Технические аспекты использования резисторов

Как всякий элемент принципиальный электрической имеет свое УГО в соответствии с ГОСТ. Ниже приведены УГО других типов резисторов и примеры их обозначения схемах.

Обозначение по ГОСТ 2.728-74

Постоянный резистор без указания номинальной мощности

Постоянный резистор номинальной мощностью рассеивания 0,05 Вт

Постоянный резистор номинальной мощностью рассеивания 0,125 Вт

Постоянный резистор номинальной мощностью рассеивания 0,25 Вт

Постоянный резистор номинальной мощностью рассеивания 0,5 Вт

Постоянный резистор номинальной мощностью рассеивания 1 Вт

Постоянный резистор номинальной мощностью рассеивания 2 Вт

Постоянный резистор номинальной мощностью рассеивания 5 Вт

Рис.1.9. Условное обозначение резисторов: а — постоянные, б — подстроечные, в — переменные, г — терморезисторы, д — варисторы

Рис. 1.10. Обозначения резисторов: а – R₁ = 100 Ом, P = 0,125 Вт; б – R₂ = 1,2 кОм, P = 0,25 Вт; в – R₃ = 33 кОм, P=0,5 Вт; г – R₄ = 1,5 МОм, P=1 Вт;

Номиналы резисторов имеют некоторую зависимость от точности. Существую по ГОСТ номинальные ряды E6, E12, E24 и т.д.

Название ряда указывает общее число элементов в нём, т. е. ряд E24 содержит 24 числа в интервале от 1 до 10, E12 — 12 чисел и т. д.

Каждый ряд соответствует определённому допуску в номиналах деталей. Так, детали из ряда E6 имеют допустимое отклонение от номинала ±20 %, из ряда E12 — ±10 %, из ряда E24 — ±5 %. Собственно, ряды устроены таким образом, что следующее значение отличается от предыдущего чуть меньше, чем на двойной допуск.

Указание на схемах номиналов элементов, не принадлежащих никакому ряду без особого технического обоснования, считается неграмотностью. Поэтому хорошие радиоинженеры помнят ряд E24 наизусть. Значения номиналов для некоторых рядов приведены в таблице:

Номинальные ряды E6, E12, E24

E6	E12	E24		E6	E12	E24		E6	E12	E24
1,0	1,0	1,0		2,2	2,2	2,2		4,7	4,7	4,7
		1,1				2,4				5,1
	1,2	1,2			2,7	2,7			5,6	5,6
		1,3				3,0				6,2
1,5	1,5	1,5		3,3	3,3	3,3		6,8	6,8	6,8
		1,6				3,6				7,5
	1,8	1,8			3,9	3,9			8,2	8,2
		2,0				4,3				9,1

Видно, что ряд E12 получается вычёркиванием из ряда E24 каждого второго номинала, аналогично, E6 получается вычёркиванием из E12 каждого второго номинала.

Ряд E48 соответствует относительной точности ±2 %, E96 — ±1 %, E192 — ±0,5 %. Элементы этих рядов образуют строгую геометрическую прогрессию со знаменателями 101/48 ≈ 1,04914, 101/96 ≈ 1,024275, 101/192 ≈ 1,01206483 и легко могут быть вычислены на калькуляторе. Использование таких резисторов характерно только для ограниченного круга схем.

Резисторы из рядов E6, E12 чаще всего имеют большую рассеивающую мощность. Элементы ряда E24 наиболее широко представлены в продаже, и при синтезе схем стараются ориентироваться на этот ряд. После полученного расчетного значения сопротивления его округляют до ближайшего.

Величины от 1 до 999 ом обозначаются целыми числами, соответствующими их величине в омах. Например, R3 10 означает, что величина сопротивления равна 10 Oм.

Величины сопротивлений от 1000 до 99 999 Ом обозначаются цифрами, указывающими число тысяч Ом, с буквой к (первая буква слова кило - тысяча). Таким образом, R12 25к означает, что сопротивление R12 равно 25000 Ом (25 кОм).

Сопротивления большей величины, чем 100000 Ом, выражаются в мегомах или их долях без наименования МОм. Если величина сопротивления равна целому числу мегомов, то для отличия от обозначения величины в Омах после цифры ставятся запятая и нуль. Следовательно, R36 1,0 означает, что сопротивление R36 равно 1 МОм.

В тех редких случаях, когда величина сопротивления составляет доли Ома или выражается числом с долями Ома, после численного значения величины сопротивления ставится наименование Ом.

Маркировка резисторов. Маркировка – это условные обозначения, наносимые на корпус детали, по которым мы можем узнать о некоторых её свойствах. Маркировка резистора может сказать нам о самом главном его свойстве - сопротивлении. Существует несколько различных способов маркировки резисторов.

Способ 1-й, from USSR. Пример: 1К5, 68К, М16, 20Е, К39 и т.д.

Расшифруем: 1К5 = 1,5 кОм; 68К = 68 кОм; М16 = 0,16 МОм ==160 кОм; 20Е = 20 (единиц) Ом; К39 = 0,39 кОм = 390 Ом

Маркировка всегда состоит из двух цифр и одной буквы, обозначающей кратную приставку. Причем, буква ставится вместо десятичной запятой. Например, чтобы записать 1,5 кОм, надо написать 1К5. Если число 3-значное, скажем - 390 Ом, то надо выразить его с помощью 2-х знаков: 0,39 кОм. Ноль не пишем. Получается К39. Если число целое, то есть, после запятой нет знаков, буква ставится в самом конце: 68 К = 68,0 кОм

Способ 2-й, буржуазный.Пример: 152, 683, 164, 200, 391.

Расшифруем:152 = 15 00 Ом = 1,5 кОм; 683 = 68 000 Ом = 68 кОм; 164 = 16 0000 Ом = 160 кОм; 200 = 20 Ом; 391 = 39 0 Ом.

Не случайно писаны нули через пробел. Первые две цифры - это некоторое число. Последняя - количество нулей, дописываемых после этого числа.

Способ 3-й, цветовой. Не подходит для дальтоников и ленивых.

Идеология - как в предыдущем способе, но вместо цифр - цветные полоски. Каждой цифре соответствует свой цвет. Вот таблица соответствия (ее лучше выучить наизусть, или распечатать на цветном принтере и везде носить с собой =)):

Как читать? Берем резистор с цветовой маркировкой. На корпусе - 4 полоски. Три находятся рядом, одна - чуть в стороне. Переворачиваем резистор так, чтобы эта одиночная полоска была справа. Далее берем таблицу и переводим цвета трех левых линий в цифры. Получается трехзначное число. Далее - см. предыдущий способ.

Пример:

Однако, если все же по каким-то причинам не удается прочесть маркировку резистора –сопротивление всегда можно померить измерительными приборами. Но если резистор поврежден механически, то его можно заменить только разобравшись в маркировке или подчеркнув его наминал из принципиальной электрической схемы устройства.

Рис.1.8. Схема делителя напряжения резисторах

Одна из распространенных задач резисторов – построение делителей напряжения или тока, которые задают номинальные режимы работы полупроводниковых элементов. На практике, при построении делителей, которые за счет стабильного напряжения питания формируют необходимое значение, всегда имеется некоторая степень свободы. Требуемое значение может быть сформировано различными пара резисторов. Например у нас блок питания на E = 9 В, а требуется напряжение 2,1 В. Потенциал между резисторами в общем случае можно вычислить по формуле

U1 =E ;

Табл. 2

Вариант	1	2	3	4	5	6	7	8	9
R1, Ом	11	110	1,1k	11k	10k	13k	110k	1,1М	11М
R2, Ом	36	360	3,6k	36k	33k	43k	360k	3,6М	36М
U1, В	2,106	2,106	2,106	2,106	2,093	2,809	2,106	2,106	2,106
max(U1)	2,272	2,272	2,272	2,272	2,258	2,254	2,272	2,272	2,272
min(U1)	1,949	1,949	1,949	1,949	1,937	1,933	1,949	1,949	1,949
ID, мА	191	19,1	1,91	0,191	0,2093	0,1607	0,0191	0,00191	1,9110–4
P, мВт	1320	132	13,2	1,32	1,446	1,111	0,132	0,0132	0,00132

Рис.1.9. Схема демонстрации наличия токов утечки в делителе напряжения

Для расчета номиналов резисторов первоначально задаются током, по разностям потенциалов по закону Ома рассчитывают сопротивления и выбирают ближайшие из ряда. При этом, если один был выбран в большую сторону, то и второй резистор лучше «округлять» до ближайшего большего значения ряда.

Кроме поиска подходящей пары резисторов из ряда E24 (см. вариант 4, 5, 6), приходится учитывать и факторы мощности блока питания устройства, и величину сопротивления нагрузкиR_L. В нашем случае желательно чтобы сопротивлениеR1 в раз 20100 было меньшеR_L. С точки зрения экономии энергии больше предпочтителен вариант 9. Однако резисторы обычно не висят в воздухе, их монтируют на плату. Сопротивление к диэлектрическому материалуR_С0иR_С+ не равняются бесконечности (рис. 1.9.), они зависит от влажности температуры и высока вероятность, чтоR_С0 будут сравнимы 11 МОм, а тем болееR_С+ с 36 МОм. Тепловые шумы резисторов, согласно формулы (1), также возрастают с увеличением сопротивления. Поэтому стоит ориентироваться при построении делителей на использование сопротивлений до 1 МОм.

Рис.1.10. Схема делителя напряжения резисторах

Для E24 характерна точность 5%, поэтому для 4 варианта в реальности напряжение может находится в диапазоне от 1,9492,272 В.

Точное значение требуемого напряжения первоначально может быть неопределенно – известен только диапазон или приемлемым является вариант подстройки сопротивления с помощью переменного резистора. Промышленность выпускаются много оборотные переменные резисторы, которые имеют хорошую чувствительность и стабильность устанавливаемого сопротивления.

Допустим, мы хотим точно установить значение напряжения для выше поставленной задачи исходя из максимальной чувствительности. Пускай по мощности и нагрузке нас устраивают пара сопротивлений R1 = 11к и R2 = 36к. Для исключения влияния 5% точности резисторов переменный резистор берем как 10% от суммыR1 + R2, т.е.R3 = 4,7к. Поскольку при стационарный резисторах расчетное значение несколько превышало требуемое значение, уменьшаемR1 до следующего значения из ряда (рис. 1.10.). Даже в случае наиболее неблагоприятных фактических значений сопротивлений выбранные элементы позволяют регулировать напряжение в диапазоне от 1,91В2,46В.

Самый простой вариант расчета – идти от задания значения приемлемого тока. Например. Задаемся токомI_D = 0,05 мА. Для формирования требуемого напряженияU1 = 2,1 В на резистореR1 должно падать напряжениеU_R1 = 2,1 В, а наR2 – U_R2 = 9 –2,1 =6,9 В, тогда сопротивления

Рис.1.11. Схема делителя напряжения резисторах

R1 =  = 42к Ом, R2 =  = 138кОм.

Рис.1.12. Схема делителя напряжения резисторах

После этого два пути в зависимости от требуемой точности. При небольших требованиях выбираем ближайшие сопротивления из ряда, при этом лучше ориентироваться на одновременно ближайшие в сторону увеличения или уменьшения. В нашем случае или 43 кОм и 150кОм, или 39 кОм и 130 кОм. При необходимости точного установления напряжения берем сопротивления через соседнее значение, а отставшую часть реализуем за счет переменного (подстрочного сопротивления). Например R1= 39 кОм иR2= 130кОм, аR3 = ((42-39)+(138-130))=11k.

Возможен и другой вариант подключения регулирования напряжения в этом случае при изменении положения переменного резистора будет изменятся не только напряжение U1, но и токI_D. Для формирования заданного напряжения эта схема не очень хороший выбор: при требовании к широкого диапазона регулирования будет серьезно меняться ток потребления делителя от источника напряжения. Однако такие подход незаменим когда требуется менятьтокобратной связи в усилителях.

В случае тех же номиналов схема обеспечит регулирование гарантировано в диапазоне 2,11В 2,46В

Задача. Требуется осуществить построить задатчик напряжения в диапазоне от 3 до 7В от источника 12 В. Используем схему рис.1. 10. Зададимся током 0,2 мА. U_R1 = 3 В, а наR2 – U_R2 = 12 –7 = 5В,U_R3 = 7 – 3 = 4В.

R1 =  = 15к Ом, R2 =  = 25кОм,R3 =  = 20кОм.

Для обязательного достижения заданного диапазона регулирования выбираем из ряда номиналы резисторов через соседние, т.е. R1= 13 кОм, R2 = 22 кОм, R3 = 20+(15-13)+(25-22) = 25 кОм. Отсюда окончательное значениеR3=27 кОм.

рис. Многооборотные резисторы.