Резисторы
Резистором называют радиоэлемент, предназначенный для создания в электрической цепи заданной величины активного сопротивления.
Сопротивление (R) – количественное выражение основного физического свойства резистора, -основной параметр элемента.
Резисторы используют для формирования заданных величин токов и напряжений, в качестве элементов, вносящих определенные затухания в колебательные системы. Резисторы позволяют заменить более дорогие катушки индуктивности в фильтрах. Во многих РЭС они составляют до 30-50 % от общего числа дискретных ЭРЭ.
Приведём краткую классификацию по основным признакам.
По назначению и исполнению выделяются резисторы постоянного и переменного сопротивления, нелинейные резисторы и резисторы для интегральных микросхем.
Резисторы постоянного сопротивления разделяются на резисторы общего применения и специального назначения.
Резисторы специального назначения, в свою очередь, делятся на: прецизионные и высокоточные (допуск ΔR ≤ 2 % ), высоковольтные (UН > 1 кВ), высокочастотные (f > 10 МГц), высокомегоомные (RН > 1 МОм), теплостойкие, влагостойкие, вибропрочные и ударопрочные, высоконадёжные и т.д.
Рисунок 1- Классификация резисторов но назначению и исполнению.
По типу резистивного элемента резисторы постоянного и переменного сопротивления делятся на проволочные (из проволоки высокого сопротивления) и непроволочные (тонкослойные и композиционные из непроволочного материала).
Непроволочные резисторы по типу резистивного материала подразделяются на углеродистые и бороуглеродистые, металлоплёночные, металлоокисные и
металлодиэлектрические, композиционные плёночные и объёмные, металлизированные.
К специальным резисторам относят резисторы, сопротивление которых существенно изменяется:
— под воздействием приложенного напряжения (R = f(U)) — варисторы;
— в зависимости от температуры резистора (R = f(t)) — терморезисторы или позисторы;
— под воздействием деформации– тензомеры и тензорезисторы;
— под воздействием напряжённости магнитного поля (R = f(H)) — магниторезисторы;
— под воздействием излучения (R = f(J)) — фоторезисторы.
Особую группу составляют непроволочные интегральные резисторы
— толстопленочные, полученные на общей подложке путём вжигания резистивных паст;
— тонкоплёночные, полученные путём напыления на подложку плёнок из тантала и др. металлов и сплавов;
— полупроводниковые, полученные путём диффузии в виде объёмов в теле полупроводниковой подложки.
2 Основные параметры и характеристики резисторов
Номинальное сопротивление и допуск
Сопротивление резистора определяется геометрическими параметрами и свойствами материала резистивного элемента
Rном =ρ l/ q
где, ρ – удельное сопротивление материала резистивного элемента; l – длина резистивного элемента (путь тока); q – сечение резистивного элемента.
Очевидно, что величина сопротивления может быть изменена любой из трёх величин, т.е. подбором материала (ρ) или изменением габаритных размеров резистивного элемента ( l и q ).
Для выбора номинальных значений параметров сопротивлений используются ряды предпочтительных чисел (РПЧ), установленные международной электротехнической комиссией и государственными стандартами (ГОСТ 2825-67, 10318-74, 9664-74).
Для постоянных резисторов установлено шесть рядов номинальных значений сопротивлений: Е6; Е12; Е24; Е48; Е96; Е192, а для переменных установлен ряд Е6 (допускается использовать ряд ЕЗ). Цифра после буквы Е указывает число номинальных значений в каждом десятичном интервале.
В табл. 1. приведены значения номинальных сопротивлений по ряду Е192. Если это значение принадлежит также ряду Е96, то ставится знак +, если ряду Е96 и ряду Е48, то ставится знак ++. Во второй части таблицы даны значения номинальных сопротивлений по ряду Е24. Если это значение принадлежит также ряду Е12, то ставится знак +, если ряду Е12 и ряду Е6, то ставится знак ++, если рядом Е12, Е6 и ЕЗ, то ставится знак +++.
В табл. 1. указаны номинальные значения сопротивлений для одной декады. Для перехода на другие декады нужно умножить эти числа на 10 n , где n — целое положительное или отрицательное число.
Ряд 6
Номинальные сопротивления по ряду Е48, Е96, Е192
Номинальные сопротивления по ряду Е3, Е6, Е12, Е24
Допуск δR – предельно допустимые отклонения от номинального значения, установленные для данной совокупности резисторов.
R Rном — RRном 100% , где
R – фактическое сопротивление.
При массовом и серийном производстве резисторов их параметры будут случайными величинами, подчиняющимися, как правило, нормальному закону распределения. При этом номинальное сопротивление Rном – есть среднее значение (математическое ожидание) сопротивления из данной совокупности резисторов, а допуск δR соответствует дисперсии σ выборки усечённого ряда –/ δR/ ≤ 3σ.
Аналогично устанавливаются номинальные значения и допуски емкости для типовых конденсаторов.
Номинальная мощность рассеивания РН – максимально допустимая мощность, которую резистор может рассеивать при непрерывной работе в заданных условиях эксплуатации без изменения параметров (R, δR).
Тепловая мощность, выделяемая в резисторе, определяется током I и сопротивлением R.
В технических условиях (ТУ) на резисторы указывается максимальная температура среды, при которой резистор, рассеивая номинальную мощность, не перегревается сверх нормы и работает гарантированно в течение указанного срока службы. При импульсной нагрузке возможна перегрузка сверх номинальной мощности РН без нарушения допуска параметра δR и надёжности. Однако средняя мощность PСР не должна превышать РН.
Номинальные мощности рассеяния резисторов также стандартизованы и могут быть от 0,01 до 1000 Вт (ГОСТ 9663-75), но в РЭС наиболее часто используют резисторы с номинальными мощностями от 0,05 до 2 Вт, условные обозначения которых в схемах приведены на рисунке 4.
Электрическая прочность резистора
Способность резистора работать при определенных напряжениях оценивается его электрической прочностью, которая характеризуется предельным рабочим напряжением UПР и испытательным напряжением UИСП.
Предельное рабочее напряжение UПР – это наибольшее напряжение, приложенное к выводам, при котором резистор должен работать в нормальных условиях в течение гарантированного срока службы без потери работоспособности. Величина предельного напряжения стандартизирована и указывается в ТУ. Наиболее употребительны UПР: 100, 150, 200, 250, 350, 500, 750, 1000, 1500В и более.
Допустимое рабочее напряжение
Uдоп зависит от условий эксплуатации, величины номинального сопротивления, требований к надежности и т.д. Для высокоомных резисторов главным фактором является электрическая прочность. Поэтому их выбирают из условия Uдоп˂ Uпр . При этом необходимо помнить, что электрическая прочность очень сильно зависит от атмосферного давления. Для низкоомных резисторов определяющим является нагрев. Поэтому их следует проверять на допустимую мощность рассеивания, которая приводит к нагреву резистивных элементов до максимальной рабочей температуры.
В процессе работы в РЭА неизбежны нестационарные процессы, при которых возможны перенапряжения в схемах и, в частности, на резисторах. Для отбраковки ненадежных резисторов проводят их испытания при повышенном напряжении. Испытательное напряжение Uисп – это напряжение, которое может быть приложено к выводам резистора в течение короткого времени (секунды) без нарушения его работоспособности. Обычно Uисп= (1,5…2)Uпр.
Стабильность
На величину электрического сопротивления резисторов существенно влияют температура окружающей среды, режим отвода тепла от резистора в окружающую среду, геометрические и размерные характеристики резистивного слоя, характер протекания в них тока, влажность воздуха, механические напряжения, процессы старения, и другие факторы. Изменение сопротивления резистора R под влиянием температуры, влажности, времени (внешних факторов) и под влиянием физико-химических процессов в проводящем слое, в контактах и т.п. (внутренних факторов) характеризует его стабильность. Различают обратимые и необратимые процессы.
Обратимые изменения сопротивления под воздействием температуры характеризуются температурным коэффициентом изменения сопротивления ТКС.
ТКС = (1/R0) (dR dT) [1C] 10 -6
Обратимые изменения сопротивления под влиянием нагрузки в непроволочных резисторах оценивается коэффициентом нагрузки, т.е. относительным изменением сопротивления, вызванным изменением нагрузки (неравномерность нагрева, изменение сопротивления между проводящими микрочастицами и т.д.)
Необратимые изменения сопротивления (старение) могут быть вызваны воздействием температуры (например, старение токопроводящих элементов в непроволочном резисторе), воздействием влаги (из-за гигроскопичности проводящего слоя) и др. факторами. Под влиянием влажности воздуха непроволочные резисторы могут менять свое сопротивление до нескольких процентов, а проволочные – практически не меняют.
Старение резисторов, то есть изменение сопротивления во времени, оценивается коэффициентом старения βr
У тонкопленочных резисторов βr= 1-2 % за первый год и 3-5 % за последующие годы, а у композиционных резисторов с органическим связующим материалом в 2…3 раза больше.
Относительное изменение сопротивления после пребывания в течение определённого времени в условиях повышенной влажности называется коэффициентом влагостойкости. У непроволочных резисторов он обычно равен 1…3 %.
Собственные шумы
Собственные шумы резисторов – это изменяющееся случайным образом ЭДС, возникающее на выводах резистора вследствие флуктуации объёмной концентрации носителей заряда и флуктуации сопротивления резистивного элемента протекающему току. Они влияют на пороговую чувствительность РЭС.
Величина собственных шумов резисторов оценивается ЭДС шумов Eш или уровнем шумов – это отношение действующего значения напряжения шума Uш (мкВ) к величине приложенного к резистору постоянного напряжения U0 (В):
Eш = Uш / U0
Различают шумы тепловые и токовые.
Тепловой шум обусловлен неупорядоченным тепловым движением электронов в резистивном элементе. Он практически не зависит от материала проводника и имеет равномерный спектр.
Токовые шумы присущи только непроволочным резисторам и обусловлены дискретной неоднородностью структуры токопроводящего элемента, что приводит к местным нагревам, нарушениям контактов между одними частицами и появлению его между другими в результате спекания. Как следствие этих процессов – флуктуации сопротивления и напряжения на выводах резистора на фоне постоянного приложенного напряжения.
Уровень токовых шумов Uш.ток уменьшается с увеличением длины резистора и с уменьшением размеров зерен проводящего материала. С ростом полосы рабочих частот токовые шумы вначале увеличиваются, а затем достигают насыщения и не меняются.
Интенсивность токовых шумов сильно зависит от величины тока, увеличивается с увеличением тока. Частотный спектр токовых шумов – непрерывный с уменьшением интенсивности в области высоких частот.
Принято определять уровень шума резисторов EШ в полосе частот f = 50…5000 Гц. При этом резисторы разделяют на две группы: А – Еш≤ 1 мкВ/В и B – Еш≤ 5 мкВ/В.
Наименьшие шумы у бороуглеродистых резисторов и у резисторов на основе тонких легированных пленок двуокиси олова (Еш< 0,1 мкВ/В). Анализ показывает, что для непроволочных резисторов при малых напряжениях U преобладают тепловые шумы, а при больших – токовые. Чем больше размер зерен резистивной пленки непроволочных резисторов, тем больше шумы при больших напряжениях. Но обычно токовые шумы гораздо интенсивнее тепловых, а следовательно, уровень собственных шумов непроволочных резисторов существенно выше, чем у проволочных.
В резисторах переменного сопротивления преобладают шумы переходных контактов, обусловленные флуктуациями переходного сопротивления скользящего контакта, т.е. уровень шумов переменных резисторов значительно выше, чем у резисторов постоянного сопротивления.
Частотные свойства резисторов
В области высоких частот необходимо учитывать частотные свойства резисторов, определяемые паразитными реактивными параметрами. Полное сопротивление резистора переменному току зависит от частоты, в основном, из-за наличия индуктивности и емкости, распределенных по длине резистора, из-за поверхностного эффекта и из-за диэлектрических потерь в каркасе и в покрытиях.
Рис.2.Схема замещения резистора в области высоких частот
Известны различные эквивалентные схемы замещения резисторов. На рисунке приведена одна из эквивалентных схем замещения резистора постоянного сопротивления в области высоких частот, где RR ─ сопротивление резистивного элемента; RB ─ сопротивление выводов (и монтажа); LR ─ эквивалентная паразитная индуктивность резистора и выводов; CR ─ эквивалентная ёмкость резистивного элемента; RИЗ ─ сопротивление изоляции; CB1, CB2 ─ ёмкость выводов.
Так как RИЗ >> RR >> RB, то в высокоомных резисторах не учитывается сопротивление выводов RB, а в низкомных резисторах не учитывается RИЗ. Для низкоомных резисторов (R < 300 Ом) в эквивалентной схеме можно не учитывать распределенную емкость, а распределенную индуктивность включать последовательно с резистором. Для резисторов с R > 300 Ом предлагается не учитывать распределенную индуктивность, а учитывать только распределенную емкость, включенную параллельно резистору.
Емкость выводов учитывается лишь в области высоких частот. Наименьшими LR и CR обладают композиционные объёмные резисторы (CR ≈ 0,1 пФ). Наибольшие паразитные параметры (индуктивность и емкости) имеют проволочные резисторы.
Для резисторов переменного сопротивления в эквивалентной схеме замещния дополнительно учитывают паразитные параметры переходного контакта.
Надежность резисторов
Надежность резисторов можно характеризовать интенсивностью отказов λ0 при нормальных (лабораторных) условиях эксплуатации при номинальной мощности рассеивания. В этом случае для различных типов резисторов постоянного сопротивления λ0 = (2…4)10 -6 1/ч. Для резисторов переменного сопротивления интенсивность отказов, как правило, на 1-2 порядка выше.
Специфические параметры и характеристики резисторов переменного сопротивления
Рассмотренные выше параметры присущи резисторам как постоянного, так и переменного сопротивления. Кроме того, переменные резисторы характеризуются еще рядом специфических параметров и функциональной характеристикой.
Под функциональной характеристикой резисторов переменного сопротивления понимается зависимость величины сопротивления R между подвижным и одним из неподвижных контактов от угла поворота оси подвижной системы φ. По виду функциональной характеристики резисторы переменного сопротивления делятся на линейные – типа А, логарифмические – типа Б и обратнологарифмические – типа В
Рис.3. Функциональные характеристики переменных резисторов
На рисунке рассмотренные выше зависимости изображены сплошными линиями. В реальных резисторах точную зависимость R = f(φ) получить трудно. Обычно резистивный элемент выполняется составным из 3-4 участков, имеющих разное удельное сопротивление. Поэтому в действительности характеристики имеют вид ломаной кривой (на рисунке– штриховые линии). Тип зависимости R(φ) маркируется на корпусах резисторов соответствующими буквами: А, Б и В.
К специфическим параметрам переменных резисторов относятся:
Разрешающая способность показывает, при каком наименьшем изменении угла поворота подвижной системы изменение сопротивления резистора может быть различимо. Для однооборотных переменных резисторов разрешающая способность лежит в пределах 0,02…0,4 %, для многооборотных – 0,001…0,2 %.
Шумы вращения (шумы переходного контакта) – шумы, возникающие в процессе вращения подвижного контакта. Их величина порядка 1 мВ/В у новых и до 100 мВ/В у изношенных резисторов. То есть, шумы вращения на 3 порядка выше, чем токовые шумы.
Вычисление сопротивления резистора по цветовой кодировке
В 1952 году IEC (IEC — международная электротехническая комиссия) утвердила стандартные значения для резисторов, называемый номинальный ряд резисторов.
История создание номинального ряда резисторов началась в первые годы прошлого века, в то время когда большинство резисторов были углеродно-графитовыми с относительно большими производственными допусками (отклонениями).
Идея создания номинального ряда довольно простая — установить стандартные значения для резисторов на основе допусков, с которыми они могут быть изготовлены.
Конструкция и свойства
Токопроводящий материал нанесен на диэлектрический каркас с выводами подключения к схеме. По использованию материалов при изготовлении базисные типы резисторов разделились на:
- Проволочные, использующие проволоку металлов с тщательно подобранной удельной проводимостью;
- Непроволочные, которые делятся на тонкопленочные, с использованием металлоокислов и металлодиэлектриков, углеродистых и боруглеродистых соединений; толстопленочные, с резистом на основе проводящих пластмасс и лакопленок, кермитных соединений; объемные, с органическим или неорганическим диэлектриком.
- Металлофольговые.
Конструктивно отличаются изделия для навесного и печатного монтажа от миниатюрных интегральных деталей модулей и микросхем. Экстремальные условия эксплуатации и использования электронного оборудования требуют вакуумных, неизолированных, изолированных или герметизированных элементов технологических модулей и приборов. Некоторые виды аппаратов требуют использования высокочастотных, высоковольтных или прецизионных компонентов.
Что это такое
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).
Начало процесса стандартизации было положено еще в 1948 году на Техническом Комитете №12 «Радиосвязь», когда был приведены значения номиналов близкие к E12. И уже в 1950 были разработаны E6, E12, E24. В итоге было принято всего 7 рядов стандартных величин и допусков отклонения (погрешностей) от них. Для чего это нужно?
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. Например:
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 «100 Омного» резистора 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.).
Давайте разберемся с этим вопросом подробнее.
Как образуется
Формирование рядов резисторов производится строго в соответствии с правилами, определяемыми технологией изготовления данных радиодеталей. Поскольку любой изготовленный на производстве резистивный компонент имеет некоторую погрешность своего основного параметра (сопротивления), и значения этих отклонений могут быть разными, простое использование непрерывных рядов становится нерелевантным.
К примеру, у детали с указанным заводом-производителем сопротивлением в 100 Ом и отклонением в 10% реальный показатель может составлять 104 Ом, тогда изготавливать отдельный компонент, обладающий данным номиналом, становится бессмысленно. Следующим в такой линейке может быть использован резистор в 120 Ом, на нижней границе допустимого интервала будет иметься показатель 108 Ом, а на верхней – 132. Дальнейшим элементом можно поставить резистор примерно 150 Ом. Возникает необходимость в системе, в которой учитывались бы как номинал, так и диапазон его возможных изменений.
По подобному принципу может быть сформирован список радиодеталей с выбранной погрешностью. Если она составляет 10%, список полагается делать состоящим из 12 единиц. Если стоит цель добиться более точной категоризации (например, погрешность в 5%), элементы будут более плотно сидящими, без большого разрыва по значениям между соседними, а число их будет вдвое больше. Из этих величин можно формировать табличные сводки. Таблицы для разных серий будут отличаться между собой количеством задействованных символов и разнесенностью номинальных значений.
Резисторная серия Е12
Номиналы резисторов. Таблица, онлайн калькулятор
В 1952 году IEC (IEC — международная электротехническая комиссия) утвердила стандартные значения для резисторов, называемые номинальный ряд резисторов.
История создание номинального ряда резисторов началась в первые годы прошлого века, в то время когда большинство резисторов были углеродно-графитовыми с относительно большими производственными допусками.
Идея создания номинального ряда довольно простая — установить стандартные значения для резисторов на основе допусков, с которыми они могут быть изготовлены.
Номиналы резисторов
Рассмотрим это на простом примере. Допустим, есть группа резисторов имеющих 10% отклонение от номинала (как в большую, так и в меньшую сторону).
Предположим, что первое предпочтительное значение должно быть равно 100 Ом. Следовательно, не имеет смысла изготавливать резистор, например на 105 Ом, так как резистор с сопротивлением 105 Ом падает в 10% диапазон допуска резистор на 100 Ом (90…110 Ом).
Поэтому следующее рациональное значение сопротивления должно быть в районе 120 Ом, поскольку резисторы на 100 Ом с допуском 10% имеют значение где-то между 90 Ом и 110 Ом, резистор 120 Ом имеет значение в диапазоне между 108 и 132 Ом, перекрывая тем самым диапазон между 100 и 120 Ом.
Следуя этой логике, стандартные номиналы резисторов с отклонением 10% в диапазоне между 100 и 1000 Ом будут следующие: 100, 120, 150, 180, 220, 270, 330 и так далее (с соответствующим округлением).
Номиналы резисторов — таблица
Буква «Е» обозначает, что резистор из номинального ряда EIA. Идущее после буквы «Е» число указывает на количество логарифмических шагов в диапазоне от 100 до 1000.
Ниже, в таблице номиналов резисторов, приведены значения от 1 Ом до 910 кОм. Это почти весь стандартный ряд, если требуется сопротивление в любом другом диапазоне (Ом, кОм, мОм), его номинал может быть получен простым делением или умножением на 10 данных из таблицы.
Отличия между сериями:
- Е6 — допуск 20%,
- E12 — допуск 10%
- E24 — допуск 5% (и 2%)
- Е48 — допуск 2%
- E96 — допуск 1%
- E192 — допуск 0,5, 0,25, 0,1% и выше
Номиналы резисторов — онлайн калькулятор
Для удобства привожу калькулятор для быстрого подбора сопротивления из стандартного номинального ряда резисторов.
| Расчетное сопротивление |
| Серия EIA | Номинальное значение | Погрешность |
| E6 | ||
| E12 | ||
| E24 | ||
| E48 | ||
| E96 | ||
| E192 |
Примечание: в окно «Расчетное сопротивление» вписывайте значение без префиксов (кОм, МОм). Например, для поиска ближайшего значения для сопротивления 38 Ом – вводим 38. То же самое справедливо и для 38 кОм – вводим 38 (не забывая, что результат относится к кОм)
Ряд Е192
Является наибольшее число номиналов, ряд включает в себя 192 единицы возможных вариантов и предоставляет самый широкий спектр для выбора. Отличается такими данными:
погрешность сопротивления не может превышать 0,5%, 0,25 и даже 0,1%, что выводит их в категорию сверхточного оборудования, часто на их основе разрабатывают smd резисторы;
- с точки зрения цветового обозначения ряда, то на корпусе прибора изображается зеленая, синяя или фиолетовая полоска;
- применяется в сверхточных измерительных комплексах и электронно-вычислительных машинах.
Существенный недостаток – самая высокая стоимость, в сравнении с другими. Для удобства понимания разницы между номинальными рядами трех последних порядков ниже приведена таблица с значениями сопротивлений резисторов.
Таблица: номиналы рядов Е48, Е96, Е192
Таблица: номиналы рядов Е48, Е96, Е192
Резисторы с цветовой маркировкой.
Считается,что применение цветовой маркировки имеет ряд преимуществ, по сравнению с цифро-буквенной. Легче наносить номиналы на резисторы особо миниатюрного размера, внедрить автоматизацию сборки и. т. д. По личному мнению автора, если нужно узнать только сопротивление такого резистора, можно просто померить его, с помощью мультиметра (рекомендую). Но цветовая маркировка кроме номинального сопротивления резистора, содержит в себе и другую информацию. Итак: В первую очередь, необходимо определить — с какого конца резистора вести отсчет полосок. В резисторах советского образца первая полоска смещена ближе к краю. В современных резисторах с четырехполосной маркировкой, серебряная или золотая полоска расположена в конце ряда, обозначая соответственно — точность,10% или 5%.
Для резисторов с точностью 20 % используют маркировку с тремя полосками, Для очень точных резисторов применяется маркировка с пятью или шестью полосками. Первые две полоски означают первые два знака номинала. Если полосок 3 или 4, третья полоска означает множитель, на который умножается число, состоящее из двух цифр, указанное первыми двумя полосками.
Если полосок 4, последняя указывает точность резистора. Если полосок 5, первые три полоски означают первые три знака номинала сопротивления, четвёртая — десятичный множитель, пятая — точность.
Если есть шестая полоска, то она может указывать либо температурный коэффициент либо — надежность резистора в процентах на тысячу часов работы. В последнем случае, она должна быть заметно шире остальных пяти полосок. Шестая полоска, если она есть, указывает температурный коэффициент сопротивления (ТКС). Если эта полоска в 1,5 раза шире остальных, то она указывает надёжность резистора (% отказов на 1000 часов работы)
Ряд Е6
Здесь для обозначения номиналов содержится шесть возможных величин: 1; 1,5; 2,2; 3,3; 4,7; 6,8. При указании номинальных емкостей, сопротивлений и других характеристик радиодеталей, Е6 обладает такими отличиями:
- величина допуска на погрешность составляет не более 20%, что дает немалое отклонение, которое обязательно следует учитывать при работе точных приборов;
- при использовании цветовых маркировок для керамических или углеродистых резисторов, детали будут иметь черную полосу, характеризующую их возможную погрешность;
Определение допустимого отклонения по цветовой маркировке
наибольшее распространение они получили в силовом оборудовании, где основная роль резистора заключается в гашении величины токовой нагрузки, а существующая погрешность не окажет существенного влияния.
Маркировка
Буквенно-цифровой код
Элементы с проволочными выводами обозначаются нанесением на поверхность корпуса надписей. Числа обозначают номинал, а буквы соответствуют диапазону измерения. Буквы «E» и «R» для Ом, «K» обозначает килоом, «M» – мегом.
Литера в маркировке выступает децимальной точкой. Например, обозначение 5R8 соответствует сопротивлению 5,8 Ом, 7К8 означает 7,8 кОм, а М59 равно 590 кОм.
Цветовая кодировка
Для малогабаритных компонентов, у которых невозможно прочитать надписи, разработана цветовая маркировка резисторов при помощи цветных полосок.
Ряд цветных полосок сдвинут к краю корпуса, и отсчет начинается с ближней к краю полосы.
Если маркировка содержит пять полос, тогда первые три покажут величину сопротивления в омах, следующая определяет множитель, и последняя обозначает допуск.
Кодировка SMD элементов
На фото резисторов для поверхностного монтажа видно, что малые размеры требуют применения других методов обозначения. Производители ввели три базовых способа нанесения кодировки, объединив изделия в группы по размеру.
Изделия с допуском 2, 5 и 10%. На корпусе цифровое клеймо, например 330, 683, 474. Первые два числа обозначили мантиссу, а третья выступает показателем степени числа 10. Соответственно надпись 330 показывает 33*1=33 Ом, 683 обозначает 68*1000=68 кОм, 473 соответственно 47*10000=470 кОм. В некоторых моделях используется буква «R» как децимальная точка.
Модели типоразмера 0805 и другие с однопроцентным допуском обозначаются по схожему с первой группой принципу: первые три цифры это мантисса, четвертая, множитель – степень основания 10, также допускается использовать литеру «R». Набор 7430 соответствует значению 743 Ом
SMD типоразмера 0603 маркируются комбинацией из двух цифр и буквы, которая определяет степень множителя: A – нулевая степень, B – первая, C – вторая, D – третья, E – четвертая, F – пятая, R – минус первая, S – минус вторая, Z – минус третья степень. Число обозначает код, по которому в таблице EIA-96 отыскивается мантисса.
Например, код 75С. 75 в таблице соответствует 590. Буква «С» указывает на множитель 100. Соответственно 590*100=59 кОм.
Ряд Е12
В сравнении с предыдущим, будет иметь уже не шесть, а двенадцать вариантов номиналов для электронных компонентов от 1 до 8,2. Значение номинальных данных имеет пропорциональное увеличение.
По своим характеристикам ряды Е12 отличаются следующими данными:
- допустимая погрешность катушек индуктивности или резисторов составляет не больше 10%;
- если у резистора имеется цветная маркировка, то полоска, указывающая на возможное отклонение от заявленного сопротивления должна иметь серый или серебристый цвет;
- их сфера применения охватывает сферу подстроечных и переменных резисторов, также используется для некоторых бытовых приборов.
Особенности стандартного ряда Е24
Свойственное ряду сопротивлений е24 стандартное отклонение составляет 5%. Такая точность считается достаточной для рутинной радиолюбительской деятельности, поэтому данная серия получила широкое распространение.
Важно! Корпуса изделий зачастую снабжаются маркировкой из цветовых полос, позволяющей получить представление об их основных характеристиках. Отдельные фирмы-изготовители пользуются разными системами кодировки, поэтому целесообразно найти таблицу, используемую производителем, и изучить, что обозначают те или иные цвета и их последовательности. Расшифровка маркировки также может быть найдена в прилагаемой к деталям документации или на упаковке. Зная активное сопротивление изделия, можно посчитать его вклад в мощность цепи.
Радиодетали с маркировкой из полосок
Использование рядов упрощает кодировку номинальных показателей резистивных деталей, давая представление и о точности параметра. Из линейки можно получить другую (более или менее точную), если знать законы ее образования. Подобные линии существуют и для индуктивных катушек и конденсаторов.
Маркировка резисторов
Простой калькулятор расчёта номинала резистора по цветам. Кликая мышкой по цветам в таблице, раcкрашиваем резистор полосками.
- В итоге получаем номинал и допуск нужного нам резистора.
- Первая полоса, от которой ведётся отсчёт, обычно более широкая или находится ближе к выводу резистора.
Прежде всего следует обратить внимание на относительно новый и не всем знакомый стандарт маркировки EIA-96, который состоит из трёх символов — двух цифр и буквы. Компактность написания компенсируется неудобством расшифровки кода с помощью таблицы
Трёхсимвольная маркировка EIA96
Кодировка планарных элементов (SMD) в стандарте EIA-96
предусматривает определение номинала из трёх символов маркировки для прецизионных (высокоточных) резисторов с допуском 1%.
Первые две цифры — код номинала от 01
соответствует числу номинала от
100
до
976
согласно таблице.Третий символ — буква — код множителя.
Каждая из букв X
,
Z
,
A
,
B
,
C
,
D
,
E
,
F
,
H
,
R
,
S
соответствует множителю согласно таблице.Номинал резистора определится произведением числа и множителя.
Принцип расшифровки кодов SMD резисторов стандартов E24
значительно проще, не требует таблиц и описан отдельно ниже.
Предлагается онлайн калькулятор для раскодировки резисторов EIA-96
,
E48
. Сопротивление 0ом ±1%,
EIA-96
в результате вычислений означает некорректный ввод.
| КодЧислоКодЧислоКодЧислоЧислоЧисло 01 | 100 | 25 | 178 | 49 | 316 | 73 | 562 |
| 02 | 102 | 26 | 182 | 50 | 324 | 74 | 576 |
| 03 | 105 | 27 | 187 | 51 | 332 | 75 | 590 |
| 04 | 107 | 28 | 191 | 52 | 340 | 76 | 604 |
| 05 | 110 | 29 | 196 | 53 | 348 | 77 | 619 |
| 06 | 113 | 30 | 200 | 54 | 357 | 78 | 634 |
| 07 | 115 | 31 | 205 | 55 | 365 | 79 | 649 |
| 08 | 118 | 32 | 210 | 56 | 374 | 80 | 665 |
| 09 | 121 | 33 | 215 | 57 | 383 | 81 | 681 |
| 10 | 124 | 34 | 221 | 58 | 392 | 82 | 698 |
| 11 | 127 | 35 | 226 | 59 | 402 | 83 | 715 |
| 12 | 130 | 36 | 232 | 60 | 412 | 84 | 732 |
| 13 | 133 | 37 | 237 | 61 | 422 | 85 | 750 |
| 14 | 137 | 38 | 243 | 62 | 432 | 86 | 768 |
| 15 | 140 | 39 | 249 | 63 | 442 | 87 | 787 |
| 16 | 143 | 40 | 255 | 64 | 453 | 88 | 806 |
| 17 | 147 | 41 | 261 | 65 | 464 | 89 | 825 |
| 18 | 150 | 42 | 267 | 66 | 475 | 90 | 845 |
| 19 | 154 | 43 | 274 | 67 | 487 | 91 | 866 |
| 20 | 158 | 44 | 280 | 68 | 499 | 92 | 887 |
| 21 | 162 | 45 | 287 | 69 | 511 | 93 | 909 |
| 22 | 165 | 46 | 294 | 70 | 523 | 94 | 931 |
| 23 | 169 | 47 | 301 | 71 | 536 | 95 | 953 |
| 24 | 174 | 48 | 309 | 72 | 549 | 96 | 976 |
| 0.001 | |
| Y or R | 0.01 |
| X or S | 0.1 |
| A | 1 |
| B or H | 10 |
| C | 100 |
| D | 1000 |
| E | 10000 |
| F | 100000 |
Маркировка из трёх цифр. Первые две цифры — число номинала. Третья цифра — десятичный логарифм множителя. 0=lg1, множитель 1.1=lg10, множитель 10.2=lg100, множитель 100.3=lg1000, множитель 1000.И т.д., соответственно количеству нулей множителя. Произведение числа и множителя определит номинал резистора. В данной статье используйте окно калькулятора выше, что и для EIA-96.
Обозначение резисторов на принципиальных схемах.
На принципиальных схемах постоянные резисторы, независимо от их типа, изображают в виде прямоугольника
, а выводы резистора изображают в виде линий, проведенных от боковых сторон прямоугольника. Такое обозначение принято повсеместно, однако в некоторых зарубежных схемах используется обозначение резистора в форме зубчатой линии (пилы).
Рядом с условным обозначением ставят латинскую букву «R
» и порядковый номер резистора в схеме, а также указывают его номинальное сопротивление в единицах измерения Ом, кОм, МОм.
Значение сопротивления от 0 до 999 Ом обозначают в омах
, но единицу измерения не ставят:
— 15 Ом
680
– 680 Ом
920
— 920 Ом
На некоторых зарубежных схемах для обозначения Ом ставят букву R
— 1,3 Ом
33R
– 33 Ом
470R
— 470 Ом
Значение сопротивления от 1 до 999 кОм обозначают в килоомах
с добавлением буквы «
к
»:
— 1,2 кОм
10к
— 10 кОм
560к
— 560 кОм
Значение сопротивления от 1000 кОм и больше обозначают в единицах мегаом
с добавлением буквы «
М
»:
— 1 МОм
3,3М
— 3,3 МОм
56М
— 56 МОм
Резистор применяют согласно мощности, на которую он рассчитан, и которую может выдержать без риска быть испорченным при прохождении через него электрического тока. Поэтому на схемах внутри прямоугольника прописывают условные обозначения, указывающие мощность резистора: двойной косой чертой обозначают мощность 0,125 Вт; прямой чертой, расположенной вдоль значка резистора, обозначают мощность 0,5 Вт; римскими цифрами обозначается мощность от 1 Вт и выше.
SMD резисторы
Резисторы SMD ввиду своих незначительных размеров имеют индивидуальную маркировку. Это могут быть как цифры, так и цифры с буквами. Обозначения встречаются в трёх вариациях:
- Три цифры – два первых знака покажут значение сопротивления, а последний — множитель.
- Четыре цифры – три начальные из них указывают сопротивление резистора, а четвёртая расскажет о множителе.
- Две цифры и символ – в первых двух цифрах скрывается показатель сопротивления, но для их расшифровки потребуется воспользоваться таблицей. Символ же обозначит множитель.
Учитывать необходимо и букву, которая указывает множитель: S=10¯²; R=10¯¹; B=10; C=10²; D=10³; E=10⁴.
Что же касается любителей и новичков, то для них значительно проще определить номинал деталей с помощью таблиц, которые можно распечатать и всегда держать под рукой, или онлайн-калькуляторов, помогающих точно определить параметры детали.
Ключевые понятия в калькуляторе резисторов
Абсолютно любому цвету в калькуляторе присваивается определенное значение, как и каждому определению, собственно говоря.
Итак, для практичного использования нашего устройство необходимо знать о его “ключевых определениях”, которые помогут в дальнейшем разобраться с цветовым кодом, то бишь маркировкой.
- “Валентность” и “множитель” — это величины, которые помогают определить фактическое сопротивление.
- “Толерантность” — это значение указывает на ту величину, на которую и может фактическое, то есть полученное сопротивление отклоняться от нормального.
Резисторы постоянного сопротивления (постоянные резисторы).
Постоянным считается резистор, сопротивление которого в процессе работы остается неизменным
. Конструктивно такой резистор представляет собой керамическую трубку, на поверхность которой нанесен токопроводящий слой, обладающий определенным омическим сопротивлением. По краям трубки напрессованы металлические колпачки, к которым приварены выводы резистора, сделанные из облуженной медной проволоки. Сверху корпус резистора покрыт влагостойкой цветной эмалью.
Керамическую трубку называют резистивным элементом
и в зависимости от типа токопроводящего слоя, нанесенного на поверхность, резисторы разделяются на
непроволочные
и
проволочные
.
2.1. Непроволочные резисторы.
Непроволочные резисторы используются для работы в электрических цепях постоянного и переменного тока, в которых протекают сравнительно небольшие токи нагрузки. Резистивный элемент резистора выполнен в виде тонкой полупроводящей пленки
, нанесенной на керамическое основание.
Полупроводящая пленка называется резистивным слоем
и изготавливается из пленки однородного вещества толщиной 0,1 – 10 мкм (микрометр) или из
микрокомпозиций
. Микрокомпозиции могут быть выполнены из углерода, металлов и их сплавов, из окислов и соединений металлов, а также в виде более толстой пленки (50 мкм), состоящей из размельченной смеси проводящего вещества.
В зависимости от состава резистивного слоя резисторы разделяются на углеродистые, металлопленочные (металлизированные), металлодиэлектрические, металлоокисные и полупроводниковые. Наиболее широкое применение получили металлопленочные и углеродистые композиционные постоянные резисторы. Из резисторов отечественного производства можно выделить МЛТ, ОМЛТ (металлизированный, лакированный эмалью, теплостойкий), ВС (углеродистые) и КИМ, ТВО (композиционные).
Непроволочные резисторы отличаются малыми размерами и массой, низкой стоимостью, возможностью применения на высоких частотах до 10 ГГц. Однако они недостаточно стабильны, так как их сопротивление зависит от температуры, влажности, приложенной нагрузки, продолжительности работы и т.п. Но все же положительные свойства непроволочных резисторов настолько значительны, что именно они получили наибольшее применение.
2.2. Проволочные резисторы.
Проволочные резисторы применяются в электрических цепях постоянного тока. При изготовлении резистора на его корпус в один или два слоя наматывается тонкая проволока, сделанная из никелина, нихрома, константана или других сплавов с высоким удельным электрическим сопротивлением. Высокое удельное сопротивление провода позволяет выполнить резистор с минимальным расходом материалов и небольших размеров. Диаметр применяемых проводов определяется плотностью тока, проходящего через резистор, технологическими параметрами, надежностью и стоимостью, и начинается с 0,03 – 0,05 мм.
Для защиты от механических или климатических воздействий и для закрепления витков резистор покрывается лаками и эмалями или герметизируется. Вид изоляции влияет на теплостойкость, электрическую прочность и наружный диаметр провода: чем больше диаметр провода, тем толще слой изоляции и тем выше электрическая прочность.
Наибольшее применение нашли провода в эмалевой изоляции ПЭ (эмаль), ПЭВ (высокопрочная эмаль), ПЭТВ (теплостойкая эмаль), ПЭТК (теплостойкая эмаль), достоинством которой является небольшая толщина при достаточно высокой электрической прочности. Распространенными резисторами большой мощности являются проволочные эмалированные резисторы типа ПЭВ, ПЭВТ, С5-35 и др.
По сравнению с непроволочными резисторами проволочные отличаются более высокой стабильностью. Они могут работать при более высоких температурах, выдерживают значительные перегрузки. Однако они сложнее в производстве, дороже и малопригодны для использования на частотах выше 1- 2 МГц, так как обладают высокой собственной емкостью и индуктивностью, которые проявляются уже на частотах в несколько килогерц.
Поэтому в основном их применяют в цепях постоянного тока или тока низких частот, там, где требуются высокие точности и стабильность работы, а также способность выдерживать значительные токи перегрузки вызывающие значительный перегрев резистора.
С появлением микроконтроллеров современная техника стала более функциональнее и одновременно с этим намного миниатюрнее. Использование микроконтроллеров позволило упростить электронные схемы и тем самым уменьшить потребление тока устройствами, что сделало возможным миниатюризировать элементную базу. На рисунке ниже показаны SMD резисторы, которые припаиваются на плату со стороны печатного монтажа.
Резистор.
Итак, начнем с основного определения резистора. Резистор – это, в первую очередь, пассивный элемент электрической цепи, который имеет определенное значение сопротивления (оно может быть постоянным и переменным). Предназначен этот элемент для линейного преобразования силы тока в напряжение и наоборот. Ведь как мы помним из закона Ома, напряжение и сила тока связаны друг с другом как раз через величину сопротивления:
Резисторы являются одними из самых широко используемых компонентов. Редко можно встретить схему, в которой бы не было ни одного резистора Основным параметром резистора, как уже понятно из определения, является его электрическое сопротивление, измеряемое в Омах (Ом).
Таблицы номиналов
Сразу отметим, что цифры из всех рядов одинаковы и для конденсаторов, и для резисторов, и для дросселей. Но есть некоторые особенности. Сразу оговоримся, что самыми распространёнными являются:
- E3 (в настоящее время почти не используется, но можно встретить старые элементы ему соответствующие);
- E6;
- E12;
- E24;
Как мы уже сказали, от ряда номиналов, к которому относится электронный компонент, зависит и допустимое отклонение от указанного номинала. Таблицу допустимых отклонений вы видите ниже:
Номиналы у резисторов постоянного и переменного сопротивления
Когда электрический ток проходит через резистор из-за наличия на нем напряжения, электрическая энергия теряется резистором в виде тепла, и чем больше этот ток протекает, тем горячее резистор. Это известно как номинальная мощность резистора .
Резисторы оцениваются по значению их сопротивления и электрической мощности, выраженной в ваттах ( Вт ), которые они могут безопасно рассеивать, основываясь в основном на их размере. Каждый резистор имеет максимальную номинальную мощность, которая определяется его физическим размером, поскольку, как правило, чем больше площадь его поверхности, тем большую мощность он может безопасно рассеивать в окружающем воздухе или в радиаторе.
Резистор может использоваться при любой комбинации напряжения (в пределах разумного) и тока, если его «Номинальная мощность рассеивания» не превышена, а номиналы резисторов указывают, сколько мощности резистор может преобразовывать в тепло или поглощать без какого-либо ущерба для себя.
Резистор. Номинальная мощность
Иногда называют Резисторы Ваттность Оценка и определяется как количество тепла , что резистивный элемент может рассеивать в течение неопределенного периода времени без ухудшения его производительности. Рассмотрим далее как обозначается резистор.
Номинальная мощность резистора, пример №1
Какова максимальная номинальная мощность в ваттах фиксированного резистора, который имеет напряжение 12 вольт на своих клеммах и ток 50 миллиампер, протекающий через него.
Учитывая то , что мы знаем значения напряжения и тока выше, мы можем подставить эти значения в следующее уравнение: P = V * I .
Номинальная мощность резистора, пример №2
Рассчитайте максимальный безопасный ток, который может пройти через резистор 1,8 кОм, рассчитанный на 0,5 Вт.
Опять же , как мы знаем , рейтинг резисторов питания и его сопротивление, теперь мы можем подставить эти значения в стандартное уравнение мощности: P = I 2 R .
Все резисторы имеют максимальную мощность рассеиваемой мощности , которая представляет собой максимальное количество энергии, которое оно может безопасно рассеивать без ущерба для себя. Резисторы, которые превышают максимальную номинальную мощность, как правило, поднимаются в дыму, обычно довольно быстро, и повреждают цепь, к которой они подключены. Если резистор должен использоваться вблизи его максимальной номинальной мощности, тогда требуется некоторая форма радиатора или охлаждения.
Номинальная мощность резистора является важным параметром, который следует учитывать при выборе резистора для конкретного применения. Его работа заключается в сопротивлении току, протекающему через цепь, и это происходит за счет рассеивания нежелательной энергии в виде тепла. Выбор резистора с малым значением мощности, когда ожидается высокое рассеивание мощности, приведет к перегреву резистора, разрушая как резистор, так и цепь.
До сих пор мы рассматривали резисторы, подключенные к постоянному источнику постоянного тока, но в следующем уроке о резисторах мы рассмотрим их поведение, подключенных к синусоидальному источнику переменного тока, и покажем, что напряжение, ток и, следовательно, потребляемая мощность резистором, используемым в цепи переменного тока, все в фазе друг с другом.
Конденсаторы
Параллельное соединение конденсаторов
Параллельное соединение конденсаторов, это когда один из контактов всех конденсаторов соединен в одну общую точку, а другой контакт всех конденсаторов соединен в другую общую точку. При этом между пластинами каждого конденсатора будет одна и та же разность потенциала, так как все они заряжаются от общего источника.
Общая емкость всех конденсаторов при параллельном подключении будет равна сумме всех емкостей конденсаторов, так как общее количество электричества на всех конденсаторах будет равно сумме количеств электричества, помещающихся на каждом из конденсаторов, так как заряд каждого их конденсаторов происходит независимо от заряда других конденсаторов данной группы.
РЯДЫ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ЗНАЧЕНИИ ДЛЯ РЕЗИСТОРОВ И КОНДЕНСАТОРОВ
Числа, приведенные в табл. 1, и группы чисел, кратные 10, составляют ряды предпочтительных чисел и соответствующие им допускаемые отклонения:
a) номинальных значений сопротивления резисторов;
b) номинальных значений емкости конденсаторов постоянной емкости.
| Е24 | Е12 | Е6 | ЕЗ |
| Допуск ± 5 % | Допуск ± 10 % | Допуск ± 20 % | Допуск св. ± 20 % |
| 1,0 | 1,0 | 1,0 | 1,0 |
| 1,1 | |||
| 1,2 | 1,2 | ||
| 1,3 | |||
| 1,5 | 1,5 | 1,5 | |
| 1,6 | |||
| 1,8 | 1,8 | ||
| 2,0 | |||
| 2,2 | 2,2 | 2,2 | 2,2 |
| 2,4 | |||
| 2,7 | 2,7 | ||
| 3,0 | |||
| 3,3 | 3,3 | 3,3 | |
| 3,6 | |||
| 3,9 | 3,9 | ||
| 4,3 | |||
| 4,7 | 4,7 | 4,7 | 4,7 |
| 5,1 | |||
| 5,6 | 5,6 | ||
| 6,2 | |||
| 6,8 | 6,8 | 6,8 | |
| 7,5 | |||
| 8,2 | 8,2 | ||
| 9,1 |
Издательство стандартов, 1991 Стандартинформ, 2006
Примечание. Ряд ЕЗ состоит из округленных значений теоретических чисел НО» и получен из ряда Е6 путем исключения четных членов.
Ряд Е6 состоит из округленных значений теоретических чисел НО» и получен из ряда Е12 путем исключения четных членов.
Ряд Е12 состоит из округленных значений теоретических чисел VI 0й и получен из ряда Е24 путем исключения четных членов.
Ряд Е24 состоит из округленных значений теоретических чисел VI 0п, где показатель степени п — целое положительное или отрицательное число.
Принципы построения рядов
Сопротивление резистора — формула для рассчета
Серию резисторов е24 можно приближенно описать в виде геометрической прогрессии. Входящие в эту линейку компоненты могут поделить интервал [1;10] на равные отрезки, число которых равно наименованию таблицы (24). Серии, включающие меньшее число составляющих, могут быть получены через удаление четных элементов из исходной линейки. Если в прогрессии, описывающей таблицу Е24, будет применяться знаменатель 101/24, то для Е12 его значение будет равно 101/12, а для Е6 – 101/6. Серии, в которых больше 24 чисел, приближаются к прогрессии с почти абсолютной точностью. В знаменателе 101/k число k является утроенной степенью двойки. Помимо этого, линейки могут быть описаны последовательностями десятичных логарифмов. Вычислить номинал резисторного устройства можно, воспользовавшись калькулятором онлайн.
Важно! Подсчитать номинальный показатель для компонента той или иной серии можно, воспользовавшись следующим выражением: V(k)=10k/K=exp((k/K)*ln 10). Здесь К – это номер самой линейки (6, 12, 24 – числа, стоящие вслед за литерой Е), k – порядковый номер номинального значения внутри нее.
Таблицами значений можно пользоваться и следующим образом. Если при расчете необходимых показателей для некоторой цепи выявилось, что необходимо приобрести резистор, к примеру, на 1180 Ом, а доступ имеется только к стандартным деталям (не повышенной точности), можно взять таблицу Е24. В ней есть значения 1,1 и 1,2. Они перемножаются на 10 столько раз, чтобы получились показатели, схожие с необходимыми. В данном случае после троекратного умножения получаются 1100 и 1200. Вторая величина ближе к искомой, соответственно, именно такой компонент целесообразно приобретать.
Что такое номинал резистора
Номинальная мощность резистора – это спецификация, которая служит для определения максимальной мощности, которую может выдержать резистор. Таким образом, если резистор имеет номинальную мощность 1/4 Вт, 1/4 Вт – это максимальная мощность, которая должна подаваться на резистор.
Когда ток проходит через электрические компоненты, он обычно генерирует тепло. Если ток достаточно мал и подходит для цепи, это тепло обычно незначительно и незаметно в цепи. Но если ток достаточно велик, он может создать значительное количество тепла в цепи. Ток может расплавить компоненты и, возможно, создать замыкания в цепи.
Вот почему резисторы имеют номинальную мощность – для указания максимально допустимого количества энергии, которое может проходить через него. Если эта мощность будет превышена, резистор может не выдержать питания и может расплавиться и создать короткое замыкание в цепи, что может привести к еще большей опасности для цепи.
Как образуется ряд, какие бывают, принципы построения
Давайте теперь определим силу так, чтобы мы точно знали, что имеется в виду, когда речь идет о власти. Мощность определяется как электрическая энергия, которую может обеспечить цепь. Уравнение, которое показывает мощность цепи, равно P = VI, где P – мощность, V – напряжение, а I – ток. В качестве альтернативы, поскольку закон Ома может быть подставлен в это уравнение, мощность также выражается как
Давайте сейчас рассмотрим несколько примеров резисторов и номиналов мощности, которые нам понадобятся для того, чтобы вы получили практическую идею: – Допустим, у нас есть резистор 800 Ом с напряжением 12 вольт, питающий цепь для зажигания светодиода. Пренебрегая сопротивлением провода и светодиода, которые пренебрежимо малы, мощность, которую будет обеспечивать схема, будет:
Здесь достаточно 1/4 Вт резистора, который подходит для схемы. – Допустим, теперь у нас есть резистор 150 Ом с напряжением 15 В, питающий цепь для управления двигателем. Мощность, которую схема будет подавать на двигатель, – это:
Обычно в электронных цепях номинальная мощность не учитывается, поскольку обычно подходит стандартный резистор 0,25 Вт, поскольку электронные схемы в подавляющем большинстве работают с низким напряжением и низким током; и, таким образом, низкая мощность. По таким характеристикам можно легко узнать Е24 резисторы.
Но в случае цепей с высоким напряжением и низким сопротивлением (высокая мощность) следует тщательно выбирать номиналы мощности резисторов, поскольку в цепи подается больше энергии. Всегда выбирайте резистор с более высокой номинальной мощностью, чем мощность, используемая в цепи, чтобы резистор не разрушался из-за перегрева; это только послужит причиной других опасностей или неисправностей в цепи.
Стандартные номинальные значения мощности резисторов: 0,25 Вт, 0,5 Вт, 1 Вт, 2 Вт, 5 Вт и 25 Вт. Таким образом, разработчик схемы должен выбрать соответственно для схемы.
Номинальные ряды с большим числом элементов
Помимо трех рассмотренных линий номиналов сопротивлений резисторов, существуют значительно более точные: у таблицы Е48 отклонение находится в районе 2% в обе стороны, для Е96 – 1%, у Е192 – около 0,5%. Знаменатели прогрессий у таких серий описываются числом 101/k , где k – цифра, вместе с буквой Е описывающая название линии. Последние две группы принято относить к классификациям, обладающим наивысшей точностью.
Существует и, наоборот, максимально грубая серия – Е3. Ее погрешность составляет целых 50%. Таким образом, у относящихся к ней деталей сопротивление может изменяться до половины своего значения в обе стороны. Здесь тройка умножена на нулевую степень двойки, равную единице. На практике эта линия в настоящее время практически не используется, но при работе со старыми устройствами можно обнаружить радиодетали, соответствующие Е3. Закономерности, справедливые для двух соседних серий элементов, будут распространяться и на Е3, и на Е6.
Номинальные ряды E6, E12 и E24
Используемые в практике линейки интервалов, в том числе е24 ряд, имеют в названии цифровой код после литеры Е. Он означает количество показателей номиналов в рамках десятичного промежутка. Сама буква Е обозначает соответствие нормативам Electronic Industries Alliance. Несколько различных номинальных серий нужно для того, чтобы охватывать максимально возможное число значений сопротивления, задействованных при изготовлении разного рода электронных компонентов. Стандартизировать данные параметры в табличные блоки стало принято также для того, чтобы добиться унификации кодировки радиодеталей, производящихся в разных странах.
Ряд Е6 включает в себя наименьшее число элементов и имеет наибольшие расстояния между ними. Помимо этого, у этой линии максимальный процент погрешности – 20. Погрешностью называется возможное отклонение значения от номинала в большую или меньшую сторону. Чем больше значение цифры, стоящей вслед за буквой Е в наименовании линейки, тем большее количество элементов она включает и тем выше ее точность.
Число в названии соответствует количеству элементов линейки; самая многочисленная из имеющихся – Е192. Внутри каждый последующий компонент имеет номинал немного более, чем на удвоенную погрешность превышающий таковой у предыдущего. Пользуясь таблицей номиналов резисторов для того или иного ряда, можно определить показатель для конкретной радиодетали. Если сравнить две соседних таблицы, можно увидеть, что систему с меньшим числом элементов можно получить из таковой с большим посредством вычеркивания четных компонентов.
Важно! Линейка Е6 предназначается для использования при работе с резисторами, обладающими переменным сопротивлением. Более точные ряды для таких деталей не применяются и разработаны для изделий с постоянным сопротивлением.
Линейка Е12 включает в два раза большее число элементов, чем предыдущая, и обладает вдвое меньшей погрешностью (10%). Ряд Е24 резисторы и Е48 сохраняют тот же принцип – показатели допустимого отклонения у них равны соответственно 5% и 2,5% в ту и другую стороны. Используются также серии Е96 и Е192, у последней из них отклонение составляет меньше процента. Такие низкие показатели дают возможность отнести детали, нормируемые по двум последним таблицам, в категорию обладающих повышенной точностью.
Сравнительная таблица разных серий номиналов
Номинальные ряды с большим числом элементов
Ряд E48 соответствует относительной точности ±2 %, E96 — ±1 %, E192 — ±0,5 %, этот же ряд используется и для точности 0,25% и 0,1%. Элементы этих рядов образуют геометрическую прогрессию со знаменателями 101/48 ≈ 1,04914, 101/96 ≈ 1,024275, 101/192 ≈ 1,01206483 и могут быть вычислены на калькуляторе.
Номинальные ряды E48, E96, E192
Номиналы резисторов. Таблица, онлайн калькулятор
В 1952 году IEC (IEC — международная электротехническая комиссия) утвердила стандартные значения для резисторов, называемые номинальный ряд резисторов.
История создание номинального ряда резисторов началась в первые годы прошлого века, в то время когда большинство резисторов были углеродно-графитовыми с относительно большими производственными допусками.
Идея создания номинального ряда довольно простая — установить стандартные значения для резисторов на основе допусков, с которыми они могут быть изготовлены.
Номиналы резисторов
Рассмотрим это на простом примере. Допустим, есть группа резисторов имеющих 10% отклонение от номинала (как в большую, так и в меньшую сторону).
Предположим, что первое предпочтительное значение должно быть равно 100 Ом. Следовательно, не имеет смысла изготавливать резистор, например на 105 Ом, так как резистор с сопротивлением 105 Ом падает в 10% диапазон допуска резистор на 100 Ом (90…110 Ом).
Поэтому следующее рациональное значение сопротивления должно быть в районе 120 Ом, поскольку резисторы на 100 Ом с допуском 10% имеют значение где-то между 90 Ом и 110 Ом, резистор 120 Ом имеет значение в диапазоне между 108 и 132 Ом, перекрывая тем самым диапазон между 100 и 120 Ом.
Следуя этой логике, стандартные номиналы резисторов с отклонением 10% в диапазоне между 100 и 1000 Ом будут следующие: 100, 120, 150, 180, 220, 270, 330 и так далее (с соответствующим округлением).
Номиналы резисторов — таблица
Буква «Е» обозначает, что резистор из номинального ряда EIA. Идущее после буквы «Е» число указывает на количество логарифмических шагов в диапазоне от 100 до 1000.
Ниже, в таблице номиналов резисторов, приведены значения от 1 Ом до 910 кОм. Это почти весь стандартный ряд, если требуется сопротивление в любом другом диапазоне (Ом, кОм, мОм), его номинал может быть получен простым делением или умножением на 10 данных из таблицы.
Отличия между сериями:
- Е6 — допуск 20%,
- E12 — допуск 10%
- E24 — допуск 5% (и 2%)
- Е48 — допуск 2%
- E96 — допуск 1%
- E192 — допуск 0,5, 0,25, 0,1% и выше
Номиналы резисторов — онлайн калькулятор
Для удобства привожу калькулятор для быстрого подбора сопротивления из стандартного номинального ряда резисторов.
Примечание: в окно «Расчетное сопротивление» вписывайте значение без префиксов (кОм, МОм). Например, для поиска ближайшего значения для сопротивления 38 Ом – вводим 38. То же самое справедливо и для 38 кОм – вводим 38 (не забывая, что результат относится к кОм)
Урок 2.2 — Резисторы
Резистор – самый распространённый электронный компонент. В любом радиоэлектронном устройстве (телевизоре, плеере, компьютере), в любом наборе Мастер Кит резисторов больше всех других деталей. Рези́стор или сопротивление (англ. resistor, от лат. resisto — сопротивляюсь) — пассивный элемент электрических цепей, обладающий определённым или переменным значением электрического сопротивления, предназначенный для линейного преобразования силы тока в напряжение и напряжения в силу тока, ограничения тока, поглощения электрической энергии и др.
Радиолюбители иногда называют эту деталь – сопротивление. Но лучше всё же придерживаться такого правила: радиодеталь называть резистором, а вот его физическую величину – сопротивлением. То есть корректно сказать так: «этот резистор имеет сопротивление 1 кОм», или «резистор номиналом 1 кОм», или «резистор упал со стола и куда-то затерялся». И не нужно говорить: «подай-ка мне вон то сопротивление, да поживее!».
Так выглядит и обозначается на схемах резистор:
Резисторы не имеют полярности и могут устанавливаться на печатную плату в любом положении выводов.
Номинал (сопротивление) резистора
Основной параметр резистора – его сопротивление. Размерностью сопротивления является Ом (в честь немецкого физика с такой фамилией).
Как и любую другую фамилию, например, Иванов или Сидоров, Ом надо писать с большой буквы: 1 Ом, 5 Ом и т.п. Только очень большие невежи пишут: 3 ом или 100 ом.
Другие часто встречающиеся единицы размерности: килоОм (кОм) и мегаОм (МОм):
1 кОм = 1000 Ом
1 МОм = 1000 кОм
Номинал современного резистора маркируется на его корпусе цветовыми полосами. Такая система маркировки удобнее для автоматического монтажа и контроля на производстве с помощью систем промышленного зрения, но вот радиолюбителю придётся помучаться.
Есть два основных способа определения номинала резистора:
1. При помощи специальных справочных таблиц. Эти таблицы представлены и в инструкциях к наборам, и на сайте Мастер Кит, и на многих других сайтах в сети Интернет, и в радиолюбительской литературе.
Один из вариантов таблицы цветовая маркировка резисторов:
Но я настоятельно рекомендую определять номинал резистора способом №2 – как более простым и удобным.
2. При помощи измерительного прибора (мультиметра). Самый простой такой прибор можно купить за 150-200 рублей в радиомагазинах, на радиорынках, в крупных сетевых магазинах хозтоваров, или же заказать через интернет-магазины радиотоваров («Электронщик», «Десси» и т.п.). Кроме того, в номенклатуре Мастер Кит имеется набор-конструктор NM1006K Уникальность этого набора в том, что вы не только приобретаете высококачественный прибор, но и ознакомитесь в процессе сборки с принципом работы мультиметра, а также получите навыки монтажа и пайки электронных устройств.
Мультиметр будет полезен не только при определении номинала резистора. Это основной прибор радиолюбителя, поэтому мультиметр рекомендуется приобрести в любом случае.
Работать с мультиметром просто и удобно, правила обращения с ним имеются в прилагаемой к прибору инструкции.
Допуск (или точность) резистора
Любой резистор имеет номинальное сопротивление (например, 470 Ом) и фактическое сопротивление. Допустим, мы измерили мультиметром несколько резисторов номиналом 470 Ом и получили значения: 473 Ом, 491 Ом, 463 Ом… Что это – резисторы бракованные? Нет, это не так.
При производстве резисторов очень сложно достичь абсолютно идентичных значений их номиналов. Вернее, можно, но это ведёт к серьёзному удорожанию этих радиодеталей. Учитывая, что большинство не только радиолюбительских, но и промышленных схем прекрасно работают при изменении номинала резистора в пределах 10%, добиваться полной идентичности сопротивлений резисторов не только дорогое, но и бесполезное занятие.
Современные стандартные резисторы имеют допуск (или точность) 1% или 5% (ещё несколько лет назад стандартом считалась точность 10%). Поэтому, например, резистор номинальным сопротивлением 470 Ом и допуском 5% может иметь фактическое сопротивление в диапазоне от 447 Ом до 493 Ом, и это абсолютно нормально.
Производятся также резисторы повышенного класса точности: 0,1% или даже выше, но в радиолюбительской практике они, как правило, не используются.
Мощность резистора
Если через резистор сопротивлением 50 Ом течет ток 0,1 А, то он рассеивает мощность 0,5 Вт. Если резистор не рассчитан на такую мощность, то он может перегреться и сгореть.
Стандартные резисторы имеют мощность 0,125 Вт (таких резисторов большинство в электронной аппаратуре и в наборах Мастер Кит), 0,25 Вт, 0,5Вт, 1 Вт, 3 Вт, 5 Вт… Чем резистор мощнее, тем больше его размеры. На рисунке ниже показан резистор мощностью 5 Вт сопротивлением 2 кОм:
Обратите внимание: этот резистор маркируется уже не цветовыми полосами, а явно – с помощью букв и цифр.
Параллельное и последовательное соединение резисторов
1. Последовательное соединение резисторов.
Допустим, вам требуется резистор сопротивлением 20 кОм, но под рукой только резисторы сопротивлениями 3 кОм, 2 кОм и 15 кОм. Соедините все три резистора последовательно – и вы получите необходимое сопротивление 20 кОм.
Запомните правило: при последовательном соединении общее сопротивление всей цепочки резисторов будет равно сумме сопротивлений каждого из резисторов, или:
Rобщ=R1+R2+R3+…
2. Параллельное соединение резисторов.
Рассмотрим другую ситуацию: вам нужен резистор сопротивлением 20 кОм, но у вас имеются только резисторы номиналами 33 кОм и 47 кОм. Соедините эти резисторы параллельно, и общее сопротивление цепи будет (33*47)/(33+47) = 19.3 кОм – то есть практически то, что нам нужно!
При параллельном сопротивлении двух резисторов общее сопротивление цепочки рассчитывается по такой формуле:
R = (R1*R2)/(R1 + R2)
Если параллельно соединяются более двух резисторов, то общее сопротивление цепочки рассчитывается так:
1 = 1 + 1 + 1 + .
R R1 R2 R3
Переменные и подстроечные резисторы
Выше мы рассматривали постоянные резисторы, то есть резисторы, сопротивление которых не может изменяться: 1 кОм, 510 Ом, 33 кОм… Но для регулировки громкости, напряжения, частоты удобно применять резисторы, способные изменять своё сопротивление. Такие резисторы называются переменными. Переменный резистор имеет вал, на который можно одеть ручку. Вращая ручку, сопротивление переменного резистора можно изменять.
Подстроечный резистор – это миниатюрная копия переменного резистора. Он предназначен для настройки устройства в процессе его наладки и устанавливается непосредственно на печатную плату. Подстроечный резистор не имеет вала, его сопротивление регулируется с помощью отвёртки.
Внешний вид и обозначение на схемах: