Даже при абсолютном нуле температур у резисторов, составленных из квантовых точечных контактов будет иметься шум, обусловленный Ферми-статистикой. Однако такой шум устраним путём последовательного и параллельного включения нескольких контактов.
Уровень шума реальных резисторов выше. В шуме реальных резисторов также всегда присутствует компонента, интенсивность которой пропорциональна обратной частоте, то есть 1/f шум или «розовый шум». Этот шум возникает из-за множества причин, одна из главных перезарядка ионов примесей, на которых локализованы электроны.
Даже при абсолютном нуле температур у резисторов, составленных из квантовых точечных контактов будет иметься шум, обусловленный Ферми-статистикой. Однако такой шум устраним путём последовательного и параллельного включения нескольких контактов.
Уровень шума реальных резисторов выше. В шуме реальных резисторов также всегда присутствует компонента, интенсивность которой пропорциональна обратной частоте, то есть 1/f шум или «розовый шум». Этот шум возникает из-за множества причин, одна из главных перезарядка ионов примесей, на которых локализованы электроны.
Ещё один важный вопрос, в котором просто необходимо разобраться, это вопрос о параметрах резисторов.
Основные электрические параметры резисторов.
Для оценки свойств резисторов используются следующие основные параметры: номинальное сопротивление, допустимое отклонение величины сопротивления от номинального значения (допуск), номинальная мощность рассеяния, предельное напряжение; температурный коэффициент сопротивления, коэффициент напряжения, уровень собственных шумов, собственная емкость и индуктивность.
Номинальное сопротивление R — это электрическое сопротивление, значение которого обозначено на резисторе или указано в сопроводительной документации. ГОСТ 2825—67 устанавливает для резисторов шесть рядов номиналов сопротивлений: Е6, Е12, Е24, Е48, Е96, Е192 (цифра указывает число номинальных сопротивлений в ряду).
Согласно ГОСТ 9664—74, установлен ряд. допусков (в процентах): ±0,001; ±0,002; ±0,005; ±0,01; ±0,02; ±0,05, ±0,1; ±0,25; ±0,5; ±1; ±2; ±5, ±10; ±20; ±30.
Номинальная мощность рассеяния P — это наибольшая мощность, которую резистор может рассеивать в течение гарантированного срока службы (наработка) при сохранении параметров в установленных пределах. Значение Р зависит от конструкции резистора, физических свойств материалов и температуры окружающей среды.
Конкретные значения номинальных мощностей рассеяния в ваттах устанавливаются согласно ГОСТ 24013—80 и ГОСТ 10318—80 и выбираются из ряда: 0,01; 0,025; 0,05; 0,062; 0,125; 0,25; 0,5; 1; 2; 3; 4; 5; 8; 10; 16; 25; 40; 63; 80; 100; 160; 250; 500.
Определение номинальной мощности рассеяния указывается на корпусах крупногабаритных резисторов, а у малогабаритных производится по размерам корпуса.
Предельное напряжение U — это максимальное напряжение, при котором может работать резистор. Оно ограничивается тепловыми процессами, а у высокоомных резисторов — электрической прочностью резистора.
Температурный коэффициент сопротивления (ТКС) — это относительное изменение величины сопротивления резистора при изменении его температуры на один градус.
Собственные шумы резисторов складываются из тепловых и токовых шумов.
Напряжение теплового шума зависит от величины сопротивления резистора и его температуры.
При протекании тока по резистору возникают токовые шумы. Токовые шумы наиболее характерны для непроволочных резисторов.
Значение ЭДС шумов для, непроволочных резисторов находится в пределах от долей единиц до сотен микровольт на вольт.
Собственная емкость и индуктивность — характеристики, определяющие работу резистора на высоких частотах.
Собственная емкость резистора слагается из емкости резистивного элемента и емкости вводов.
Собственная индуктивность определяется длиной резистивного элемента, размерами каркаса и геометрией вводов.
Наименьшими собственной емкостью и индуктивностью обладают непроволочные резисторы, наибольшими — проволочные резисторы.
В отличие от постоянных резисторов переменные обладают, кроме вышеперечисленных, дополнительными характеристиками и параметрами. К ним относятся: функциональная характеристика, разрешающая способность, шумы скольжения, разбаланс сопротивления (для многоэлементного резистора).
Разрешающая способность показывает, при каком наименьшем изменении угла поворота или перемещении подвижной системы может быть различимо изменение сопротивления резистора. У непроволочных резисторов разрешающая способность очень высока и ограничивается дефектами резистивного элемента и контактной щетки, а также значением переходного сопротивления между проводящим слоем и подвижным контактом.
Разрешающая способность переменных проволочных резисторов зависит от числа витков проводящего элемента и определяется тем перемещением подвижного контакта, при котором происходит изменение установленного сопротивления.
Разрешающая способность переменных резисторов общего назначения находится в пределах 0,1...3 %, а прецизионных — до тысячных долей процента.
Шумами скольжения принято считать шумы (напряжение помехи), возникающие при перемещении подвижного контакта по резистивному элементу.
Напряжение шумов непроволочных резисторов вращения достигает 15...50 мВ.
Разбаланс сопротивления — это отношение выходного напряжения, снимаемого с одного резистора, к соответствующему напряжению, снимаемому с другого резистора при одинаковом питающем напряжении на выводах резистивного элемента и одинаковом положении их подвижной системы.
Для резисторов общего назначения разбаланс допускается до 3 дБ.
Вот в принципе и всё, что я хотел Вам рассказать по резисторам. Если Вам потребуется больше информации, то её можете почерпнуть из справочного пособия Г. С. Гендин "Всё о резисторах"
Для определения номинала резистора исходя из цветовых полос рекомендую программу Resist_col_prg_30.
А следующим шагом я рекомендую сделать практические решения задач по определению параметров резисторной цепи.
Практические вычисления резисторных цепей.
Как Вы наверное, помните с курса физики за 8-й класс при последовательном соединении суммарное сопротивление равно сумме сопротивлений резисторов.
Rобщ=R1+R2=1k+1k=2k
При параллельном соединении суммарное сопротивление равно ... Как вы думаете чему? Скорее всего вы скажете, что
Rобщ = R1* R2
R1+ R2
А так как R1 = R2, то суммарное сопротивление будет равно 1 kOm / 2 = 1000 Om / 2 = 500 Om и будете правы. Но ...
Если резисторов будет три, четыре, ...?
А Вы вообще понимаете, откуда берётся вышеуказанная формула? Именно так!
В таком случае удобнее всего производить расчёты в проводимостях! А напомните мне, пожалуйста, что такое проводимость? Правильно! Это величина обратная сопротивлению. Т. е. G=1/R
В таком случае при параллельном соединении резисторов
Gобщ=G1+G2+G3+...+Gn
или
Вот Вам и вся математика. Теперь если вы пожелаете, то всегда сможете вычислить сколь угодно компонентов. :-))) Улыбаюсь, потому как на практике дело обстоит немножко по другому. Но для начала я предлагаю Вам решить один простой пример.
На это схеме изображен резисторный делитель напряжения. Суть заключается в том, что резисторы имеют разное сопротивление. Вследствие этого согласно закону Ома на них будет выделяться разная величина падения напряжения. С одного из резисторов это напряжение снимается и передаётся на следующий каскад. Это понятно? Здесь я должен Вам объяснить ещё один важный технический термин - Коэффициент передачи.
Коэффициент передачи (также коэффициент преобразования) — отношение напряжения на выходе той или иной системы, предназначенной для передачи электрических сигналов, к напряжению на входе. Или KП = UВЫХ / UВХ
Если эти резисторы будут равны между собою, то Кп будет равно 1/2. Согласны? Но я немного усложняю вам задачу. Рассчитайте, пожалуйста, номиналы этих резисторов таким образом, чтобы этот резистивный каскад соответствовал требованиям:
- Возможна ситуация, когда выход этого каскада по какой либо причине окажется "закороченным" (вывода выхода будут соединены между собой). Что может отразиться на работе предыдущего каскада. Поэтому требование к схеме заключается в том, чтобы входное сопротивление каскада было не меньше 1 кОма.
- Коэффициент передачи должен быть равен 1/3
Задача понятна? Тогда вперёд!
Я считаю, что эта задача очень простая, так что Вы без труда с ней справились. Я не ошибаюсь? Ведь исходя из первого условия мы вполне можем взять резистор R1 номиналом 1 кОм. Потому как при закорачивании резистора R2 входное сопротивление схемы в таком случае будет равно 1 кОм-у.
Исходя из Кп = 1/3 определяем, что на резисторе R1 должно выделяться 2 части входного напряжения, а на R2 - 1 часть соответственно. Значит R2 должно быть в два раза меньше за R1.
Отсюда
1 kOm/2 = 1000 Om / 2 = 500 Om.
Значит
R1=1kOm
R2=500Om
Если всё понятно, то идём дальше.
До сих пор мы рассматривали простые схемы из последовательного и параллельного соединения резисторов. Но вот задача, что делать со схемой смешанного соединения резисторов? Вот хотя бы такой как эта.
И зачастую мало просто рассчитать общее сопротивление, но необходимо также рассчитать напряжения и токи цепях схемы. А также номинальную мощность резисторов, которые мы применим в этой разработке. Ведь от правильного расчёта элементов схемы зависит насколько долго и надёжно она будет служить.
Как её рассчитать?
Запомните в таком случае главное правило. Расчёт суммарного сопротивления производится с конца в начало. Берём самые крайние компоненты схемы, производим расчёт. Потом присоединяем ближний к началу схемы резистор и т. д.
Вот посмотрим как это выглядит на практике.
Запишем условие задачи и решим её.
| R1=10k R2=R3=20k R4=R5=R6=2k R7=R8=1k Uвх=54В | 1. Самые крайние компоненты схемы в нашем случае - резисторы R7 и R8 включены последовательно. Соответственно их общее сопротивление будет равно: R7,8 = 1к + 1к = 2к. 2. Дальше у нас есть два резистора, включенные параллельно.
R5=R6=2k, значит их суммарное сопротивление равно 1к. 3. R5,6 и R7,8 между собой тоже включены параллельно. Поэтому: R5,6,7,8 =(R5,6*R7,8) / (R5,6*R7,8)=(2*1)/(2+1)=0,6667 кОм = 666,7 Ом 4. Дальше по схеме идёт последовательное подключение R4. R4,5,6,7,8 = R5,6,7,8 + R4 = 2 000+666,7=2666,7 Ом 5. R3 включён параллельно. R3,4,5,6,7,8=(R4,5,6,7,8*R3 )/(
R4,5,6,7,8*R3)=(2666,7*20 000)/(2666,7+20 000)=2 353 Ом
6. R1 и R2 включены последовательно. Посему: Rобщ= R3,4,5,6,7,8+R1+R2=10 000+20 000+2 353=32 666,7 Ом Вот мы и рассчитали общее сопротивление этой схемы. Дальше нам необходимо рассчитать токи, действующие в участках схемы по закону Ома. Напряжение нам известно, сопротивление тоже, так что может быть легче? 7. U=IR, отсюда Iобщ=
IR1 = IR2= U/Rобщ=54/32,6667*103 = 0,001653 А = 1,653 мА 8. Для дальнейшего расчёта действующих токов в цепях схемы необходимо узнать падение напряжения на резисторах R1 и R2. UR1= Iобщ*R1=0,001653 *10*103 = 16,53 В UR2= Iобщ*R2=0,001653 *20*103 = 33,06 В 9. Таким образом напряжение в точках А и В будет составлять:  UАВ=UВх - UR1 - UR2 = 54-16,53-33,06 = 4,41 В 10. IR3 = UАВ / R3 = 4,41 / 20 000 = 0,0002205 А = 0,2205 мА 11. IR4=UАВ/R4,5,6,7,8=4,41/2 666,7=0,0016537 А=1,6537 мА 12. Снова вычисляем падение напряжения но уже на резисторе R4: UR4=
IR4 * R4 =0,0016537 * 2 *103 = 3,31 В 13. UCD=UAB - UR4 = 4,41-3,31 = 1,1 В 14. IR5 = IR6 = UCD / R5(6) = 1,1 / 2 000 = 0,000551 А = 0,551 мА 15. Так как R7 + R8 = R5 то и IR7 = IR8 = IR5 = 0,5551 мА 16. Ещё один немаловажный пункт в расчёте схем - мощность. Ведь если вы поставите деталь, рассчитанную на меньшую нагрузочную способность в цепи с большой нагрузкой, то ваша схема просуществует весьма недолго! А как вы помните со школьного курса физики, мощность рассчитывается исходя из напряжения и тока: P=U*I Подставив вместо U его эквивалент по закону Ома I*R, получим: P=(I*R)*I Раскроем скобки: P=I2*R Как видите, логика элементарная. :-) 17. Исходя из этих предпосылок, рассчитаем мощности применяемых в нашей схеме резисторов: РR1=Iобщ*R1=0,0016532 *10 000=0,027 Вт можно поставить любой маломощный резистор. Рекомендуется в целях экономии места (уменьшения габаритов конструкции) SMD резистор или обычный резистор на 0,125 Вт. 18. Номинальная мощность второго резистора: РR2=Iобщ*R2=0,0016532 *20 000=0,054 Вт то же самое. Остальные резисторы не имеет смысла рассчитывать, в виду того, что нагрузка на них будет ещё меньше. |
| Rобщ-? Iобщ-? IR1-? IR3-? IR5,6-? IR8-? РR1-? РR2-? РR3-? РR4-? РR5-? РR6-? РR7-? РR8-? |
Я ещё хочу посоветовать Вам установить симулятор электронных схем. Дело в том, что лет двадцать назад, компьютеры ещё не были так распространены как сейчас и радиолюбителям ошибки в проектировании своих устройств обходились не дёшево. Учитывая также дефицит материалов.
Сейчас же вы имеете возможность воспользоваться богатыми возможностями, которые только может предоставить компьютерная технология.
<<<Назад
Сейчас же вы имеете возможность воспользоваться богатыми возможностями, которые только может предоставить компьютерная технология.
<<<Назад