ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 6.
РЕЗИСТОРЫ.
ЦЕЛЬ РАБОТЫ: изучение типов, конструкций, параметров и маркировки резисторов, особенностей их применения.
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ
В современной ЭВА широко применяются резисторы. Принцип работы резисторов основан на использовании свойств материалов оказывать сопротивление проходящему электрическому току. Или, обладая омическим сопротивлением, они используются для того, чтобы установить ток в электрической цепи, погасить излишек напряжения или уменьшить сигнал, поступающий на тот или иной каскад.
Классификация и система условных обозначений резисторов.
Выпускаемые отечественной промышленностью резисторы классифицируются по различным признакам. В зависимости от характера изменения сопротивления резисторы разделяют на постоянные – значение сопротивления фиксировано; переменные – с изменяющимся значением сопротивления.
В зависимости от назначения резисторы делятся на общего назначения и специальные (прецизионные, сверхпрецизионные, высокочастотные, высоковольтные, высокомегаомные).
Резисторы общего назначения используются в качестве нагрузок активных элементов, поглотителей, делителей в цепях питания, элементов фильтров, шунтов, в RC-цепях формирования импульсных сигналов и т.д. Диапазон номинальных сопротивлений этих резисторов 1 Ом…10МОм, номинальные мощности рассеяния – 0,125…100Вт. Допускаемые отклонения сопротивления от номинального значения ±1; ±2; ±5; ±10; ±20%.
Прецизионные и сверхпрецизионные резисторы отличаются высокой стабильностью параметров и высокой точностью изготовления (допуск ±0,0005…0,5%). Данные резисторы применяются в основном в измерительных приборах, системах автоматики, персональных компьютерах.
Высокочастотные резисторы отличаются малыми собственными индуктивностью и емкостью и предназначены для работы в высокочастотных цепях, кабелях и волноводах.
Высоковольтные резисторы рассчитаны на работу при больших (от единиц до десятков киловольт) напряжениях.
Высокомегаомные резисторы имеют диапазон номинальных сопротивлений от десятков мегаом до единиц тераом. Высокомегаомные резисторы применяются в цепях с рабочим напряжением до 400В и обычно работают в режиме малых токов. Мощности рассеяния их невелики (до 0,5 Вт).
В зависимости от способа защиты от внешних факторов резисторы делятся на неизолированные, изолированные, герметизированные и вакуумные.
Неизолированные резисторы с покрытием и без него не допускают касания своим корпусом шасси аппаратуры.
Изолированные резисторы имеют изоляционное покрытие (лак, компаунд, пластмасса) и допускают касание корпусом шасси и токоведущих частей радиоэлектронной аппаратуры (РЭА).
Герметизированные резисторы имеют герметичную конструкцию корпуса, которая исключает влияние окружающей среды на внутреннее пространство. Герметизация осуществляется с помощью опрессовки специальным компаундом.
Вакуумные резисторы имеют резистивный элемент, помещенный в стеклянную вакуумную колбу.
По способу монтажа резисторы подразделяются на резисторы для навесного и печатного монтажа, поверхностного монтажа, для микромодулей и интегральных микросхем, поверхностного монтажа.
По материалу резистивного элемента резисторы делятся на проволочные, непроволочные, металлофольговые.
В проволочных резисторах токопроводящим элементом является намотанная на каркас проволока, изготовленная из материалов с высоким удельным электрическим сопротивлением.
В непроволочных резисторах токопроводящим элементом является углерод, металлы, их сплавы или окислы, либо композиции проводников и диэлектриков, выполненные в виде тонкой пленки или объема. На рис.1 представлено устройство пленочного резистора. На диэлектрическое основание 1 нанесена резистивная пленка2. На торцы цилиндра надеты контактные колпачки 3 из проводящего материала с припаянными к ним выводами 4.Для защиты от вредных факторов резистор покрывают защитной пленкой 5.
Сопротивление такого резистора определяется соотношением
,
гдеρs – удельное поверхностное сопротивление материала,
l – длина резистора.
D – диаметр цилиндрического стержня.
рис.1
Конструкция обеспечивает получение сравнительно небольших сопротивлений (сотни Ом) Для увеличения сопротивления резистивную пленку наносят на поверхность керамического цилиндра 1 в виде спирали (рис.2)
рис.2.
Сопротивление такого резистора определяется соотношением
,
где t –шаг спирали,
α – ширина канавки,
N= l/t – число витков спирали.
Металлофольговые – резисторы, в которых резистивным элементом является фольга определенной конфигурации.
Непроволочные резисторы можно разделить на тонкопленочные (толщина слоя в нанометрах), толстопленочные (толщина в долях миллиметра), объемные (толщина в единицах миллиметра).
В объемных резисторах в качестве связующего компонента используют органические смолы или стеклоэмали. Проводящим компонентом является углерод
На рис.3 показана конструкция объемного резистора, представляющего соьой стержень 1 из токопроводящей композиции круглого или прямоугольного сечения запрессованным проволочными выводами 2. Снаружи стержень защищен стеклоэмалевой или стеклокерамической оболочкой 3. Сопротивление такого резистора определяется соотношением
,
где ρ – удельное электрическое сопротивление материала;
l – длина резистивного слоя;
S – площадь поперечного сечения.
Рис.3.
Конструкции переменных резисторов гораздо сложнее, чем постоянных. На рис.4 представлена конструкция переменного непроволочного резистора круглой формы.
Рис.4
Этот резистор состоит из подвижной и неподвижной частей. Неподвижная часть представляет собой пластмассовый круглый корпус 2, в котором смонтирован токопроводящий элемент 3,имеющий подковообразную форму. Посредством заклепок 6 он крепится к круглому корпусу. Эти заклепки соединены с внешними выводами 4.Подвижная часть представляет собой вращающуюся ось, с торцом которой 7 посредством чеканки соединена изоляционная планка 8,на которой смонтирован подвижный контакт 1 (токосъемник),соединенный с внешним выводом. Угол поворота оси составляет 270о и ограничивается стопором 5. Существуют и другие конструкции переменных непроволочных резисторов. Токопроводящий элемент в них представляет собой тонкую графитовую,металлическую, металлооксидную или композиционную пленку.
В соответствии с действующей системой сокращенных и полных обозначений сокращенноеусловное обозначение, присваиваемое резисторам, должно состоять из следующих элементов:
первый элемент - буква или сочетание букв, обозначающих подкласс резисторов (Р – резисторы постоянные, РП – резисторы переменные, НР – наборы резисторов).
Второй элемент - цифра, обозначающая группу резисторов по материалу резистивного элемента (1 – непроволочные, 2 – проволочные или металлофольговые).
Третий элемент - регистрационный номер конкретного типа резистора.
Например, постоянные непроволочные резисторы с номером 4 или переменные непроволочные резисторы с номером 46 следует писать Р1-4 и РП1-46 соответственно.
По существовавшей ранее системе (ГОСТ 13453-68), первый элемент сокращенного обозначения – буква (С – резистор постоянный, СП – резистор переменный, СТ – терморезистор, СН – варистор. Второй элемент – цифра, обозначающая тип резисторов по материалу резистивного слоя (1 – непроволочные тонкослойные углеродистые и бороуглеродистые; 2 – непроволочные тонкослойные металлодиэлектрические и металлоокисные; 3 – непроволочные композиционные пленочные; 4 – непроволочные композиционные объемные; 5– проволочные; 6 – непроволочные тонкослойные металлизированные). Третий элемент – число, обозначающее порядковый номер изделия. Например, С2-33 обозначает резистор постоянный непроволочный тонкослойный металлодиэлектрический, регистрационный номер 33.
Полное условное обозначение резистора указывается в следующей последовательности: тип резистора, номинальная мощность рассеяния, номинальное сопротивление и буквенное обозначение единицы измерения, допускаемое отклонение сопротивления в процентах, группой по уровню шумов (для непроволочных), группа по температурному коэффициенту сопротивления (ТКС).
Например, постоянный непроволочный резистор с регистрационным номером 4, номинальной мощностью рассеяния 0,5 Вт, номинальным сопротивлением 10 кОм, с допуском 1%, группы по уровню шумов – А, группы ТКС – Б обозначается:
Р1- 4 - 0,5 – 10 кОм + 1% - А - Б (документ на поставку).
Кодированное обозначение номинальных сопротивлений состоит из трех или четырех знаков, включающих две цифры и букву или три цифры и букву. Буква кода из русского или латинского алфавита обозначает множитель, составляющий сопротивление, и определяет положение запятой десятичного знака. Буквы R, К, М, G, Т обозначают соответственно множители 1, 103, 106 , 109, 1012.
Например, 5R1, 150К, 2М2 обозначают 5,1Ом, 150кОм, 2,2МОм соответственно.
Полное обозначение допускаемого отклонения состоит из цифр, а кодированное из буквы (табл.1).
Таблица1. Кодированные обозначения допустимых отклонений сопротивлений.
| Допуск, % | ±0,1 | ±0,25 | ±0,5 | ±1 | ±2 | ±5 | ±10 | ±20 | ±30 |
| СТ СЭВ 1810-79 | B | C | D | F | G | J | K | M | N |
На постоянных миниатюрных резисторах допускается маркировка цветным кодом. Ее наносят знаками в виде кругов или полос.