Резисторы (сопротивления)

Резистор

Резистор - это элемент электрическиой цепи с постоянным или переменным номиналом, предназначенный для поглощения электрической энергии. Получил своё название из английского языка - resistor. В среде российских радиолюбителей часто именуется "Сопротивлением". Существует модификация с возможностью изменения значения номинала, она называется - "потенциометр" или в простонародье - "Переменное сопротивление". Применение резистора в электрических цепях обосновано целым рядом очень полезных технических функций, таких как линейное преобразование тока в напряжение и напряжения в ток, деление напряжения и/или тока в заданных пределах.

Главное при выборе резисторов для ламповой схемотехники

При подборе резисторов для ламповых схем усиления радиолюбитель, привыкший работать с транзисторами и микросхемами, столкнется с двумя новыми для него проблемами. Во-первых, в отличие от большинства транзисторных схем для лампового усилителя, где все лампы работают в классе А и, следовательно, потребляют заметную, порой значительную мощность, существенной становится номинальная мощность резисторов, поэтому дальше в схемах вы сплошь и рядом будете встречаться с обозначением мощности 0,5 Вт; 1,0 Вт; 2,0 Вт и даже 5,0 Вт и 10,0 Вт. Лучше всего использовать в работе резисторы типов МЛТ (ОМЛТ) с допусками 2% и 5%, С2-ЗЗН с допусками 1%, 2% и 5%, Р14 с допусками 1%, 2% и 5%, С1-4 мощностью 0,5 Вт и допусками 2% и 5 %.
Идеально было бы использовать прецизионные резисторы типов С2-14 или С2-29В с допусками 0,25% ... 1,0%, охватывающие всю шкалу сопротивлений от 10 Ом до 5,1 МОм и мощностей от 0,125 до 2 Вт, однако это может быть накладно.
В качестве резисторов мощностью свыше 5 Вт лучше всего применять типы С5-35В (старое обозначение ПЭВ), С5-37 с допусками 5% или прецизионные резисторы типов С5-5 и С5-16 с допусками 0,5% ... 2,0%.
Второй, более существенный момент - это допустимый разброс абсолютных значений. Впрочем, не следует заранее пугаться: в схеме обычно встречается всего несколько резисторов, сопротивление которых столь критично к высокой точности. В большинстве случаев для всех ламповых схем вполне допустим разброс 5%, а в некоторых цепях и до 10%.

В отношении переменных резисторов наибольшие трудности возникают при применении сдвоенных и спаренных регуляторов громкости и тембра в стереоусилителях. Главный их недостаток состоит в том, что в положении минимального значения (ось - до конца влево) переход движка с графитового покрытия на металлическое основание у двух потенциометров происходит не одновременно: у одного - чуть раньше, у другого - чуть позже, вследствие чего, например, громкость в одном из каналов пропадает полностью, а в другом - нет. Для современного лампового усилителя это считается абсолютно недопустимым.
Если Вы решили строить качественный Hi – End усилитель, не пожалейте денег и купите настоящие импортные реостаты, но только не китайского производства.
Можно конечно попытаться провести собственными силами доработку, которая сведется к тому, что в одном из двух сдвоенных резисторов (а скорее всего в обоих) придется исправить этот дефект чисто механически, подгибанием дужки токосъемника, если это допускает конструкция, или взаимным, навстречу друг другу, смещением платформ, несущих токосъемники. Но результат такой доработки крайне сомнителен.
Кроме того, для обеспечения большего срока службы и предотвращения шорохов и тресков все без исключения оперативные регуляторы (громкость, тембр, стереобаланс) необходимо еще до установки в усилитель вскрыть, протереть рабочую (токонесущую) часть спиртом или чистым бензином Б70 (но не автомобильным и уж тем более не растворителем или ацетоном), затем равномерно смазать чистым техническим вазелином, снова аккуратно и плотно закрыть крышками, а в зазор между осью и втулкой капнуть одну каплю машинного или трансформаторного масла.
В качестве установочных и регулировочных переменных резисторов, которыми придется пользоваться крайне редко, в основном при первичной регулировке и настройке усилителя, лучше всего выбирать пылезащищенные и влагозащищенные, с надежным контактом между токосъемником и рабочей поверхностью дужки, - например, типов СПЗ-9, СПЗ-16, СПЗ-456, СП4-2М-6 или проволочные подстроечные, - типов СП5-16В, СП5-2В.

Схемы соединения сопротивлений

Последовательное соединение сопротивлений.

Величина тока на любом участке последовательной цепи, состоящей из нескольких сопротивлений неизменна и представляет собой величину, зависящуюот общего сопротивления цепи и приложенного к ее концам напряжения.

I = I1 = I2 = I3

Общее (эквивалентное) сопротивление равно сумме всех, последовательно соединенных сопротивлений.

R = R1 + R2 + R3

Общее падение напряжения на последовательной цепи сопротивлений равно сумме падений напряжений на каждом сопротивлении.

U = U1 + U2 + U3

Напряжения на участках цепи прямо пропорционально сопротивлениям этих участков.

U1 = I*R1;     U2= I*R2;     U3 = I*R3;

Следовательно справедливы следующие формулы:

I = U1/R1 = U2/R2 = U3/R3 = U/R

Параллельное соединение сопротивлений.

Припараллельном соединении нескольких сопротивлений ток в неразветвленных частях цепи равен сумме токов в параллельных ветвях.

I = I1 + I2 + I3

Падение напряжения на параллельном соединении равно падению напряжения на каждом его элементе.

U = U1 = U2 = U3

Проводимость цепи является величиной обратной сопротивлению.

g = 1/R

Общая проводимость параллельного соединения равна сумме проводимостей отдельных ветвей.

g = g1 + g2 + g3

Общее сопротивление равно обратной величине общей проводимости и меньше наименьшего сопротивления.

R = 1/g

Общее сопротивление определяется из формулы:

1/R = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3

Ток в каждой параллельной ветви определяется согласно закону Ома:

I1 = U/R1 = U*g1;      I2 = U/R2 = U*g2;      I3 = U/R3 = U*g3;

Токи в параллельных ветвях прямо пропорциональны проводимостям или обратно пропорциональны  сопротивлениям ветвей.

I1 : I2 : I3 = g1 : g2 : g3

или

I1 : I2 : I3 = 1/R1 : 1/R2 : 1/R3

Расчет параллельных соединений сопротивлений

Формула для расчета результирующего сопротивления при соединении двух сопротивлений в параллельную схему.

R = R1*R2/(R1 + R2)

Формула для расчета результирующего сопротивления при соединении трех сопротивлений в параллельную схему.

R = R1*R2*R3/(R1*R2 + R2*R3 + R1*R3)

Типы применяемых резисторов

Очень старые резисторы

Резисторы типа ВЗР.

Резисторы этого типа применялись в старой ламповой радиоаппаратуре 40х - 50х годов.

Резисторы МЛТ (ОМЛТ)

Самый распространенный класс резисторов.

Сфера применения этих резисторов поистине гигантская. Они применяются во всех типах электронной техники где нет жестких требований по климатике и воздействиям окружающей среды.

Проволочные резисторы повышенной точности

Высокоточный проволочный резистор.

Резисторы типа ПТМН - 1 являются высокоточными прецизионными резисторами с отклонением номинала 0.25%. Как правило использовались в точной измерительной аппаратуре.

Резисторы широкого применения

Резисторы типа МЛТ для широкого применения в электронных устройствах.

Глубокий спектр номиналов и мощностей резисторов МЛТ, а также значительная дешевизна использования этих компонентов, позволяет отдавать им предпочтение во многих классах радиоаппаратуры и ламповой усилительной технике там где не нужна высокая точность соответствия схемным решениям. Разброс параметров номинальных значений в пределах 10% - 20%.

Современные резисторы с цветовой маркировкой

Новые резисторы с цветовой маркировкой как правило выпускаются на автоматических производственных линиях и продаются в ленточной упаковке.

Эти резисторы предназначены для выполнения навесного и печатного монтажа слаботочных электронных схем, так как их мощность рассеяния составляет 0.25 Вт. Их с успехом можно использовать при монтаже самых первых входных ламповых каскадов усиления как элементы цепей сеточного смещения.

Цветовая маркировка резисторов

Очень часто буквенно - цифровые обозначения номиналов резисторов заменяют на соответствующий цветовой код.

Другим видом маркировки является нанесение на корпус резистора цветных колец. Маркировочные кольца сдвинуты к одному из выводов резистора и располагаются слева направо. Если размеры резистора не обеспечивают отступа, то ширина первого кольца примерно в два раза шире остальных. Число колец может быть от четырех до шести.
Внешний вид резисторов с цветовой маркировкой

Система обозначения характеристик постоянных резисторов цветовым кодом

Пояснительная схема значения цветовых полос в цветовой маркировке резисторов.

Суть цветовой маркировки соостоит в том, что на поверхность резистора наносятса группы цветных полос, обозначающих двухзначный или трехзначный номинал (две или три полосы), полоса множителя, полоса допуска и полоса ТКЕ.

В зависимости от цвета полос, характеристики ими обозначенные, принимают то или иное значение. Таким образом формируется номинал резистора и его точностные характеристики.

Маркировка резисторов зарубежного производства.

Буквенно-цифровая маркировка
На корпус резистора наносится маркировка, состоящая из двух или трех цифр и буквы.
Буква играет роль запятой и обозначает, в каких единицах измеряется номинал резистора:
         R — в омах;
         К — в килоомах;
         М — в мегаомах.
Примеры обозначения приведены в табл. 1

Таблица 1  Примеры обозначения номиналов резисторов

Допуск резисторов по одной из наиболее распространенных систем обозначений BS 1852 (British Standard 1852) обозначается буквой после обозначения номинала резистора (табл. 2).

Таблица 2 Обозначение допусков отклонения от номинала

Например: 330RG означает 330 Ом ±2%. R22M означает 0,22 Ом ±20%.

Цветовая маркировка зарубежных резисторов

Цветовая маркировка резисторов зарубежного производства аналогична цветовой маркировке резисторов отечественного производства.

На цветовой диаграмме  показано, как по цвету колец определить номинал и допуск резистора.

Для обычных резисторов

Для проволочных резисторов

Переменные резисторы

Особенности применения переменных резисторов

Переменные резисторы (потенциометры) применяются в качестве внешних устройств настройки и регулировки сигналов: в качестве регуляторов громкости, тембра, уровней, на­стройки на частоту в радиоприемниках с перестройкой частоты при помощи варикапов.

Подстроечные резисторы применяются в схемах радиоэлектронных устройств для того, чтобы обеспечить их настройку во избежание многократных замен, связанных с необходимостью подбора постоянного резистора.
Переменные резисторы выпускаются в различном исполнении. По типам они делятся на резисторы с угольной дорожкой, дорожкой из кермета (металлокерамики), проволочные и многооборотные проволочные. По причине наличия подвижного контакта переменные резисторы являются источником шумов, и порой напряжение создаваемых ими шумов может достигать десятков милливольт (15...50 мВ). Поэтому при применении переменных резисторов следует придержи­ваться следующих правил:
избегайте использования переменных резисторов с угольной дорожкой: они сильно шумят и ненадежны;
в регуляторах громкости аудиоаппаратуры применяйте потенциометры с лога­рифмическим законом регулирования сопротивления;
не применяйте переменных резисторов с угольной дорожкой в устройствах электропитания для регулировки выходного напряжения. Из-за несовершенства дорожки возможно мгновенное появление полного выходного напряжения.
В современной зарубежной технике применяются подстроечные резисторы серии POZ3, имеющие номинал от 200 Ом до 2 МОм. Средний вывод у них расположен обособленно и имеет большую ширину, чем крайние выводы. Некоторые варианты исполнения таких переменных резисторов показаны на рис. 1 и рис. 2
на рис. 1 крайние выводы обозначены цифрами 1 и 3, а средний — цифрой 2 (поворот — по часовой стрелке от выв. 1 к выв. 3).

Рисунок 1. Переменные резисторы Китайского производства.

Рисунок 2. Дискретные переменные резисторы с тонкомпенсацией Японского производства.

Рисунок 3. График зависимости сопротивления потенциометра от угла поворота движка.

Подбирая потенциометры для реализации своих разработок, необходимо уделять особое внимание типу зависимости изменения номинала сопротивления от угла поворота потенциометра или положения линейного движка в продольных потенциометрах.

Рисунок 4. Ползунковый линейный потенциометр в металлическом корпусе.

Рисунок 4. Ползунковый двухканальный линейный потенциометр.