7.3. Класифікація, параметри, асортимент елементів радіоелектронної апаратури

3.1. Радіодеталі

Резистори - це елемент електричного кола, призна­чений для використання його електричного опору (ДСТУ 2382-94)

Резистори - це радіодеталі, що призначені для перерозподілу і регулювання струму та напруги на окремих ділянках радіосхеми. Резистори складаються із основи з великими ізоляційними власти­востями, на яку нанесено струмопровідний шар, виготовлений із матеріалу з великим питомим опором.

Резистори є найбільш розповсюдженими радіоелементами, вони становлять до 35% загальної кількості елементів у схемах сучасної радіоелектронної апаратури. Радіосхеми складаються із значної кількості замкнених електричних ланцюгів, у яких необхідно забезпе­чити суворо визначені струми. Між різними точками схеми необхідно підтримувати визначені напруги. Ці параметри називаються режи­мами радіосхеми. Встановлення режимів найчастіше здійснюється за допомогою резисторів.

Головні параметри резисторів - це номінальний опір, клас точності, номінальна потужність розсіювання, гранична робоча напруга, температурний коефіцієнт опору та ін.

Номінальним опором називається опір, зазначений на корпусі резистора. Він залежить від розмірів і властивостей резистивного матеріалу. Номінальні опори резисторів загального призначення знаходяться в межах від 1 Ом до 10 МОм. Вимірюється в омах (Ом), в кілоомах (кОм) і в мегаомах (МОм): 1 МОм=10³ кОм=10 Ом; 1кОм=10³Ом.

Відхилення фактичної величини опору від номінальної залежить від класу точності (допуску), за яким виготовляються резистори.

Клас точності резистора характеризує допустиме відхилення фактичного опору від номінального позначеного на виробі. Резистори найчастіше випускають трьох класів точності: клас І, II, III ч допустимим відхиленням ±5%, ±10%, ±20%.

Номінальна потужність розсіювання - це максимально допус­тима потужність струму, при проходженні якого резистор може працювати надійно, зберігаючи основні параметри. Номінальна потужність резисторів, які використовуються в радіоелектронній апа­ратурі, вимірюється у ватах (Вт) та визначається рядом від 0,01 до 2Вт.

Граничною робочою напругою називається така найбільша напруга, за якої резистор працює нормально. Якщо на резистор буде подано напругу, яка перевищує граничну, то потужність розсіювання перевищить допустиму, резистор перегріється і вийде із ладу.

Температурний коефіцієнт опору (ТКО) резистора - це відносна зміна опору резистора при зміні температури на 1°С. ТКО вимірюють в мільйонних частках опору резистора при температурі +25°С стосовно градуса Цельсія (10" град"¹ ).

Класифікація та асортимент резисторів. Основними ознаками класифікації резисторів є призначення, конструкція, мож­ливість зміни опору, матеріал резистивного елемента (див. рис. 7.3).

Рис. 7.3. Класифікація резисторів за різними ознаками

За матеріалом, з якого виготовлено резистивний (струмопро-відний) елемент, резистори поділяються на групи: недротяні (недротяні вуглецеві, струмопровідний елемент яких являє собою плівку вуглецю, осаджену на ізоляційну основу; металоплівкові та металоокисні із струмопровідним елементом у вигляді плівки сплаву або окису металу; композиційні із струмопровідним елементом, що складається з композиції провідного матеріалу, наповнювача і зв'язки) та дротяні (із струмопровідним елементом, виготовленим з дроту або мікродроту високого питомого опору).

За призначенням резистори поділяються на резистори загаль­ного і спеціального призначення. Резистори загального призначення використовують практично в усіх видах радіоелектронної апаратури.

Резистори спеціального призначення використовують для виконання спеціальних функцій і поділяються на такі види: високоомні, високовольтні, високочастотні, прецизійні (особливо точні), мініатюрні.

За можливістю зміни опору резистори поділяються на постійні, опір яких неможливо змінити, змінні, які в свою чергу поділяються на регулювальні, опір яких можна змінювати, та підстроювальні (напівзмінні), опір яких змінюють тільки в процесі .налагоджування або настроювання апаратури. В окрему групу виділяють саморегулю­вальні резистори - терморезистори, варистори, фоторезистори та ін.

Асортимент резисторів дуже різноманітний і визначається призначенням, видом резистивного матеріалу, конструктивними особ­ливостями. Найбільше використання в побутовій радіоелектронній апаратурі знаходять резистори вуглецеві, металоплівкові та металоокисні, дротяні та композиційні.

Постійні недротяні резистори включають резистори загального призначення, що мають опір від 10 Ом до 10 кОм і потужності розсіювання до 2 Вт.

Постійні дротяні резистори мають значну потужність розсіювання (7,5-50 Вт) і порівняно неширокий інтервал опору до 51 кОм.

Змінні резистори здебільше представлено композиційними резисторами. Вони становлять ряд опорів від 470 Ом до 6,8 МОм з номінальною потужністю розсіювання від 0,05 до 1 Вт. Змінні резистори типу СПО (об'ємні) відрізняються більш високим робочим номіналом і потужністю розсіювання до 2 Вт, а також меншими габаритами. Здвоєні змінні резистори використовуються в якості регуляторів стереобалансу в двоканальних стереофонічних підсилювачах.

Інші типи змінних резисторів призначено для регулювання гучності, тембру, яскравості, контрастності та інших параметріи радіоелектронної апаратури.

Особливу групу становлять недротяні нелінійні резистори: варистори, терморезистори, фоторезистори.

Терморезистори - це резистори, опір яких значною мірою залежить від температури. Це, зокрема, вироби об ємного типу у вигляді стрижня або шайби, що виготовляють із напівпровідникових матеріалів. Найбільше поширені кобальтомарганцеві терморезистори, виготовлені із суміші окислів кобальту і марганцю і мідно-маргап-цеві - із суміші окислів міді та марганцю. їх використовують для тем­пературної стабілізації електричних ланцюгів. Потужність розсію­вання в них - до 1 Вт.

Варистори - це резистори об'ємного типу із напівпро­відникових матеріалів, опір яких значною мірою змінюється від зміни напруги. Виготовляють їх у вигляді стрижнів або шайб із карбіду кремнію і використовують для стабілізації напруги в електричних ланцюгах.

Фоторезистори - це вироби із напівпровідникового матеріалу, дія якого грунтується на явищі фотопровідності. Резистивним матеріалом в них використовують сірчаний або селенистий кадмій. Використовують їх в механізмах автостопу електрофонів і магнітофонів.

Конденсатори являють собою систему із двох або більше обкладинок (провідників), розділених діелектриком. Основне призначення конденсатора -створити електричну ємність на певній частині радіо­схеми

Після резисторів конденсатори займають друге місце за обся­гами їх використання. Конденсатор не пропускає постійного струму, бо між його обкладинками є діелектрик. Але перезарядження конденсатора під дією змінної напруги буде еквівалентним пропус­канню ним змінного струму. Ця властивість конденсаторів широко використовується для розділення постійної і змінної складових пульсуючого струму. Крім того, конденсатори використовують як елементи коливальних контурів і частотних фільтрів на їх основі.

і Основні параметри конденсаторів. Номінальна ємність – це і здатність конденсатора накопичувати та утримувати на своїх обкла-I динках електричні заряди під дією прикладеного напруження. Вимі-I рюють ємність конденсатора у фарадах (Ф), мікрофарадах (мкФ), І нанофарадах (нФ) та пікофарадах (пФ): 1Ф=10^бмкФ=10⁹нФ=10¹²пФ. І Номінальну ємність вказують на корпусі конденсатора.

Клас точності конденсатора визначається найбільшим відхи­ленням фактичної ємності від номінальної, вказаної в його марку-і ванні. Відхилення регламентується стандартом. Конденсатори широкого використання мають відхилення ±5, ±10 або ±20%.

Номінальна напруга - це електрична напруга, за якої конден­сатор здатний надійно працювати протягом гарантійного терміну.

Температурний коефіцієнт ємності (ТКЄ) - характеризує від­носну зміну ємності конденсатора при зміні температури на 1°С. ТКЄ виражається в мільйонних частках ємності конденсатора при темпе­ратурі +25°С стосовно градуса Цельсія^О"⁶ град"¹). Залежно від виду діелектрика значення ТКЄ може бути позитивним (ємність при підвищенні температури збільшується) або від'ємним (ємність зменшується).

Класифікація та асортимент конденсаторів. Залежно від можливості зміни ємності конденсатори поділяють на постійні, змінні та підстроювальні. За типом діелектрика конденсатори можуть бути з твердим органічним, твердим неорганічним, оксидним та повітряним діелектриком.

До конденсаторів постійної ємності належать паперові конден­сатори, слюдяні, керамічні, плівкові, металопаперові, оксидні та ін.

Паперові конденсатори циліндричної і прямокутної форми використовуються в схемах, що розраховані на тривалу роботу при низькій і високій напрузі, допускаючих невисоку точність і стабільність ємності.

Слюдяні конденсатори, які обтягнуті пластмасою, а також герметизовані, в керамічному чи металевому корпусі мають широкі границі номінальних напруг (25-1500 В) і ємностей (51-100000 пФ). Вони можуть бути використані в широкому діапазоні робочих температур (від -60 до +155°С).

Керамічні конденсатори дискової і трубчастої конструкції, а також склокерамічні та склоплівкові використовують в ланцюгах радіоапаратури, в гібридних інтегральних схемах, у ланцюгах постійних, змінних струмів та імпульсних режимів.

Плівкові конденсатори використовують в металевих і пласт­масових корпусах чи без корпусів. Вони мають широкий діапазон номінальних ємностей і робочу напругу більшу за 6(Ш. Використовують плівкові конденсатори у радіоприймальній апаратурі і обчислювальній техніці.

Металопаперові конденсатори в якості обкладинок мають не фольгу, як у паперових, а тонкий шар металу, нанесений на діелектрик - конденсаторний папір. Подібно до паперових конден­саторів вони мають широкі границі ємностей і напруг, але значно менше їх за габаритами.

Електролітичні конденсатори випускають ємністю від 0,1 мкФ до декількох тисяч мкФ з робочою напругою від 3 до 500 В.

Конденсатори змінні представлені блочними конструкціями, секції обкладинок яких виготовлено із алюмінію. За їх допомогою настроюють радіоприймальні пристрої на необхідну радіомовну станцію.

Підстроювальні конденсатори випускають з повітряним і керамічним діелектриком. Найбільше розповсюджені підстроювальні конденсатори з повітряним діелектриком і малогабаритні, а також циліндричні повітряно-керамічного типу. Границі зміни ємностей підстроювальних конденсаторів від 2 до 150 пФ, їх використовують для останнього настроювання радіоприймачів у заводських умовах чи після ремонту.

Моткові радіодеталі - це котушки індуктивності, дроселі, трансформатори, відхильні системи, що відрізняються один від одного розмірами та умовами експлуатації.

Котушки індуктивності - це радіодеталі, що складаються із каркасу циліндричної форми, який виготовлено з діелектрика (полістиролу, органічного скла та інших пластичних мас) та намотаного на цей каркас мідного дроту (обмотки), здатні концентрувати у своєму об'ємі чи площині електромагнітне поле

Котушки індуктивності використовують в якості елементів коливальних контурів, дроселів, а також для зв'язку ланцюгів між собою.

Котушка індуктивності, яка призначена для розділення постійного і змінного струмів чи змінних струмів різних частот, називається дроселем.

Основні параметри котушок індуктивності - це індуктивність, добротність, власна ємність, температурний коефіцієнт індуктивності (ТКІ).

Індуктивність залежить від розмірів, форми котушки і числа витків дроту. Чим більші розміри котушки і чим більша кількість в ній витків, тим більша її індуктивність. У радіоапаратурі використо­вують котушки індуктивності від часток мікрогенрі до сотен мілігенрі.

Вимірюють індуктивність в генрі (Гн), мілігенрі (мГн) і мікрогенрі (мкГн) :1 Гн=10³мГн = 10⁶мкГн.

Добротність котушки характеризує величину втрат електричної енергії внаслідок розсіювання її в обмотці, каркасі. Показник доброт­ності - це відношення індуктивного опору котушки до активного. Вона обумовлюється головним чином конструкцією котушки і характеризує електричні втрати в ній. Добротність ((}) визначають за формулою:

г г '

де р - індуктивний опір; г - активний опір; /-частота струму; Ь - індуктивність котушки.

Підвищенню добротності котушки сприяє введення до неї сер­дечника, особливо із феромагнітних матеріалів. У радіоапаратурі, як правило, застосовують котушки середньої добротності (40 -300).

Власна ємність котушки утворюється її витками і шарами дроту. Підвищена власна ємність котушки погіршує її якість.

Для зменшення власної ємності багатошарової котушки її виготовляють із окремих секцій, а у одношарової котушки її витки намотують не впритул, а на деякій відстані один від одного.

Температурний коефіцієнт індуктивності (ТКІ ) характеризує відносну зміну індуктивності котушки, при зміні навколишньої температури на 1°С. Підвищений ТКІ погіршує стабільність котушки. Для його зменшення застосовують каркаси із кераміки, карбонільного заліза, а в коливальних контурах до котушки підключають термо-компенсуючий конденсатор з від'ємним ТКЄ.

Класифікація та асортимент котушок індуктивності

За призначенням котушки індуктивності поділяють на котушки коливальних контурів, які з конденсаторами змінної ємності утворюють коливальні контури; котушки зв'язку, що передають електричні коливання із одного ланцюга радіосхеми на інший; дроселі високих і низьких частот, які призначені для регулювання пропускання струмів відповідної частоти і потужності (див. рис. 7.4).

Рис. 4. Класифікація котушок індуктивності за призначенням

За конструкцією котушка індуктивності складається із каркаса з ізоляційного матеріалу (паперу, картону, пластмаси, кераміки), на який у певному порядку намотано ізольований мідний дріт різних марок. Для збільшення індуктивності в котушку вводять сердечник із магнітного матеріалу. За конструктивними ознаками розрізняють котушки одношарові та багатошарові, з сердечником і без нього, з постійною або змінною індуктивністю, з каркасом і без нього, екрановані та неекрановані.

До асортименту котушок індуктивності належать: котушки коливальних контурів і котушки зв'язку, а також дроселі.

Контурні котушки разом з конденсаторами утворюють коливальний контур, який налаштовується на визначену частоту. А тому величина індуктивності котушки повинна бути постійною і досить точною. Ці котушки відрізняються підвищеною добротністю і невеликою власною ємністю. Залежно від типу контура, до якого вони входять, їх поділяють на котушки контурів діапазонів довгих, середніх, коротких і ультракоротких хвиль; проміжної частоти, гетеродинів тощо.

Котушки зв 'язку призначені для передачі електричних коливань із одного ланцюга радіосхеми в інший. Вони є частиною системи, яка являє собою високочастотний трансформатор, у якому енергія електромагнітних високочастотних коливань впливає на другу котушку, створюючи в ній аналогічні коливання, які відрізняються від перших тільки напругою струму, що їх утворює.

Дроселі бувають високої і низької частот. Дроселі високої частоти використовують у фільтрах високої частоти для боротьби з високочастотними спотвореннями, які перешкоджають високо­якісному радіоприйому. Дроселі високої частоти характеризуються високою індуктивністю і малою власною ємністю. Низькочастотні дроселі мають сталевий сердечник із роз'ємних пластин. їх індук­тивність становить 10-20 Гн. Індуктивність високочастотних дроселів порівняно невелика (декілька мілігенрі).

Котушки і дроселі високочастотних трактів - це джерела потужних внутрішніх і зовнішніх спотворень і шумів та одночасно самі піддаються сильному впливу сторонніх електромагнітних полів. Тому всі вони, як правило, екрануються металевими екранами, корпуси яких рекомендується надійно заземляти.

Трансформатор - це пристрій для перетворення змінного струму однієї напруги у змінний струм іншої напруги тієї ж частоти

Принцип дії трансформаторів оснований на законі електромагнітної індукції.

Каркас котушки трансформаторів виготовляють із ізоляційних матеріалів - пластичних мас, сердечники - із тонких листів чи стрічок електротехнічної сталі. Для обмотки використовують мідний дріт.

Котушки після намотування екранують по висоті фольгою іі заземленням для зменшення електромагнітного поля трансформатор» та зниження його впливу на інші радіоелектронні компоненти схеми.