2.3 Характеристики резисторов

Номинальное сопротивление резистора — значение сопротивления, которое должен иметь резистор в соответствии с нормативной, документацией (ГОСТ, ТУ).

Номинальная мощность резистора — максимальная мощность, которую резистор может рассеивать длительное время при непрерывной работе в заданных условиях .

Температурный коэффициент сопротивления — отношение производной от сопротивления по температуре к сопротивлению.

Электрическая прочность резистора характеризуется предельными напряжением, при котором резистор может работать в течение срока службы без электрического пробоя. Предельное рабочее напряжение резистора зависит от атмосферного давления, температуры и влажности воздуха.

Уровень собственных шумов резистора — отношение электрического напряжения помех резистора, возникающих при прохождение по нему постоянного тока, к приложенному напряжению. По уровню шумов некоторые стандартные резисторы делятся на две группы. К группе А относятся резисторы, уровень шумов которых не более 1 мкВ/В в полосе частот 60 Гц ,4 ...6 кГц.

Частотные свойства резисторов определяются номинальным сопротивлением и распределенными реактивными (паразитными) параметрами (индуктивностью и емкостью). Активное сопротивление резистора на переменном токе зависит как от его номинального сопротивления, так и от его емкости и индуктивности. В свою очередь, распределенная емкость и индуктивность резистора зависят от его формы и числа витков спиральной нарезки резистивного элемента, Для высокоомных резисторов активное сопротивление уменьшается с повышением частоты. Полное сопротивление низкоомных резисторов, которые не имеют спиральной нарезки резистивного элемента, с ростом частоты возрастает и на частоте резонанса достигает максимального значения.

Стабильность резистора — способность сохранять при эксплуатации свои параметры в допустимых пределах (ГОСТ 21414—75).

Функциональная зависимость переменного резистора — зависимость электрического сопротивления или напряжения переменного резистора от перемещения его подвижного узла (ГОСТ 21414—75).

Максимальная мощность рассеяния — мощность, при которо терморезистор, находящийся в спокойном воздухе при температу 20 °С, при протекании тока разогревается до максимальной рабоче температуры.

Коэффициент рассеяния — величина, численно равная мощностиг которая рассеивается на терморезисторе при разности температу; образца и окружающей среды 1 °С. .

Коэффициент энергетической чувствительности — величина, численно равная мощности, которую нужно подвести к терморезистору для уменьшения его сопротивления на 1 %.

2.4 Рассмотрение резистивного эффекта

2.4.1 Резистивный делитель напряжения

Дели́тель напряже́ния — устройство для деления постоянного или переменного напряжения. Строится на основе активных и/или реактивных сопротивлений и/или нелинейных сопротивлений. В делителе сопротивления включаются последовательно, выходным напряжением является напряжение на отдельном участке цепи делителя. Участки расположенные между напряжением питания и точкой снятия выходного напряжения называют плечами делителя. Плечо между выходом и нулевым потенциалом питания обычно называют нижним. Другое при этом называют верхним. В любом делителе два плеча. Делитель напряжения, построенный исключительно на активных сопротивлениях, называется резистивным делителем напряжения.

Коэффициент деления таких делителей не зависит от частоты приложенного напряжения. Делители, содержащие хотя бы одно реактивное сопротивление, делят напряжение в зависимости от частоты. Это следует из того факта, что реактивные сопротивления являются частотно-зависимыми элементами. Например, простейшие виды фильтров: RC фильтр и LC фильтр представляют собой не что иное, как частотно-зависимые делители напряжения. В качестве делителя напряжения c нелинейным сопротивлением можно привести параметрический стабилизатор напряжения на основе стабилитрона, который можно рассматривать как делитель напряжения, нижнее плечо которого состоит из нелинейного сопротивления стабилитрона. Делители напряжения и схемы на их основе играют важную роль в электронике.

Простейший резистивный делитель напряжения представляет собой два последовательно включённых резистора R1 и R2, подключённых к источнику напряжения U. Поскольку резисторы соединены последовательно, то ток через них будет постоянен (напомним, что ток -- это количество зарядов в единицу времени. Если бы ток не был бы постоянен, то заряды, либо где-то накапливались бы, либо откуда-то вводились бы в цепь, однако на выходе мы имеем ровно столько зарядов, сколько поступило в цепь на входе и совокупный заряд участка цепи не изменяется во времени).

Рисунок 2.1 – Схема простейшего резистивного делителя напряжения

Падение напряжения (уменьшение потенциала при перемещении заряда от одной точки цепи до другой её точки) на каждом резисторе согласно закону Ома будет пропорционально сопротивлению (ток, как было установлено ранее, постоянен):

(1)

Поэтому можно записать

(2)

(3)

Разделив выражение для U1 на выражение для U2 в итоге получаем:

(4)

Таким образом, отношение напряжений U1 и U2 в точности равно отношению сопротивлений R1 и R2.

Следует обратить внимание, что сопротивление нагрузки делителя напряжения должно быть много больше собственного сопротивления делителя, так, чтобы в расчетах этим сопротивлением можно было бы пренебречь. Для выбора конкретных значений сопротивлений на практике, как правило, достаточно следовать следующему алгоритму. Сначала необходимо определить величину тока делителя, работающего при отключенной нагрузке. Этот ток должен быть значительно больше тока (обычно принимают превышение от 10 раз по величине), потребляемого нагрузкой, но, однако, при этом указанный ток не должен создавать излишнюю нагрузку на источник напряжения U. Исходя из величины тока, по закону Ома определяют значение суммарного сопротивления R = R1 + R2. Остается только взять конкретные значения сопротивлений из стандартного ряда, отношение величин которых близко́ требуемому отношению напряжений, а сумма величин близка расчетной. Необходимо иметь ввиду, что при расчете реального делителя необходимо учитывать температурный коэффициент сопротивления, допуски на номинальные значения сопротивлений, диапазон изменения входного напряжения и возможные изменения свойств нагрузки делителя.