Различают следующие виды резисторов: постоянные и переменные. Переменные еще делят на регулировочные и подстроечные. У постоянных резисторов сопротивление нельзя изменять в процессе эксплуатации.
Резисторы, с помощью которых осуществляют различные регулировки в радиоэлектронной аппаратуре изменением их сопротивления, называют переменными резисторами или потенциометрами. Те резисторы, сопротивление которых изменяют только в процессе налаживания (настройки) радиоэлектронного устройства, называют подстроечными.
Основные параметры резисторов
Резисторы характеризуются такими основными параметрами: номинальным значением сопротивления, допустимым отклонением сопротивления от номинального значения, номинальной (допустимой) мощностью рассеяния, максимальным рабочим напряжением, температурным коэффициентом сопротивления, собственными шумами и коэффициентом напряжения.
Номинальное значение сопротивления R обычно обозначено на корпусе резистора.
Действительное значение сопротивления резистора может отличаться от номинального в пределах допустимого отклонения (допуска, определяемого в процентах по отношению к номинальному сопротивлению).
Маркировка резисторов
На корпусе резистора, как правило, наносится краской его тип, номинальная мощность, номинальное сопротивление, допуск и дата изготовления. Для маркировки малогабаритных резисторов используют бук-венно-цифровой код. Код состоит из цифр, обозначающих номинальное сопротивление, буквы, обозначающей единицу измерения, и буквы, указывающей допустимое отклонение сопротивления. Примеры наносимого на корпус резистора буквенного кода единиц измерения номинального сопротивления старого и нового стандартов приведены в табл. 1.
Если номинальное сопротивление выражается целым числом, то буквенный код ставится после этого числа. Если же номинальное сопротивление представляет собой десятичную дробь, то буква ставится- вместо запятой, разделяя целую и дробную части. В случае, когда десятичная дробь меньше единицы, целая часть (ноль) исключается.
При маркировке резисторов код допуска ставится после кодированного обозначения номинального сопротивления. Буквенные коды допусков приведены в табл. 2.
Например, обозначение 4К7В (или 4К7М) соответствует номинальному сопротивлению 4,7 кОм с допустимым отклонением 20%. В табл. 1 и 2 приведены буквенные коды, соответствующие как старым, так и новым стандартам, так как в настоящее время встречаются оба варианта. Номинальная мощность на малогабаритных резисторах не указывается, а определяется по размерам корпуса.
Таблица 1. Обозначение номинальной величины сопротивления на корпусах резисторов.
| Полное обозначение | Сокращенное обозначение на корпусе | |||||
| Обозначение | Примеры обозначения | Обозначение единиц измерения | Примеры обозначения | |||
| единиц измерении | Старое | Новое | Старое | Новое | ||
| Ом | Омы | 13 Ом 470 0м | R | Е | 13R 470R (К47)
| 13Е 470Е (К47) |
| кОм | килоОмы | 1 кОм 5,6 кОм 27 кОм 100 кОм | К | К | 1К0 5К6 27K 100К(М10) | 1К0 5К6 27K 100К(М10) |
| МОм | мегаОмы | 470 МОм 4,7 МОм 47 МОм | М
| М
| М47 4М7 47 М
| М47 4М7 47М |
Таблица 2.
Буквенные коды допусков сопротивлений, наносимых на корпуса резисторов.
| Допуск, % | ±0,1 | ±0,2 | ±0,25 | ±0,5 | ±1 | ±2 | ±5 | ±10 | ±20 | ±30 | |
| Обозначение | старое | ж | У | — | Д | Р | Л | И | С | В | Ф |
| новое | в | — | С | D | F | G | J | К | М | N | |
Цветовой код маркировки резисторов
Тип маркировки, при котором на корпус резистора наносится краска в виде цветных колец или точек называют цветовым кодом (см. на рис. 1). Каждому цвету соответствует определенное цифровое значение.
Цветовая маркировка на резисторах сдвинута к одному из выводов и читается слева направо. Если маркировку нельзя разместить у одного, из выводов, то первый знак делается полосой шириной в два раза больше, чем остальные.
На резисторы с малой величиной допуска (0,1…10%), маркировка производится пятью цветовыми кольцами. Первые три кольца соответствуют численной величине сопротивления в омах, четвертое кольцо ерть множитель, а пятое кольцо — допуск (рис. 1).
Резисторы с величиной допуска 20% маркируются четырьмя цветными кольцами и на них величина допуска не наносится. Первые три кольца — численная величина сопротивления в омах, а четвертое кольцо — множитель. Иногда резисторы с допуском 20% маркируют тремя цветными кольцами.
В этом случае первые два кольца — численная величина сопротивления в омах, а третье кольцо — множитель. Незначащий ноль в третьем разряде не маркируется.
В связи с тем, что на рынке радиоаппаратуры значительное место занимают зарубежные изделия, заметим, что резисторы зарубежных фирм маркируются как цифровым, так и цветовым кодом.
При цифровой маркировке первые две цифры обозначают численную величину номинала резистора в омах, а оставшиеся представляют число нулей.
Например: 150 — 15 Ом; 181 — 180 Ом; 132 — 1,3 кОм; 113—11 кОм.
Цветовая маркировка состоит обычно из четырех цветовых колец. Номинал сопротивления представляет первые три кольца, двух цифр и множителя. Четвертое кольцо содержит информацию о допустимом отклонении сопротивления от номинального значения в процентах.
Определение номиналов зарубежных резисторов по цветовому коду такое же, как и для отечественных. Таблицы цветовых кодов отечественных и зарубежных резисторов совпадают.
Многие фирмы, помимо традиционной маркировки, используют свою внутрифирменную цветовую и кодовую маркировки. Например, встречается маркировка SMD-резисторов, когда вместо цифры 8 ставится двоеточие. Так, маркировка 1:23 означает 182 кОм, a 80R6 — 80,6 Ом.
| Цвет колец или точек | Номинальное сопротивление, Ом | Множитель | Допуск, % | ТКС, %/ГС | ||
| 1-я цифра | 2-я цифра | З-я цифра | 4-я цифра | 5-я цифра | п | |
| Серебристый | — | — | — | 0601 | ±10 | — |
| Золотистый | — | — | — | 061 | ±5 | — |
| Черный | — | 0 | — | 1 | — | — |
| Коричневый | 1 | 1 | 1 | 10 | ±1 | 100 |
| Красный | 2 | 2 | 2 | 10^2 | ±2 | 50 |
| Оранжевый | 3 | 3 | 3 | 10^3 | — | 15 |
| Желтый | 4 | 4 | 4 | 10^4 | — | 25 |
| Зеленый | 5 | 5 | 5 | 10^5 | ±0,5 | — |
| Синий | 6 | 6 | 6 | 10^6 | ±0,25 | 10 |
| Фиолетовый | 7 | 7 | 7 | 10^7 | ±0,1 | 5 |
| Серый | 8 | 8 | 8 | 10^8 | ±0,05 | — |
| Белый | 9 | 9 | 9 | 10^9 | — | 1 |
Рис.
1. Цветовая маркировка отечественных и зарубежных резисторов в виде колец или точек, в зависимости от допуска и ТКЕ.
Литература: В.М. Пестриков. Энциклопедия радиолюбителя.
1.2. Основные характеристики резисторов | Электротехника
Номинальной величиной сопротивления называют указываемое на резисторе значение сопротивления, являющееся средним для данной совокупности.
Для расчета сопротивления резистора можно использовать формулу:
R = r , (1.1)
где S – площадь поперечного сечения резистора, равная S = ab, если резистор сделан из ленты шириной а и толщиной b; и S = (pD2) / 4 – если резистор выполнен из круглой проволоки; r – удельное сопротивление резистора; l – длина резистора.
Если резистор выполнен из нескольких участков (по типу пленочного), то сопротивление будет определяться формой последовательного или параллельного соединения участков. Например, для резистора, состоящего из трех участков (рис.
1.2), сопротивление участков пленки R1 и R2, соединенных последовательно, определяется суммой: Rå = R1 + R2, а участки Rå и R3 соединены параллельно, поэтому для них результирующая расчетная формула будет иметь вид:
R = , (1.2)
где R1, R2, R3 – сопротивления соответствующих участков пленочного резистора.
Допуском называют установленные для данной совокупности резисторов предельные отклонения от номинальной величины сопротивления.
Номинальной мощностью рассеяния называют максимально допустимую мощность, которую резистор может рассеивать при непрерывной электрической нагрузке и заданной температуре окружающей среды, не изменяя параметров свыше норм, установленных техническими условиями.
Электрической прочностью резистора называют предельное рабочее напряжение, которое кратковременно прикладывается к выводам резистора без нарушения его работоспособности.
Максимальное напряжение, которое может быть подано на резистор, не должно превышать значения, рассчитанного, исходя из номинальной мощности рассеяния и сопротивления:
Pном = Umax2 /R, (1.3)
откуда Umax =,
где R = RT – ∆R – сопротивление резистора с учетом температурных изменений сопротивления. Для определения RT существует формула:
RT = R[1 + a(T – 20)], (1.4)
где a – температурный коэффициент сопротивления резистора.
Допустимое напряжение резистора (Uдоп) – характеристика, определяющая верхнюю границу использования резистора по напряжению. Для понимания этой характеристики можно воспользоваться упрощенной эквивалентной схемой резистора (рис. 1.3), а также формулой для расчета Uдоп:
Uдоп = , (1.
5)
где P – мощность, выделяющаяся на резисторе; Rн – номинальное сопротивление; w = 2pf – круговая частота; Сп – паразитная емкость.
Уровень собственных шумов резистора определяется переменным электрическим напряжением на его зажимах вследствие теплового изменения объемной концентрации электронов в его проводящем элементе. Кроме тепловых шумов, в проводящем элементе резистора с зернистой структурой возникают токовые шумы, связанные с изменением контактных сопротивлений между зернами проводящего элемента.
Температурный коэффициент сопротивления резистора (ТКR или a) определяет изменение величины сопротивления резистора при изменении температуры на 1 °С.
Коэффициент напряжения характеризует нелинейную зависимость величины сопротивления резистора от приложенного напряжения, проявляющуюся в неметаллических проводящих элементах. Для реостатов важной характеристикой является падение напряжения, для определения которого может быть использована формула :
∆U = IR, (1.
6)
где I = jS; j – плотность
тока, S – площадь сечения резистора.
Стабильность резисторов характеризуется изменением величины сопротивления в результате влияния как внешних (влажности, температуры), так и внутренних (физико-химических процессов в проводящем слое) факторов. Эти изменения могут быть как обратимыми (свойства резисторов восстанавливаются при прекращении действия возбуждающего фактора), так и необратимыми (свойства резисторов не восстанавливаются).
Одним из сильнодействующих факторов, влияющих на стабильность резисторов, является влажность, вызывающая как обратимые, так и необратимые изменения сопротивления.
Стабильность резисторов к действию влаги оценивается коэффициентом влагостойкости, выражающим относительное изменение величины сопротивления резистора в условиях повышенной влажности, по сравнению с величиной сопротивления в нормальных условиях за определенный период времени.
Старение резисторов характеризуется изменением величины сопротивления резистора от времени и происходит как при хранении, так и при эксплуатации.
Причинами старения являются локальные перегревы проводящего элемента, электролитические процессы, процессы деструкции материалов под действием электрического поля, нагрева и неблагоприятных воздействий окружающей среды (влажности, химического загрязнения, солнечного света и др.).
ВЫВОД: основной характеристикой резисторов является сопротивление. Кроме номинального значения сопротивления, для резисторов важны такие характеристики как допуск, номинальная мощность рассеяния, электрическая прочность, температурный коэффициент сопротивления, уровень шумов, стабильность резисторов (в том числе стойкость к старению).
Характеристики резисторов и их определения
Вот краткий глоссарий наиболее важных терминов, используемых при описании характеристик резисторов.
Допуск Допуск резистора – это отклонение от номинального значения. Он выражается в ±% при измерении при 25°C без нагрузки. Некоторые конструкции резисторов имеют чрезвычайно жесткие допуски.
Например, прецизионные резисторы с проволочной обмоткой изготавливаются с допусками до ±0,005%. Пленочные резисторы обычно имеют допуски от ±1% до ±5%. В таких приложениях, как прецизионные делители напряжения и сети, разработчик должен учитывать наборы резисторов, согласованные по допускам сопротивления или отношения. Часто эти согласованные наборы позволяют сэкономить средства по сравнению с покупкой отдельных резисторов с очень жесткими допусками сопротивления.
Точность резистора не совпадает с допуском. Точность — это разрешение (или количество цифр) от мантиссы номинального значения резистора. Например, 5,045 кОм соответствует 4-значной точности.
Стабильность Стабильность определяется как повторяемость сопротивления резистора во времени при измерении при заданной температуре и в различных условиях эксплуатации и окружающей среды. Обычно выражается в процентах от абсолютного значения резистора (опорного значения) при t=0.
Стабильность трудно определить и измерить, поскольку она зависит от приложения. Опыт работы с практическими схемами дал нам некоторые рекомендации: конструкции из массивного металла и с проволочной обмоткой, как правило, наиболее стабильны, в то время как конструкции с использованием композиционных материалов менее стабильны. Для максимальной стабильности сопротивления лучше всего эксплуатировать критические резисторы в пределах их мощности с ограниченным повышением температуры.
НадежностьНадежность – это статистическая вероятность того, что резистор выполнит свою функцию. Обычно он указывается как частота отказов на 1000 часов работы. Для получения этих показателей частоты отказов используются различные статистические исследования путем тестирования больших выборок. Надежность редко определяется для коммерческих продуктов, но является общим требованием для критически важных проектов, таких как аэрокосмические и медицинские приложения.
Частотная характеристика и время нарастания Частотная характеристика связана с изменением импеданса резистора в зависимости от частоты, вызванным реактивными составляющими от его индуктивности и емкости.
Время нарастания — это связанный параметр, связывающий реакцию резистора на ступенчатый или импульсный вход.
В некоторых конструкциях с проволочной обмоткой используются специальные методы намотки для минимизации реактивных компонентов. Типичные реактивные значения для этих специальных конструкций: индуктивность менее 1 мкГн для резистора 500 Ом и емкость менее 0,8 пФ для резистора 1 МОм. Типичный быстродействующий резистор имеет время нарастания 20 нс или меньше.
Коэффициент напряженияКоэффициент напряжения представляет собой изменение сопротивления при приложении напряжения. Это функция номинала резистора и его состава.
Шум Шум не влияет на номинал резистора, но может вызвать ошибки в цепях с высоким коэффициентом усиления и чувствительных цепях. Наилучшими шумовыми характеристиками обладают проволочные и металлопленочные резисторы: углеродный состав и толстопленочные резисторы имеют более высокие шумовые характеристики.
Эффект термопары создает тепловую электродвижущую силу (ЭДС) на стыке двух разнородных металлов. В резисторах это вызвано материалами, используемыми в выводах и резистивном элементе. Обычно он незначителен, но может быть важен в схемах с высоким коэффициентом усиления или критически сбалансированных цепях и резисторах с низким сопротивлением. ТермоЭДС минимизируется за счет поддержания одинаковой температуры выводов резистора и корпуса.
Номинальная температураНоминальная температура обычно представляет собой максимальную рабочую температуру резистора. Часто указывается диапазон рабочих температур: например, от -55°C до +275°C.
Тепловое сопротивлениеТепловое сопротивление является коэффициентом пропорциональности между рассеиваемой мощностью и перегревом и обычно выражается как
, где Rth — тепловое сопротивление, dT — изменение температуры, а P — рассеиваемая мощность.
Абсолютное омическое сопротивление резистора зависит от температуры. Температурный коэффициент сопротивления резистора (TCR) показывает, насколько значение его сопротивления изменяется при изменении его температуры, и выражается в частях на миллион на градус Цельсия (ppm/°C). Разработчикам доступен широкий диапазон TCR (обычно от ±1 ppm/°C до ±6700 ppm/°C) для конкретных применений.
Указание TCR важно в приложениях, где изменение сопротивления при изменении температуры должно быть небольшим. Не менее важными могут быть приложения, где требуется определенный TCR (например, схемы температурной компенсации и приложения для измерения температуры). Как правило, есть два фактора, влияющих на изменения сопротивления, связанные с температурой; температура резистора увеличивается по мере того, как он рассеивает мощность, и изменяется температура окружающей среды.
Часто согласование TCR для пар или наборов резисторов важнее, чем сам TCR.
В этих случаях доступны согласованные наборы, которые гарантируют, что значения сопротивления установленного трека имеют ту же величину и направление, что и рабочая температура. В этом случае согласование ТКС представляет собой максимально допустимую разность ТКС различных резисторов в сети.
Специальные сплавы для проволоки имеют специальные температурные коэффициенты. Например, «Evenohm» (торговое название сплава для проволоки с низким TCR) имеет небольшой TCR от 5 до 20 частей на миллион/°C. Чистый никель имеет гораздо больший TCR, равный 6700 ppm/°C. Медь имеет TCR 39.00 частей на миллион/°C. Эти и другие сплавы позволяют адаптировать резистор к желаемым характеристикам в приложениях, где меняются температуры.
В качестве практического примера резистор с сопротивлением 1000 Ом, изготовленный из проволоки из чистого никеля, будет иметь новое сопротивление 1670 Ом, если мы повысим его температуру с 20°C до 120°C. В том же приложении сопротивление резистора, изготовленного из провода Evenohm, увеличится всего до 1001 Ом.
При приложении электрического напряжения к резистору энергия преобразуется в тепло. Результатом энергии в единицу времени является рассеиваемая мощность. В зависимости от отвода тепла происходит повышение температуры резистивного элемента в установившемся режиме.
Номинальная мощность обычно указывается при +25°C и должна уменьшаться по мере повышения температуры резистора. Диаграмма снижения номинальных характеристик часто используется для определения номинальной мощности в зависимости от температуры окружающей среды. Поскольку эти параметры зависят от применения, кривые или диаграммы снижения мощности следует рассматривать как общие, а не абсолютные. Номинальная мощность зависит от многих факторов. В наиболее стабильных конструкциях используется самый большой физический размер, работающий при консервативных температурах и номинальных мощностях.
Номинальная рассеиваемая мощность Максимально допустимая постоянная рассеиваемая мощность без превышения предельной температуры резистора.
Номинальная рассеиваемая мощность в спецификациях Riedon измеряется при следующих условиях: отдельно стоящая сборка, температура окружающей среды 70°C без дополнительного охлаждения или сборка на радиаторе с оптимальным фиксированным креплением.
Стандартные проволочные резисторы с силиконовым покрытием (такие как серия Riedon UT) рассчитаны на две характеристики нагрузки/мощности, что обеспечивает большую гибкость в соответствии с требованиями пользователя.
Стандартные значения максимальной мощности называются U-характеристикой и определяют максимальную мощность, подаваемую на резистор, чтобы гарантировать, что допуск детали будет поддерживаться при нормальном использовании в течение одного года. Дрейф резистора с проволочной обмоткой является функцией температуры, и работа резистора в пределах этого уровня мощности U-характеристики ограничивает максимальную рабочую температуру резистора (250°C) в пределах диапазона, обеспечивающего правильность спецификации допуска.
Вторая, более высокая номинальная мощность также назначается резистору, который позволяет использовать тот же резистор (того же физического размера) при более высоком уровне мощности и более высоком диапазоне температур (до до 350°C), но это также требует, чтобы допуски на экологические характеристики детали были увеличены, чтобы отразить более высокие рабочие температуры. Этот уровень мощности V-характеристики мало используется, но если потребителю требуется более высокая мощность в корпусе того же размера и он готов принять ухудшенные характеристики экологических характеристик, часть V-характеристики предлагает решение.
Некоторые другие обычно задаваемые параметры- Сила импульса — это максимально допустимая кратковременная (импульсная) электрическая энергия, которую резистор может выдержать без превышения предельной температуры.
- Предельное напряжение
- Предельный ток — максимально допустимый ток через
- Прочность изоляции , также известная как номинальная мощность пробоя, представляет собой максимально допустимое напряжение между резистивным элементом и окружающей средой (корпусом или радиатором).
- Стандартные условия — это условия измерения для определения номинала резистора, допуска и стабильности. В лабораторных и производственных процессах Riedon эталонная температура составляет 25°C +/- 2°C.
В обмотках Аритона-Перри слой сначала наматывается в одном направлении. После слоя изоляции наматывается следующая обмотка в обратном направлении с перекрещиванием витков через каждые 180 градусов.
Эта конфигурация минимизирует индуктивность резистора.
Специальные резисторы с низким сопротивлением часто используются для измерительных шунтов и для измерения тока. Значение этих резисторов низкое, обычно менее 0,1 Ом. Применяются некоторые особые соображения.
Материал свинца должен иметь хорошую проводимость, чтобы сопротивление свинца не стало значительной частью общего сопротивления. Точки измерения должны быть указаны для критических приложений; точка на расстоянии 3/8 дюйма от конца корпуса резистора является общепринятой.
Соединения с четырьмя клеммами (по Кельвину) Провода с четырьмя клеммами часто используются для измерения тока с низким сопротивлением, где сопротивление проводов является важным фактором общего сопротивления. Соединение Кельвина устраняет напряжение ошибки из-за падения ИК-излучения, которое присутствовало бы на выводах двухполюсного резистора.
Резисторы с проволочной обмоткой
Двумя основными характеристиками резистора являются его сопротивление,R , в омах и его номинальная мощность, P, в ваттах.
Types of Resistors
Резисторы углеродного составаРезисторы из углеродной пленкиМеталлопленочные резисторыРезисторы для поверхностного монтажа (также называемые чип-резисторами)Плавкие резисторы:
Термисторы:
Углеродные резисторы имеют небольшие размеры, поэтому их значениеR в омах маркируется с помощью системы цветового кодирования.
Цветовой код резистора
Резисторы менее 10 Ом:Какое номинальное значение и допустимый омический диапазон для каждого показанного резистора?Пятиполосный цветовой кодИспользуя пятиполосный код, укажите цвета полос для каждого из следующих резисторов:Резистор с нулевым сопротивлением
Цвет корпуса обычно белый или кремовый
Переменный резистор — это резистор, значение сопротивления которого можно изменять.
Укажите общее сопротивление декадного резистора, шкала которого имеет следующие настройки:Реостаты и Потенциометры представляют собой переменные сопротивления, используемые для изменения силы тока или напряжения в цепи.  Потенциометры:
Использование реостата для управления потоком токаПотенциометры
Покажите два разных способа подключения потенциометра, чтобы он работал как реостат.Потенциометр можно использовать в качестве реостата, просто используя клемму грязесъемника и одну из других клемм, третья клемма не подключена и не используется
В дополнение к требуемому сопротивлению резистор должен иметь номинальную мощность, достаточную для рассеивания мощности, создаваемой током, и при этом не перегреваться.
Максимально допустимый ток для любой настройки сопротивления рассчитывается как:
Открытый резистор измеряет бесконечное сопротивление.
Измерения сопротивления производятся омметром.
Все опытные мастера видели сгоревший резистор.
Производитель угольно-пленочных резисторов указывает максимальное рабочее напряжение 250 В для всех своих резисторов мощностью 1/4 Вт. Превышение 250 В вызывает внутреннюю дугу внутри резистора.
Каталог: пользователей |
