Резисторы являются элементами электронной аппаратуры и могут применяться как дискретные компоненты или как составные части интегральных микросхем. Дискретные резисторы классифицируются по назначению, виду ВАХ, по способу защиты и по способу монтажа, характеру изменения сопротивления, технологии изготовления.
¾ По назначению:
¾ резисторы общего назначения;
¾ резисторы специального назначения:
¾ высокоомные (сопротивления от десятка МОм до единиц ТОм, рабочие напряжения 100..400 В);
¾ высоковольтные (рабочие напряжения — десятки кВ);
¾ высокочастотные (имеют малые собственные индуктивности и ёмкости, рабочие частоты до сотен МГц);
¾ прецизионные и сверхпрецизионные (повышенная точность, допуск 0,001 — 1 %).
По характеру изменения сопротивления:
¾ постоянные резисторы;
¾ переменные регулировочные резисторы;
¾ переменные подстроечные резисторы.
¾ По способу защиты:
¾ изолированные;
¾ неизолированные;
¾ вакуумные;
¾ герметизированные.
По способу монтажа:
¾ для печатного монтажа;
¾ для навесного монтажа;
¾ для микросхем и микромодулей.
По виду вольт-амперной характеристики:
¾ линейные резисторы;
¾ нелинейные резисторы:
¾ варисторы — сопротивление зависит от приложенного напряжения;
¾ терморезисторы — сопротивление зависит от температуры;
¾ фоторезисторы — сопротивление зависит от освещённости;
¾ тензорезисторы — сопротивление зависит от деформации резистора;
¾ магниторезисторы — сопротивление зависит от величины магнитного поля.
По технологии изготовления:
¾ Проволочные резисторы. Представляют собой кусок проволоки с высоким удельным сопротивлением, намотанный на какой-либо каркас. Могут иметь значительную паразитнуюиндуктивность. Высокоомные малогабаритные проволочные резисторы иногда изготавливают из микропровода. Все остальные резисторы называются непроволчными резисторами;
¾ Плёночные металлические резисторы. Представляют собой тонкую плёнку металла с высоким удельным сопротивлением, напылённую на керамический сердечник, на концы сердечника надеты металлические колпачки с проволочными выводами. Иногда, для повышения сопротивления, в плёнке прорезается винтовая канавка. Это наиболее распространённый тип резисторов;
¾ Металлофольговые резисторы. В качестве резистивного материала используется тонкая металлическая лента;
¾ Угольные резисторы. Бывают плёночными и объёмными. Используют высокое удельное сопротивление графита;
¾ Интегральный резистор. Используется сопротивление слаболегированного полупроводника. Эти резисторы могут иметь большую нелинейность вольт-амперной характеристики. В основном используются в составе интегральных микросхем, где применить другие типы резисторов невозможно или не технологично.
Расчёт надёжности
Эксплуатационные показатели – это характеристики, определяющие качество выполнения изделием заданных функций. Общими из них для всех изделий длительного действия являются показатели надежности (долговечности), динамичности качества, эргономические показатели и экономичность эксплуатации.
Надежность – это свойство объекта (например, изделия) выполнять заданные функции, сохраняя во времени значения установленных эксплуатационных показателей в допустимых пределах, соответствующих принятым режимам, условиям использования, технического обслуживания, ремонта, хранения и транспортирования. Надежность включает свойства безотказности, долговечности, ремонтопригодности и сохраняемости. Показателями надежности являются вероятность безотказной работы, средняя наработка на отказ, интенсивность отказов и др.
Вероятность безотказной работы P(t ) – вероятность того, что в заданный момент времени t или в пределах заданной наработки, отказа в работе изделия не произойдет (отказ – событие, заключающееся в том, что изделие становится неспособным выполнять заданные функции с установленными показателями):
P(t) = N(t) / N0 (2.1)
где N0 – число изделий, работающих в начале испытаний, N(t) – число изделий, работоспособных в конце промежутка времени t.
Интенсивность отказов l(t) является функцией времени.
Типичный характер изменения интенсивности отказов l(t) изделий от начала эксплуатации до списания представлен следующим графиком:
l
3 t
Рисунок 2.24 – Зависимость интенсивности отказов от времени
На рисунке 2.14 прослеживаются три основных периода работы изделия:
I период – период приработки. Повышенная интенсивность
отказов в этом периоде связана с дефектами конструкций, изготовления, сборки конечного изделия. С окончанием этого периода, как правило, заканчивается гарантийное обслуживания изделия. Многие компании и фирмы-производители не выпускают свою продукцию на рынок, пока изделие не пройдет период приработки.
II период - период нормальной работы. Интенсивность отказов в этом периоде остается практически постоянной и незначительной.
IIIпериод - период старения. В этот период интенсивность отказов резко возрастает, происходит изнашивание, старение и необратимые физические явления, при которых эксплуатация изделия не возможна или экономически не оправдана. Для большинства изделий вычислительной техники период их морального устаревания опережает физический.
Расчет надежности производят на этапе разработки объекта для определения его соответствия требованиям, сформулированным в ТЗ. Расчет производится в следующем порядке. Исходными данными является интенсивности отказов элементов различных групп (справочные значения). Интенсивность отказов показывает, какая часть элементов поотношению к общему количеству исправно работающих элементов в среднем выходит из строя в единицувремени (обычно за час).
Сущность расчета надежности состоит в том, чтобы определить основные критерии характеризующие надежность: время наработки на отказ Т0 и вероятность безотказной работы Р(t).
Элементы системы необходимо разбить на группы с одинаковыми интенсивностями отказов l и подсчитать внутри групп число элементов Мi.
Справочные значения интенсивностей отказов l некоторых элементов приведены в следующей таблице.
Таблица 2.1– Таблица интенсивности отказов
| Наименование элементов | Интенсивность отказов l (отказов/час) |
| Сопротивление | 0,015*10-5 |
| Конденсатор | 0,164*10-5 |
| Диод | 0,5*10-5 |
| Транзистор | 0,064*10-5 |
| Интегральная микросхема | 0,00001*10-5 |
| Трансформатор | 0,064*10-5 |
| Печатная плата | 3,6*10-5 |
Вычислим произведение Мi на l, характеризующее долю отказов, вносимых элементами каждой группы в общую интенсивность отказов системы:
li=Мi*l(2.2)
Общая интенсивность отказов системы состоит из интенсивностей отказов входящих в нее групп элементов:
N
lобщая = ålI (2.3)
i=1
где N – число групп с однотипными элементами.
Вычислим наработку на отказ. Наработка на отказ Т0– это показатель безотказности, равный отношению наработки восстанавливаемого изделия к математическому ожиданию числа его отказов в течение этой наработки. Следовательно, это величина обратно пропорциональна интенсивности отказов, то есть:
Т0=1/ lобщая (2.4)
Вероятность безотказной работы Р(t) – это математическое ожидание того, что в заданном интервале времени не произойдет отказа. Вероятность безотказной работы Р(t) связана с интенсивностью отказов l следующей формулой:
Р(t)= е-lt= е-t/To (2.5)
где е – это основание натурального логарифма;
е = 2.718281828459045….
Кроме того, расчет надежности можно заменить графическим методом на координатной плоскости. На горизонтальной оси наносятся деления в соответствии с полученной наработкой на отказ Т0. На вертикальной оси отмечается точка Р(t)=1 и через нее проводится горизонтальная линия, а сама ось градуируется.
Через точку P(1) проводится горизонтальная линия. Линия
надежности определяется экспериментальным законом. На оси t откладывается T0 и эта величина сносится на горизонтальную линию, проведенную через точку P(1). Полученную точку соединяем прямой линией с точкой P(t)=1. Эта и есть линия надежности.
Для определения вероятности безотказной работы устройства в момент времени ti откладываем величину ti на оси t, сносим эту величину на полученную линию надежности, а затем на ось P и таким образом обнаруживаем P(ti ) для заданного момента времени ti.
Например:
| Линия надежности |
P(t)=1
P(ti)
0,37
0 ti T0 t
Рисунок 2.30 – Линия надежности
Таблица 2.2 – Общая интенсивность отказов групп элементов
| Наименование элементов | Интенсивность отказов l (отказов/час) | Количество элементов | Общая интенсивность Отказов групп Эл-ов |
| Резистор | 0,00000015 | 0,0000078 | |
| Светодиод | 0,000005 | 0,00026 | |
| Переключатель кнопочный | 0,00000007 | 0,00000035 | |
| Блок питания | 0,00000064 | 0,00000064 | |
| lобщая = 0,00026879 |
Вычислим наработку на отказ:
Т 
=1/ lобщая = 1/0,00026879= 3720 ч.
Экономическая часть