Таблица 1.9. Значения переводных коэффициентов

Пример 1.19. Синусоидальное напряжение, значение пик-пик которого составляет 10 В, приложено к резистору сопротивлением 1 кОм. Определите действующее (rms) значение тока в резисторе.

Из табл. 1.8 находим действующее значение напряжения:

frms = pk-pk 0.353 = 10 . 0,353 = 3,53 В. Теперь определим действующее значение тока: rms = fJrn,J = 3,53/1 = 3,53 мА.

Небольшие замечания и советы

При расчете токов, напряжений и сопротивлений редко требуется соблюдать точность лучше чем 1%, так как допуски на значения компонентов чаще всего превышают 1%.

Если в формулу закона Ома вы подставите значения сопротивлений в килоомах, а токов - в миллиамперах (или значения сопротивлений в мегаомах, а токов в микроамперах), то напряжения в любом случае получатся в вольтах.

При перемножении двух одинаковых чисел, каждое из которых возводится в некоторую степень, получается то же число в степени, равной сумме степеней сомножителей, т.е.

(2 IO) (3 10*) = (2 .3). 10**1 = 6-10*.

При делении двух одинаковых чисел, каждое из которых возводится в некоторую степень, получается то же число в степени, равной разности степеней делимого и делителя, т.е.

4 10* 2-10

2. Ю*- ) = 2- 10

При любых вьиислениях будьте предельно внимательны по отношению к размерности используемых величии. Несоблюдение размерно-

стей приводит к катастрофическим ошибкам. Лучше всего пользоваться целыми (а не дробными) значениями, т.е. подставлять сопротивления в омах (а не в килоомах, мегао.мах), напряжения - в вольтах, токи - в амперах (не милли- или микроамперах), длину - в метрах, площадь сечения (например, провода) - в квадратных метрах, индукции - в теслах и г д.

Хороший калькулятор сущесгвишо облегчает решение задач, связанных с анализом электронных цепей. При его выборе и покупке обращайте внимание на возможности прибора: он должен позволять работать с углами, выраженными в радианах и градусах, вьгшслять корень квадратный, возводить в квадрат, определять логарифмы числа н выполнять операции с числом тт.

ГЛ4ВА 2 ПАССИВНЫЕ КОМПОНЕНТЫ

Резисторы

Резисторы позволяют KOHTpojinpoeaTb значения токов и напряжений в электрической цепи. Они, 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:

а) требуемое значение сопротивления (Ом,кОм,МОм);

б) точность (возможное отклонение, %, сопротивления от значения, .обозначенного на резисторе);

в) мощность, которую может рассеять резистор;

г) темпм)а1урный коэффициент сопротивления (Яу = Лго [1 + + (7 - 20 )], где а - температурный коэффициент сопротивления. Например, для металлической пленки а = + (5 100) - 10 *;

д) стабильность резистора: имеется в виду процентное изменение его сопротивления в процессе эксплуатации;

е) шумовые свойства: имеется в виву эквивалентное напряжение шума, генерируемого резистором.

По пунктам д и е большинство фирм41зготовителей обычно дают качественную оценку свойств приборов, характеризуя резисторы, например, как высокостабильные или малошумящие. Резисторы с допусками ±2% или меньше называются высокоточными. Высокостабиль-

Тавлищ2 2.1. Харакифиетихи резисторов из различиьк

Параметр

мат>иалов

Материал

Угольный композит

Угольная пленка

XUianasoH сопротив- От 2,2 до 10* лений. Ом

Точность, % ±10

Мощность, Вт 0,125-1

Температурный +1200 коэффициент,

Стабильность Плохая

Шумовые свойства Плохие

Диапазон рабочих От -40

температур, С до +105

Металлическая племка

Окись металла

От 10

до 10- 10*

±5

0,25-2 -250

От 1 до 10* От 10 до 10*

±1

0,125-0,5 +50100

Достаточная Отличная

Достаточные Отличные

От -45 От -55

до+125 до+125

0,25-0,5 +250

Отличная Отличные Ог -55 до+125

Таблица 2.2. характеристики роволотных

резисторов

Параметр

Тнп корпуса

Керамический

Остеклованный в алюминиевой оболочке

Точность, % i5

Мощность, Вт 4 j7 Температурный коэф- + 250 фициент, 10*/°С

Сгабилыадсть Хорошая

Шумовые свойства Диапазон рабочих температур, °с

±5

±75

Хорошая **

±5

(25-50) ±50

Хорошая

ОТ-55ЯО+2С0 От-55 до+200 От-55 до+200

Для рассеяния указанной мощности резистор должен бьт.. лад.,теле. Без теплоотвода допустима моостГс, тсяГ5оГ Эти резисторы не применяются в малошумящих усилтслях.

нзмеритьнь KSrtalTx ГТГпГ ограниваехся пшиь высокой стоимостей, этюс Сборов ~

В табл. 2.1 приведены характеристики оеэистпппп основе различных материалов. реэисторов, изготовленных на

Резисторы на основе угольного композита используются только в источниках электропитания и усилителях мощности. Резисторы на основе угольной пленки находят очень ышрокие области применения, а остальные приборы, рассмотренные в табл. 2.1, используются в малосигналь-иых усилителях и измерительной аппаратуре.

В табл. 2.2 приведены характеристики проволочных резисторов.

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

Номинальное значение сопротивления и точность

На корпусе резистора всегда наносится ориентиророчное 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 £12 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 (табл. 2.3).

Пример 2.1. 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

и 5

Л = - =-= SOkOi.

/ 100

Ближайшее к вычислительному номинальное значение сопротивления (серия Е24) равно 51 кОм. При этом будет обеспечен ток 98 мкА, отличающийся от требуемого значения на 2%. Учитывая точность сопротивления + 5%, получаем возможный диапазон изменения тока в пределах от 93 до 103 мкА, что вполне укладывается в рамки заданного 2* 19

Таблица 2.3. Номинальные (базовые) значения сопротивлений резисторов серий Е6(±20%), Е12(±10%) н Е24(±5%)

Е [1 Е

С7-

-AV-

-уЧЛЛ-

-(ЛЛЛ-

т [В

(Вид сверху) а)

12 3 4 5 5 7

(Вид сбоку) gj

Рис. 2.1. Корпуса типа D1L и S1L рсзисторных микросборок:

а - восемь независимых резисторов в корпусе типа D1L; б -восемь резисторов с обшей точкой в корпусе типа SIL

допуска ± 10%. Вьщеляющаяся в резисторе мощность Р = UI = = 5 100 10 * = 500 10 * 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 н советы

Максимальная мощность, которую может рассеять резистор, зависит от температуры окружающей средьг 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, вьшускаемые в корпусах типа DIL и S1L, вместо дискретных элементов. Это резисторы серии Е12 с номинальными значениями от 33 до 100 Ом (рис. 2.1).

Проволочные резисторы обладают значительной индуктивностью, поэтому нецелесообразно применять их в высокочастотных и импульсных цепях. На очень высоких частотах (более 30 МГц) пленочные угопь-ные 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.

Цветовая маркировка резисторов

Резисторы на основе угольной и металлооксидной пленки имеют цветовую маркировку, характеризующую их номинальное сопротивление и точность. В соответствии с одним методом резисторы маркируются четырьмя цветными поясами (рис. 2.2), а в соответствии с другим - пятью (рис.2.3).

Пример 2.2. Резистор маркирован четырьмя цветными поясами в следующей последовательности: коричневый, черный, красный, золотой. Каковы его номинал и точность?

1 г S f 5

Рис. 2-2. Цветной код для обозначения номиналов резисторов;

пояса I и2: черный О, коричневый 1, красный 2, оранжевый 3. желтый 4.зеленый 5, голубой 6, фиолетовый 7, серый 8. белый 9; пояс 3 (множитет) :,серсбрн-ный 0.01. золотой 0,1, черный 1, коричневый 10, красный 100, оранжевый 1000, жетый 10 ООО, зеленый 100 ООО. гопубой 1 ООО ООО; пояс 4 (точность ±%): красный 2. золотой 5, серебряный 10, нет пояса 20 Рис. 2.3. Цветной код для обозначения номиналов резисторов:

пояса t-3: черный О, коричневый 1. красный 2, оранжевый 3, желтый 4, зеленый 5. голубой 6. фиолетовый 7, серый 8, белый 9; пояс 4 (множитель): серебряный 0,01, золотой 0,1. черный 1, коричневый 10, красный 100, оранжевый 1000, желтый 10 ООО. seneittjfi 100 ООО. голубой 1 ООО ООО; пояс 5 (точность, ±%) : коричневый 1, красный 2. золотой S, серебряный 10, нет пояса 20