Ряды номинальных сопротивлений резисторов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное учреждение среднего образования

Московский техникум космического приборостроения им Н.Э Баумана (МТКП им. Баумана)

Реферат

Ряды номинальных сопротивлений резисторов

Выполнил:

студент 2 курса группы ТУ- 41

Помозов Александр Евгеньевич

по специальности

Автоматические системы управления

Принял:

Зотов Алексей Юрьевич

Москва, 2023



Содержание

резистор сила ток напряжение

Вступление

1. Что такое резистор

2. Классификация резисторов

3. Применение

4. Основные параметры и свойства резистора

5. Особенности соединения нескольких резисторов в цепи

6. Ряды номиналов

7. Маркировка

Вывод

Список использованной литературы



Вступление

Резисторы выполняют функции нагрузки в резистивных цепях, используются в качестве делителя напряжения и тока, являются элементами фильтров, применяются для формирования импульсов, выполняют функции шунтов и многое другое. Сегодня трудно себе представить электрическую схему, в которой не задействованы несколько резистивных элементов.

Основной его функцией является поглощение электрической энергии. В отличие от активных элементов электроники, он ничего не генерирует, а только пассивно рассеивает электричество, преобразуя его в тепло. В схемах замещения сопротивление является основным параметром, в то время как ёмкость и индуктивность - паразитные величины.



1. Что такое резистор

Резистор (от латинского «resisto», что означает "сопротивляюсь") - это пассивный элемент электрической цепи, обладающий определённым или переменным значением электрического сопротивления.

Резисторы отвечают за линейное преобразование силы тока в напряжение и наоборот, а также для ограничения тока и поглощения электрической энергии.

С помощью резистора в электрической цепи ограничивают ток, получая нужную его величину. В соответствии с законом Ома, чем больше сопротивление при стабильном напряжении, тем меньше сила тока. (Рис. 1.) [1]

Рисунок 1. Вольт-амперная характеристика постоянного резистора

2. Классификация резисторов

Классификация резисторов производится по характеру изменения сопротивления, назначению и материалу резистивного элемента (рис. 2).

Резисторы постоянного сопротивления применяются в качестве нагрузок усилительных каскадов, делителей напряжения, в фильтрах цепей питания, добавочных сопротивлений и шунтов измерительных цепей и т.д. Они являются изделиями массового производства и стандартизованы.

По характеру изменения сопротивления резисторы делятся следующим образом. Резисторы переменного сопротивления регулируемые применяются в качестве плавных регуляторов усиления, для точной и плавной установки напряжения (например, в регуляторах громкости). Подстрочные резисторы предназначены для точной установки сопротивления при разовой настройке и регулировке прибора при изготовлении и ремонте аппаратуры.

Резисторы с нелинейной вольт-амперной характеристикой (ВАХ) предназначены для устройств автоматики, измерительных цепей автоматического регулирования и стабилизации токов и напряжений. К ним относятся варисторы, сопротивление которых зависит от приложенного напряжения, терморезисторы, сопротивление которых зависит от температуры, магниторезисторы и фоторезисторы.

По назначению резисторы могут быть разделены на элементы общего и специального назначения.

Резисторы общего назначения используются в качестве нагрузок, поглотителей и делителей в цепях питания, элементов шунтов, регуляторов громкости и тембра, в цепях формирования импульсов, в измерительных приборах невысокой точности и т.д.

В данную группу входят резисторы постоянного сопротивления, величина сопротивления которых фиксируется при изготовлении, и резисторы переменного сопротивления, конструкции которых позволяют плавно менять величину сопротивления. Диапазон величин сопротивлений резисторов общего назначения варьируется от 10 Ом до 10 МОм. Номинальные мощности рассеяния от 0,125 до 100 Вт.

Резисторы специального назначения, обладающие определенными специфическими свойствами и параметрами, могут быть разделены на следующие виды:

1. Высокоомные резисторы - преимущественно композиционного типа с сопротивлением до 1013 Ом применяются в устройствах для измерения очень малых токов: в дозиметрах различных излучений. Номинальная мощность обычно не указывается, а рабочие напряжения составляют 100...300 В.

2. Высоковольтные резисторы - с сопротивлением до 1011 Ом, но большей мощности и более крупные по размерам, чем высокоомные резисторы. Применяются в делителях напряжения и поглотителях, для искрогашения, разряда конденсаторов фильтров и т.д. Рабочие напряжения 10...60 кВ.

3. Высокочастотные резисторы - преимущественно поверхностного типа, предназначены для аппаратуры, работающей на частотах свыше 10 МГц, кабелях, волноводах. Высокочастотные резисторы используют при конструировании высоко и сверхвысокочастотных трактов аппаратуры в качестве согласующих нагрузок, аттенюаторов, эквивалентов антенн, элементов волноводов, а также в измерительной приемно-передающей и радиолокационной аппаратуре.

Отличаются малой собственной емкостью и индуктивностью из- за отсутствия нарезки и выводов, а также защитной эмали. Номинальная мощность некоторых резисторов доходит до 5, 20 и 50 кВт, поэтому требуется охлаждение. Сопротивление таких резисторов не превышает 300 Ом.

4. Прецизионные и полупрецизионные резисторы - применяются в точных измерительных устройствах, релейных системах, магазинах сопротивлений. Отличаются высокой точностью изготовления, повышенной стабильностью основных параметров, часто выполняются герметизированными. Величины сопротивлений: 0,1 Ом...1МОм. Рном не более 10 Вт.

5. Миниатюрные резисторы - предназначены для малогабаритной аппаратуры. Рном составляет 0,01...0,125 Вт, сопротивление до 5 МОм.

По конструктивному оформлению резисторы можно разделить следующим образом:

а) резисторы с проводящим элементом, представляющим собой пленку, осажденную на поверхность изоляционного основания;

б) резисторы с объемным проводящим элементом;

в) резисторы с проводящим элементом из проволоки и микропроволоки.

Основная классификация резисторов проводится по типу проводящего элемента. В соответствии с новой действующей системой существует сокращенное обозначение резисторов (см. табл. 1).

В старой системе резисторы обозначались следующим образом. С - резисторы постоянные;

СП - резисторы переменные;

СТ - терморезисторы;

СН - варисторы.

Второй элемент обозначал вид резисторного элемента, а третий - тип разработки.

С1 - углеродистые и бороуглеродистые;

С2 - металлодиэлектрические и металлоокисные;

С3 - композиционные пленочные;

С4 - композиционные объемные;

С5 - проволочные;

С 6 - металлопленочные;

С7 - полупроводниковые. [2]



Рисунок 2. Классификация резисторов

Таблица 1. Классификация резисторов в зависимости от проводящего элемента

3. Применение

Среди ролей, которые может выполнять резистор в схеме можно выделить следующие:

Токоограничивающий резистор

Стягивающий, подтягивающий резистор

Делитель напряжения

Токоограничивающий резистор снижает силу тока до нужного уровня. Следует ограничивать ток, поступающий с выходных контактов. Напряжение, в состоянии, когда контакт включен составляет 5 В. Исходя из документации, ток не должен превышать 40 мА. Таким образом, чтобы безопасно увести ток с контакта в землю понадобится резистор номиналом R = U / I = 5 В / 0.04 А = 125 Ом или более.

Стягивающие и подтягивающие резисторы используются в схемах рядом со входными контактами логических компонентов, которым важен только факт: подаётся ноль вольт (логический ноль) или не ноль (логическая единица).

Делитель напряжения используется для того, чтобы получить из исходного напряжения лишь его часть. Например, из 9 В получить 5. [3]

4. Основные параметры и свойства резистора

Величина сопротивления (R_ном) является основным параметром и определяется размерами проводящего элемента и свойствами его материалов.

Типичные конструкции проводящих элементов приведены на рисунке 3.

Для резисторов цилиндрической формы с проводящим элементом, нанесенным на изоляционную поверхность, когда толщина проводящей пленки мала по сравнению с диаметром основания (см. рис. 3 (а)), величина сопротивления определяется по формуле:

,

где: р - удельное сопротивление пленки;

h - толщина пленки;

L - длина пленки;

D - диаметр основания.

Величину сопротивления поверхностного типа можно изменить, если последовательно снимать части слоя проводящего элемента путем спиральной нарезки (рис. 3 (6)) или прорезанием изолирующих канавок (рис. 3 (в)). Это позволяет увеличивать сопротивление резисторов и свести к минимуму влияние переходного сопротивления в контактном узле на полное сопротивление резистора.

Для объемной конструкции (рис. 3 (г)) величина сопротивления определяется формулой:

,

где D - диаметр проводящего элемента.

Сопротивление проволочных резисторов определяется длиной проволоки, ее удельным сопротивлением и площадью поперечного сечения (рис. 3 (д)):

В конструкциях резисторов переменного сопротивления применяются обычно подковообразные проводящие элементы (рис. 3 (е)). [2]

Допустимое отклонение или допуск указывается либо на ЭРЭ, либо в паспорте на электроэлемент, в зависимости от типа маркировки. В каждом конкретном случае выбираются резисторы с необходимым допуском, обеспечивая с заданной точностью режимы в электрических цепях.

Номинальная мощность (Р_ном) - наибольшая мощность, которую резистор может рассеивать при заданных условиях в течение гарантированного срока службы при сохранении параметров в условленных пределах при непрерывной электрической нагрузке и определенной температуре окружающей среды. Величина Р_ном определяется конструкцией, физическими свойствами материалов проводящего элемента и защитного слоя. С повышением температуры окружающей среды Р_ном снижается. С целью увеличения срока службы необходим запас по Р_ном, что позволяет уменьшить изменение сопротивления в течение длительного периода времени и снизить влияние температуры.

Каждая конструкция резистора характеризуется предельным рабочим напряжением (Uпред), которое может быть приложено к резистору, не вызывая нарушения его работоспособности. Величина Uпред зависит от условий эксплуатации и рассчитывается по формуле:

Стабильность параметров резистора обычно характеризуется температурным коэффициентом сопротивления (ТКС), которое определяется как относительное изменение величины сопротивления при изменении температуры на один градус. Сопротивление резистора может изменяться под влиянием температуры, влажности, процессов старения, напряжения и т.д.

Температура. Под ее влиянием возникают обратимые и необратимые изменения сопротивления резистора. Обратимые изменения характеризуются ТКС, величина которого определяется свойствами материала элемента. Для проволочных резисторов ТКС имеет малое значение, практически не зависимое от температуры (0...2)10-4 1/°С. Необратимые температурные изменения сопротивления резистора возникают после длительного воздействия повышенных температур или после нескольких температурных циклов. Эти изменения вызываются структурными изменениями резистивного элемента и наблюдаются только у непроволочных резисторов.

Влажность. При воздействии влаги усиливаются окислительные и электрохимические процессы, которые сопровождаются необратимыми изменениями сопротивления. Для защиты резисторов применяют покрытия: лаками, эмалями, опрессовку пластмассами и герметизацию. Поэтому резисторы могут работать при влажности 90...98 %.

Старение. С течением времени происходит изменение сопротивления резистора, которое вызывается структурными изменениями резистивного элемента за счет кристаллизации, окисления и различных электрохимических процессов, а также за счет изменения свойств переходных контактов. Эти явления называются старением. Они в основном проявляются у непроволочных резисторов.

Собственные шумы - важный параметр, представляющий помехи для полезного сигнала и накладывающий ограничения на чувствительность различных схем. Они представляют собой переменное напряжение, характеризующееся непрерывным широким спектром и одинаковой интенсивностью всех составляющих.

Имеют место два вида шумов.

1. Тепловые шумы - возникают в связи с изменением объемной концентрации электронов в проводнике за счет их теплового движения, поэтому между любыми точками проводника возникает напряжение колебательного характера. Тепловые шумы имеют место во всех типах резисторов.

2. Токовые шумы - возникают в проводниках с зернистой структурой из-за изменения контактных сопротивлений между зернами проводящего элемента (разрушение контакта, спекание частиц, электрохимические процессы, механические вибрации). Величина шума зависит от длины проводящего элемента, размера зерен и сопротивления. Чем больше сопротивление, чем дисперснее структура, чем длиннее резистивный элемент, тем токовые шумы меньше.

Надежность. Экспериментально установлено, что 50 % отказов резисторов происходит из-за нарушения контактного соединения выводов с резистивным элементом и его обрыва, до 40 % - из-за перегорания резистивного элемента, и 10 % - из-за недопустимого изменения сопротивления. Отказы вызываются как недостатками конструкции и технологии производства, так и неправильной эксплуатацией (электрические перегрузки, перегрев, слишком плотный монтаж и т.д.).

Наибольшей надежностью обладают непроволочные объемные резисторы постоянного сопротивления, а также высокостабильные углеродистые и металлопленочные термостойкие. Проволочные резисторы отличаются невысокой надежностью. [2]

Рисунок 3. Основные конструкции резисторов

5. Особенности соединениях нескольких резисторов в цепи

Последовательное соединение

Для подключений последовательного типа контакт резистора необходимо припаивать с началом иного и дальше по цепочке. Таким образом, элементы будут соединены между собой в единую цепь и будут пропускать общий ток. Все подключенные устройства будут оказывать влияние на протекающий ток, и показывать суммарное резистивное сопротивление.

Параллельное соединение

При подключении параллельного типа элементы должны подходить к одной единой точке на одном из контактов в начале и в ином в конце. В такой ситуации через каждый резисторный элемент будет протекать свой ток, что обозначает снижение сопротивления.

Смешанное соединение

При смешанных соединениях происходит объединение обоих ранее описанных вариантов, а расчеты общего сопротивления осуществляют, разбивая электросхемы на элементарные составные части. [4]

6. Ряды номиналов

Ряд номиналов -- это типовые значения номинальных величин радиоэлектронных компонентов. Кроме величины они определяют и допустимые отклонения для этой группы деталей. Стандартизация величин сопротивлений, емкостей и индуктивности для производимой промышленным образом продукции нужна для соответствия продукции выпускаемой в разных странах.

Ряд номиналов обозначается латинской буквой E и цифрами. Цифры отражают количество номинальных величин сопротивлений резисторов, емкости конденсаторов или индуктивности катушек в нём. Например, в E3 - 3 величины, а E24 - соответственно 24.

Буква E значит, что он соответствует стандартам EIA (Electronic Industries Alliance).

Допустим в E6 есть цифра «1,0» значит все резисторы должны иметь сопротивление в долях от этого числа (если его разделить) или умноженные на 10n.

Это значит, что может быть резистор на 100 Ом. Следующая в наборе цифра - «1,5». То есть элемента на 120 Ом в наборе величин E6 не бывает, может быть уже на 150 Ом. Почему это сделано?

Как мы уже упомянули, к каждому ряду привязаны определенные допуски, у E6 это ±20%, значит, что сопротивление у резистора номиналом 100 Ом в этом случае может быть от 80 до 120 Ом. Чтобы «развести» подальше эти значения друг от друга и был выбран определенный шаг.

Шаг выбирается тоже не произвольно, набор номиналов является таблицей десятичных логарифмов, вычислить значение любого члена ряда можно по формуле:

,

где n - номер члена, а N - номер ряда (E3, E6 и т.д.).

На рынке можно найти сопротивления из всех существующих рядов, разве что E3 не встречаются в новых компонентах. В таблице 2.1. приведены значения для групп E3, E6, E12, E24, последние три встречаются чаще всего. [5]



Таблица 2

7. Маркировка

Цифро-буквенная маркировка.

На резисторах времен СССР нанесены цифры и буквы, по которым можно определить характеристики данного элемента. Стоит две или три цифры и латинская буква. Цифры -- это номинал, буква -- множитель (табл. 3).

Цветовая маркировка.

Полосок может быть три, четыре, пять или шесть. Первые две-три -- это значимые данные, то есть под цветами закодированы цифры. Именно по ним определяют номинал. После них идет полоска, по которой определяют множитель. Далее часто (но не всегда) следует разрыв -- значительно большее расстояние чем было между кольцами до этого. Нанесенные после этого пустого промежутка полосы -- это допуск и температурный коэффициент. Причем температурный коэффициент есть только при шестиэлементной цветовой кодировке, так как таким «широким» кодом шифруются только высокоточные элементы. В остальных он просто не указан (табл. 4).

Маркировка SMD резисторов

Для поверхностного монтажа на печатных платах обычные виды резисторов применят неудобно. Поэтому были разработаны специальные технологии, позволяющие делать их маленькими -- длинной и шириной в несколько миллиметров. Это позволяет использовать площадь плат по максимуму. Но на миниатюрных резисторах даже цветовую маркировку нанести сложно. Поэтому для SMD резисторов разработана своя маркировка -- цифро-буквенная (рис. 4). [6]



Таблица 3. Таблица расшифровки буквенных обозначений в маркировке резисторов старого образца

Таблицы 4. Цветовая маркировка резисторов



Рисунок 4. Маркировка SMD резисторов



Вывод

Резистор - это, в первую очередь, пассивный элемент электрической цепи, который имеет определенное значение сопротивления (оно может быть как постоянным, так и переменным). Резисторы являются одними из самых широко используемых компонентов. Редко можно встретить схему, в которой бы не было ни одного резистора. Основным его параметром, как уже понятно из определения, является электрическое сопротивление, измеряемое в Омах (Ом). Любой резистор работает по закону Ома, по которому сопротивление меняется в зависимости от значений напряжения и силы проходящего через элемент тока. Используя резисторы подходящих номиналов, можно корректировать значения напряжения и силы тока. Используются в качестве нагрузок, делителей напряжения, шунтов, для создания на отдельных участках схем необходимых токов и падений напряжения, для фильтрации напряжения и тока, для регулирования громкости и тембра и т.п.

Список использованной литературы

1. https://www.radioelementy.ru/articles/chto-takoe-rezistor/https://sam-electrik.blogspot.com/2021/02/blog-post_148.html.

2. https://eti.su/articles/elektrokomponenti/elektrokomponenti_1490.html.

3. http://wiki.amperka.ru/схемотехника:резисторы.

4. https://avielsy.ru/informatsiya/blog/113-chto-takoe-rezistor#blog07.

5. https://sam-electrik.blogspot.com/2021/02/blog-post_148.html.

6. https://elektroznatok.ru/info/elektronika/markirovka-rezistorov#i-2.

Размещено на Allbest.ru

...