Электронные компоненты

Резисторы

 

      В любом справочнике можно  прочитать:  
       Резистор (сопротивление) – пассивный элемент электрической цепи, характеризуемый сопротивлением электрическому току.  
      Применяются резисторы чаще, чем любые другие элементы электроники. Они обеспечивают режим смещения транзисторов в усилительных каскадах, позволяют контролировать и регулировать значения токов и напряжений в различных электрических цепях.  
      Единица измерения сопротивления – Ом. Как и для многих физических величин имеются приставки в сторону увеличения: кило – килоом (тысяча Ом), мега – мегаом (миллион Ом).       

Резисторы бывают постоянные, переменные и подстроечные. Бывают и другие типы, но это позже.       

Постоянные резисторы – резисторы, у которых значение сопротивления постоянно и не зависит от внешних воздействий (температуры, света, протекающего через него тока, приложенного напряжения и т.д.), не зависимо от происхождения этих воздействий.  
      На самом деле, все радиоэлементы характеризуются внутренними шумами, не стабильностью к перечисленным воздействиям, но в обычной практике это настолько ничтожно, что можете не вспоминать об этом, пускай об этом рассуждают слишком «умные» теоретики, нам лучше голову не забивать, а если всё таки понадобится, то пока, это не тема моего контента.       

Выпускаемые промышленностью  постоянные резисторы на схемах обозначаются:

	резистор без указания мощности
	резистор мощностью рассеивания 0,125 Вт
	резистор мощностью рассеивания 0,25 Вт
	резистор мощностью рассеивания 0,5 Вт
	резистор мощностью рассеивания 1 Вт
	резистор мощностью рассеивания 2 Вт
	резистор мощностью рассеивания 5 Вт

 

      Хотите  продолжить этот ряд? Вы наверно заметили вид палочек от 1 Вт и далее, обозначайте  их римскими цифрами, но больше 100 Вт не увлекайтесь, Вам, скорее всего такая  мощность резисторов не понадобится.  
      Кроме того, в какую сторону должен быть наклон линий, обозначающих мощность 0,125 и 0,25 ваттных резисторов, в правую или левую, "знает" только ГОСТ (государственный стандарт - бумага). В жизни, никто об этом не задумывается. Если Вы представите в авторитетный научно-исследовательский институт изобретённую Вами схему, в которой линии наклонены не в ту сторону, там этого никто не заметит. Я это уже делал. А радиолюбителям, тем более всё равно, лишь бы схема работала. Поэтому изображайте как хотите.  
      Рассеиваемая мощность (или Мощность рассеивания) – это, по своей сути энергия, образованная двумя составляющими – током и напряжением, которая поглощается этим резистором. Поглощение энергии, а не её сохранение с целью дальнейшей отдачи и характеризует резистор как пассивный элемент.  
      К сказанному можно ещё добавить, что в электронике различают активные элементы - у которых параметры не меняются от частоты протекающего через них тока и реактивные элементы - у которых параметры меняются в зависимости от частоты. Так вот, резистор - активный элемент, он одинаково работает как в цепях постоянного тока, так и в цепях переменного тока высокой и низкой частоты. Исключение этому могут быть проволочные резисторы, обладающие индуктивностью.

В США резисторы обозначают (изображают) на схемах:

 

      Выбирая резистор для конкретной схемы, обычно учитывают:  
1) требуемое значение сопротивления (Ом, кОм, МОм);  
2) минимально необходимую рассеиваемую мощность резистора.

При выборе мощности резистора, устанавливаемого на схему, всегда руководствуйтесь правилом (1): Мощность устанавливаемого на схему резистора, всегда должна быть в полтора – два раза больше расчетной.

 

      Номинальное сопротивление резисторов на схемах обозначается следующим образом:  
Если сопротивление в Ом, то за числовым значением может ничего не стоять, или стоять буква Е : например резистор на 51 Ом на схеме обозначается как 51, или 51Е.  
Если сопротивление в кОм, то за числовым значением может стоять только буква к: например резистор на 51 кОм на схеме обозначается как 51к.  
Если сопротивление в МОм, то за числовым значением может стоять только буква М: например резистор на 51 МОм на схеме обозначается как 51М.

Номинальный ряд      

Все резисторы, производимые промышленностью, по ГОСТу объединяются в серии и составляют номинальный  ряд, который увеличивается умножением базового значения на 1, 10, 100, 1 кОм, 10 кОм, 100 кОм, 1 МОм. То есть, если в ряду единиц есть значение 3,9 , то продолжением ряда в десятках будет значение 39, в  сотнях – 390, в тысячах – 3,9 кОм  и т.д. Количество номинальных значений в пределах серии определяется выбранной  точностью. Самая распространенная серия Е24 содержит 24 базовых значений сопротивлений резисторов с точностью  ±5%. На самом деле, распространение  получили не 24, а 21 значение. В состав номинального ряда единиц серии входят значения: 1 ; 1,2 ; 1,5 ; 1,8 ; 2 ; 2,2 ; 2,4 ; 2,7 ; 3 ; 3,3 ; 3,6 ; 3,9 ; 4,3 ; 4,7 ; 5,1 ; 5,6 ; 6,2 ; 6,8 ; 7,5 ; 8,2 ; 9,1.

Сложнее с маркировкой  самих резисторов      

Резисторы малой мощности по геометрическим размерам тоже малы. Указать на его корпусе трехзначное  значение номинала с буквой, или  значение с запятой можно, но прочитать  надпись будет сложно. Поэтому, пошли  на хитрость, при указании номинала вместо десятичной запятой пишут  букву, соответствующую единицам измерения (E или R единицы Ом, К - килоом, М - мегаом). Сотни единиц обозначают буквой стоящей  впереди цифр. Например:  
6K8 обозначает резистор, сопротивлением 6,8 кОм, 3R0 - 3 Ом, а надпись, обозначающая сотни М27 – 0,27 МОм, что соответствует 270 кОм и т. д. Таким образом, количество знаков (цифр и букв) на корпусе резистора сократилось до трёх.

Маркировка господ из за океана      

Американцами принята  маркировка тремя цифрами. Первые две  обозначают номинал, а третья количество нулей добавляемых к номиналу.  
       Например:  
   150 обозначает 15 Ом  
   561 обозначает 560 Ом  
   242 обозначает 2400 Ом или 2,4 кОм  
   753 обозначает 75000 Ом или 75 кОм  
   394 обозначает 390000 Ом или 390 кОм  
   685 обозначает 6800000 Ом или 6,8 МОм

Цветовая маркировка резисторов      

Так как резисторы круглые, а процессы монтажа на предприятиях, выпускающих радиоаппаратуру, как  правило, автоматизированы, то в процессе монтажа резистор может оказаться  обращенным надписью к монтажной  плате. Чтобы можно было определить номинал с любой стороны резистора, используют маркировку цветными полосками:  
      - резисторы с точностью 20 % маркируются тремя полосками;  
      - резисторы с точностью 10 % и 5 % маркируются четырьмя полосками;  
      - более точные резисторы - пятью или шестью полосками.       

Первые две полоски  означают первые две цифры номинала. Когда полосок до четырех, то третья полоска означает десятичный множитель, то есть число десять возведённое  в степень указанную цветом маркировочной  полосы, которое необходимо умножить на число, закодированное первыми двумя  полосками. Но для тех, кто давно  окончил школу, бывает трудно сообразить, сколько нулей добавлять. Поэтому, поясню, степень обозначает количество нулей добавляемых к найденым цифрам.       

Когда полосок четыре, то четвёртая указывает точность резистора. Если полосок пять, то третья означает третий знак сопротивления, четвёртая - десятичный множитель, пятая - точность. Если есть шестая полоска, то она указывает  температурный коэффициент сопротивления (ТКС) – не «загружайтесь» этим термином, он Вам вряд ли пригодится.       

Как определить, с какой  стороны резистора начинать считывать  полоски? Для резистора с четырьмя полосками - золотая или серебряная полоска всегда стоят в конце  резистора, указывая его точностью 5 и 10 %. У мелких резисторов с четырьмя и тремя полосками, первой является полоска, нанесённая ближе к краю. В других вариантах необходимо, чтобы  получалось значение из номинального ряда, иначе, нужно читать наоборот.

Таблица цветовых кодов резисторов

Цвет	Число	Множитель	Множитель, ещё проще	Точность, %
серебристый	нет	1*10⁻²	0,01	10 %
золотой	нет	1*10⁻¹	0,1	5 %
черный	0	1	1	нет
коричневый	1	10¹	10	1 %
красный	2	1*10²	100	2 %
оранжевый	3	1*10³	1 000	нет
желтый	4	1*10⁴	10 000	нет
зелёный	5	1*10⁵	100 000	0,5 %
синий	6	1*10⁶	1 000 000	0,25 %
фиолетовый	7	1*10⁷	10 000 000	0,1 %
серый	8	1*10⁸	100 000 000	нет
белый	9	1*10⁹	1 000 000 000	нет

 

      Пример:На резисторе имеются четыре полосы: красная, фиолетовая, коричневая и золотая. Первые две полоски дают 2 и 7, третья 10, четвёртая даёт точность 5 %, итого  резистор сопротивлением 27•10 Ом = 270 Ом, с точностью ±5 %.       

Я думаю, после просмотра  таблицы, Вам стало понятно, что  каждому цвету соответствует  цифра, или количество нулей в  множителе. Вам осталось только их запомнить. Столбец "ещё проще", я сделал, чтобы Вам было "проще" умножать.  
      Кроме того, существует много разных своих цветовых маркировок радиодеталей, компаний, выпускающих электронную аппаратуру. Так что, если не получится расшифровать, то по их маркировке в Рунете есть куча информации. Я этим заниматься не буду.       

Переменные резисторы – резисторы, у которых значение сопротивления меняется при помощи специальной ручки (вращающейся, или ползункового типа).  
      На схемах переменные резисторы обозначаются:

      

Ярким представителем переменных резисторов является регулятор громкости  на твоих компьютерных звуковых колонках.       

Подстроечные  резисторы – резисторы, предназначенные для редких регулировок, у которых значение сопротивления меняется при помощи шлица, вращаемого отвёрткой.  
       На схемах подстроечные резисторы обозначаются:

      

Устанавливаются подстроечные резисторы, как правило, на печатных платах радиосхем.  
      Чаще всего, переменные и подстроечные резисторы подключаются на схемах как делители напряжения, или как делители тока. Но об этом позже.       

Существуют другие виды резисторов для выполнения специфических функций        

Фоторезистор - резистор, который изменяет своё сопротивление под действием света.  
      Фоторезисторы изготавливаются из полупроводниковых материалов. Фоторезисторы, для регистрации видимого света изготавливаются из селенида и сульфида кадмия. Для регистрации инфракрасного излучения – применяется германий (Ge).

      

Терморезистор - резистор, предназначенный для измерения температуры внешней среды, а так же для использования в цепях термостабилизации транзисторных каскадов. Сопротивление терморезистора изменяется под действием температуры.

      

Продолжим! Как было сказано  ранее, резистор – это линейный элемент, напрямую подчинённый закону Ома. Вообще, все электрические процессы, которые  с ним связаны, описываются двумя  основными физическими формулами :

       (1)      ,             (2)       

Сочетание этих формул позволяет  нам вывести две других формулы, и в последующем обойтись без  вычисления, какого либо промежуточного параметра:

      (3)       ,             (4)

где: I – ток, протекающий через резистор; U – падение напряжения на резисторе, которое к нему прикладывается и может быть измерено вольтметром или другим прибором; R – сопротивление самого резистора; P – рассеиваемая на резисторе (поглощаемая) мощность.       

При расчётах резисторов в  электрических цепях, в обязательном порядке рассчитывается его мощность, а при сборке радиосхем, выбирают резистор в соответствии с правилом (1).

Последовательное  соединение резисторов      

Общее сопротивление резисторов при последовательном соединении равно  их сумме 

      ,             (5)

Параллельное  соединение резисторов      

Общее сопротивление резисторов при параллельном соединении равно  сумме величин, обратно пропорциональных сопротивлению. Кстати, эти самые  величины величают "Проводимостью".

      ,             (6)       

Для двух параллельно соединенных  резисторов их общее сопротивление  равно:

      (7)

 

Делитель  напряжения

 

 

      Для уменьшения значения входного (питающего) напряжения используют делитель напряжения на резисторах. В нём, выходное напряжение Uвых зависит от значения входного (питающего) напряжения Uвх и значения сопротивления резисторов. Делитель напряжения – наиболее часто применяемое соединение резисторов. Например, переменный резистор, используемый в качестве регулятора громкости Ваших компьютерных колонок, является делителем напряжения с изменяемыми сопротивлениями плеч, где он выполняет роль ограничителя амплитуды входного сигнала.

Так как, сопротивление нагрузки влияет на выходное напряжение Uвых делителя, для обеспечения точности делителя напряжения, необходимо выполнять правило (2): Значение резистора R2 должно быть приблизительно на два порядка меньше (в 100 раз) сопротивления нагрузки подключаемой к выходу делителя. Если Вам не нужна высокая  точность, то эту разницу можно  снизить до 10 раз.

      

Используя закон Ома, и  пренебрегая малым током нагрузки, делитель напряжения можно описать  соотношением:

      (8)      

Преобразовывая  указанную формулу так, как нам  удобно, можно определить:

1. Выходное напряжение Uвых по известным значениям входного напряжения Uвх и сопротивлений резисторов R1, R2 :

      (9)