Резисторы

19 июля 2012 в 10:00

Резисторы позволяют контролировать значения токов и напряжений в электрической цепи. Резисторы, например, обеспечивают режим смещения транзистора в усилителе электрических сигналов. Измеряя напряжение на резисторе, можно регулировать токи эмиттера и коллектора транзистора. С помощью резисторов выполняются делители токов и напряжений в измерительных приборах.

Электрические характеристики резистора в значительной мере определяются материалом, из которого он изготовлен, и его конструкцией.

При выборе типа резистора для конкретного применения обычно учитываются следующие параметры:

1. требуемое значение сопротивления (Ом, кОм, МОм),
2. точность (возможное отклонение, %, сопротивления от значения, .обозначенного на резисторе),
3. мощность, которую может рассеять резистор,
4. температурный коэффициент сопротивления резистора Rт = R20 [1 + α (Т — 20о )], где α — температурный коэффициент сопротивления.
   Например, для металлической пленки а = (5 - 100) х 10-6,
5. стабильность резистора: имеется в виду процентное изменение сопротивления резистора в процессе эксплуатации,
6. шумовые свойства: имеется в виду эквивалентное напряжение шума, генерируемого резистором.

По пунктам "5" и "6" большинство фирм-изготовителей обычно дают качественную оценку свойств резисторов, характеризуя резисторы, например, как высокостабильные или малошумящие. Резисторы с допусками ±2% или меньше называются высокоточными.

Высокостабильные, малошумящие и высокоточные резисторы требуются лишь в специальных случаях. Например, они используются во входных каскадах измерительных усилителей малых сигналов. Широкое их применение ограничивается лишь высокой стоимостью этих приборов. Резисторы на основе угольного композита используются только в источниках электропитания и усилителях мощности.

Резисторы в керамических корпусах используются только в источниках электропитания и усилителях мощности. Резисторы в остеклованных корпусах находят широкие области применения, а резисторы в алюминиевой оболочке используются лишь в малосигнальных усилителях и измерительных приборах.

Характеристики резисторов из различных материалов

Номинальное значение сопротивления и точность резистора. На корпусе резистора всегда наносится ориентировочное значение его сопротивления. Так, резистор с маркировкой 100 Ом ± 10% может иметь любое сопротивление в пределах от 90 до 110 Ом. Сопротивление резистора, имеющего маркировку 100 Ом ± 1%, находится в интервале от 99 до 101 Ом.

Как правило, все выпускаемые промышленностью резисторы объединяются в серии. Количество номинальных значений сопротивлений в пределах одной серии определяется принятой точностью. Например, для того чтобы перекрыть весь возможный диапазон значений сопротивлений от 1 до 10 с помощью резисторов, имеющих точность ±20%, достаточно иметь набор из шести базовых значений (серия Е6).

Серия Е12 содержит 12 базовых значений сопротивлений с точностью ±10%. Серия Е24 содержит 24 базовых значения сопротивлений резисторов с точностью ±5%.

В пределах каждой серии содержится 6 или 7 групп резисторов, сопротивления которых различаются в 10 раз. Это означает, что соответствующая группа сопротивлений получается умножением базового значения на 1, 10, 100, 1 кОм, 10 кОм, 100 кОм, 1 МОм.

Пример. В цепи смещения усилительного каскада требуется обеспечить ток 100 мкА (±10%) с помощью источника постоянного напряжения 5 В. Требуется выбрать тип резистора и его сопротивление. Сопротивление согласно закону Ома:

R = U /I = 5/100 = 50кОм

Ближайшее к вычислительному номинальное значение сопротивления (серия Е24) равно 51 кОм. При этом будет обеспечен ток 98 мкА, отличающийся от требуемого значения па 2%. Учитывая точность сопротивления + 5%, получаем возможный диапазон изменения тока в пределах от 93 до 103 мкА, что вполне укладывается в рамки заданного допуска ±10%.

Выделяющаяся в резисторе мощность Р = UI = 5 х 100 х 10-6 = 500 х 10-6 Вт очень мала. Поэтому подойдет резистор на основе угольной пленки с номинальной мощностью 0,25 Вт. Если же нужен малошумящий усилитель, то следует взять резистор на основе окиси металла.

Небольшие замечания и советы

Максимальная мощность, которую может рассеять резистор, зависит от температуры окружающей среды. С ростом этой температуры мощность снижается. Для увеличения надежности резистора следует обеспечивать большой запас по мощности.

В тех случаях, когда требуется иметь несколько резисторов с одинаковым номинальным значением, целесообразно использовать толстопленочные резисторные сборки, выпускаемые в корпусах типа DIL и SIL, вместо дискретных элементов. Это резисторы серии Е12 с номинальными значениями от 33 до 1000м.

Проволочные резисторы обладают значительной индуктивностью, поэтому нецелесообразно применять их в высокочастотных и импульсных цепях. На очень высоких частотах (более 30 МГц) пленочные угольные и металлические резисторы также могут иметь заметное индуктивное сопротивление за счет длины своих контактных выводов, которые следует максимально укорачивать.

Качество изоляции остеклованных резисторов ухудшается с ростом температуры. Поэтому в режимах с максимальной рассеиваемой мощностью следует избегать контакта этих резисторов с любыми проводящими поверхностями.