисторы повышенной точности, которые отличаются высокой стабильностью параметров, способны работать при высоких частотах, в высоковольтных цепях и внутри микросхем.

Резисторы в принципе подразделяются на резисторы общего назначения и специального назначения. Резисторы общего назначения выпускаются номиналами от долей ома до десяти мегаом. Резисторы специального назначения могут быть номиналом от десятков мегаом до единиц тераом, и способны работать под напряжением 600 и более вольт.

Специальные высоковольтные резисторы способны работать в высоковольтных цепях с напряжением в десятки киловольт. Высокочастотные способны работать с частотами до нескольких мегагерц, поскольку обладают исключительно малыми собственными емкостями и индуктивностями. Прецизионные и сверхпрецизионные отличаются точностью номиналов от 0,001% до 1%.

Номиналы резисторов и их маркировка

Резисторы выпускаются на различные номиналы, и есть так называемые ряды резисторов, например широко распространенный ряд Е24. Вообще, стандартизированных рядов у резисторов шесть: Е6, Е12, Е24, Е48, Е96 и Е192. Число после буквы «Е» в названии ряда отражает количество значений номиналов на десятичный интервал, и в Е24 этих значений 24.

Номинал резистора обозначается числом из ряда, умноженным на 10 в степени n, где n — целое отрицательное или положительное число. Каждый ряд характеризуется своим допустимым отклонением.

Цветовая маркировка выводных резисторов в виде четырех или пяти полос давно стала традиционной. Чем больше полос — тем выше точность. На рисунке приведен принцип цветовой маркировки резисторов с четырьмя и пятью полосами.

Резисторы для поверхностного монтажа (SMD – резисторы) с допуском в 2%, 5% и 10% маркируются цифрами. Первые две цифры из трех образуют число, которое необходимо умножить на 10 в степени третьего числа. Для обозначения точки в десятичной дроби, на ее месте ставят букву R. Маркировка 473 обозначает 47 умножить на 10 в степени 3, то есть 47х1000 = 47 кОм.

SMD резисторы начиная с типоразмера 0805, с допуском в 1%, имеют четырехзначную маркировку, где первые три — мантисса (число, которое следует умножить), а четвертая — степень числа 10, на которое следует умножить мантиссу, чтобы получить значение номинала. Так, 4701 обозначает 470х10 = 4,7 кОм. Для обозначения точки в десятичной дроби, на ее место ставят букву R.

Две цифры и одна буква применяются в маркировке SMD резисторов типоразмера 0603. Цифры — это код определения мантиссы, а буквы — код показателя степени числа 10 — второго множителя. 12D обозначает 130х1000 = 130 кОм.

Обозначение резисторов на схемах

На схемах резисторы обозначаются белым прямоугольником с надписью, и в надписи иногда содержится как информация о номинале резистора, так и информация о его максимальной рассеиваемой мощности (если она критична для данного электронного устройства). Вместо точки в десятичной дроби обычно ставят букву R, K, M – если имеются ввиду Ом, кОм и МОм соответственно. 1R0 – 1 Ом; 4K7 – 4,7 кОм; 2M2 – 2,2 МОм и т. д.

Чаще в схемах и на платах резисторы просто нумеруются R1, R2 и т. д., а в сопроводительной документации к схеме или плате дается список компонентов по этими номерами.

Относительно мощности резистора, на схеме она может быть указана надписью буквально, например 470/5W – значит — 470 Ом, 5 ваттный резистор или символом в прямоугольнике. Если прямоугольник пустой, то резистор берется не очень мощный, то есть 0,125 — 0,25 ватт, если речь о выводном резисторе или максимум типоразмера 1210, если выбран резистор SMD.

Что такое резистор? Резистор — это самый распространенный радиоэлемент во всей радиоэлектронной промышленности. Я могу со 100% уверенностью сказать, что абсолютно на любой плате какого-либо устройства вы найдете хотя бы один резистор. Резистор имеет важное свойство — он обладает активным сопротивлением электрическому току. Существует также и реактивное сопротивление. Подробнее про реактивное и активное сопротивление.

Содержание

1. Постоянные резисторы
2. Переменные резисторы
3. Термисторы
4. Варисторы
5. Фоторезисторы
6. Тензорезисторы
7. Последовательное и параллельное сопротивление резисторов
8. Резюме
9. Типы резисторов
10. Классификация компонентов по способу монтажа
11. Номинальное сопротивление и рассеваемая мощность резисторов
12. Допуск номинального сопротивления и его зависимость от температуры
13. Условное графическое обозначение резистора на схеме
14. Условное графическое обозначение переменных резисторов
15. Стандартное обозначение сопротивления резисторов
16. Цветовая маркировка резисторов
17. Резисторы для поверхностного монтажа
18. Стандартное обозначение smd-резисторов
19. Простейшая принципиальная схема

Постоянные резисторы

Постоянное резисторы выглядят примерно вот так:

Слева мы видим большой зеленый резистор, который рассеивает очень большую мощность. Справа — маленький крохотный SMD резистор, который рассеивает очень маленькую мощность, но при этом отлично выполняет свою функцию. Про то, как определить сопротивление резистора, можно прочитать в статье маркировка резисторов.

Вот так выглядит постоянный резистор на электрических схемах:

Наше отечественное изображение резистора изображают прямоугольником (слева), а заморский вариант (справа), или как говорят — буржуйский, используется в иностранных радиосхемах.

Вот так маркируются мощности на советских резисторах:

Далее мощность маркируется с помощью римских цифр. V — 5 Ватт, X — 10 Ватт, L -50 Ватт и тд.

Переменные резисторы

Переменные резисторы выглядят так:

На схемах обозначаются так:

Соответственно отечественный и зарубежный вариант.

А вот и их цоколевка (расположение выводов):

Переменный резистор, который управляет напряжением называется потенциометром, а тот, который управляет силой тока — реостатом. Здесь заложен принцип делителя напряжения и делителя тока соответственно. Различие между потенциометром и реостатом в схеме подключения самого переменного резистора. В схеме с реостатом в переменном резисторе соединяется серединный и крайний выводы.

Переменники, у которых сопротивление можно менять только при помощи отвертки или шестигранного ключика, называются подстроечными переменными резисторами. У них есть специальные пазы для регулировки сопротивления (отмечены красной рамкой):

А вот так обозначаются подстроечные резисторы и их схемы включения в режиме реостата и потенциометра.

Термисторы

Термисторы — это резисторы на основе полупроводниковых материалов. Их сопротивление резко зависит от температуры окружающей среды. Есть такой важный параметр термисторов, как ТКС — тепловой коэффициент сопротивления. Грубо говоря, этот коэффициент показывает на сколько изменится сопротивление термистора при изменении температуры окружающей среды.

Этот коэффициент может быть как отрицательный, так и положительный. Если ТКС отрицательный, то такой термистор называют термистором :-), а если ТКС положительный, то такой термистор называют позистором. У термисторов при увеличении температуры окружающей среды сопротивление падает. У позисторов с увеличением температуры окружающей среды растет и сопротивление.

Так как термисторы обладают отрицательным коэффициентом (NTC — Negative Temperature Coefficient — отрицательный ТКС), а позисторы положительным коэффициентом (РТС — Positive Temperature Coefficient — положительный ТКС), то и на схемах они будут обозначаться соответствующим образом.

Варисторы

Есть также особый класс резисторов, которые резко изменяют свое сопротивление при увеличении напряжения — это варисторы.

Это свойство варисторов широко используют от защиты перенапряжений в цепи, а также от импульсных скачков напряжения. Допустим у нас «скакануло» напряжение. Все это дело «чухнул» варистор и сразу же резко изменил сопротивление в меньшую сторону. Так как сопротивление варистора стало очень маленьким, то весь электрический ток сразу же начнет протекать через него, тем самым защищая основную цепь радиоэлектронного устройства. При этом варистор берет всю мощность импульса на себя и очень часто платит за это своей жизнью).

На схемах варисторы обозначаются вот таким образом:

Фоторезисторы

Большой популярностью также пользуются фоторезисторы. Они изменяют свое сопротивление, если на них посветить. В этих целях можно применять как солнечный свет, так и искусственный, например, от фонарика.

На схемах они обозначаются вот таким образом:

Тензорезисторы

Принцип действия их работы основан на растяжении тонких печатных проводников. При растяжении они становятся еще тоньше. Это все равно, что растягивать жевательную резинку. Чем больше вы ее растягиваете, тем тоньше она стает. А как вы знаете, чем тоньше проводник, тем бОльшим сопротивлением он обладает.

На схемах тензорезистор выглядит вот так:

Вот анимация работы тензорезистора, позаимствованная с Википедии.

Ну и как вы догадались, тензорезисторы используются в электронных весах, а также в различных датчиках, где применяется какое-либо давление, либо сила.

Последовательное и параллельное сопротивление резисторов

Все вышеописанные резисторы можно соединять параллельно или последовательно. При параллельном соединении выводы резисторов соединятся в общих точках.

В этом случае, чтобы узнать общее сопротивление всех резисторов в цепи, достаточно будет воспользоваться формулой, где сопротивление между точками А и В (RAB) и есть то самое R общее:

При последовательном соединении номиналы резисторов просто тупо суммируются

Резюме

Резистор — это радиокомпонент электронной промышленности, который используется абсолютно во всей радиоэлектронной аппаратуре. Он используется для создания делителей тока, делителя напряжения, в качестве шунта и, конечно же, для ограничения силы тока.

Резистор обладает активным сопротивлением, в отличие от катушки индуктивности и конденсатора.

По конструктивному исполнению резисторы делятся на два класса: переменные и постоянные.

Существуют также подвиды резисторов — это фоторезисторы, термисторы, варисторы, тензорезисторы и другие специфические редко используемые подвиды резисторов.

В электрических цепях для регулировки тока применяются резисторы. Выпускается огромное количество различных их видов. Чтобы определиться во всём многообразии деталей, для каждой вводится условное обозначение резистора. Они маркируются различными способами, в зависимости от модификации.

Типы резисторов

Резистор ‒ это устройство, которое имеет электрическое сопротивление, его основное назначение ‒ ограничение тока в электрической цепи. Промышленность выпускает различные типы резисторов для самых разных технических устройств. Их классификация осуществляется разными способами, один из них ‒ характер изменения сопротивления. По этой классификации различают 3 типа резисторов:

1. Постоянные резисторы. У них не имеется возможности произвольно изменять величину сопротивления. По назначению они делятся на два вида: общего и специального применения. Последние делятся по назначению на прецизионные, высокоомные, высоковольтные и высокочастотные.
2. Переменные резисторы (их ещё называют регулировочными). Обладают возможностью изменять сопротивление с помощью управляющей ручки. По конструктивному исполнению они очень разные. Есть совмещённые с выключателем, сдвоенные, строенные (то есть на одной оси установлено два или три резистора) и множество других разновидностей.
3. Подстроечные резисторы. Применяются только во время настройки технического устройства. Органы настройки у них доступны только под отвёртку. Производится большое количество различных модификаций этих резисторов. Они применяются во всевозможных электротехнических и электронных устройствах, начиная от планшетников и заканчивая большими промышленными установками.

Некоторые типы рассмотренных резисторов приведены на нижеприведённой фотографии.

Классификация компонентов по способу монтажа

Существует 3 основных вида монтажа электронных компонентов: навесной, печатный и для микромодулей. Для каждого вида монтажа предназначены свои элементы, они сильно различаются и по размерам, и по конструкции. Для навесного монтажа применяются резисторы, конденсаторы и полупроводниковые приборы. Они выпускаются с проволочными выводами, чтобы можно было их впаивать в схему. В связи с миниатюризацией электронных устройств этот метод постепенно утрачивает актуальность.
Для печатного монтажа применяются более малогабаритные детали, с выводами для впаивания в печатную плату или без них. Для соединения со схемой эти детали имеют контактные площадки. Печатный монтаж существенно способствовал сокращению размеров электронных изделий.

Для печатного и микромодульного монтажа часто используются smd-резисторы. Они очень малы по размерам, легко встраиваются автоматами в печатную плату и микромодули. Они выпускаются различного номинального сопротивления, мощности и размеров. В новейших электронных устройствах преимущественно используются smd-резисторы.

Номинальное сопротивление и рассеваемая мощность резисторов

Номинальное сопротивление, выраженное в омах, килоомах или мегаомах, является основной характеристикой резистора. Эта величина приводится на принципиальных схемах, наносится непосредственно на резистор в буквенно-цифровом коде. В последнее время часто стало применяться цветовое обозначение резисторов.

Вторая важнейшая характеристика резистора — это рассеиваемая мощность, она выражается в ваттах. Любой резистор при прохождении через него тока нагревается, то есть рассеивает мощность. Если эта мощность превысит допустимую величину, наступает разрушение резистора. По стандарту обозначение мощности резисторов на схеме практически всегда присутствует, эта величина часто наносится и на его корпус.

Допуск номинального сопротивления и его зависимость от температуры

Большое значение имеет погрешность, или отклонение от номинальной величины, измеряемая в процентах. Невозможно абсолютно точно изготовить резистор с заявленной величиной сопротивления, обязательно будет отклонение от заданной величины. Погрешность указывается непосредственно на корпусе, чаще в виде кода из цветных полос. Оценивается она в процентах от номинального значения сопротивления.

Там, где существуют большие колебания температуры, немалое значение имеет зависимость сопротивления от температуры, или температурный коэффициент сопротивления, сокращённое обозначение — ТКС, измеряемый в относительных единицах ppm/°C. ТКС показывает, на какую часть от номинального меняется сопротивление резистора, если температура среды увеличивается (уменьшается) на 1°C.

Условное графическое обозначение резистора на схеме

При вычерчивании схем требуется соблюдение государственного стандарта ГОСТ 2.728-74 на условные графические обозначения (УГО). Обозначение резистора любого типа – это прямоугольник 10х4 мм. На его основе создаются графические изображения для других типов резисторов. Кроме УГО, требуется обозначение мощности резисторов на схеме, это облегчает её анализ при поиске неисправностей. В нижеприведённой таблице указаны УГО постоянных сопротивлений с указанием рассеиваемой мощности.

Ниже на фотографии изображены постоянные резисторы разной мощности.

Условное графическое обозначение переменных резисторов

УГО переменных резисторов наносятся на принципиальную схему так же, как и постоянные резисторы, по государственному стандарту ГОСТ 2.728-74. В таблице приведено изображение этих резисторов.

На фотографии ниже изображены переменные и подстроечные резисторы.

Стандартное обозначение сопротивления резисторов

Международными стандартами принято обозначать номинальное сопротивление резистора на схеме и на самом резисторе немного по-разному. Правила этого обозначения вместе с образцами примеров приведены в таблице.

Из таблицы видно, что обозначение на схемах резисторов постоянного сопротивления делаются буквенно-цифровым кодом, сначала идёт числовое значение сопротивления, затем указывается единица измерения. На корпусе резистора принято в цифровом обозначении вместо запятой использовать букву, если это омы, то ставится E или R, если же килоомы, то буква K. При обозначении мегаомов вместо запятой применяется буква M.

Цветовая маркировка резисторов

Цветовое обозначение резисторов было принято, чтобы проще было нанести информацию о технических характеристиках на их корпусе. Для этого наносится несколько цветовых полосок разного цвета. Всего в обозначении полосок принято 12 различных цветов. Каждый из них имеет своё определённое значение. Цветовой код резистра наносится с края, при низкой его точности (20%) наносится 3 полоски. Если точность выше, на сопротивлении можно увидеть уже 4 полоски.

При высокой точности резистора наносится 5-6 полосок. У маркировки, содержащей 3-4 полоски, первые две обозначают величину сопротивления, третья полоска ‒ это множитель, на него умножается эта величина. Следующая полоска определяет точность резистора. Когда маркировка содержит 5-6 полосок, первые 3 соответствуют сопротивлению. Следующая полоска ‒ это множитель, 5-я полоска соответствует точности, а 6-я — температурному коэффициету.

Для расшифровки цветовых кодов резисторов существуют справочные таблицы.

Резисторы для поверхностного монтажа

Поверхностный монтаж — это когда все детали располагаются на плате со стороны печатных дорожек. В этом случае не сверлятся отверстия для монтажа элементов, они припаиваются к дорожкам. Для этого монтажа промышленность выпускает широкий набор smd-компонентов: резисторы, диоды, конденсаторы, полупроводниковые приборы. Эти элементы гораздо меньше по размерам и технологически приспособлены для автоматизированного монтажа. Использование smd-компонентов позволяет существенно уменьшить размеры изделий электроники. Поверхностный монтаж в электронике практически уже вытеснил все другие виды.

При всех достоинствах рассматриваемого монтажа он имеет ряд недостатков.

1. Печатные платы, изготовленные по этой технологии, боятся ударов и других механических нагрузок, так как при этом повреждаются smd-компоненты.
2. Эти компоненты боятся перегрева при пайке, потому что от сильных перепадов темературы они могут потрескаться. Этот дефект сложно обнаружить, он проявляется обычно во время работы.

Стандартное обозначение smd-резисторов

В первую очередь smd-резисторы различаются типоразмерами. Самый маленький типоразмер ‒ 0402, чуть больше – 0603. Самый ходовой типоразмер smd-резистора – 0805, и побольше — 1008, следующий типоразмер 1206 и самый большой — 1812. Резисторы самого малого типоразмера имеют и самую малую мощность.

Обозначение smd-резисторов осуществляется специальным цифровым кодом. Если резистор имеет типоразмер 0402, то есть самый маленький, то он никак не маркируется. Резисторы других типоразмеров добавочно различаются по допуску номинального сопротивления: 2, 5, 10%. Все эти резисторы имеют маркировку из 3 цифр. Первая и вторая из них показывают мантиссу, третья — множительный коэффициент. Например, код 473 читается так R=47∙103 Ом=47 кОм.

Все резисторы, которые имеют 1% допуск, а типоразмер больше 0805, имеют маркировку из четырёх цифр. Как и в предыдущем случае, первые цифры показывают мантиссу номинала, а на множитель указывает последняя цифра. Например, код 1501 расшифровывается так: R=150∙101=1500 Ом=1.5 кОм. Аналогично читаются и остальные коды.

Простейшая принципиальная схема

Правильное обозначение на схемах резисторов и других элементов – основное требование государственных стандартов при проектировании электронных и электротехнических изделий. Стандарт устанавливает правила на условные обозначения резисторов, конденсаторов, индуктивностей и других компонентов схем. На схеме указывается не только обозначение резистора или другого элемента схемы, но также его номинальное сопротивление и мощность, а для конденсаторов — рабочее напряжение. Ниже приведён пример простейшей принципиальной схемы с элементами, обозначенными по стандарту.

Знание всех условных графических обозначений и чтение буквенно-цифровых кодов к элементам схем позволит легко разобраться в принципе работы схемы. В данной статье рассмотрены только резисторы, а элементов схем довольно много.

Резисторы. назначение, виды, характеристики. примеры использования

Основные характеристики резисторов

Параметры, которые нужно учитывать при выборе резистора, зависят от характера схемы, в которой он будет использован. К основным характеристикам относятся:

• Номинальное сопротивление. Эта величина измеряется в Ом, 1 кОм (1000 Ом), 1 МОм (1000 кОм), 1 ГОм (1000 МОм).
• Максимальная рассеиваемая мощность — предельная мощность, которую способен рассеивать элемент при долговременном использовании. На схемах номинальную мощность рассеивания указывают только для мощных резюков. Чем выше мощность, тем больше размеры детали.
• Класс точности. Определяет, на сколько фактическая величина сопротивления может отличаться от заявленной.

При необходимости принимают во внимание предельное рабочее напряжение, избыточный шум, устойчивость к температуре и влаге, коэффициент напряжения. Если деталь планируется установить в аппарат, работающий на высоких и сверхвысоких частотах, учитывают паразитную емкость и паразитную индуктивность

Эти величины должны быть минимальными.

Расчет резисторов

Для подбора и установки элементов в схему необходимо предварительно рассчитать номинал и мощность компонентов.

Формула для расчета сопротивления и мощности

Сопротивление тока: формула

Используют Закон Ома для участка цепи, чтобы вычислить сопротивление резистора, формула имеет вид:

R = U/I,

где:

• U – напряжение на выводах элемента, В;
• I – сила тока на участке цепи, А.

Эта формула применима для токов постоянного направления. В случае расчётов для переменного тока берут в расчёт импеданс цепи Rz.

Важно! Строение схем не ограничивается установкой только одного резистора. Обычно их множество, соединены они между собой параллельно и последовательно

Для нахождения общего показателя применяют отдельные методы и формулы.

Последовательное соединение

При таком соединении «выход» одного элемента соединяется с «входом» другого, они идут последовательно друг за другом. Как рассчитать резистор в этом случае? Можно использовать электронный онлайн-калькулятор, можно применить формулу.

Общее значение будет составлять сумму сопротивлений компонентов, входящих в последовательное соединение:

R123 = R1+R2+R3.

На каждом из них произойдёт одинаковое падение напряжения: U1, U2, U3.

Параллельное соединение

При выполнении данного вида соединения одноимённые выводы соединяются попарно, формула имеет вид:

R = (R1 x R2)/ (R1 + R2).

Обычно полученное значение R бывает меньше меньшего из всех значений соединённых элементов.

Последовательное и параллельное соединения

Информация. На практике параллельное или последовательное присоединение применяют, когда нет детали необходимого номинала. Элементы для таких случаев подбирают одинаковой мощности и одного типа, чтобы не получить слабого звена.

Смешанное соединение

Рассчитывать общее сопротивление смешанных соединений возможно, применяя правило объединения. Сначала выбирают все параллельные и последовательные присоединения и составляют эквивалентные схемы замещения. Их начинают рассчитывать, используя формулы для каждого случая. Из полученной более простой схемы вновь выделяют параллельные и последовательные звенья и опять производят расчёты. Делают это до тех пор, пока не получат самое элементарное соединение или один эквивалентный элемент. Вычисленный результат будет являться искомым.

Метод расчёта при смешанном соединении

Мощность

Одного поиска значения сопротивления недостаточно для того, чтобы применить деталь. Необходимо узнать, на какую мощность должен быть рассчитан элемент. В противном случае он будет перегреваться и выйдет из строя. Мощные детали при поверхностном монтаже лучше устанавливать на радиатор.

Расчет мощности резистора выполняется по формуле:

Р = I² * R = U²/R,

где:

• Р – мощность, Вт;
• I – ток, А;
• U – напряжение, В;
• R – сопротивление, Ом.

После определения мощности резисторов по формуле подбирают комплектующие, исходя из графического обозначения на схемах.

Основные обозначения мощности резисторов

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.

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

Условные обозначения

Эти электроны , то носители заряда в электрической цепи, текут в направлении , противоположном от обычного электрического тока.

Символ для батареи в электрической схеме .

В проводящем материале движущиеся заряженные частицы, составляющие электрический ток, называются носителями заряда . В металлах, из которых состоят провода и другие проводники в большинстве электрических цепей , положительно заряженные атомные ядра атомов удерживаются в фиксированном положении, а отрицательно заряженные электроны являются носителями заряда, которые могут свободно перемещаться в металле. В других материалах, особенно в полупроводниках , носители заряда могут быть положительными или отрицательными, в зависимости от используемой легирующей примеси . Положительные и отрицательные носители заряда могут даже присутствовать одновременно, как это происходит в электролите в электрохимической ячейке .

Поток положительных зарядов дает такой же электрический ток и имеет тот же эффект в цепи, что и равный поток отрицательных зарядов в противоположном направлении. Поскольку ток может быть потоком либо положительных, либо отрицательных зарядов, либо обоих, необходимо соглашение о направлении тока, которое не зависит от типа носителей заряда . Направление обычного тока произвольно определяется как направление, в котором текут положительные заряды. Отрицательно заряженные носители, такие как электроны (носители заряда в металлических проводах и многих других компонентах электронных схем), поэтому текут в направлении, противоположном обычному течению тока в электрической цепи.

Справочное направление

Ток в проводе или элементе схемы может течь в любом из двух направлений. При определении переменной для представления текущего, то направление тока , представляющий положительный должен быть определен, как правило , с помощью стрелки на схему диаграммы схематическом . Это называется опорным направлением тока . При анализе электрических цепей фактическое направление тока через конкретный элемент цепи обычно неизвестно, пока анализ не будет завершен. Следовательно, эталонные направления токов часто назначаются произвольно. Когда схема решена, отрицательное значение тока подразумевает, что фактическое направление тока через этот элемент схемы противоположно выбранному опорному направлению.
я{\ displaystyle I} я{\ displaystyle I}

Материалы, из которых изготавливаются резисторы

В мире можно найти резисторы, изготовленные из самых разных материалов, каждый из которых имеет свои свойства и определенные области применения. Большинство инженеров-электронщиков используют типы, указанные ниже.

Проволочные резисторы

Рисунок 9 – Проволочные резисторы

Проволочные резисторы изготавливаются путем наматывания по спирали проволоки с высоким сопротивлением вокруг непроводящего сердечника. Обычно они применяются там, где нужна высокая точность или большая мощность. Сердечник обычно изготавливается из керамики или стекловолокна, а резистивная проволока из никель-хромового сплава, которая не подходит для приложений с частотами выше 50 кГц. Достоинствами проволочных резисторов являются низкий уровень шума и устойчивость к колебаниям температуры. Доступны резисторы со значениями сопротивления от 0,1 до 100 кОм и с точностью от 0,1% до 20%.

Металлопленочные резисторы

Рисунок 10 – Металлопленочные резисторы

Для металлопленочных резисторов обычно используют нитрид нихрома или тантала. Резистивный материал обычно составляет комбинация керамического материала и металла. Значение сопротивления изменяется путем вырезания с помощью лазера или абразива спирального рисунка в пленке, очень похожей на углеродную пленку. Металлопленочные резисторы обычно менее стабильны при изменениях температуры, чем проволочные резисторы, но лучше справляются с более высокими частотами.

Металлооксидные пленочные резисторы

Рисунок 11 – Металлооксидные пленочные резисторы

В металлооксидных резисторах используются оксиды металлов, такие как оксид олова, что немного отличает их от металлопленочных резисторов. Эти резисторы надежны и стабильны и работают при более высоких температурах, чем металлопленочные резисторы. По этой причине металлооксидные пленочные резисторы используются в приложениях, требующих высокой износостойкости.

Фольговые резисторы

Рисунок 12 – Фольговые резисторы

Фольговый резистор, разработанный в 1960-х годах, по-прежнему остается одним из самых точных и стабильных типов резисторов, которые вы найдете, и которые используются в приложениях с высокими требованиями к точности. Резистивный элемент составляет тонкая объемная металлическая фольга, которая приклеена на керамическую подложку. Фольговые резисторы имеют очень низкий температурный коэффициент сопротивления (ТКС).

Углеродные композиционные резисторы

Рисунок 13 – Углеродные композиционные резисторы

До 1960-х годов углеродные композиционные резисторы были стандартом для большинства приложений. Они надежны, но не очень точны (их допуск не может быть лучше примерно 5%). Для резистивного элемента углеродных резисторов используется смесь мелких частиц углерода и непроводящего керамического материала. Резистивному веществу придают форму цилиндра и запекают. Величину сопротивления определяют размеры корпуса и соотношение углерода и керамики. Использование большего количества углерода в процессе означает более низкое сопротивление. Углеродные композиционные резисторы по-прежнему полезны для определенных приложений из-за своей способности выдерживать мощные импульсы, хорошим примером применения может быть источник питания.

Углеродные пленочные резисторы

Углеродные пленочные резисторы представляют собой тонкую углеродную пленку (разрезанную по спирали для увеличения резистивного пути) на изолирующем цилиндрическом сердечнике. Такая конструкция позволяет получить более точное значение сопротивления, а также увеличивает величину сопротивления. Углеродные пленочные резисторы намного точнее, чем углеродные композиционные резисторы. В приложениях, требующих стабильности на высоких частотах, используются специальные углеродные пленочные резисторы.

Что такое резистор

Резистор – это сопротивление. Он является пассивным элементом в цепи и способен только уменьшать ток. Происхождение названия идет от латинского «resisto», что дословно на русском языке означает «сопротивляюсь».

Предназначен проводник для того, чтобы преобразовывать напряжение в силу тока и наоборот, он поглощает часть энергии и ограничивает ток. Основное применение приходится на электрические и электронные устройства.

Также есть два вида полупроводников:

• линейные, сопротивление у которых от тока и напряжения не зависит;
• нелинейные, способные изменить сопротивление в зависимости от значений протекающего тока и напряжения.

Основным параметром резисторов является номинальное напряжение.

Как выглядит

Элементы могут быть проволочные и непроволочные. Последние отлично выполнят свою функцию в высокочастотной цепи, внешний вид и процесс их изготовления отличаются. Различают резисторы общего применения и специального. Первые не превышают 10 мегаом, а вторые способны работать под напряжением 600 вольт и выше. Внешним видом они тоже отличаются. На фото ниже легко увидеть разницу и понять, как выглядит резистор.

Разница во внешнем виде и размерах

Из чего состоит

Намотав проволоку на каркас из керамики или прессованного порошка получится проволочный резистор. При этом сама проволока должна быть из нихрома, константана или манганина. Так получится создать полупроводник с высоким удельным сопротивлением.

Непроволочные элементы изготовлены на основе диэлектрика из проводящих смесей и пленок. Разделяют тонкослойные и композиционные, но все они имеют повышенную точность и стабильность в работе.

Регулировочные и подстроечные элементы представляют собой кольцевую резистивную пластину по которой движется бегунок. Он скользит по кругу, меняя расстояние точек на резистивном слое, в результате сопротивление меняется. Следует понять, что же делает резистор для прибора.

Для чего используется

Для чего нужен резистор? При помощи этой детали в электрической цепи можно ограничить количество проводимого тока, в результате правильно подобранной детали легко получить необходимую величину. Чем выше сопротивление, тем ниже будет на выходе сила тока, при условии стабильного напряжения.

Как работают резисторы понять легко, они могут использоваться в качестве преобразователя напряжения в ток и наоборот, в измерительных аппаратах их применяют для деления напряжения, а также они могут понизить или полностью устранить радиопомехи.

Обозначение на схемах

В России и Европе резистор на схеме обозначаются прямоугольником, размерами 4*10мм. Для определения значений сопротивления есть условные обозначения. Постоянный элемент на схеме обозначается следующим образом:

Обозночения постоянных элементов на схеме

Переменные, в том числе подстроечные, а также нелинейные следующим образом:

Обозначения переменных проводников

Резисторы постоянного сопротивления (постоянные резисторы).

Постоянным считается резистор, сопротивление которого в процессе работы остается неизменным. Конструктивно такой резистор представляет собой керамическую трубку, на поверхность которой нанесен токопроводящий слой, обладающий определенным омическим сопротивлением. По краям трубки напрессованы металлические колпачки, к которым приварены выводы резистора, сделанные из облуженной медной проволоки. Сверху корпус резистора покрыт влагостойкой цветной эмалью.

Керамическую трубку называют резистивным элементом и в зависимости от типа токопроводящего слоя, нанесенного на поверхность, резисторы разделяются на непроволочные и проволочные.

2.1. Непроволочные резисторы.

Непроволочные резисторы используются для работы в электрических цепях постоянного и переменного тока, в которых протекают сравнительно небольшие токи нагрузки. Резистивный элемент резистора выполнен в виде тонкой полупроводящей пленки, нанесенной на керамическое основание.

Полупроводящая пленка называется резистивным слоем и изготавливается из пленки однородного вещества толщиной 0,1 – 10 мкм (микрометр) или из микрокомпозиций. Микрокомпозиции могут быть выполнены из углерода, металлов и их сплавов, из окислов и соединений металлов, а также в виде более толстой пленки (50 мкм), состоящей из размельченной смеси проводящего вещества.

В зависимости от состава резистивного слоя резисторы разделяются на углеродистые, металлопленочные (металлизированные), металлодиэлектрические, металлоокисные и полупроводниковые. Наиболее широкое применение получили металлопленочные и углеродистые композиционные постоянные резисторы. Из резисторов отечественного производства можно выделить МЛТ, ОМЛТ (металлизированный, лакированный эмалью, теплостойкий), ВС (углеродистые) и КИМ, ТВО (композиционные).

Непроволочные резисторы отличаются малыми размерами и массой, низкой стоимостью, возможностью применения на высоких частотах до 10 ГГц. Однако они недостаточно стабильны, так как их сопротивление зависит от температуры, влажности, приложенной нагрузки, продолжительности работы и т.п. Но все же положительные свойства непроволочных резисторов настолько значительны, что именно они получили наибольшее применение.

2.2. Проволочные резисторы.

Проволочные резисторы применяются в электрических цепях постоянного тока. При изготовлении резистора на его корпус в один или два слоя наматывается тонкая проволока, сделанная из никелина, нихрома, константана или других сплавов с высоким удельным электрическим сопротивлением. Высокое удельное сопротивление провода позволяет выполнить резистор с минимальным расходом материалов и небольших размеров. Диаметр применяемых проводов определяется плотностью тока, проходящего через резистор, технологическими параметрами, надежностью и стоимостью, и начинается с 0,03 – 0,05 мм.

Для защиты от механических или климатических воздействий и для закрепления витков резистор покрывается лаками и эмалями или герметизируется. Вид изоляции влияет на теплостойкость, электрическую прочность и наружный диаметр провода: чем больше диаметр провода, тем толще слой изоляции и тем выше электрическая прочность.

Наибольшее применение нашли провода в эмалевой изоляции ПЭ (эмаль), ПЭВ (высокопрочная эмаль), ПЭТВ (теплостойкая эмаль), ПЭТК (теплостойкая эмаль), достоинством которой является небольшая толщина при достаточно высокой электрической прочности. Распространенными резисторами большой мощности являются проволочные эмалированные резисторы типа ПЭВ, ПЭВТ, С5-35 и др.

По сравнению с непроволочными резисторами проволочные отличаются более высокой стабильностью. Они могут работать при более высоких температурах, выдерживают значительные перегрузки. Однако они сложнее в производстве, дороже и малопригодны для использования на частотах выше 1- 2 МГц, так как обладают высокой собственной емкостью и индуктивностью, которые проявляются уже на частотах в несколько килогерц.

Поэтому в основном их применяют в цепях постоянного тока или тока низких частот, там, где требуются высокие точности и стабильность работы, а также способность выдерживать значительные токи перегрузки вызывающие значительный перегрев резистора.

С появлением микроконтроллеров современная техника стала более функциональнее и одновременно с этим намного миниатюрнее. Использование микроконтроллеров позволило упростить электронные схемы и тем самым уменьшить потребление тока устройствами, что сделало возможным миниатюризировать элементную базу. На рисунке ниже показаны SMD резисторы, которые припаиваются на плату со стороны печатного монтажа.

Плотность тока и закон Ома

Плотность тока — это скорость, с которой заряд проходит через выбранную единицу площади. Он определяется как вектор , величина которого представляет собой ток на единицу площади поперечного сечения. Как описано в разделе « , направление произвольное. Обычно, если движущиеся заряды положительны, то плотность тока имеет тот же знак, что и скорость зарядов. Для отрицательных зарядов знак плотности тока противоположен скорости заряда. В единицах СИ плотность тока (символ: j) выражается в основных единицах СИ — амперах на квадратный метр.

В линейных материалах, таких как металлы, и при низких частотах плотность тока на поверхности проводника одинакова. В таких условиях закон Ома гласит, что ток прямо пропорционален разности потенциалов между двумя концами (поперек) этого металлического (идеального) резистора (или другого омического устройства ):

язнак равноVр,{\ Displaystyle I = {V \ над R} \ ,,}

где — ток, измеренный в амперах; — разность потенциалов , измеренная в вольтах ; и — сопротивление , измеренное в Ом . Для переменных токов , особенно на более высоких частотах, скин-эффект заставляет ток неравномерно распределяться по поперечному сечению проводника с более высокой плотностью у поверхности, тем самым увеличивая кажущееся сопротивление.
я{\ displaystyle I}V{\ displaystyle V}р{\ displaystyle R}

Проволочные резисторы

Этот вид резисторов различаются по внешности и размера. Проволочные резисторы, как правило, изготавливают из длинного провода на основе сплавов, обычно хрома, никеля или сплава медно-никель-марганца. Этот вид резистора, пожалуй, один из самых старых видов. Проволочные резисторы имеют превосходные свойства, такие как высокие показатели мощности и низкие значения сопротивления. В процессе эксплуатации эти резисторы могут сильно нагреваться, и по этой причине их зачастую помещают в металлический ребристый корпус для лучшего охлаждения.

Электрический паяльник с регулировкой температуры

Мощность: 60/80 Вт, температура: 200’C-450’C, высококачествен…

Подробнее

Как найти сопротивление, напряжение

Зная формулу закона Ома для участка цепи, мы можем рассчитать напряжение и сопротивление. Напряжение находится как произведение силы тока и сопротивления.

Формула напряжения и сопротивления по закону Ома

Сопротивление можно найти, разделив напряжение на ток. Все действительно несложно. Если мы знаем, что к участку цепи было проложено определенное напряжение и знаем какой при этом был ток, мы можем рассчитать сопротивление. Для этого напряжение делим на ток. Получаем как раз величину сопротивления этого куска цепи.

С другой стороны, если мы знаем сопротивление и силу тока, которая должна быть, мы сможем рассчитать напряжение. Надо всего лишь перемножить силу тока и сопротивление. Это даст напряжение, которое необходимо подать на этот участок цепи чтобы получить требуемый ток.

Характеристики электротехнических материалов

Главной характеристикой в электротехнике считается удельная электропроводность, измеряемая в См/м. Она служит коэффициентом пропорциональности между вектором напряжённости поля и плотностью тока. Обозначается часто греческой буквой гамма γ. Удельное сопротивление признано величиной, обратной электропроводности. В результате формула, упомянутая выше, обретает вид: плотность тока прямо пропорциональна напряжённости поля и обратно пропорциональна удельному сопротивлению среды. Единицей измерения становится Ом м.

Рассматриваемое понятие сохраняет актуальность не только для твёрдых сред. К примеру, ток проводят жидкости-электролиты и ионизированные газы. Следовательно, в каждом случае допустимо ввести понятие удельного сопротивления, ведь через среду проходит электрический заряд. Найти в справочниках значения, к примеру, для сварочной дуги сложно по простой причине – подобными задачами не занимаются в достаточной степени. Это не востребовано

С момента обнаружением Дэви накала платиновой пластины электрическим током до внедрения в обиход лампочек накала прошло столетие – по схожей причине не сразу осознали важность, значимость открытия

Свойство материала

В зависимости от значения величины удельного сопротивления материалы делятся:

1. У проводников – менее 1/10000 Ом м.
2. У диэлектриков – свыше 100 млн. Ом м.
3. Полупроводники по значениям удельного сопротивления находятся между диэлектриками и проводниками.

Эти значения характеризуют исключительно способность тела сопротивляться прохождению электрического тока и не влияют на прочие аспекты (упругость, термостойкость). К примеру, магнитные материалы бывают проводниками, диэлектриками и полупроводниками.

Что такое резистор и для чего нужен

Пассивный элемент, имеющий определенное сопротивление (постоянное или переменное) называют резистором. Более точное определение вам не даст никто, но эта простая формулировка тем не менее отражает основное свойство этого радиоэлемента.

Для полноты картины, приводим определение из «Википедии»:

Есть еще сопротивления с нелинейными характеристиками, которые изменяют параметры в зависимости от различных условий: температуры, напряжения, света и т.д. Они хоть и являются сопротивлениями, но имеют отдельные названия (варистор, термистор и т.д.), немного иное обозначение и другие технические характеристики. В этой статье речь пойдет о постоянных и переменных резисторах, но тех, которые имеют линейные характеристики (почти линейные, так как идеала нет).

Называют эти элементы либо «резистор» либо «сопротивление». Первое название — произошло от латинского resistо, что переводится как сопротивление. Оба названия отражают основное предназначение этого элемента — изменять сопротивление электрической цепи. На схемах европейского происхождения постоянный резистор обозначается в виде небольшого прямоугольника. На американских схемах принято другое обозначение — в виде ломаной линии. В любом случае рядом со значком стоит латинская буква R и число, которое обозначает номер элемента.

Как выглядит резистор: наиболее типичные виды постоянных резисторов и обозначение в схемах

В небольших схемах рядом с обозначением может стоять номинал, в больших в отдельной таблице (спецификации) прописан тип резистора и его параметры.

Обозначение резисторов на схеме с указанием номинального сопротивления

Без резистора не обходится ни одна схема. Ни электрическая, ни электронная. Назначение резисторов в цепи может быть таким:

• для ограничения тока;
• для создания падения напряжения до определенного значения.

Например, в цепи течет определенный ток, но надо использовать элемент, который не рассчитан на такой ток. В этом случае ставят резистор, после которого ток понижается до нужного уровня. Что делает резистор в схеме? Понижает ток до приемлемого значения. В этом случае часто называют их  токоограничивающими — по той задаче, которую они выполняют. Аналогично поступают и с напряжением, только рассчитывается в данном случае не ток, а напряжение.

Виды резисторов: внешний вид постоянных сопротивлений. Справа SMD резистор — предназначен для поверхностного монтажа

Если говорить о внешнем виде, чаще всего, представляют собой небольшого размера цилиндр, от торцов которого отходят монтажные ножки. Чаще всего они выполнены из проволоки, реже из металлической ленты. Бывают резисторы в виде прямоугольного параллелепипеда (керамические) и в виде небольшого прямоугольника (SMD технология) для поверхностного монтажа на печатных платах.

СКИН-ЭФФЕКТ

Если пропустить по проводнику переменный электрический ток высокой частоты, то окажется, что весь ток в проводнике будет протекать по тонкому поверхностному слою. Это явление и называют скин-эффектом. Само название происходит от английского слова, означающего «кожа».

Для того чтобы понять, почему высокочастотный ток течет только по поверхности проводника, рассмотрим достаточно длинный цилиндрический проводник (см. рис.), к концам которого приложено переменное напряжение, изменяющееся во времени с частотой ω.

Начнем со случая ω = 0, т. е. постоянного напряжения, когда по проводнику течет постоянный электрический ток. Причина электрического тока — это электрическое поле, напряженность которого при постоянном напряжении одинакова в любой точке поперечного сечения. Следовательно, постоянный электрический ток равномерно распределен по всему сечению проводника. Ток в проводнике создает вокруг себя магнитное поле B → , силовые линии которого представляют собой концентрические окружности с центром на оси проводника; причем магнитное поле существует не только снаружи, но и внутри проводника. При постоянном токе магнитное поле никак не влияет на распределение тока по сечению.

Иначе обстоит дело в случае переменного электрического тока. Если ток в проводнике меняется во времени, то вместе с ним будет изменяться и магнитное поле. Значит, меняется и поток магнитного поля, проходящий через контур abcd, и в контуре возникает электродвижущая сила (ЭДС) магнитной индукции. Легко убедиться (используя «правило буравчика» и правило Ленца), что эта ЭДС всегда работает против тока на участке ab и в направлении тока на участке cd. Поэтому мгновенное значение тока в центре проводника будет меньше, чем на его краю. Чем больше частота переменного тока, тем быстрее во времени меняется магнитное поле, тем больше ЭДС индукций и тем меньше электрический ток в центре проводника. Ток как бы вытесняется магнитным полем на поверхность проводника. При очень высоких частотах ЭДС индукции становится настолько большой, что полностью компенсирует внешнее электрическое поле внутри проводника и весь ток протекает по тонкому поверхностному слою. Это и есть скин-эффект. Точные расчеты позволяют определить толщину скин-слоя на поверхности, по которому течет высокочастотный ток: δ=(10 7 ρ/(2πω)) 1/2 , где ρ — удельное сопротивление проводника. Например, при частоте ω = 10 6 толщина скин-слоя в медном проводнике составляет δ

Скин-эффект возникает не только для высокочастотных токов, изменяющихся во времени по закону синуса или косинуса; самое главное — чтобы ток изменялся во времени. В частности, скин-эффект возникает и в момент подключения проводника к источнику постоянного напряжения. В момент включения в контуре abed возникает большая ЭДС индукции, которая полностью компенсирует внешнее электрическое поле на оси проводника. Поэтому ток сначала появляется на поверхности проводника, затем постепенно нарастает в более глубоких слоях и в последнюю очередь на оси проводника. Этот процесс заканчивается, когда ток равномерно распределится по всему сечению проводника. Такое поведение электрического тока напоминает распространение тепла при нагревании тела: оказывается, что оба этих процесса описываются одинаковыми уравнениями.

В случае быстрого изменения тока обычно вводят характерное время, за которое происходит проникновение тока (и магнитного поля) внутрь проводника, — скиновое время:

t_ск = 4π 2 a 2 /(10 7 ρ), где a — радиус проводника. Чем меньше удельное сопротивление проводника, тем дольше ток и магнитное поле будут проникать в проводник.

Что же произойдет в том случае, когда ρ = 0, т. е. в случае, если мы имеем дело со сверхпроводником (см. Сверхпроводимость)? Формально скиновое время станет бесконечно большим, магнитное поле не сможет существовать в сверхпроводнике, а ток будет протекать только по его поверхности. Так и происходит на самом деле. Это явление называют эффектом Мейснера (впервые наблюдался в 1933 г. немецким физиком В. Мейснером).

Скин-эффект играет очень важную роль в тех областях науки и техники, где используются высокочастотные или быстро меняющиеся во времени электрические и магнитные поля. Это сверхвысокочастотная электроника, радиотехника, физика плазмы и т. д.

Источник

проводит ли стекло электрический ток? Почему?

Стекло при обычных условиях, т. е. в твердом состоянии, является изолятором, и эта его особенность широко используется. Например, металлические контакты — вводы — в приборах впаивают непосредственно в стекло. Однако в расплавленном состоянии стекло проводит электрический ток.

согласна с предыдущим ответом!

стекло не проводник и не диэлектрик, это полу проводник т. к. его свойства несовпадают ни с диэлектриками (пластичность, прочность, хорошая теплопроводность, горение) и проводниками (хорошая теплопроводность, стойкость к огню, остальные свойства могут быть разными в зависимости от вещества) но зато идентичны свойствам полупроводника. например при высокой температуре — проводник, при низкой — диэлектрик

Принцип работы

Резистор устанавливается в электрической цепи для ограничения тока, протекающего через цепь. Величина напряжения, которая на нем упадет, рассчитывается просто – по закону Ома:

U=IR

Падением напряжения называется то количество Вольт, которые появляются на выводах резистора, когда через него протекает ток. Соответственно, если на резисторе у нас упало напряжение, и через него протекает ток – значит на нём выделяется в тепло определенная мощность. В физике есть известная всем формула для нахождения мощности:

P=UI

Или для ускорения расчетов иногда удобно пользоваться формулой мощности через сопротивление:

P=U2/R=I2R

Как работает резистор? У каждого проводника есть определенная внутренняя структура. При протекании электрического тока электроны (носители зарядов) сталкиваются с различными неоднородностями структуры вещества и теряют энергию, она то и выделяется в виде тепла. Если вам сложно понять, то принцип работы сопротивления простыми словами можно сказать так:

Это величина, которая показывает насколько сложно протекать электрическому току через вещество. Она зависит от самого вещества – его удельного сопротивления.

Где: р – удельное сопротивление, l – длина проводника, S – площадь поперечного сечения.

Как работают резисторы. Основы цепей

Резистор — это пассивный двухконтактный электрический компонент, который ограничивает ток, протекающий в электрических или электронных цепях. Его свойство сопротивляться протеканию тока называется сопротивлением , выраженным в Ом (Ом), по имени немецкого физика Георга Симона Ома.

доступны в различных размерах. Его размер прямо пропорционален номинальной мощности. Номинальная мощность — это максимальная мощность, которую резистор может рассеять, не повреждая его из-за перегрева. Чем больше площадь поверхности, покрытой резистором, тем большую мощность он может рассеивать.

Типы резисторов

На самом деле резисторы бывают двух типов: постоянные и переменные.

Постоянные резисторы предназначены для создания правильных условий в цепи. Их значения никогда не следует изменять для настройки схемы, поскольку они были определены на этапе проектирования. Он может быть углеродного состава или стружечно-проволочного типа. Он также может быть изготовлен из смеси тонкоизмельченного углерода или иметь очень маленький размер и высокую номинальную мощность.

Переменные резисторы имеют элементы постоянного сопротивления и ползунок. Ползунок подключается к основному элементу резистора, поэтому будет три соединения; два подключены к третьему элементу и один к ползунку. Примерами этого являются потенциометры, реостаты, триммеры и так далее.

Включение резистора в цепь уменьшит ток на определенную величину. Если смотреть на резисторы снаружи, то они, скорее всего, выглядят одинаково. Однако, если вы откроете его, вы увидите изолирующий керамический стержень, проходящий через середину с медной проволокой, обернутой снаружи. Сопротивление зависит от этих медных витков. Чем тоньше медь, тем выше сопротивление, так как электронам труднее пройти через нее. Как мы выяснили, электронам легче течь в некоторых проводящих материалах, чем в изоляторах.

Джордж Ом изучал взаимосвязь между сопротивлением и размером материала, из которого изготовлен резистор. Он доказал, что сопротивление (R) материала увеличивается с увеличением его длины. Это означает, что более длинные и тонкие провода оказывают большее сопротивление. С другой стороны, сопротивление уменьшается по мере увеличения толщины проводов. Сказав это, Георг Ом придумал уравнение, объясняющее эту взаимосвязь:

Примечание: Удельное сопротивление проводников намного ниже, чем у изоляторов. При комнатной температуре алюминий имеет сопротивление около 2,8 x 10 ^-8 Ом·м, в то время как медь значительно ниже и составляет 1,7 x 10 ^-8 Ом·м. Кремний имеет удельное сопротивление около 1000 Ом·м, а стекло – около 1012 Ом·м. Удельное сопротивление различается для разных материалов.

Для резистора с 4-полосной цветовой маркировкой 1-я и 2-я полосы представляют 1-ю и 2-ю значащие цифры, 3-я полоса представляет множитель, а 4-я полоса представляет толерантность.

Для резистора с 5-полосной цветовой маркировкой (резистор высокой точности) 1-я, 2-я и 3-я полосы представляют собой 1-ю, 2-ю и 3-ю значащую цифру, а 4-я полоса представляет собой множитель, а 5-я полоса — допуск.

Для некоторых резисторов с четырехдиапазонным цветовым кодом еще одна дополнительная полоса (5-я полоса) указывает на надежность в процентах отказов на 1000 часов (1000 ч) использования. Таблица цветовой маркировки резисторов

SMD означает Устройство поверхностного монтажа . Он используется для создания технологии поверхностного монтажа. SMD имеют небольшие выводы или контакты, которые припаяны к контактным площадкам на поверхности платы, вместо проволочных выводов, проходящих через печатную плату. Это устраняет необходимость в отверстиях в плате и позволяет более полно использовать обе стороны платы. Поскольку SMD слишком малы, на них нет места для печати традиционного кода цветовой полосы. По этой причине были разработаны новые коды SMD.

Эта система основана на серии E96, поэтому предназначена для резисторов с допуском 1%. Значения обозначаются двумя (2) цифрами для обозначения номинала резистора и одной (1) буквой для множителя. Два числа представляют собой код, который указывает значение сопротивления с тремя значащими цифрами. В таблицах ниже показано значение каждого кода. Например, 38C = 24300 Ом ±1%.

В этой системе первые две или три цифры указывают численное значение сопротивления резистора, а последняя цифра дает множитель – степень десяти, на которую умножается данное значение резистора. For example:

• 273 = 27 Ω x 10 ³  or 27,000 Ω (27 kΩ)
• 7992 = 799 Ω x 10 ²  or 79,900 Ω (79.9 kΩ)

Note: Буква «R» используется для обозначения положения десятичной точки для значений сопротивления ниже 10 Ом. Например, 0R5 будет 0,5 Ом, а 0R01 будет 0,01 Ом.

Каждый раз, когда ток проходит через резистор из-за наличия напряжения на нем, электрическая энергия теряется в виде тепла. Чем больше протекающий ток, тем горячее будет резистор. Резистор может работать при любом сочетании напряжения и тока, если он не превышает номинальную мощность, которую резистор может преобразовать в тепло или поглотить без каких-либо повреждений.

Номинальная мощность резистора определяется как количество тепла, которое резистор может выдержать без ущерба для своей производительности в любой момент времени. Согласно закону Ома, когда через сопротивление протекает ток, на нем падает напряжение, производя произведение, относящееся к мощности. Другими словами, если сопротивление подвергается напряжению или если оно проводит ток, то оно всегда будет потреблять электроэнергию. Учитывая это, мы можем сказать, что эти три величины — мощность, напряжение и ток — находятся в треугольнике мощности.

Использование треугольника мощности резистора — лучший способ рассчитать мощность, рассеиваемую в резисторе, если мы знаем значения напряжения и тока на нем. Кроме того, закон Ома позволяет нам рассчитать рассеиваемую мощность с учетом значения сопротивления резистора. Мы можем получить два альтернативных варианта приведенного выше выражения для мощности резистора, если нам известны значения хотя бы двух из трех – напряжения, тока и сопротивления.

Рассеиваемая мощность любого резистора в цепи постоянного тока на основе треугольника мощности может быть рассчитана по одной из следующих трех стандартных формул:

где V — напряжение на резисторе в вольтах, I — ток, протекающий через резистор в амперах, а R — сопротивление резистора в омах (Ом).

Ниже приведены различные типы материалов резисторов, их плюсы и минусы, а также их применение:

1. Резисторы из углеродной пленки состоят из чистой углеродной пленки, заключенной в изолирующий цилиндрический сердечник. , нарезанный по спирали для увеличения резистивного пути. Это более точно, чем углеродный композит. Однако в приложениях, требующих высокой импульсной стабильности, используются специальные резисторы из углеродной пленки.
2. Металлопленочные резисторы производятся из нитрида тантала, но чаще из нихрома. В качестве резистивного материала используется комбинация керамики и металла. Он имеет лучшую стабильность, температурный коэффициент и устойчивость, чем углеродные пленки. Типичные допуски составляют от 0,5% до 2% с температурным коэффициентом от 50 до 100 ppm/K. Стабильность ниже, чем у проволочного, но его высокочастотные свойства лучше.
3. Резисторы с проволочной обмоткой создаются с использованием провода сопротивления обмотки, имеющего спиральную непроводящую жилу. Провод сопротивления состоит из никель-хрома, а сердечник из керамики или стекловолокна с покрытием, защищенным стекловидной эмалью. Он не подходит для приложений выше 50 кГц, поскольку спиральная обмотка имеет емкостные и индуктивные эффекты. Его лучше всего использовать для высокой точности или для приложений с высокой мощностью.
4. Прецизионные резисторы состоят из тонкой объемной металлической фольги, приклеенной к керамической подложке. Это самый точный и стабильный тип, он имеет очень низкотемпературный коэффициент сопротивления и используется в приложениях с высокими требованиями к точности.
5. Металлооксидные пленочные резисторы . Резистивный материал обычно представляет собой оксид металла, такой как оксид олова. Он полезен в приложениях, требующих более высокой выносливости, поскольку имеет более высокую рабочую температуру, что делает его более надежным и стабильным.
6. Резисторы из углеродного композита состоят из смеси мелких углеродных частиц и непроводящего керамического материала, спрессованного в цилиндрическую форму и обожженного. Величина сопротивления зависит от размеров корпуса и соотношения между углеродным и керамическим материалом. Чем больше углерода вы добавляете, тем ниже сопротивление. Резисторы из углеродного состава удивительно надежны, но имеют низкую точность с максимальным допуском около 5%.

Надеюсь, это было полезно! Оставьте комментарий ниже, если у вас есть какие-либо вопросы…

Для чего используются резисторы?

Резисторы являются одними из самых популярных электронных компонентов, потому что они просты, но универсальны. Одним из наиболее распространенных применений резистора является ограничение величины тока в части цепи. Однако резисторы также можно использовать для управления величиной напряжения, подаваемого на часть цепи, и для создания схем синхронизации.

Ограничение тока

Схема на следующем рисунке показывает 6-вольтовую батарею, подающую ток на светодиод (LED) через резистор (показан зигзагом). Светодиоды (как и многие другие электронные детали) потребляют ток, как ребенок ест конфету: они пытаются сожрать столько, сколько вы им дадите. Но у светодиодов есть проблема — они перегорают, если потребляют слишком много тока. Резистор в цепи выполняет полезную функцию ограничения количества тока, подаваемого на светодиод (так, как хороший родитель ограничивает потребление конфет).

Резистор ограничивает величину тока, I , протекающего через чувствительные компоненты, такие как светодиод (LED) в этой цепи.

Слишком большой ток может вывести из строя многие чувствительные электронные компоненты, такие как транзисторы и интегральные схемы. Поставив резистор на вход чувствительной части, вы ограничите ток, который достигает этой части. (Но если вы используете слишком большое сопротивление, вы настолько ограничите ток, что не увидите свет, хотя он есть!) Этот простой метод может сэкономить вам много времени и денег, которые вы иначе потеряли бы, пытаясь исправить случайную ошибку. взрывы ваших цепей.

Вы можете наблюдать, как резисторы ограничивают ток, настроив показанную схему и испытав резисторы разных номиналов.

Вот то, что вы используете для создания схемы светодиодного резистора:

• Четыре батарейки AA 1,5 В

• Один держатель для четырех батареек (для батарей типа АА)

• Один аккумуляторный зажим

• Один

  (обозначается желто-фиолетово-коричневыми полосами, а затем четвертой полосой, которая может быть золотой, серебряной, черной, коричневой или красной)

• Один 4,7

  (желто-фиолетово-красный и любой цвет для четвертой полосы)

• Один 10

  (коричнево-черно-оранжевый и любой цвет для четвертой полосы)

• Один 47

  (желто-фиолетово-оранжевый и любой цвет для четвертой полосы)

• Один светодиод (любого размера, любого цвета)

• Три изолированных зажима типа «крокодил» или одна макетная плата без пайки

Используйте зажимы типа «крокодил» или макетную плату без пайки для создания схемы (см. следующий рисунок), начиная с резистора 470 Ом. Не забудьте правильно сориентировать светодиод, подключив более короткий провод светодиода к отрицательной клемме аккумулятора. Не беспокойтесь об ориентации резистора; В любом случае это хорошо. Обратите внимание, как ярко светит светодиод. Затем удалите резистор и замените его другими резисторами, по одному, каждый раз увеличивая сопротивление. Вы заметили, что светодиод с каждым разом светит все слабее? Это связано с тем, что более высокие сопротивления больше ограничивают ток, и чем меньше ток получает светодиод, тем ярче он светит.

Два способа установки схемы резистор-светодиод.

На следующем рисунке показана параллельная цепь, в которой каждая ветвь имеет разное значение сопротивления. При более высоких значениях сопротивления ток, проходящий через эту ветвь, ограничивается больше, поэтому светодиод в этой ветви излучает меньше света.

Более высокие значения сопротивления больше ограничивают ток, что приводит к меньшему количеству света, излучаемого светодиодами.

Снижение напряжения

Резисторы также можно использовать для уменьшения напряжения, подаваемого на различные части цепи. Скажем, например, у вас есть 9-вольтовый источник питания, но вам нужно обеспечить 5 вольт для питания конкретной интегральной схемы, которую вы используете. Вы можете настроить схему, подобную показанной здесь, для деления напряжения таким образом, чтобы на выходе было 5 В. Затем — вуаля — вы можете использовать выходное напряжение В _из этого делителя напряжения в качестве напряжения питания для вашей интегральной схемы.

Используйте два резистора для создания делителя напряжения, распространенный метод получения разных напряжений для разных частей цепи.

Чтобы увидеть делитель напряжения в действии, соберите показанную схему, используя следующие детали:

• Одна 9-вольтовая батарея

• Один аккумуляторный зажим

• Один 12

  (коричнево-красно-оранжевый и любой цвет для четвертой полосы)

• Один 15

  (коричнево-зелено-оранжевый и любой цвет для четвертой полосы)

• Три изолированных зажима типа «крокодил» или одна макетная плата без пайки

  Два способа построения схемы делителя напряжения.

Затем с помощью мультиметра, настроенного на вольт постоянного тока, измерьте напряжение на аккумуляторе и на 15

, как показано. Измерения показывают, что фактическое напряжение батареи составляет 9,24 В, а В _из составляет 5,15 В.

Измерьте общее напряжение от батареи (слева) и напряжение на резисторе (справа).

Управление временными циклами

Вы также можете подключить резистор к другому популярному компоненту — конденсатору — для создания предсказуемых скачков напряжения вверх и вниз. Вы обнаружите, что комбинация резистора и конденсатора помогает вам создать своего рода таймер песочных часов, который пригодится для схем, которые имеют зависимость от времени (например, трехсторонний светофор).

Об этой статье

Эта статья из книги:

• Электроника для чайников,

Об авторе книги:

Кэтлин Шамиех — инженер-электрик и писатель с большим опытом проектирования и консультирования в области медицинской электроники, обработки речи и телекоммуникаций.

Эту статью можно найти в категории:

• Общая электроника,

Электронные компоненты — резисторы | FDA

[Предыдущая глава] [Содержание] [Следующая глава]

ОТДЕЛ. ЗДРАВООХРАНЕНИЯ, ОБРАЗОВАНИЯ И
Служба общественного здравоохранения по социальному обеспечению
Управление по контролю за продуктами и лекарствами
* ORA/ORO/DEIO/IB *

Дата: 1/16/78 Номер: 31
Связанная программа.

ТЕМА ITG: ЭЛЕКТРОННЫЕ КОМПОНЕНТЫ — РЕЗИСТОРЫ

Это ITG было написано для ознакомления исследователя с одним из электронных компонентов, обычно используемых в медицинских устройствах. В этом ITG рассматриваются теория, применение и тестирование резистора, а также некоторые конструктивные соображения, которые следует учитывать при использовании резисторов. Если к этому подходу будет проявлен достаточный интерес, в будущих выпусках ITG будут рассмотрены дополнительные компоненты.

Теория

Резисторы — это устройства, изготовленные специально для обеспечения постоянного или переменного сопротивления в соответствии с конкретным приложением электрической цепи. Функцию резистора или сопротивления можно просто объяснить, используя аналогию между переменным резистором в последовательной цепи с дополнительными постоянными резисторами и клапаном в водопроводе. Предположим, что у нас есть один регулируемый клапан в водопроводе, подключенном к источнику воды под некоторым давлением. Как известно, мы можем уменьшить или увеличить расход воды по магистрали, частично закрыв или открыв вентиль. Точно так же, если у нас есть регулируемое сопротивление в электрической цепи, мы можем эффективно уменьшить или увеличить ток в цепи, увеличив или уменьшив сопротивление цепи. Давление воды в водопроводе аналогично напряжению в электрической цепи. По мере того, как мы постепенно открываем водяной клапан, поток воды увеличивается, а перепад давления на клапане уменьшается до тех пор, пока не будет значительной разницы давлений между каждой стороной клапана, когда водяной клапан полностью открыт. Точно так же, когда мы уменьшаем сопротивление переменного резистора (открываем вентиль), перепад напряжения на резисторе уменьшается до тех пор, пока мы не достигнем конца сопротивления (где у нас, по сути, короткое замыкание), не будет заметного перепада напряжения на резисторе. резистор. Перепад напряжения на резисторе в любой момент времени называется «падением напряжения». По мере того, как клапан постепенно закрывается, перепад давления на клапане увеличивается до тех пор, пока при полностью закрытом клапане и отсутствии потока воды перепад давления на клапане не станет таким же, как давление в источнике. Точно так же предположим, что у нас есть резистор, который мы можем настроить на очень большое значение. По мере того, как мы увеличиваем сопротивление, перепад напряжения на сопротивлении увеличивается до тех пор, пока при максимальном значении сопротивления резистора (представляющем разомкнутую цепь) через резистор практически не протекает ток, а напряжение на резисторе не становится таким же, как на источнике напряжения. . На абсолютную достоверность аналогии, как указано, влияют другие факторы схемы, но аналогия достаточно близка для нашего использования.

Вероятно, самая простая формула, которую нужно выучить при работе с электричеством, это Закон Ома -.

Напряжение (В) = Ток (I) X Сопротивление (R)

Другой способ записи закона Ом:

Напряжение (В) Ток (I) = ————- — Сопротивление (R)

Используя эту формулу, легко увидеть, что по мере уменьшения общего сопротивления (R) (при условии, что напряжение постоянно) ток (I) будет увеличиваться. И наоборот, при увеличении сопротивления ток будет уменьшаться. Соответственно, единицей измерения сопротивления является ом. Напряжение представляет собой электродвижущую силу и иногда может обозначаться буквой «Е» в приведенных формулах.

Приложение

Резисторы используются для обеспечения совместимости выхода одной цепи с входом другой (согласование импеданса), для введения сопротивления в электрическую или электронную цепь для установки величины используемого тока (нагрузка), установить рабочие уровни напряжения и тока для активных компонентов, таких как транзисторы (смещение), а также для ограничения протекания тока и снижения напряжения во многих других приложениях. Регулятор громкости на автомобильном радиоприемнике, телевизоре или стереосистеме представляет собой регулируемый резистор.

Типы резисторов

Существует два основных типа резисторов в зависимости от режима работы; фиксированные и переменные. Как следует из названий, постоянный резистор имеет фиксированное значение, а переменный резистор можно изменять или настраивать на разные значения сопротивления. Схематические обозначения постоянных и переменных резисторов следующие:

(Символы)

(размер изображения 5 КБ)

Имеющиеся в продаже резисторы, обычно используемые в медицинских устройствах, могут быть дополнительно подразделены на три основных типа в зависимости от технологии изготовления; состав, проволока и пленка. Эти основные резисторные технологии различаются по размеру, стоимости и электрическим характеристикам. Тип, который выбирается для конкретной конструкции, зависит от ограничений по размеру и необходимых электрических параметров, а также от среды, в которой резистор должен работать. Одни лучше других подходят для определенных целей, ни один отдельный тип не обладает всеми лучшими характеристиками.

Состав. Композиционные резисторы, вероятно, являются наиболее распространенными резисторами и изготавливаются путем объединения резистивного материала, такого как углерод, со связующим. Связующее используется для скрепления углерода, чтобы его можно было формовать или формировать в различные желаемые формы.

Из-за несоответствия материалов и методов, используемых при производстве резисторов, все резисторы имеют установленное допустимое отклонение (указанное в процентах) производственного значения от указанного «номинального» значения при указанных условиях окружающей среды (обычно при 25°C). Это указанное отклонение называется «допуском». Каждый резистор имеет определенный диапазон допустимых отклонений, в пределах которого значение сопротивления может изменяться; примерно от 0,1% до 20% от номинальной стоимости. В большинстве применений резисторов допускается изменение допусков, но для тех резисторов, которые используются в критических положениях, где необходим строгий или ограниченный допуск сопротивления, любое изменение параметров, вынуждающее их отклоняться от выбранных значений, может привести к дефектному изделию (±1% или меньше будет считаться жестким допуском).

Составной резистор считается резистором общего назначения. Как правило, композиционные резисторы доступны с допуском от ± 5% до ± 20%. Композитные резисторы не следует использовать в критических приложениях, где можно ожидать изменения окружающей среды. Воздействие влажности, температуры и давления, а также нормальное старение могут привести к тому, что состав резистора будет отличаться на ±15 % или более за пределами указанного диапазона допустимых значений.

Проволочный резистор — проволочный резистор считается одним из самых стабильных резисторов, с доступными в продаже допусками до ±0,1%. Проволочные резисторы изготавливаются путем намотки резистивного провода вокруг изолированной формы и покрытия конечного продукта изоляционным материалом.

Пленка. Пленочные резисторы изготавливаются путем формирования тонкого слоя резистивного материала на изолированной форме. Наиболее часто используемые пленочные резисторы можно разделить на типы в зависимости от используемых материалов: углеродно-пленочные, металлосплавные и металлооксидные. Один популярный металлопленочный резистор изготавливается путем нанесения металлической пленки на керамический цилиндр. Одним из обычно используемых материалов для этих резисторов является «кермет». Кермет представляет собой комбинацию керамических и металлических материалов, отсюда и название «кермет».

Одной из новейших технологий пленочных резисторов является производство толстопленочных и тонкопленочных резисторов, которые используются в микроэлектронных и гибридных схемах. Толстопленочные резисторы изготавливаются путем трафаретного нанесения резистивной металлической пасты или чернил на основу почти так же, как при трафаретной печати. Обычно резистивные материалы считаются запатентованными. Тонкопленочные резисторы формируются путем осаждения из паровой фазы тонкого слоя резистивного материала на основу. Толстопленочные и тонкопленочные резисторы обычно обрезаются до определенного значения путем вытравливания резистивного материала с помощью лазера, пескоструйной обработки и т. д.

Большинство композиционных и проволочных постоянных резисторов упакованы в цилиндрическую форму с осевыми выводами. Толстопленочные и тонкопленочные резисторы изготавливаются различных форм и размеров. Сети пленочных резисторов упаковывают в пластиковые двухрядные корпуса (DIP), однорядные корпуса (SIP), плоские корпуса и круглые металлические корпуса, идентичные тем, в которые упаковывают интегральные схемы. Отдельные резисторы могут быть упакованы в виде чипов и таблеток. Чип, используемый в микроэлектронике, представляет собой любой небольшой (обычно квадратный или продолговатый) кусок материала, который содержит схему или компонент. Толстопленочные резисторы обычно используются в гибридных схемах, где они наносятся непосредственно на подложку схемы. Подложка — это крошечная платформа, на которую наносятся схемы. Толстопленочные и тонкопленочные резисторы нашли широкое применение в разработке микроэлектроники, поскольку их можно сделать меньше, чем резисторы других типов сопоставимого номинала. Пленочные резисторы часто используются в критических местах схемы. Они могут быть приобретены в готовом виде с минимальным допуском ± 0,1%, мало изменяются в значении при изменении температуры и обычно стабильны при изменении влажности и давления.

Мощные резисторы. Мощные резисторы необходимы для передачи большого количества тока и, следовательно, рассеивания большого количества тепла. Следовательно, они обычно больше, чем те, которые предназначены для передачи меньших величин тока. Мощные резисторы обычно инкапсулированы в материалы, которые способствуют рассеиванию тепла, и обычно проектируются таким образом, чтобы их можно было установить на радиатор или шасси оборудования, чтобы облегчить отвод тепла за счет проводимости. Обычные силовые резисторы могут быть составными, проволочными или пленочными резисторами.

Переменные резисторы. Переменный резистор обычно называют «потенциометром»; значит потенциометр. Потенциометр содержит элемент из непрерывного резистивного материала со скользящим контактом, который пересекает элемент по круговой или прямой линии, в зависимости от типа потенциометра. Обычно он регулируется с помощью вала, соединенного с циферблатом или винтом с накатанной головкой, либо с помощью отвертки или регулировочного инструмента. Переменные резисторы могут быть проволочными, композиционными или пленочными. Небольшие прецизионные регулируемые резисторы называются «подстроечными потенциометрами» и используются для точной регулировки в слаботочных приложениях. Переменные резисторы, которые сконструированы так, чтобы выдерживать большие значения тока или мощности, называются «реостатами» и обычно используются для регулировки скорости двигателя и температуры печи и нагревателя.

Резисторы обычно имеют маркировку, указывающую значение, допуск, а иногда состав и класс надежности. Рейтинг надежности дается как частота отказов в процентах отказов на 1000 часов работы. Эти значения могут быть написаны на резисторах или могут быть предоставлены в виде цветового кода, как показано на резисторе из углеродного состава на Рисунке 1. (Рисунок ) Цветовой код обычно представлен четырьмя или пятью цветными полосами (представленными изменением цветовых оттенков в черно-белое фото) вокруг корпуса резистора. Интерпретация этого цветового кода приведена в таблице 1. Данный цветовой код является общим кодом военного стандарта для цветных полос или точек, используемых на электронных компонентах и ​​используемых большинством производителей.

На рис. 2 (рис. ) показаны некоторые типы резисторов, обычно используемые в схемах медицинских устройств. Как видите, металлическая пленка, проволочные и композиционные резисторы слева выглядят практически одинаково. Это чрезвычайно затрудняет определение конструкции резистора простым наблюдением, если только наблюдатель не знаком с продуктом производителя. Различия в размерах в каждой показанной группе резисторов обусловлены различиями в номинальной мощности и значении. Обычно в пределах типа резистора, чем выше номинальная мощность (ватты), тем больше резистор. Например, номинальная мощность показанных резисторов из углеродного состава варьируется от 1/4 Вт (показан наименьший) до 2 Вт (показан самый большой). Но конкретная мощность резистора одного типа может быть больше или меньше той же мощности резистора другого типа. Например, самый большой показанный резистор из углеродного материала составляет 2 Вт, а мощность резистора с проволочной обмоткой непосредственно над ним составляет 3 Вт, хотя углеродный резистор немного больше, чем резистор с проволочной обмоткой.

Таблица I. Код цветовой маркировки (MIL-STD-1285A)

1-й цвет 2-й цвет 3-й цвет 4-й цвет 5-й цвет, неисправность

Цвет 1-й номер 2-й номер Множитель Коэффициент допуска Уровень Уровень Символ

Черный 0 0 1 ±20% L (Как указано)

Коричневый 1 1 10 ± 1 % M (1 %/1000)

Красный 2 2 100 ± 2 % P (0,1 %/1000)

Оранжевый 3 3 1 000 R (0,01 %/1000)

Желтый 4 4 10 000 S (0,001%/1000)

Зеленый 5 5 100 000

Синий 6 6 1 000 000

Фиолетовый 7 7 10 000 000

Серый 8 8 —

Белый 9 9 —

Золото — — ± 5%

Серебро — — ±10%

Определить значение, начиная с цвет, ближайший к концу резистора. Если цвета равноудалены от обоих концов, начните с самого дальнего конца от золотой или серебряной (допуск) полосы.

(размер изображения 1 КБ)

Тестирование

Предлагаемые GMP для медицинских устройств требуют, чтобы электронные компоненты, когда это уместно, проверялись, отбирались образцы и тестировались на соответствие спецификациям. Если готовое устройство является критическим устройством, а резистор используется в критической позиции, предлагаемые GMP потребуют индивидуального тестирования партий критических резисторов либо на 100%, либо на выборочной основе. Следующие испытания резисторов могут регулярно проводиться производителями критически важных медицинских устройств.

Значение сопротивления — значение сопротивления измеряется с помощью омметра или моста сопротивлений, чтобы убедиться, что значение сопротивления находится в пределах допуска, указанного в характеристиках резистора. Значения резисторов обычно указываются в Омах (X1), килоомах (X1000) или мегаомах (X1 000 000). Стандартные допуски варьируются от ±0,1% до ±20%.

Устойчивость к растворителям. Некоторые фирмы проводят испытания на устойчивость к растворителям, чтобы убедиться, что маркировка компонентов не обесцвечивается и не удаляется при очистке растворителями. Испытание также проводится для проверки того, что растворители не повредят материал компонента или отделку.

Паяемость. Цель испытания паяемости состоит в том, чтобы определить, восприимчивы ли выводы компонента к процессу пайки. По сути, этот тест определяет, будет ли припой полностью прилипать к выводам компонента.

Прожиг — это испытание иногда проводят для толстопленочных и тонкопленочных резисторов и резисторных цепей (см. ITG#19).

Предлагаемые GMP требуют, чтобы все инструменты, используемые для измерения приемлемости компонентов, были откалиброваны в соответствии с письменными процедурами.

Виды отказов

Отказы резистора считаются электрическими обрывами, короткими замыканиями или радикальным отклонением от технических характеристик резистора. Испытываемые виды отказов различаются в зависимости от типа конструкции. Резистор с фиксированным составом обычно выходит из строя в открытой конфигурации при перегреве или чрезмерной нагрузке из-за удара или вибрации.

Чрезмерная влажность может вызвать увеличение сопротивления. Резистор переменного состава может изнашиваться после интенсивного использования, а изношенные частицы могут вызвать короткое замыкание с высоким сопротивлением. Резисторы с проволочной обмоткой могут иметь разомкнутые обмотки из-за перегрева или нагрузки, или короткое замыкание обмоток из-за скопления грязи, пыли, пробоя изоляционного покрытия или высокой влажности. Пленочные резисторы выходят из строя по тем же причинам, что и проволочные и составные, но также выходят из строя из-за изменений характеристик резистивного материала, что приводит к уменьшению и увеличению значения сопротивления.

Рекомендации по проектированию

Следующая информация предназначена для помощи исследователю в оценке отказов резисторов и надлежащем использовании и включении резисторов в медицинское устройство. Это только рекомендации, поскольку официальных стандартов или правил, регулирующих эти области, не существует. Это некоторые из факторов, которые производитель должен учитывать на этапе проектирования, и если их не учитывать, это может легко привести к дефекту устройства.

При оценке правильного использования резисторов в конструкции температура является одним из наиболее важных соображений, поскольку перегрев является основной причиной отказа резистора. Эффект слишком большого количества тепла обычно проявляется не сразу, но, если он сохраняется, обычно приводит к ухудшению состояния в течение определенного периода времени, пока в какой-то момент резистор не выйдет из строя, что обычно приводит к разомкнутой цепи. Если резистор является важным компонентом, это может привести к катастрофическому отказу устройства, в которое он встроен.

В дополнение к влиянию окружающей среды резисторы выделяют собственное внутреннее тепло, поскольку они оказывают сопротивление протеканию тока. Это внутреннее тепло представляет собой потерю энергии или мощности, которую резистор поглощает и рассеивает. Потери энергии измеряются в ваттах, и каждый резистор оценивается в ваттах в зависимости от того, какую мощность он может безопасно рассеять. Эта «номинальная мощность» обычно устанавливается при температуре окружающей среды (обычно 25 ° C) и учитывает, насколько повысится внутренняя температура резистора при подаче номинальной мощности.

Хотя большинство производителей электронных компонентов указывают электрические параметры своей продукции при температуре 25°C, очень немногие компоненты фактически работают при таких низких температурах после включения в работающее устройство. Это особенно верно для силовых цепей, например, используемых в источниках питания. Обычно электронные схемы медицинских устройств находятся в каком-либо корпусе. Совокупный эффект нагрева всех компонентов схемы внутри корпуса вскоре поднимает внутреннюю температуру воздуха намного выше 25 C. Часто резистор является основным источником этого тепла, особенно когда резисторы большой мощности используются, когда блоки питания являются частью устройства. . Когда требуется, чтобы резисторы пропускали значительные токи, их следует размещать с учетом воздействия их собственного тепла на соседние компоненты. Тепло от горячего резистора может привести к преждевременному выходу из строя соседнего пограничного компонента. Мощные резисторы, которые должны рассеивать много тепла, должны быть должным образом «отведены теплом» и расположены так, чтобы охлаждающий воздух свободно циркулировал вокруг резисторов. Радиаторы обычно представляют собой металлические приспособления с лопастями или лопастями, на которые устанавливаются компоненты, помогающие отводить тепло от устройства за счет теплопроводности. Иногда компоненты монтируются непосредственно на металлическом корпусе устройства, и корпус выступает в роли радиатора. Иногда в дополнение к радиаторам необходим охлаждающий вентилятор. Желательно, чтобы резисторы устанавливались так, чтобы рассеянное тепло можно было сразу отводить, а не переносить на другие компоненты. Электронный компонент, работающий в прохладной среде, прослужит намного дольше, чем горячий компонент, и надежность устройства будет выше.

Когда источники питания встроены в устройство или генерируются высокие напряжения, необходимо провести исследования «распределения тепла» внутри корпуса устройства на этапе проектирования прототипа. Если измеряются горячие точки или чрезмерные температуры, следует установить охлаждающие вентиляторы, вентиляционные отверстия, источники питания и т. д., чтобы устранить неблагоприятные условия.

Если медицинское изделие предполагается использовать в операционной, где используются взрывоопасные газы, важным фактором может быть воспламеняемость резисторов. Если они достаточно нагреются, некоторые резисторы фактически загорятся. Примером могут служить резисторы из углеродного состава, которые используются во всех электронных устройствах. Если воспламеняемость является фактором, разработчик должен указать требование к огнестойкости при заказе компонентов.

Все электронные компоненты, включая резисторы, должны быть установлены таким образом, чтобы они не двигались относительно выбранного монтажного основания. Большинство медицинских устройств подвержены вибрации и ударам, и, если компоненты не установлены надежно, может произойти короткое замыкание на соседние компоненты или провода, а соединения могут быть ослаблены или разорваны. Если компоненты, предназначенные для установки горизонтально по отношению к монтажной поверхности, должны стоять дыбом, провода должны быть изолированы для предотвращения короткого замыкания. Компоненты также должны быть установлены таким образом, чтобы предотвратить скопление грязи и влаги между проводниками, что может привести к короткому замыканию.

При проектировании электронного устройства необходимо учитывать изменения электрических параметров, вызванные другими изменениями окружающей среды и старением. Колебания могут привести к выходу ограниченных допусков критического компонента за установленные пределы, что приведет к тому, что медицинское изделие будет колебаться за пределами своих рабочих пределов.

Резистор — это простой компонент, поскольку он не выполняет активной функции, и исторически он был самым надежным компонентом, используемым в электрических схемах. Но в последние несколько лет из-за экономической ситуации и увеличения стоимости материалов для использования в резисторах было представлено множество резистивных материалов, особенно толстопленочных и тонкопленочных. Часто пользователь не знает, какие материалы используются, поскольку некоторые из них являются собственностью. Нельзя ожидать надежной работы всех резисторов, если их надежность не подтверждена длительным использованием в выбранном приложении или обширной квалификацией и испытаниями.

Каталожные номера:

1. MIL-STD-199B Выбор и использование резисторов
2. MIL-STD-202E Методы испытаний электронных и электрических компонентов
3. MIL-STD-1285A Маркировка электрических и электронных компонентов

Общие типы резисторов

(размер изображения 11 КБ)

[Предыдущая глава] [Оглавление] [Следующая глава]

Мощность, рассеиваемая резистором? Надежность цепи и примеры расчетов

В электронике слово «рассеивание» довольно распространено, и те, кто работает в этой отрасли, слишком хорошо его знают или, по крайней мере, должны знать. Я говорю должен, потому что очевидно, что это не всегда так. Что ж, я подробнее остановлюсь на том, почему я сразу сказал «должен». Но пока давайте сосредоточимся на теме диссипации.

Возьмем, к примеру, полностью заряженный конденсатор, такой как конденсатор емкостью 3,0 фарад, используемый в аудиосистеме. В этом случае, если вы снимаете конденсатор для хранения, замены или проведения технического обслуживания системы, вы определенно хотите, чтобы конденсатор рассеивал свой заряд.

Это был пункт, который не смог понять один джентльмен, даже после того, как предоставил ему подробные детали вместе с необходимыми шагами. Однако несоблюдение надлежащих протоколов разрядки плюс катание конденсатора в багажнике плюс WD-40 равняется событию, которое могло бы вдохновить одну из моих любимых групп (The Power Station) на написание одной из моих любимых песен (Some Like it Hot). Кроме шуток, в его багажнике горела жара, и по сей день его прозвище все еще «дым-дым-дым».

Что такое рассеиваемая мощность?

Рассеяние мощности определяется как процесс, при котором электронное или электрическое устройство выделяет тепло (потери или потери энергии) как нежелательное производное от своего основного действия. Как и в случае с центральными процессорами, рассеивание мощности является основной проблемой в компьютерной архитектуре.

Кроме того, рассеивание мощности в резисторах считается естественным явлением. Факт остается фактом: все резисторы, являющиеся частью цепи и имеющие на ней падение напряжения, будут рассеивать электрическую мощность. Более того, эта электрическая мощность преобразуется в тепловую энергию, и поэтому все резисторы имеют номинальную мощность. Кроме того, номинальная мощность резистора — это классификация, которая характеризует максимальную мощность, которую он может рассеивать, прежде чем он достигнет критического отказа.

Как вы, возможно, знаете, мощность выражается в ваттах (Вт), а формула мощности: P (мощность) = I (ток) x E (напряжение). Что касается законов физики, если есть увеличение напряжения (E), то ток (I) также будет увеличиваться, и, в свою очередь, будет увеличиваться рассеиваемая мощность резистора. Однако, если вы увеличите значение резистора, ток уменьшится, а также уменьшится рассеиваемая мощность резистора. Эта корреляция следует закону Ома, который устанавливает формулу тока как I (ток) = V (напряжение) ÷ R (сопротивление).

Расчет мощности, рассеиваемой резистором

В области электроники рассеиваемая мощность также является параметром измерения, который количественно определяет выделение тепла в цепи из-за неэффективности. Другими словами, рассеиваемая мощность является мерой того, сколько мощности (P = I x E) в цепи преобразуется в тепло. Как я упоминал ранее, у каждого резистора есть номинальная мощность, и с точки зрения конструкции это позволяет разработчикам оценить, будет ли конкретный резистор соответствовать их конструктивным требованиям в схеме. Итак, теперь давайте подробнее рассмотрим, как рассчитать этот критический параметр конструкции.

Во-первых, согласно закону Ома,

В (напряжение) = I (ток) × R (сопротивление)

I (ток) = V (напряжение) ÷ R (сопротивление)

P (мощность) = I (ток) × V (напряжение)

Следовательно, для расчета мощности, рассеиваемой резистором, формулы следующие:

P (рассеиваемая мощность) = I2 (ток) × R (сопротивление)

или

P (рассеиваемая мощность) = V2 (напряжение) ÷ R (сопротивление)

Итак, используя приведенную выше принципиальную схему в качестве справки, мы можем применить эти формулы для определения мощности, рассеиваемой резистором.

Напряжение = 9 В

Сопротивление = 100 Ом

I (ток) = 9 В ÷ 100 Ом или I (ток) = 90 мА

P (мощность) = 90 мА × 9 В или P (мощность) = 0,81 Вт или 810 мВт

P (рассеиваемая мощность) = V2 (напряжение) ÷ R (сопротивление)

или

P (рассеиваемая мощность) = 92 ÷ 100

или

P (рассеиваемая мощность) = 81 ÷ 100 или P (мощность рассеиваемая) = 810 мВт

Рассеиваемая мощность: хорошо или плохо?

Вообще говоря, нет; тем не менее, есть некоторые случаи, когда рассеивание тепла является хорошей вещью. Возьмем, к примеру, электрические нагреватели, в которых используется резистивная проволока, такая как нихром. Нихром является уникальным нагревательным элементом благодаря своей экономичности, устойчивости к потоку электронов, прочности, гибкости, стойкости к окислению, стабильности при высоких температурах.

Кроме того, еще одним примером благоприятного рассеяния тепла являются лампы накаливания, которые используются в качестве экономичных обогревателей. В целом, при нормальных условиях рассеивание тепла нежелательно, но в тех редких случаях, когда оно имеет место, оно будет заключаться в усилиях по контролю рассеивания тепла, а не в его сдерживании.

Вот некоторые важные моменты, на которые следует обратить внимание при рассмотрении рассеиваемой мощности.

1. Убедитесь, что номинальная мощность резистора соответствует требованиям вашей схемы.

2. Обязательно перепроверьте, зависит ли рейтинг вашей микросхемы от использования радиаторов.

3. Если вы проектируете печатные платы, убедитесь, что ваши дорожки достаточно велики, чтобы поддерживать низкое сопротивление и избегать чрезмерного нагрева.

4. При проектировании схемы переключения убедитесь, что время переключения максимально короткое.

Чтобы сократить время переключения, сделайте скорость нарастания как можно более крутой, уменьшив емкость на линии. Кроме того, в области электроники скорость нарастания определяется как изменение тока, напряжения или других электрических величин в единицу времени.

Резисторы — это многогранные компоненты, доступные для ваших цепей.

Как дизайнеры, вы постоянно сталкиваетесь с постоянно возникающими проблемами при проектировании электронных схем. Одним из наиболее важных аспектов проектирования является поиск правильных компонентов, отвечающих потребностям вашей схемы. Кроме того, обнаружение этих компонентов также означает, что они должны безопасно функционировать в пределах заданных параметров напряжения, мощности и тока. Поэтому расчет таких параметров, как рассеиваемая мощность, имеет решающее значение для общей схемы.

Стратегии рассеивания мощности и использование резисторов в ваших цепях более чем эффективны с набором инструментов Cadence для проектирования и анализа. Решая любую задачу компоновки в Allegro PCB Designer, вы получаете быстрые, чистые и готовые к производству проекты.

Если вы хотите узнать больше о том, какое решение у Cadence есть для вас, обратитесь к нам и нашей команде экспертов. Вы также можете посетить наш канал YouTube и посмотреть видеоролики о моделировании и системном анализе, а также узнать, что нового в нашем наборе инструментов для проектирования и анализа.

Решения Cadence PCB — это комплексный инструмент для проектирования от начала до конца, позволяющий быстро и эффективно создавать продукты. Cadence позволяет пользователям точно сократить циклы проектирования и передать их в производство с помощью современного отраслевого стандарта IPC-2581.

Подпишитесь на LinkedIn Посетить сайт Больше контента от Cadence PCB Solutions

Загрузка, подождите

Ошибка — что-то пошло не так!

Хотите последние новости о печатных платах?
Подпишитесь на нашу ежемесячную рассылку новостей

Спасибо!

Как проверить резистор с помощью мультиметра или без него

Резистор представляет собой двухконтактный пассивный электронный компонент, который сопротивляется или ограничивает протекание электрического тока в цепи. Это важнейший компонент, присутствующий в каждой схеме различных форм и размеров для управления уровнями сигнала, разделения напряжения, реализации смещения, защиты других электронных компонентов в схеме и т. д.

Таким образом, если резистор выйдет из строя или выйдет из строя, это может привести к выходу из строя цепи и сделать устройство непригодным для использования. Это руководство поможет вам найти неисправный резистор, не удаляя его полностью из цепи, и измерить сопротивление резистора с помощью мультиметра или без него.

шагов для проверки резистора с помощью мультиметра

Когда резистор выходит из строя, он обычно обугливается или сгорает. В результате он либо перестает проводить электрический ток/сигнал, либо не сопротивляется протеканию тока. Если вы считаете, что резистор в цепи вышел из строя или вам необходимо его проверить, выполните следующие действия.

Шаг 1: Отключите питание цепи

Прежде чем вы получите доступ или начнете проверять цепь на наличие неисправного резистора, вы должны отключить устройство от сети, так как это может привести к летальному исходу. Если устройство питается от батареи, извлеките ее, так как это может привести к ложным срабатываниям или показывать неверные значения во время тестов.

Шаг 2. Приобретите мультиметр

Чтобы проверить или найти неисправный резистор в цепи, вам понадобится мультиметр с настройкой сопротивления (желательно автоматический выбор диапазона). Если у вас уже есть мультиметр, переключите шкалу мультиметра в режим сопротивления или настройку с помощью Ом (Ом) символ.

Если вы никогда не пользовались мультиметром или являетесь новичком, узнайте, как пользоваться мультиметром, прежде чем продолжить.

Кроме того, проверьте, нет ли в цепи большого конденсатора, и разрядите его, замкнув две его клеммы перед измерением или проверкой резистора. Замыкание клемм конденсатора полностью разрядит его и предотвратит повреждение мультиметра или отображение неправильных значений. Теперь вы готовы проверить резистор в цепи.

Шаг 3. Проверьте или измерьте сопротивление резистора с помощью мультиметра

Подсоедините щупы мультиметра к резистору в цепи, которая, по вашему мнению, неисправна или выглядит обугленной или сгоревшей. Вы можете прикоснуться щупами к клеммам резистора или к паяным соединениям на плате, чтобы проверить резистор.

Тем не менее, рекомендуется отпаять один из выводов резистора от схемы, чтобы получить точный результат и значение теста. Подсоединив щупы к клеммам резистора, проверьте значение на мультиметре.

Если резистор в порядке, мультиметр покажет его значение в Ом, кОм или МОм. Однако, если резистор неисправен или поврежден, мультиметр может отображать 0 или 1.

Если отображается значение 0, резистор поврежден, и ток не проходит. Если значение равно 1, резистор поврежден, пропуская весь ток, т. е. он больше не сопротивляется протеканию тока. В обоих случаях резистор необходимо заменить резистором того же номинала.

Чтобы проверить значения отдельных резисторов (вне цепи), подключите провода щупа мультиметра к двум клеммам резистора — не имеет значения, в какую сторону, поскольку резисторы не являются направленными компонентами. Убедитесь, что шкала мультиметра находится в режиме измерения сопротивления. Затем проверьте значение на мультиметре.

Если у вас нет мультиметра с автоматическим выбором диапазона, мультиметр может отображать значение 1, указывая на то, что сопротивление резистора слишком велико для измерения. В таком случае поверните циферблат на мультиметре, чтобы установить более высокое значение сопротивления. Если он по-прежнему показывает 1, резистор, вероятно, поврежден и нуждается в замене.

Аналогичным образом, чтобы проверить, работает ли резистор SMD (устройство поверхностного монтажа), можно проверить или измерить значения резистора SMD. Подключите два щупа мультиметра к клеммам резистора SMD и проверьте значение на мультиметре.

Определение номиналов резисторов без мультиметра

Вы не можете измерить значение закороченного или поврежденного резистора с помощью мультиметра. Однако вы можете прочитать цветные полосы на резисторе, чтобы определить его значение.

Например, если стандартный четырехполосный резистор (на основе металлической пленки, углеродной пленки или пленки оксида металла) имеет красный, черный и красный цвета в качестве первых трех полос, его значение можно рассчитать как:

20 x 10² = 2000 Ом (Ом) или 2 кОм (килоом)

Значения резисторов для поверхностного монтажа

Вместо цветных полос на резисторах SMD написаны три или четыре цифры, которые можно интерпретировать для расчета номинала резистора. В трехразрядном резисторе для поверхностного монтажа третья цифра указывает индекс/значение мощности 10-кратного множителя.

Например, резистор SMD со значением 102 означает 10 (первые две цифры) x 10² (третья цифра) = 1000 Ом или 1 кОм .

512 = 51 x 10² = 5100 Ом или 5,1 кОм

821 = 82 x 10¹ = 820 Ом или 0,820 кОм

В четырехразрядном резисторе для поверхностного монтажа четвертое значение указывает значение индекса/мощности 10-кратного множителя. Например, 8210 = 821 x 10º = 821 Ом . Аналогично, 8211 = 821 x 10¹ = 8 210 Ом (8,21 кОм) и 8212 = 821 x 10² = 82 100 Ом (82,1 кОм) .

Если между цифрами резистора SMD есть значение R , это указывает на десятичную точку. Например, 1R50 или 1R5 — это 1,5 Ом.

Как только вы найдете номинал резистора, замените поврежденный резистор новым. Вы можете купить новый резистор в ближайшем хобби или интернет-магазине электронных компонентов и заменить неисправный резистор, выпаяв его, а затем припаяв новый резистор. Если у вас нет опыта или вы никогда не паяли компонент, научитесь паять.

Устраняет ли замена неисправного резистора цепь?

Не обязательно. Если резистор был поврежден из-за неисправности других компонентов в цепи или высокого напряжения питания, вы должны выяснить источник проблемы, так как новый резистор может не прослужить долго и может вскоре потребовать замены.

Однако попробовать стоит. Если резистор вышел из строя из-за какой-то временной проблемы, такой как скачок напряжения, вы можете использовать устройство защиты от перенапряжения для защиты ваших цепей и приборов.

Что такое резистор? Как работает резистор?

Прежде чем мы сможем ответить, нам нужно знать:

Что такое сопротивление?

Начнем с проводников и изоляторов. В основном проводники позволяют электричеству течь, а изоляторы останавливают электричество. Ну, это довольно упрощенный взгляд, потому что это еще не все. Например, воздух обычно является изолятором, но при достаточно большом напряжении он становится проводником, как мы видим, когда молния образуется во время грозы. Так что на самом деле воздух «устойчив» к потоку электричества, и именно так мы приходим к идее электрического сопротивления. Проводник можно лучше объяснить как имеющий низкое сопротивление, а изолятор — как имеющий высокое сопротивление. Электрическое сопротивление измеряется в омах и описывается известным уравнением:

V — это мера напряжения в вольтах (написано как v)

I ток, измеренный в усилителях (написано как)

R — мера сопротивления в Ом (написано как ω)

Это известно как закон Ом после немецкого ученых. Георг Саймон Ом.

Так что же такое резистор?

Резистор — это электронный компонент, препятствующий потоку электронов в цепи. Почти всегда, говоря о резисторах, люди имеют в виду постоянные резисторы с известным статическим сопротивлением. Статические резисторы являются пассивными компонентами, т. е. потребляют только энергию. На внутрисхемных схемах резисторы отображаются либо в виде прямоугольника в соответствии с международным стандартом, либо в виде волнистой линии, которая является американской версией. В оставшейся части этой статьи мы будем называть статические резисторы просто резисторами.

Слева: Резистор американского типа 100 Ом. Справа: резистор международного стандарта 200 Ом.

Как работает резистор?

Течение можно представить как воду, текущую по трубе. Сопротивление будет заключаться в том, насколько легко этой воде течь. Слева находится более «проводящая» трубка, так как она шире, пропускает больше электронов и, следовательно, имеет больший ток. Справа — менее «проводящая» труба, поскольку она тоньше, пропускает меньше электронов и, следовательно, имеет меньший ток.

Резистор работает, ограничивая протекание тока. Он может сделать это одним из трех способов: во-первых, используя менее проводящий материал, во-вторых, делая проводящий материал тоньше и, наконец, делая проводящий материал длиннее. Многие резисторы имеют проволочную обмотку, как следует из названия, они состоят из проводящего провода, намотанного вокруг изолирующей середины, с другими резисторами, а не физическим проводом, намотанным вокруг, это просто углеродная спираль, они называются углеродной пленкой. Резисторы с проволочной обмоткой более точны и стабильны, чем резисторы из углеродной пленки, сопротивление резистора регулируется количеством витков и толщиной провода. Существует много типов резисторов, но все они работают по одним и тем же трем принципам, поскольку это единственный надежный способ управления сопротивлением резисторов.

Резистор из углеродной пленки со снятой большей частью защитного кожуха. Вы можете ясно видеть углеродную спираль, которая придает резистору его сопротивление.

Что делает резистор?

Резистор ограничивает ток и снижает напряжение. Просто, но очень полезно. В очень простом и стандартном примере, показанном ниже:

С 12 В постоянного тока.

питания мы хотим управлять 3-вольтовым светодиодом. Без токоограничивающего резистора светодиод очень быстро сгорит. Итак, мы добавляем резистор, но какой номинал должен быть у резистора?

Итак, мы знаем, что на схему подается 12 вольт, а 3 вольта используются светодиодом, так что остается 9 вольт для резистора. Мы также знаем, что в цепи должен быть ток около 20 миллиампер (0,02 ампера), иначе светодиод перегорит.

Мы можем использовать закон Ома, чтобы найти резистор R, необходимый для защиты светодиода от чрезмерного тока.

      V = I×R                    (закон Ома)
        9 = 0,02 × R             0016       R = 9÷0,02              (измените уравнение)
      R = 450 Ом                (требуемое сопротивление)

Используя закон Ома, мы выяснили, что нам понадобится резистор 450 Ом для нашего светодиода. Этот резистор является токоограничивающим резистором, который очень часто используется для резисторов. Другие распространенные области применения включают делители напряжения и подтягивающие резисторы.