Электроника без полупроводников | AmpExpert - Электроника

Электроника без полупроводников

Резисторы, конденсаторы и схемы на их основе

Резисторы

Резистор — самый распространенный компонент электронных схем. Не- смотря на его простоту (в самом деле — это всего-навсего кусок материала с определенным сопротивлением), не существует практически ни одной работоспособной схемы, в которой бы не присутствовали резисторы в том или ином виде. Даже если вы их и специально не ставили, они все равно есть. Скажем, в простейшем случае настольной лампы или карманного фонарика, где вся схема состоит из источника питания (сети или батарейки), имеют такие странные номинальные значения — 4,3 кОм или 5,1 кОм? По- чему нельзя привязать номиналы к привычным для нас «круглым» значениям — 4 или 5 кОм? Все объясняется очень просто.

Возьмем, например, широко распространенные резисторы с пятипроцентным допуском и посчитаем резистор 1 кОм за основу ряда. Какой следующий номинал взять? Так как допуск равен 5%, то в большой партии резисторов в принципе могут встретиться сопротивления во всем диапазоне от 0,95 до 1,05 кОм. Мы, естественно, хотим, чтобы можно было бы (хотя бы теоретически), найти резистор с любым значением сопротивления. Поэтому сле- дующий номинал, который мы выбираем, будет равен 1,1 кОм — так как его допуск тоже 5%, то минимальное допустимое значение для него — 1,045 кОм и, как мы видим, диапазоны перекрываются. Точно так же рассчитываются остальные номиналы, вплоть до 9,1 кОм, возможные значения которого перекрывается с допусками от первого значения из следующей декады — 10 кОм. Чем строже допуск, тем больше сопротивлений в ряду — если мы встретим резистор с номинальным сопротивлением 2,43 кОм, то можем быть уверены, что допуск у него не хуже 1%. Конечно, для малых допусков (вроде 0,1%) ряд получился бы слишком большим, потому его ограничивают, и до- пуски там уже не пересекаются. Кстати, забегая вперед, отметим, что те же ряды значений справедливы и для емкости конденсаторов.

Осталось научиться вычислять значения сопротивления для всего диапазона выпускаемых промышленностью резисторов — для обычных металлодиэлектрических это значения от 1 Ом до 10 МОм. Как вы уже догадались, в каждой декаде номиналы получаются из табличного ряда значений путем умножения на соответствующую степень десяти. При этом для краткости часто используют условные обозначения для каждого диапазона: R (или Е) — обозначает омы, к — килоомы, М — мегомы. Эти буквы могут использоваться вместо десятичной точки: так, запись 1к2 есть то же самое, что и 1,2 кОм, а 3R3 (или 3Е3) — то же самое, что 3,3 Ом. При обозначении на схемах целые омы в большинстве случаев вообще опускают — именно так мы будем поступать в этой книге, так что имейте в виду, что запись «360» на схеме означает про- сто 360 Ом.

image-rezistori

Хотя я не рекомендую иметь дело в домашних условиях с компонентами поверхностного монтажа (как их еще называют, чип-компонентами или SMD- компонентами), но рано или поздно они вам, безусловно, могут встретиться. Для SMD-резисторов принята другая система маркировки. Самые мелкие SMD-резисторы (допустимой мощностью 0,063 Вт) не маркируются вообще. Наиболее часто встречающиеся SMD-резисторы с допуском 2, 5 и 10% всех типоразмеров маркируются тремя цифрами. Первые две цифры обозначают мантиссу, а последняя цифра — показатель степени по основанию 10 для оп- ределения номинала в омах. Для обозначения десятичной точки к значащим цифрам может добавляться буква R. Например, маркировка 242 означает, что чип-резистор имеет номинал 24×102 Ом = 2,4 кОм.

Забегая вперед, заметим, что на похожих принципах основаны обозначения емкости малогабаритных конденсаторов (и SMD и обычных), только за осно- ву шкалы там приняты пикофарады (10-12 Ф), так что надпись 474, скажем, расшифровывается, как 47⋅104⋅10-12 = 0,47⋅10-6 фарады или 0,47 мкФ.

Гораздо реже встречаются прецизионные SMD-резисторы с допуском 1%. Крупные (0,5 Вт и более) такие резисторы маркируются четырьмя цифрами, которые читаются аналогично обычной маркировке, например, 4752 означа- ет, что чип-резистор имеет номинал 475×102 Ом = 47,5 кОм. Более мелкие маркируются двумя цифрами от 01 до 96 и буквой, и номинал можно определить по специальным таблицам.

Обычные резисторы выпускаются и с 1% разбросом, но в продаже практически встречаются только пятипроцентные разновидности. Более точные (прецизионные) резисторы с разбросом в 1% и ниже носят другие наименования и значительно дороже. Дело в том, что простым отбором нельзя добиться то- го, чтобы номинал резистора укладывался в однопроцентный допуск — температурный коэффициент сопротивления (ТКС) для рядовых резисторов, как мы уже отмечали в первой главе, может составлять 0,1 % на каждый градус изменения температуры, а так как резисторы при работе греются, то весь наш отбор пойдет насмарку. Поэтому прецизионные резисторы с малыми допус- ками имеют одновременно и значительно меньший температурный коэффициент. Причем это их качество сохранять номинальное значение в большом диапазоне температур значительно важнее, чем собственно точность номинала: чаще всего нам не столь важно, чтобы, скажем, коэффициент усиления усилителя был равен в точности 3, сколько то, чтобы он не изменялся при изменениях температуры и со временем. Из отечественных прецизионных резисторов наиболее распространен тип С2-29В, которые выпускают с до- пуском 0,05% и менее, при ТКС от 0,0075% до 0,03%/°С. Есть и более точные разновидности, например, проволочные С5-54В при допуске до 0,01% имеют ТКС не более 0,005%/°С, а тип С5-61 с ТКС не более 0,003%/°С встречается даже с допуском 0,005%. Имейте в виду, что проволочные резисторы (типа С5-54В, к примеру) имеют очень узкий диапазон рабочих частот, фактически они предназначены только для постоянного тока.

image-rezistory

Различные типы резисторов. Вверху: сравнительные размеры резисторов разной мощности (слева направо: 0,125; 0,25; 0,5; 1; 2 Вт; остеклованный резистор 10 Вт). В середине: резисторная сборка из восьми резисторов 0,125 Вт в одном корпусе SIP. Внизу: различные переменные и подстроечные резисторы

Два слова о номинальной мощности резисторов. Резисторы с гибкими выводами выпускаются следующих предельно допустимых мощностей — 0,0625, 0,125, 0,25, 0,5, 1 и 2 Вт, которые отличаются размерами (см. изображение). В приложении 6 вы можете посмотреть, как обозначаются на схемах резисторы разной мощности. Наиболее употребительные — резисторы мощностью 0,125 и 0,25 Вт, которые имеют близкие (а иногда и вовсе одинаковые) размеры, и если обозначение мощности на схеме отсутствует, то обычно имеется в виду именно мощность в 0,125—0,25 Вт. Учтите также, что прецизионные резисторы при той же допустимой мощности имеют больший размер — так, С2-29В мощностью 0,25 Вт выглядит, как полуваттный МЛТ. В подавляющем большинстве случаев замена на резистор большей мощности может только приветствоваться.

Надо учитывать, что резисторы также имеют предельно допустимое напряжение, которое также зависит от их размеров — так, для мощностей 0,125 и 0,25 Вт это напряжение не превышает 250 В, поэтому их нельзя употреблять в цепях с сетевым питанием — независимо от того, что тепловая мощность может быть и не превышена. Для цепей, в которых «гуляют» переменные напряжения с действующим напряжением 200 В и выше, минимально допусти- мая мощность резистора — 0,5 Вт.

Резисторы мощностью более 2 Вт требуются нечасто, и для таких случаев выпускаются специальные проволочные резисторы, залитые термостойким составом (их часто называют «остеклованные»). Резисторы номиналом меньше чем 1 Ом, предназначенные обычно для пропускания больших токов, также обычно имеют большие размеры.

 

Читайте также:

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *