Для чего предназначены резисторы и конденсаторы кратко

Обновлено: 02.07.2024

Итак, если вы решили освоить джедайскую школу по ремонту телефонов, компьютерной техники либо другого современного электронного оборудования, и достичь в этом деле уровня профессионала, то вам просто необходимо разбираться в современной радиоэлектронике

Современная радиоэлектроника — довольно непростая наука и в современном мире она не ограничивается знанием базовых элементов, которые преподают — или уже не преподают — в средней школе. Радиолюбители старой — советской — школы так же не могут похвастаться особым опытом в этой области, т.к. современная радиоэлектронная аппаратура — ибп, мониторы, принтеры, материнские платы ПК и тому подобная техника — ушли далеко вперед и не разрабатывались в советском пространстве, впрочем, они почти не разрабатывались и в постсоветском. Но кстати почти…

Что же представляет из себя радиоэлектроника сейчас?

Для того, чтобы разобраться в этом вопросе, необходимо вспомнить азы и вернуться к простейшим элементам электрической цепи:

Итак, шаг 1: азбука радиэлектроники

К простейшим и наиболее распространенным известным элементам электронных схем относятся:

Диод
Резистор
Конденсатор
Трансфроматор

Итак разберемся по порядку:

Диод

Диод — казалось бы, самый простой элемент электрической цепи. По сути — он проводник тока, работающий в одном направлении. Если к диоду приложено прямое напряжение, то диод открыт. Если приложено обратное напряжение — закрыт (сопротивление диода велико). Просто? Куда уж проще.

Но не все так просто, как кажется на первый взгляд: прежде всего познакомимся с основными характеристиками диодов:

U_пр – постоянное прямое напряжение — минимальное напряжение, необходимое для открытия диода
U_обр.max, V_RRM – максимально допустимое обратное напряжение, или обратное напряжение пробоя
I_пр.max, I_f(AV) – максимально допустимый постоянный прямой ток. Очень важный параметр для проектирования схем
V_f — падение напряжения, в вольтах
Диапазон рабочих частот. Как правило, полупроводниковые диоды рассчитаны на диапазон до 50КГц
С_б — барьерная емкость — емкость p-n перехода диода
r_диф — дифференциальное сопротивление, Ом. Зависит от вольт-амперной характеристики

Это общие параметры для всех диодов, но далеко не все. Наиболее встречающимися видами диодов на электронных платах являются следующие:

Полупроводниковый диод — самый распространенный диод. Обозначается на схемах как Используется в выпрямителях напряжения.Как проверить? Полупроводниковый диод в полевых условиях мультиметром проверяют в режиме прозвонки диодов: красный щуп ставится на анод, черный — на катод. мультиметр должен показать падение напряжения — оно не должно превышать 1В. Если поменять щупы местами — мультиметр должен показать 1, что означает бесконечность. Таким образом проверяют падение напряжение в вольтах, а так же исключают пробой и обрыв.
Диод Шотки. В отличие от обычного диода обладает более высоким быстродействием, сравнительно малым падением прямого напряжения и малой емкостью перехода. На схеме: Схема проверки ничем не отличается от схемы проверки обычного полупроводникового диода. Типичные примеры диодов Шотки: 1N581x и 1N582x.
Светодиод. На схеме: Применяется для световой индикации работы схемы. Принцип проверки похож на принцип проверки обычных диодов: если подать на диод прямое постоянное напряжение, то такой диод должен испускать фотоны определенного спектра, то есть светиться. Как правило, мультиметр в режиме прозвонки дает напряжение 1V. Более продвинутые мультиметры могут давать 3V и больше. Чтобы проверить светодиод, необходимо, чтобы Uпр было не больше этого значения, иначе напряжения не хватит, чтобы его открыть
Стабилитрон — полупроводниковый диод, работающий при обратном смещении в режиме пробоя. Обозначается на схеме какВ отличие от стабилитрона при подаче обратного напряжения, превышающего обратное напряжение пробоя, на обычный диод, происходит необратимый пробой, ломается вольт-амперная характеристика и такой диод перегорает. В отличие от обычного диода превышение пробоя в стабилитроне является обратимым и при многократных пробоях ведет себя по строгой закономерности. Именно это свойство и используют в электронике.Проверка стабилитрона мультиметром аналогична проверке обычного полупроводникового диода, единственное, о чем нужно помнить, что стабилитрон включается в схему наоборот — катод к плюсу, анод к минусу. По большому счету работе стабилитрона можно посвятить целую статью.
Как правило, стабилитроны используют в делителях и стабилизаторах напряжения

На мы описали далеко не все диоды. Т.к. эта статься для начинающих, то мы рассмотрели только самые распространенные

Диоды на платах выпускаются в корпусах sod-27, do-35, do-41, do-201, sma, smb и прочее:

На схемах диоды обозначаются буквой D. Подробнее о назначении диодов можно почитать тут

Резистор

Резистор — это элемент электрической цепи, оказывающий сопротивление протекающему через него току. Как и диод, резистор — базовый элемент электрических схем. Но несмотря на такое простое определение, его роль довольно велика и не так проста, как кажется. Как правило, резисторы используют для линейного преобразования силы тока в напряжение и обратно, ограничения тока и поглощения электрической энергии.

В чем принцип действия резистора?

Последовательное включение резистора в идеальную цепь с постоянным напряжением дает уменьшение тока цепи на I=U/R, где U — постоянное напряжение цепи, а R — сопротивление резистора. Если брать аналогию с гидравликой, то сила тока — это скорость потока, напряжение — это давление на стенки трубы, а цепь — это труба с водой. Пока в цепи нет нагрузки, нет и тока. Есть только напряжение. Как только появляется нагрузка — т.е. по аналогии в гидравлике кто-то открывает кран — появляется ток. Чем больше диаметр трубы — проводимость цепи — тем больше сила тока. Что может в таком случае уменьшит скорость потока в такой трубе? Кран. Вот, в электрической цепи таким краном и является резистор — он сужает в определенном месте диаметр трубы и скорость тока во всей трубе уменьшается.

Резисторы бывают с постоянным и переменным сопротивлением.

На схемах резисторы обозначаются буквой R

либо

Основным параметром резисторов являются величина сопротивления. Как же узнать, какого сопротивления резистор?

Наибольшее распространение получила цветовая маркировка: на резистор наносятся несколько цветных колец, каждый цвет которых указывает на тот или иной параметр резистора:

Помимо величины сопротивления для резистора так же необходимо знать рассеиваемую мощность, Вт. Резисторы с цветовыми обозначениями, как правило, являются маломощными и их рассеиваемая мощность не превышает 2Вт.

Стандартный ряд мощностей рассеивания резисторов состоит из значений:

Примерно можно определить рассеиваемую мощность по размеру резистора: при длине 5мм — это 0.125 Вт, 7мм — 0.25Вт, 9мм — 0.5Вт, 11мм — 1Вт, 15мм — 2Вт. На некоторых схемах можно увидеть их условные обозначения с указанием мощности рассеивания:

Знание рассеиваемой мощности необходимо для правильного подбора резистора в цепь. Если поставить резистор меньшей мощности, чем номинальная, то резистор перегорит. Формула расчета мощности резистора выглядит следующим образом:

Таким образом, зная максимальную силу тока, можно определить необходимую мощность рассеивания резистора.

Как проверить резистор?

Мультиметром резистор проверяется в режиме Омметра. Красный щуп прикладывается к одному выводу, черный — к другому. На дисплее мультиметр покажет сопротивление в Омах. Если сопротивление будет показывать 1 — бесконечность — на самом высоком диапазоне измерения, то в резисторе скорее всего обрыв. Если нулевое, то пробой.

При измерении сопротивления резистора на плате надо учитывать, что при параллельном включении резисторов в цепь их общее сопротивление вычисляется по формуле:

Например, при параллельном соединении двух резисторов 50 Ом, общее сопротивление будет = 1/ (1/50 + 1/50)=25 Ом, т.е. в два раза меньше каждого по отдельности. По большому счету при прозвонке в схеме параллельно включенных резисторов можно проверить только только суммарное сопротивление. В случае несоответствия этого суммарного сопротивления сопротивлению, полученному по указанной выше формуле для номинального значения каждого из резисторов, можно сказать, что в этой цепи есть либо обрыв либо пробой. Для дальнейшей диагностики кроме как выпаивать каждый резистор для проверки, вариантов нет.

Что же касается последовательного соединения нескольких резисторов, то их сопротивление суммируется

R общ = R1 + R2 + R3

Именно на этом принципе основан принцип делителя напряжения на резисторах. Но об этом чуть позже

Конденсатор

Конденсатор — это элемент электрической цепи, состоящий из двух проводящих обкладок, разделенных диэлектриком, каждая из которых содержит противоположный по знаку электрический заряд. Главной характеристикой диода конденсатора емкость — мера способности накапливать и удерживать электрический заряд. Емкость обозначается буквой C.

Так как пластины конденсатора разделены диэлетриком, конденсатор сам по себе не является проводником, но парадокс в том, что в цепи постоянного тока он может проводить ток в момент включения его в цепь: дело в том, что в этот момент через конденсатор идёт ток заряда, который, по мере заряда, уменьшается до тех пор, пока напряжение на выводах конденсатора не выравняется с напряжением в цепи. Конденсатор является своего рода аккумулятором. По аналогии с гидравликой вспомним закон сообщающихся сосудов. Представим две емкости, одна из которых бесконечно большая, сообщающиеся между собой внизу маленькой трубкой. Если открыть эту трубку, то вода из бесконечно большой емкости начнет поступать малую до тех пор, пока уровень воды в них не выравняется. Если из бесконечной емкости в момент убрать всю воду, то из малой вода начнет постепенно вытекать, соответственно будет уменьшаться и давление на дно сосуда. Это похоже на принцип работы конденсатора.

Конденсаторы являются второй, по распространенности и степени использования, после резисторов, деталью в электронных схемах.

К основным характеристикам конденсатора относят:

C — Емкость, Ф
V — Номинальное напряжение, Вольт
Полярность — только для полярных
ESR, Ом — только для полярных конденсаторов

Не так уж и много. Проверка конденсатора начинается с его осмотра. Это пожалуй самый говорящий элемент из всех электронных при его осмотре. Около половины неисправных электролитических конденсаторов можно определяются именно таким образом. Далее мультиметром конденсаторы проверяют в режиме прозвонки на короткое замыкание. На самом деле такое бывает довольно редко. Плюсом такого метода является то, что прозвонкой мы можем определить короткое замыкание в схеме, поскольку даже в схеме конденсатор не должен прозваниваться после зарядки — то есть через 2-3 секунды после подачи напряжения. Если конденсатор полярный, то красный щуп ставится на плюс вывод, черный — на минус. На этом как правило, диагностика в домашних условиях заканчивается.

Если вы являетесь владельцем профессионального мультиметра с возможностью измерения емкостей либо ESR-метра, можно так же попробовать замерить емкость непосредственно на плате. Но здесь надо учесть, что при параллельном включении конденсаторов в цепь их емкость суммируется:

Но надо отметить, что на емкость могут влиять так же и другие элементы на плате, включенные параллельно. О них речь мы поведем несколько позже. То же касается и сопротивления.

В цепи же переменного тока конденсатор проводит колебания переменного тока посредством циклической перезарядки, замыкаясь током смещения. В связи с этим конденсаторы часто используют в качестве сглаживающих фильтров при преобразовании переменного тока в постоянный.

Как и у любого проводника, у конденсаторов во время проведения тока есть должно быть сопротивление. И оно есть — это ESR. Эта величина имеет смысл только в полярных конденсаторах. У здоровых конденсаторов она равна меньше 1. Чем больше ESR, тем хуже.

Трансформаторы

Простейший трансформатор представляет из себя две катушки индуктивности, расположенные рядом друг с другом. Каждая из этих катушек является обмоткой из непрерывного проводника, состоящей из n-количества витков.

На схеме такой трансформатор обозначается буквой T и изображается как два рядом расположенных дросселя:

Катушка, на которую поступает ток от источника питания, называется первичной обмоткой трансформатора, другая катушка — соответственно вторичной. Принцип работы трансформатора основан на магнитном поле, возникающем на катушке в момент прохождения по ней электрического тока. Изменение же магнитного поля приводит к появлению электродвижущей силы вокруг этой катушки. Таким образом на вторичной обмотке так же появляется ток, который называется индукционным:

На практике между катушками еще, как правило, располагают ферритовый либо стальной сердечник для усиления магнитного поля и соответственно увеличения КПД трансформатора:

В бытовой электронике, как правило, трансформаторы применяют для понижения постоянного либо переменного напряжения.

Как проверить трансформатор?

Прежде всего трансформатор проверяют на кз или обрыв:

Обрыв проверяют прозвонкой: проверяют все обмотки отдельно: вход обмотки должен звониться с ее выходом. При этом обмотки не должны звониться между собой, иначе мы будем иметь кз.

Это самые легко диагностируемые неисправности.

Помимо вышеперечисленного стоить проверить сопротивление обмоток на землю. Теоретически оно должно быть бесконечно большим. Если звонится -значит где-то кз на землю в цепи с этой обмоткой, т.е. теоретически под подозрение попадают и виток трансформатора.

Помимо всего вышесказанного можно так же столкнуться с повреждением межвитковой изоляции, представляющей из себя покрытие изоляционным лаком, и кз между витками. К этому может привести не только мех повреждение, но и химические реакции внутри самого трансформатора, при этом обрыва в обмотке может и не быть. К сожалению, определить такую неисправность с помощью мультиметра практически невозможно. Для этого нам понадобится осфиллограф.

Ну что ж, мы изучили четыре буквы алфавита современной электроники и стали мегагуру . Как вы думаете, смогли бы вы свободно разговаривать на английском языке, зная всего лишь 4 буквы алфавита?

Что дальше?

Мы всего лишь обновили знания школьного курса и- взглянем правде в глаза — наши знания аналогичны знанию английского языка, ограниченному 4-мя буквами. Нам остается изучить остальные 22 букв, затем выучить самые распространенные слога, которые из этих букв составляются и где применяются. И только тогда я бы вам разрешил подойти к диагностики, скажем, блока питания, ближе, чем на один метр.

Для того, чтобы собрать схему какие только радиодетали и не понадобятся: резисторы (сопротивления), транзисторы, диоды, конденсаторы и т.п. Из многообразия радиодеталей надо уметь быстро отличить по внешнему виду нужную, расшифровать надпись на её корпусе, определить цоколёвку. Обо всём об этом и пойдёт речь ниже.

Конденсатор.

Эта деталь практически встречается в каждой схеме радиолюбительских конструкций. Как правило, самый простой конденсатор — это две металлические пластинки (обкладки) и воздух между ними в качестве диэлектрика. Вместо воздуха может быть фарфор, слюда или другой материал, не проводящий ток. Через конденсатор постоянный ток не проходит, а вот переменный ток через конденсатор проходит. Благодаря такому свойству конденсатор ставят там, где нужно отделить постоянный ток от переменного.

У конденсатора основной параметр — это ёмкость.

Типы конденсаторов.

Конденсаторы бывают постоянной и переменной емкости.

У переменных конденсаторов ёмкость изменяется при вращении выступающей наружу оси. При этом одна накладка (подвижная) находит на не подвижную не соприкасаясь с ней, в результате увеличивается ёмкость. Кроме этих двух типов, в наших конструкциях используется еще одна разновидность конденсаторов — подстроечный. Обычно его устанавливают в то или иное устройство для того, чтобы при налаживании точнее подобрать нужную емкость и больше конденсатор не трогать. В любительских конструкциях подстроечный конденсатор нередко используют как переменный — он более дешевле и доступнее.

Конденсаторы отличаются материалом между пластинами и конструкцией. Бывают конденсаторы воздушные, слюдяные, керамические и др. Эта разновидность постоянных конденсаторов — не полярные. Другая разновидность конденсаторов — электролитические (полярные). Такие конденсаторы выпускают большой ёмкости — от десятой доли мкф до несколько десятков мкФ. На схемах для них указывают не только ёмкость, но и максимальное напряжение, на которое их можно использовать. Например, надпись 10,0 x 25 В означает, что конденсатор емкостью 10 мкФ нужно взять на напряжение 25 В.

Для переменных или подстроечных конденсаторов на схеме указывают крайние значения ёмкости, которые получаются, если ось конденсатора повернуть от одного крайнего положения до другого или вращать вкруговую (как у подстроечных конденсаторов). Например, надпись 10 — 240 свидетельствует о том, что в одном крайнем положении оси емкость конденсатора составляет 10 пФ, а в другом — 240 пФ. При плавном повороте из одного положения в другое ёмкость конденсатора будет также плавно изменяться от 10 до 240 пФ или обратно — от 240 до 10 пФ.

Резистор.

Надо сказать, что эту деталь, как и конденсатор, можно увидеть во многих самоделках. Представляет собой фарфоровую трубочку (или стержень), на которую снаружи напылена тончайшая пленка металла или сажи (углерода). На малоомных резисторах большой мощности сверху наматывается нихромовая нить. Резистор обладает сопротивлением и используется для того, чтобы установить нужный ток в электрической цепи. Вспомните пример с резервуаром: изменяя диаметр трубы (сопротивление нагрузки), можно получить ту или иную скорость потока воды (электрический ток различной силы). Чем тоньше пленка на фарфоровой трубочке или стержне, тем больше сопротивление току.

Резисторы бывают постоянные и переменные.

Из постоянных чаще всего используют резисторы типа МЛТ (металлизированное лакированное теплостойкое), ВС (влагостойкое сопротивление), УЛМ (углеродистое лакированное малогабаритное), из переменных — СП (сопротивление переменное) и СПО (сопротивление переменное объемное). Внешний вид постоянных резисторов показан на рис. ниже.

Резисторы различают по сопротивлению и мощности. Сопротивление, как Вы уже знаете

, измеряют в омах (Ом), килоомах (кОм) и мегаомах (МОм). Мощность же выражают в ваттах и обозначают эту единицу буквами Вт. Резисторы разной мощности отличаются размерами. Чем больше мощность резистора, тем больше его размеры.

В отличие от постоянных резисторов, имеющих два вывода, у переменных резисторов таких выводов три. На схеме указывают сопротивление между крайними выводами переменного резистора. Сопротивление же между средним выводом и крайними изменяется при вращении выступающей наружу оси резистора. Причем, когда ось поворачивают в одну сторону, сопротивление между средним выводом и одним из крайних возрастает, соответственно уменьшаясь между средним выводом и другим крайним. Когда же ось поворачивают обратно, происходит обратное явление. Это свойство переменного резистора используется, например, для регулирования громкости звука в усилителях, приемниках, телевизорах и т.п.

Полупроводниковые приборы.

Их составляет целая группа деталей: диоды, стабилитроны, транзисторы. В каждой детали использован полупроводниковый материал, или проще полупроводник. Что это такое? Все существующие вещества можно условно разделить на три большие группы. Одни из них — медь, железо, алюминий и другие металлы — хорошо проводят электрический ток — это проводники. Древесина, фарфор, пластмасса совсем не проводят ток. Они непроводники, изоляторы (диэлектрики). Полупроводники же занимают промежуточное положение между проводниками и диэлектриками. Такие материалы проводят ток только при определенных условиях.

Диоды.

Стабилитроны.

Транзисторы.

Из полупроводниковых приборов транзистор (см. рис. ниже) наиболее часто применяется в радиоэлектронике. У него три вывода: база (б), эмиттер (э) и коллектор (к). Транзистор — усилительный прибор. Его условно можно сравнить с таким известным вам устройством, как рупор. Достаточно произнести что-нибудь перед узким отверстием рупора, направив широкое в сторону друга, стоящего в нескольких десятках метров, и голос, усиленный рупором, будет хорошо слышен вдалеке. Если принять узкое отверстие за вход рупора-усилителя, а широкое — за выход, то можно сказать, что выходной сигнал в несколько раз больше входного. Это и есть показатель усилительных способностей рупора, его коэффициент усиления.

Сейчас разнообразие выпускаемых радиодеталей очень богатое, поэтому на рисунках показаны не все их типы.

Но вернемся к транзистору. Если пропустить через участок база — эмиттер слабый ток, он будет усилен транзистором в десятки и даже сотни раз. Усиленный ток потечет через участок коллектор — эмиттер. Если транзистор прозвонить мультиметром база-эмиттер и база-коллектор, то он похож на измерение двух диодов. В зависимости от наибольшего тока, который можно пропускать через коллектор, транзисторы делятся на маломощные, средней и большой мощности. Кроме того, эти полупроводниковые приборы могут быть структуры р-п-р или n-р-п. Так различаются транзисторы с разным чередованием слоев полупроводниковых материалов (если в диоде два слоя материала, здесь их три). Усиление транзистор не зависит от его структуры.

Для создания узлов электронной аппаратуры используются пассивные радиоэлементы (резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности), электронные приборы – электровакуумные, ионные, полупроводниковые (диоды, транзисторы, тиристоры, интегральные микросхемы), элементы коммутации и др. Используя эти комплектующие элементы создаются устройства, осуществляющие усиление, генерирование, выпрямление и другие преобразования электрических сигналов.

Резистор – это элемент электрической цепи, оказывающий сопротивление протекающему в цепи току.

Резисторы относятся к наиболее распространенным деталям радиоэлектронной аппаратуры. На их долю приходится от 20 до 50%, т. е. до половины общего количества радиодеталей в устройстве. Принцип работы резисторов основан на использовании свойства материалов оказывать сопротивление протекающему току.

Резисторы характеризуются следующими основными параметрами:

- Номинальное значение сопротивления резистора R_ном

измеряется в омах (Ом), килоомах (кОм), мегаомах (МОм);

- Допустимое отклонение сопротивления резистора от его номинального значения -измеряется в %, оно нормировано и определяется классом точности.

Наиболее широко используются три класса точности: I - допускающий отклонение сопротивления на ± 5%, II - на ±10%, III - на ±20%. Резисторы с повышенной точностью сопротивления выпускаются с допусками (%): ±2; ±1; ±0,5; ±0,2; ±0,1; ±0,05; ±0,02; ±0,01 и т. д.

- Номинальное значение мощности рассеивания резистора Р_ном

измеряется в ваттах (Вт), Р_ном - это наибольшая мощность постоянного или переменного тока, при протекании которого через резистор он может работать длительное время без повреждений. В большинстве электронных устройств применяют резисторы с номинальной мощностью рассеивания от 0,125 до 2 Вт.

- Температурный коэффициент сопротивления (ТКС) резистора

характеризует относительное изменение сопротивления резистора при изменении температуры окружающей среды на 1 °С и выражается в процентах. В резисторах ТКС незначительный и составляет в среднем десятые доли - единицы процента.

Резисторы используют для ограничения силы тока в цепях, для создания на отдельных участках схем необходимых падений напряжений, для различных регулировок и др. Конструктивно резисторы бывают различных видов, но основным их элементом является токопроводящий (резистивный) элемент, который создает необходимое сопротивление.

Резисторы классифицируются в зависимости от:

- характера изменения сопротивления (постоянные и переменные);

- назначения (общего и специального);

- материалов резистивного элемента (проволочные, непроволочные);

- и способа его защиты (неизолированные, изолированные, герметизированные, вакуумные).

У постоянных резисторов фиксированное значение номинального сопротивления. Они подразделяются на две группы: общего и специального назначения. Резисторы общего назначения применяют в цепях постоянного, переменного и импульсного тока в качестве делителей, шунтов, нагрузок и т. д. Их номинальное сопротивление лежит в диапазоне от 1 Ом до 10 МОм, стандартизировано и соответствует рядам Е24, Е12 и Е6 (табл. 1).

Резисторы специального назначения подразделяются на прецизионные, высокочастотные, высокомегаомные, высоковольтные, микромодульные.

Переменные (или регулируемые) резисторы - это резисторы, сопротивление которых можно изменить от нуля до номинального значения с помощью подвижного контакта, перемещаемого прямолинейно или по кругу. Переменные резисторы чаще всего имеют два концевых вывода, сопротивление между которыми не изменяется, и один вывод, соединенный с подвижным контактом. Переменные резисторы применяют для изменения параметров аппаратуры в процессе ее эксплуатации.

Таблица 1 - Ряды номинальных значений сопротивлений резисторов и емкостей конденсаторов

Е24 ±5%	Е12 ±10%	Е6 ±20%	Е24 ±5%	Е12±10%	Е6 ±20%	Е24 ±5%	Е12±10%	Е6 ±20%
1,0	1,0	1.0	2,2	2,2	2,2	4,7	4,7	4,7
1.1	-	-	2,4	-	-	5,4	-
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	-

Условные графические обозначения резисторов на принципиальных схемах даются с указанием номинального значения сопротивления и номинальной мощности рассеивания. При этом номинальное значение сопротивления резистора указывается следующим образом:

- от 1 до 999 Ом - числами без обозначения единицы;

Рисунок 1 - Условное графическое обозначение (УГО) постоянного (а), переменного (б) и подстроечного (в) резисторов

Конденсатор - это элемент электрической цепи, способный накапливать и удерживать электрические заряды.Состоит из двух или более токопроводящих пластин, разделенных диэлектриком.

Классификация в зависимости от:

- характера изменения емкости - конденсаторы постоянной емкости, переменной емкости, подстроечные, нелинейные;

- вида диэлектрика - с газообразным диэлектриком (воздушные, газонаполненные); с жидким диэлектриком (минеральным маслом, синтетической жидкостью); с твердым неорганическим диэлектриком (стеклянные, стеклоэмалевые, стекло-пленочные, керамические и т. д.); с твердым органическим диэлектриком (бумажные, металлобумажные, пленочные и т. д.), с оксидно-электролитическим диэлектриком (алюминиевые, танталовые, титановые и т. д.);

- способа защиты от внешних факторов - герметизированными, спрессованными, лакированными и т. д.

- условий эксплуатации - высокочастотные и низкочастотные, высоковольтные и низковольтные, термостойкие и т. д.

Конструктивно конденсаторы изготавливают трубчатыми, дисковыми, пакетными, литыми секционными, рулонными и т. д.

Основные параметры:

1) Номинальное значение емкости конденсатора С_ном

Измеряется в пикофарадах (пФ), нанофарадах (нФ), микрофарадах (мкФ).

2) Электрическая прочность конденсатора

Характеризует способность конденсатора выдерживать приложенное к нему напряжение без пробоя диэлектрика. Электрическая прочность характеризуется номинальным напряжением U_HOM - значение приложенного к конденсатору напряжения, при котором он работает длительное время без выхода из строя.

3) Допустимое отклонение действительного значения емкости конденсатора от его номинального значения -измеряется в %:±5; ±10; ±20; ±2; ±1 и т. д.

4) Температурный коэффициент емкости (ТКЕ)

Характеризует относительное изменение емкости конденсатора при изменении температуры на 1 °С и выражается в миллионных долях на градус Цельсия (10-6/°C). ТКЕ может принимать положительные или отрицательные значения.

Раздел 1 Пассивные элементы электронных устройств

Резистор – это элемент электрической цепи, оказывающий сопротивление протекающему в цепи току.

Резисторы характеризуются следующими основными параметрами:

- Номинальное значение сопротивления резистора R_ном

измеряется в омах (Ом), килоомах (кОм), мегаомах (МОм);

- Номинальное значение мощности рассеивания резистора Р_ном

- Температурный коэффициент сопротивления (ТКС) резистора

Резисторы классифицируются в зависимости от:

- характера изменения сопротивления (постоянные и переменные);

- назначения (общего и специального);

- материалов резистивного элемента (проволочные, непроволочные);

- и способа его защиты (неизолированные, изолированные, герметизированные, вакуумные).

Таблица 1 - Ряды номинальных значений сопротивлений резисторов и емкостей конденсаторов

Е24 ±5%	Е12 ±10%	Е6 ±20%	Е24 ±5%	Е12±10%	Е6 ±20%	Е24 ±5%	Е12±10%	Е6 ±20%
1,0	1,0	1.0	2,2	2,2	2,2	4,7	4,7	4,7
1.1	-	-	2,4	-	-	5,4	-
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	-

- от 1 до 999 Ом - числами без обозначения единицы;

Классификация в зависимости от:

- способа защиты от внешних факторов - герметизированными, спрессованными, лакированными и т. д.

Основные параметры:

1) Номинальное значение емкости конденсатора С_ном

Измеряется в пикофарадах (пФ), нанофарадах (нФ), микрофарадах (мкФ).

2) Электрическая прочность конденсатора

4) Температурный коэффициент емкости (ТКЕ)

Компоненты радиоэлектронных устройств.
Конденсатор - это две проводящих плоскости, разделенный тонким слоем изолятора. Имеет свойство накапливать элетричество и сохранять в себе неопределенно долго. Практически не изнашивается, не имеет ограничений на количество зарядов-разрядов, может заряжаться или разряжаться очень сильными но короткими импульсами - например, через искровой разряд. Обладает свойством легко проводит электрические колоебания или переменный ток, но постоянного тока не проводит совершенно.

Используется в качестве
- своеобразного амортизатора, сглаживающего колебания напряжений в цепи
- устройства, запоминающего напряжение
- времязадающего элемента (по времени, затраченному на процесс зарядки, схема может организовывать свою работу с заданными задержками, например, при закрывании дверей лифта)
- элемента развязки (передать импульс напряжения из одной части схемы в другую, несмотря на совершенно разлиынй уровень напряжения в этих частях схемы) .

Резистор - элемент с заданным сопротивлением току. Бывает от долей Ома до десятков мегаом. Используется
- качестве ограничителя времени заряда конденсаторов
- в качестве делителя напряжения (если два резистора последовательно поставить между проводами с напряжением, то точка стыка между резисторами получит напряжение, "поделенное" пропорционально номиналам этих резисторов)
- в качестве ограничителя тока, чтобы уберечь от сгорания чувствительные, "нежные" детали схемы.

Транзистор - активный элемент. Выполняет роль своеобразного управляемого клапана, который может пропускать или не пропускать ток (или пропускать частично) по электрической команде. Таким образом, транзистор управляет течением тока, но и сам управляется другим током, поэтому транзисторы могут составлять обширные схемы, в которых влияют друг на друга самым замысловатым образом, порождая сложное поведение схемы. Основное полезное свойство транзистора в том, что для управления ему достаточно в десятки, если не сотни раз меньшего тока, чем тот, который управляется по выходу. Поэтому основное назначение транзистора - усиление сигналов. Слабый сигнал подается на управляющий вход транзистора, а на выходе появляется аналогичный по форме, но намного более мощный сигнал. Соединив два, три и более транзисторов цепочкой, сигнал можно усилить хоть в миллионы раз, не теряя его истинной, "аналогичной" формы. поэтому транзисторую радио-аудио- и. т. п технику называют "аналоговой".
Другое достоинство транзистора - огромное быстродействие. Он может реагировать на команды со скоростью в миллионы и даже миллиарды раз в секунду, и при этом не изнашиваться. Поэтому и в цифровой технике, где не столь важно сохранение формы сигнала, сколь важна быстрота реакции, транзисторы тоже незаменимы.
Есть разновидности транзисторов, которые меняют свои свойства при разной температуре или при освещении светом; есть приборы, родственные транзисторам, но имеющие совершенно непохожие (и часто незаменимые) свойства: тринисторы, симисторы, многовходовые трензисторы; есть транзисторы, специализированные для работы с очень большими токами, либо очень высокими частотами.

Конденсатор — это вторая по популярности радиодеталь после резистора. Он важен и незаменим, участвует в формировании сигналов и фильтрации питания. А ведь изначально, самым первым конденсатором была лейденская банка, которая была изобретена в 1745 году. С тех пор конденсаторы стали неотъемлемой частью электроники.

Общая концепция

Конденсатор состоит из двух проводящих обкладок и диэлектрика между ними. И все, больше ничего. С виду простая радиодеталь, но работает на высоких и низких частотах по-разному.

Обозначается на схеме двумя параллельными линиями.

Принцип работы

Эта радиодеталь хорошо демонстрирует явление электростатической индукции. Разберем на примере.

Если подключить к конденсатору постоянный источник тока, то в начальный момент времени ток начнет скапливаться на обкладках конденсатора. Это происходит за счет электростатической индукции. Сопротивление практически равно нулю.

Электрическое поле за счет электростатической индукции притягивает разноименные заряды на две противоположные обкладки. Это свойство материи называется емкостью. Емкость есть у всех материалов. И даже у диэлектриков, но у проводников она значительно больше. Поэтому обкладки конденсатора выполнены из проводника.

Чем больше емкость — тем больше может накопиться зарядов на обкладках конденсатора, т.е. электрического тока.

Основное свойство конденсатора — это емкость. Она зависит от площади пластин, расстояния между ними и материала диэлектрика, которым заполняют пространство между обкладками.

По мере накопления зарядов, поле начинает ослабевать, а сопротивление нарастает. Почему так происходит? Места на обкладках все меньше, одноименные заряды на них действуют друг на друга, а напряжение на конденсаторе становится равным источнику тока. Такое сопротивление называется реактивным, или емкостным. Оно зависит от частоты тока, емкости радиодеталей и проводов.

Когда на обкладках не останется места для электрического тока, то и ток в цепи прекратится. Электростатическая индукция пропадает. Теперь остается электрическое поле, которое держит заряды на своих обкладках и не отпускает их. А электрическому току некуда деваться. Напряжение на конденсаторе станет равным ЭДС (напряжению) источнику тока.

А что будет, если повысить ЭДС (напряжение) источника тока? Электрическое поле начнет все сильнее давить на диэлектрик, поскольку места на обкладках уже нет. Но если напряжение на конденсаторе превысит допустимые знания, то диэлектрик пробьет. И конденсатор станет проводником, заряды освободятся, и ток пойдет по цепи. Как тогда использовать конденсатор для высоких напряжений? Можно увеличить размер диэлектрика и расстояние между обкладками, но при этом уменьшается емкость детали.

Между обкладками находится диэлектрик, который препятствует прохождению постоянного тока. Это именно барьер для постоянного тока. Потому, что постоянный ток создает и постоянное напряжение. А постоянное напряжение может создавать электростатическую индукцию только при замыкании цепи, то есть, когда конденсатор заряжается.

Так конденсатор может сохранять энергию до тех пор, пока к нему не подключится потребитель.

Конденсатор и цепь постоянного тока

Добавим в схему лампочку. Она загорится только во время зарядки.

Еще одна важная особенность — когда происходит процесс зарядки током, то напряжение отстает от тока. Напряжение как бы догоняет ток, поскольку сопротивление нарастает плавно, по мере зарядки. Электрические зарядам нужно время, чтобы переместиться к обкладкам конденсатора. Так называется время зарядки. Оно зависит от емкости, частоты и напряжения.

По мере зарядки, лампочка начинает тусклее светиться.

Лампочка затухает при полной зарядке.

Постоянный электрический ток не проходит через конденсатор только после его зарядки.

Цепь с переменным током

А что если поменять полярность на источнике тока? Тогда конденсатор начнет разряжаться, и снова заряжаться, поскольку меняется полярность источника.

Электростатическая индукция возникает постоянно, если электрический ток переменный. Каждый раз, когда ток начинает менять свое направление, начинается процесс зарядки и разрядки.

Поэтому, конденсатор пропускает переменный электрический ток.

Чем выше частота — тем меньше реактивное (емкостное) сопротивление конденсатора.

Назначение и функции конденсаторов

Конденсатор играет огромную роль как в аналоговой, так и цифровой технике. Они бывают электролитическими и керамическими, и отличаются своими свойствами, но не общей концепцией. Примеры использования:

Фильтрует высокочастотные помехи;
Уменьшает и сглаживает пульсации;
Разделяет сигнал на постоянные и переменные составляющие;
Накапливает энергию;
Может использоваться как источник опорного напряжения;
Создает резонанс с катушкой индуктивности для усиления сигнала.

Примеры использования

В усилителях обычно используются для защиты сабвуферов, фильтрации питания, термостабилизации и разделение постоянной составляющей от переменной. А электролитические в автономных схемах с микроконтроллерами могут долго обеспечивать питание за счет большой емкости.

В данной схеме транзистор VT1 постоянно открыт, чтобы усиливать звук без искажений. Но если вход замнется или на него поступи постоянный ток, то транзистор откроется, перейдет в насыщение и перегреется. Чтобы этого не допустить, нужен конденсатор. С1 позволяет отделить постоянную оставляющую от переменной. Переменный сигнал легко проходит на базу транзистора, а постоянный сигнал не проходит.

С2 совместно с резистором R3 выполняет функцию термостабилизации. Когда усилитель работает, транзистор нагревается. Это может внести искажения в сигнал. Поэтому, резистор R3 помогает удержать рабочую точку при нагреве. Но когда транзистор холодный и стабилизации не требуется резистор может уменьшить мощность усилителя. Поэтому, в дело вступает С2. Он проводит через себя усиленный сигнал шунтируя резистор, тем самым, не снижая номинальную мощность схемы. Если его емкость будет ниже расчетной, он начнет вносить фазовые искажения в выходной сигнал.

Чтобы схема качественно работала, обязательно хорошее питание. Когда схема в пиковые значения потребляет больше тока, то это всегда сильная нагрузка на источник питания. С3 фильтрует помехи по питанию и помогает снизить нагрузку. Чем больше емкость — тем лучше звук, но до определенных значений, все зависит от схемы.

А в блоках питания используется тот же принцип, как и в предыдущей схеме по питанию, но здесь емкость нужна гораздо больше. На этой схеме емкость элеткролита может быть как 1000 мкФ, так и 10 000 мкФ.

Еще на диодный мост можно параллельно включить керамические конденсаторы, которые будут шунтировать схему от высокочастотных наводок и шума сети 220 В.

Фазовые искажения

Конденсатор может искажать переменный сигнал по фазе. Это происходит из-за неверного расчета емкости, общего сопротивления и взаимодействия с другими радиодеталями. Не стоит забывать и о том, что любая радиодеталь имеет как реактивное, так и активное сопротивление.

Читайте также: