После изучения главы вы должны знать

• Функциональное назначение элементов.

• Конструктивные особенности и классификацию элементов.

• Основные параметры элементов.

• Идентифицирующие признаки элементов.

• Методы контроля качества

• Все ключевые понятия, приведенные в конце главы.

Технико-эксплуатационные характеристики и функциональные возможности электронной аппаратуры находятся в прямой зависимости от совершенства ее элементной базы.

Элемент – это деталь радиоэлектронной аппаратуры, которая выполняет определенную функцию, и не может быть разделена на части, имеющие самостоятельное функциональное назначение (резистор, конденсатор). Ассортимент элементов электронной аппаратуры чрезвычайно разнообразен и включает радиодетали, электровакуумные, полупроводниковые, миниатюрные электроакустические приборы, а также химические источники тока и другие изделия.

1. Радиодетали

К радиодеталям относятся резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности и другие элементы, связанные в основном с перераспределением или накоплением электрической энергии

Резисторы

Резисторы используют в электрических цепях для распределения и регулирования токов и напряжений, так как они обладают способностью препятствовать протеканию электрического тока - сопротивлением. В зависимости от возможности изменения их сопротивления они подразделяются на постоянные и регулируемые (переменные).

Постоянные резисторы как правило имеют два отвода от резистивного элемента (токопроводящего слоя с высоким удельным сопротивлением).

У регулируемых резисторов величина сопротивления может быть изменена в определенных пределах с помощью подвижного контакта. Регулируемые резисторы, как правило, имеют минимум три вывода: от концов токопроводящего элемента и от щеточного контакта, который может перемещаться по нему.

Регулируемые резисторы по назначению подразделяются на регулировочные и подстроечные (рис 1.1.).

Регулировочные резисторы применяют в качестве регуляторов громкости, тембра и т. д. Они могут быть с круговым (роторные) и линейным (движковые) перемещением подвижного контакта, с выключателем и без него, однооборотные и многооборотные, с одним или несколькими резистивными элементами.

Рис. 1.1. Общий вид радиодеталей:

Конденсаторы: 1, 2, 3 – керамические; 4, 5 – бумажные; 6 – оксидные;

7 – блок конденсаторов переменной емкости; 8, 9 – подстроечные;

резисторы: 10 – металлопленочные; 11 – углеродистые; 12, 13 – переменные;

катушки индуктивности: 14 – однослойная; 15 – многослойная

Подстроечные резисторы используются для точного подбора величины сопротивления при разовой настройке режимов работы радиоэлектронной аппаратуры. Узел щеточного контакта таких резисторов приспособлен для управления отверткой. Для подстроечных резисторов характерна повышенная стабильность установленного сопротивления за счет исключения возможности самопроизвольного перемещения подвижного контакта в процессе эксплуатации.

По виду резистивного элемента и технологии изготовления резисторы делятся на проволочные и непроволочные (пленочные, фольговые).

В проволочных резисторах сопротивление создается высокоомным проводом.

В непроволочных резисторах сопротивление создается пленкой из лакосажевых и керметных композиций, или тонкой фольгой из высокоомных сплавов. Наибольшее распространение получили пленочные резисторы, обладающие, по сравнению с проволочными, рядом преимуществ: меньшими размерами и массой, простотой изготовления и невысокой себестоимостью.

Основными параметрами резисторов являются номинальное электрическое сопротивление, допускаемое отклонение сопротивления (допуск), номинальная мощность рассеяния, предельное рабочее напряжение, температурный коэффициент сопротивления.

Номинальное электрическое сопротивление  это электрическое сопротивление, величина которого стандартизирована и обозначена в маркировке резистора. Сопротивление измеряется в омах (Ом), килоомах (кОм), мегаомах (мОм).

1 мОм = 10³ кОм = 10⁶ Ом.

Допускаемое отклонение сопротивления (допуск)  это максимально допустимая разность между значениями измеренного и номинального электрического сопротивления резистора.

Допускаемое отклонение сопротивления выражается в процентах.

Номинальная мощность рассеяния характеризует количество тепла, выделяемое резистором при прохождении через него тока при непрерывной работе в заданных условиях в течение гарантированного срока службы при сохранении значений основных параметров в установленных пределах. Мощность измеряется в ваттах (Вт).

Предельное рабочее напряжение  максимальное напряжение, при котором резистор может надежно работать. Измеряется в вольтах (В).

Температурный коэффициент сопротивления  параметр, характеризующий изменение сопротивления резистора при изменении температуры резистивного элемента на 1С. Его принято выражать в миллионных долях сопротивления резистора при нормальной температуре по отношению к градусу Цельсия (10^-6 С). Температурный коэффициент сопротивления может быть положительным и отрицательным.

Конденсаторы

Конденсаторы  это радиоэлементы, обладающие способностью накапливать электрическую энергию. Они состоят из двух систем пластин (обкладок), разделенных диэлектриком (специальной тонкой бумагой, полимерной пленкой, слюдой, керамикой, слоем оксида металла и т. д.).

Конденсаторы используются в колебательных контурах для разделения токов различной частоты, для сглаживания пульсаций тока в электрических фильтрах, а также для разделения постоянного тока от переменного.

Емкость конденсатора прямо пропорциональна площади пластин и обратно пропорциональна толщине диэлектрика.

В зависимости от возможного изменения емкости конденсаторы делятся на: конденсаторы постоянной емкости, регулируемой емкости (переменные и подстроечные) и саморегулируемые.

По виду диэлектрика конденсаторы делят на: конденсаторы с органическим твердым диэлектриком (бумага, пленки из фторопласта, полиэтилентерефталата, полиэтилена и т. д.), с неорганическим твердым диэлектриком (слюда, оксиды металлов (алюминия, тантала)) и с воздушным диэлектриком.

Названия конденсаторов соответствуют материалу диэлектрика: бумажные, пленочные, слюдяные, керамические, стеклянные, оксидные.

Бумажные и пленочные конденсаторы конструктивно состоят из двух свернутых в рулон и помещенных в защитный корпус лент алюминиевой фольги, между которыми находится тонкая лента конденсаторной бумаги или полимерной пленки.

Слюдяные, керамические и стеклянные конденсаторы представляют собой плоские многопластинчатые конструкции из нескольких электродов, между которыми расположены слои диэлектрика.

В электролитических конденсаторах роль диэлектрика выполняет тончайшая пленка оксида алюминия, толщина которой составляет всего несколько микронов, поэтому оксидные конденсаторы обладают очень большой емкостью. Кроме фильтрации токов они широко используются для сглаживания пульсаций напряжения в выпрямителях переменного тока.

Конденсаторы переменной емкости состоят из двух групп металлических пластин, одна из которых может плавно перемещаться относительно другой. При этом пластины подвижной части (ротора) входят в зазоры между пластинами неподвижной части (статора), в результате чего площадь перекрытия одних пластин другими, а следовательно, и емкость, изменяются.

Диэлектриком в конденсаторах переменной емкости чаще всего служит воздух. В малогабаритной аппаратуре широко применяются конденсаторы переменной емкости с твердым диэлектриком, в качестве которого используют пленки из фторопласта. Применяют их в основном в радиоприемниках для настройки на определенную частоту радиоволн.

В подстроечных конденсаторах обкладки представляют собой тонкие слои меди или серебра, нанесенные на статор и наружную сторону ротора. Оси подстроечных конденсаторов имеют шлиц для регулирования емкости с помощью отвертки.

В саморегулируемых конденсаторах, называемых также варикондами (от англ. vari(able)  переменный и cond(enser)  конденсатор) в качестве диэлектрика используется специальная керамика, диэлектрическая проницаемость которой сильно зависит от напряженности электрического поля. Таким образом, емкость таких конденсаторов зависит от напряжения на их пластинах (обкладках). Они находят применение в различных автоматических устройствах, например, для настройки колебательных контуров радиоприемников.

Основными параметрами конденсаторов являются: номинальная электрическая емкость, допускаемое отклонение (допуск), номинальное электрическое напряжение, температурный коэффициент емкости.

Номинальная электрическая емкость  это электрическая емкость, величина которой стандартизирована и обозначена в маркировке конденсатора. Единицей электрической емкости является фарада (Ф). Однако в связи с тем, что фарада является очень большой единицей электрической емкости, на практике номинальная электрическая емкость указывается в миллифарадах (мФ), микрофарадах (мкФ), нанофарадах (нФ), пикофарадах (пФ).

1Ф = 10³мФ = 10⁶мкФ = 10⁹нФ = 10¹²пФ.

Допускаемое отклонение емкости (допуск)  это максимально допустимая разность между значениями измеренной и номинальной электрической емкости конденсатора. Допуск выражается в процентах.

Номинальное электрическое напряжение  это электрическое напряжение, при котором конденсатор может непрерывно работать в заданных условиях в течение гарантированного срока службы при сохранении значений основных параметров в установленных пределах.

Температурный коэффициент емкости  это параметр, который характеризует относительное изменение емкости конденсатора при изменении температуры окружающей среды на 1С. Его выражают в тех же единицах, что и температурный коэффициент сопротивления. В зависимости от температурной стабильности емкости конденсаторы подразделяются на группы.

Катушки индуктивности

Катушка индуктивности – это радиоэлемент, представляющий собой обмотку из медного изолированного провода, закрепляемого на цилиндрическом каркасе из изоляционного материала, и обладающий способностью в цепях переменного тока индуцировать магнитное поле (рис. 1.3).

Для увеличения индуктивности внутрь катушки может быть введен сердечник из ферромагнитных материалов. Для защиты от внешних электромагнитных полей катушки могут быть помещены в металлические корпуса (экраны).

По возможности изменения индуктивности катушки подразделяются на катушки постоянной индуктивности и катушки с регулируемой индуктивностью (вариометры). По конструкции катушки индуктивности могут быть: с каркасом и бескаркасными; однослойными и многослойными; с сердечником и без сердечника; экранированными и неэкранированными.

По назначению их подразделяют на: контурные катушки, которые используются в колебательных контурах; катушки связи, передающие электрические колебания из одной цепи в другую; дроссели высоких и низких частот, регулирующие пропускание токов соответствующей частоты.

Основными параметрами катушек индуктивности являются индуктивность, добротность, температурный коэффициент индуктивности.

Индуктивность катушки  это величина, численно равная отношению магнитного потока, создаваемого при прохождении через катушку электрического тока, к силе этого электрического тока. Она зависит от количества витков, диаметра катушки, наличия и типа сердечника. Измеряют индуктивность в генри (Гн), миллигенри (мГн), микрогенри (мкГн), наногенри (нГн), пикогенри (пГн).

1 Гн = 10³ мГн = 10⁶ мкГн = 10⁹ нГн = 10¹² пГн.

Добротность катушки  это величина, численно равная отношению ее индуктивного сопротивления переменному току к ее активному сопротивлению (сопротивлению постоянному току). Она характеризует величину потерь электрической энергии.

Температурный коэффициент индуктивности характеризует относительное изменение индуктивности катушки при изменении температуры окружающей среды на 1С. Катушки индуктивности относят к моточным изделиям.

Маркировка радиодеталей

Для маркировки значений сопротивления и емкости, если позволяют размеры и конфигурация деталей, может применяться буквенно-цифровой код.

Кодированное обозначение значений сопротивления и емкости может состоять из трех, четырех или пяти знаков, включающих две цифры и букву, три цифры и букву или четыре цифры и букву. Буква кода обозначает множитель, составляющий значение сопротивления или емкости, и заменяет запятую десятичного знака.

Буквы R, K, M обозначают множители 1, 10³, 10⁶ соответственно для значений сопротивления, выраженных в омах.

Буквы p, n, , m, F обозначают множители 10^-12, 10^-9, 10^-6, 10^-3, 1 соответственно для значений емкости, выраженных в фарадах.

Например, маркировочные коды: R332, 1R5, 150R, 3K32, 3M32 соответствуют следующим значениям сопротивления: 0,332 Ом; 1,5 Ом; 150 Ом; 3,32 кОм; 3,32 МОм.

Маркировочные коды: p10, 5p9, 3n32, 15, 5m9 соответствуют следующим значениям емкости: 0,1 пФ, 5,90 пФ, 3,32 нФ, 1,5 мкФ; 5,90 мФ.

Для маркировки симметричных допусков на значения сопротивления и емкости используют следующие буквы: E (0,005%), L (0,01%), P (0,02%), W (0,05%), B (0,1%), C (0,25%), D (0,5%), F (1%), G (2%), J (5%), K (10%), M (20%), N (30%), Q (-10% + 30%), T (-10% + 50%), S (-20% +50%), Z (-20% + 80%). Эти буквы проставляют после значений сопротивления и емкости.

В связи с миниатюризацией для маркировки резисторов и конденсаторов применяются коды (цветовые и буквенно-цифровые). В соответствии с ГОСТ 28883-90 (МЭК 62-74) для обозначения значений сопротивления, допускаемых отклонений сопротивления, температурного коэффициента сопротивления может применяться цветовой код в виде цветных полос.

Первые 23 цветные полосы обозначают значимые цифры сопротивления, следующая полоса  множитель, в совокупности определяющая номинальное электрическое сопротивление. Далее  полоса, определяющая допуск. Цвет последней полосы (шестой) определяет температурный коэффициент сопротивления.

Цветовое кодирование температурного коэффициента сопротивления применяют только для значений с тремя значимыми цифрами. Для идентификации шестой полосы, обозначающей температурный коэффициент сопротивления, применяют один из следующих методов:

• делают ее более широкой полосой;

• наносят ее в виде прерывистой полосы;

• обозначают в виде спиральной линии.

Цветовая маркировка сопротивления с двумя значимыми цифрами наносится на корпус резистора в виде четырех цветовых полос; с тремя значимыми цифрами  в виде пяти цветовых полос; с тремя значимыми цифрами и температурного коэффициента сопротивления  в виде шести цветовых полос.

Значения сопротивлений и соответствующие им цвета приведены в таблице 1.1.

Например, резистор с сопротивлением 249 кОм, с допускаемым отклонением сопротивления 1% и с температурным коэффициентом сопротивления 5010^-6 С будет иметь следующую маркировку:

первая полоса красного цвета (первая значимая цифра сопротивления 2);

вторая полоса желтого цвета (вторая значимая цифра сопротивления 4);

третья полоса белого цвета (третья значимая цифра сопротивления 9);

четвертая полоса оранжевого цвета (множитель 10³ Ом);

пятая полоса коричневого цвета (допускаемое отклонение 1%)

шестая цифра красного цвета (температурный коэффициент сопротивления 5010-6 С).

Таблица 1.1