Введение. Пассивные компоненты электронной техники

Определение, классификация, условно-графическое обозначение конденсаторов. Основные параметры.
Определение, классификация, условно-графическое обозначение катушек индуктивности. Основные параметры.

по группе направлений 11.03.00 и служит теоретической основой для изучения общепрофессиональных дисциплин. Изучается в 3 семестре обучения.

На изучение дисциплины отводится 2 з.е. (72 часа), из них
36 часов – под руководством преподавателя, в том числе:
Лекции – 14 часов;
Практические занятия – 12 часов;
Лабораторные работы – 8 часов;
Зачет – 2 часа.
36 часов – самостоятельная работа студентов.

(радиодеталей), то есть самостоятельных (комплектующих) изделий, соединенных между собой в соответствии с принципиальной электрической схемой, обеспечивающей необходимую обработку электрических сигналов.
Классификация
1. По виду вольт-амперной характеристики (ВАХ) (или по способу действия в электрической цепи) выделяют две группы электронных компонентов (ЭК):
пассивные или линейные ЭК — ЭК, ВАХ которых имеет линейный характер;
активные или нелинейные ЭК — ЭК, ВАХ которых имеет нелинейный характер.
Пассивными являются следующие ЭК: базовые ЭК, имеющиеся практически во всех электронных схемах радиоэлектронной аппаратуры:
Резисторы
Конденсаторы
катушки индуктивности
Пассивные ЭК, в которых используется явление электромагнитной индукции – трансформаторы

соленоиды и реле
Пьезоэлектрические ЭК: кварцевый резонатор.
К активным ЭК относят:
Вакуумные приборы: электровакуумный диод, триод, тетрод, пентод, гексод
Полупроводниковые приборы:
Диод
стабилитрон, транзистор: полевой и биполярный,
биполярный транзистор с изолированным затвором IGBT, биполярный транзистор со статической индукцией, тиристор.
Интегральные микросхемы — цифровые и аналоговые;
Фотоэлектрические ЭК: фоторезистор, фотодиод, оптрон, солнечная батарея

можно разделить на следующие:
предназначенные для объёмного монтажа методом пайки;
предназначенные для поверхностного монтажа методом пайки на печатные платы;
имеющие цоколь для установки в панель (радиолампы и др.).
3. По назначению
Устройства отображения информации:
электронный индикатор; электронно-лучевая трубка; светодиодный индикатор (СДИ);
жидкокристаллический индикатор (ЖКИ).
Акустические устройства и датчики: микрофон; динамик; пьезокерамический излучатель; электростатический излучатель; электромагнитный звукосниматель.
Термоэлектрические устройства:
терморезистор; термопара; термический излучатель.
Соединительные элементы:
печатная плата; электрический соединитель; провод, кабель или жгут проводов, разъем

целях ее регулирования или распределения между электрическими цепями.

2. Определение, классификация, условно-графическое обозначение резисторов. Основные параметры.

Резисторы можно классифицировать по ряду признаков, (присущих многим изделиям электронной техники):
по материалу резистивного элемента;
резистивный элемент может быть проволочный, непроволочный и металлофольговый
по характеру изменения сопротивления;
резисторы подразделяются на постоянные, переменные и подстроечные
по назначению;
резисторы делятся на общего применения и специальные (прецизионные и сверхпрецизионные, высокачастотные и т.д.)
по способу монтажа;
резисторы могут выполняться для печатного и навесного монтажа, а также для микросхем и микромодулей, с гибкими или жесткими выводами
по способу защиты;
резистивного элемента делятся на: неизолированные, изолированные, компаундированные (лакированные), опрессованные пластмассой, герметизированные, вакуумированные.
- по виду вольт-амперной характеристики
линейные и нелинейные.

от номинального (допуск), номинальная мощность рассеивания, электрическая прочность, зависимость сопротивления: от частоты, нагрузки, температуры, влажности; уровня создаваемых шумов, размерами, массой и стоимостью.
Однако на практике резисторы выбирают по сопротивлению, номинальной мощности и допуску.
При использовании буквенно-цифровой маркировки единицу измерения Ом обозначают буквами «Е» и «R», единицу килоом буквой «К», а единицу мегаом буквой «М».

2. Определение, классификация, условно-графическое обозначение резисторов. Основные параметры.

институт стандартов(ANSI)

2. Определение, классификация, условно-графическое обозначение резисторов. Основные параметры.

маркируется тремя или четырьмя цифрами.
При трехзначной маркировке первые две цифры обозначают численную величину сопротивления в Омах, третья цифра обозначает множитель. Множителем является число 10 возведенное в степень третьей цифры.
При четырехзначной маркировке первые три цифры также обозначают численную величину сопротивления в Омах, четвертая цифра обозначает множитель. Множителем является число 10 возведенное в степень четвертой цифры:

2. Определение, классификация, условно-графическое обозначение резисторов. Основные параметры.

сопротивления от номинального значения и определяется допуском (классом точности).
Допускаемое отклонение выражается в процентах и указывается на корпусе резистора в виде буквенного кода, состоящего из одной буквы. Каждой букве присвоено определенное числовое значение допуска, пределы которого определены ГОСТ 9964-71

2. Определение, классификация, условно-графическое обозначение резисторов. Основные параметры.

14

энергия (мощность) в виде тепла, которое сначала повышает температуру тела резистора, а затем за счет теплопередачи переходит в воздух. Поэтому мощностью рассеивания называют ту наибольшую мощность тока, которую резистор способен длительное время выдерживать и рассеивать в виде тепла без ущерба потери своих номинальных параметров.

Резисторы выпускаются с мощностью рассеивания 0,125 Вт, 0,25 Вт, 0,5 Вт, 1 Вт, 2 Вт, 3 Вт, 5 Вт, 10 Вт, 25 Вт и более.

2. Определение, классификация, условно-графическое обозначение резисторов. Основные параметры.

15

остается неизменным.
Конструктивно такой резистор представляет собой керамическую трубку, на поверхность которой нанесен токопроводящий слой, обладающий определенным омическим сопротивлением. По краям трубки напрессованы металлические колпачки, к которым приварены выводы резистора, сделанные из облуженной медной проволоки. Сверху корпус резистора покрыт влагостойкой цветной эмалью.

2. Определение, классификация, условно-графическое обозначение резисторов. Основные параметры.

16

и переменного тока, в которых протекают сравнительно небольшие токи нагрузки. Резистивный элемент резистора выполнен в виде тонкой полупроводящей пленки, нанесенной на керамическое основание.

17

2. Определение, классификация, условно-графическое обозначение резисторов. Основные параметры.

изготовлении резистора на его корпус в один или два слоя наматывается тонкая проволока, сделанная из никелина, нихрома, константана или других сплавов с высоким удельным электрическим сопротивлением. Высокое удельное сопротивление провода позволяет выполнить резистор с минимальным расходом материалов и небольших размеров. Применяют в цепях постоянного тока или тока низких частот, там, где требуются высокие точности и стабильность работы

2. Определение, классификация, условно-графическое обозначение резисторов. Основные параметры.

18

классификация, условно-графическое обозначение резисторов. Основные параметры.

19

меняется в допустимых пределах, зависимости от рабочего режима.
У них три вывода, в отличие от постоянных, которые имеют два вывода.
Значение сопротивления между средним выводом и крайними регулируется путем перемещения скользящего контакта (бегунка) по резистивному слою. При этом сопротивление между средним и одним из крайних выводов возрастает, а между средним и другим крайним выводами – падает. При движении «бегунка» в другую сторону эффект обратный.

20

2. Определение, классификация, условно-графическое обозначение резисторов. Основные параметры.

небольшое количество циклов перемещения – до 1000.
Регулировочные резисторы рассчитаны на многократное использование – более 5 тысяч циклов.

21

2. Определение, классификация, условно-графическое обозначение резисторов. Основные параметры.

благодаря низким собственным емкостям и индуктивностям, высокочастотные резисторы могут применяться в схемах, в которых частота достигает сотни мегагерц, они выполняют в них функции балластных или оконечных нагрузок.
Высокоомные. Величина сопротивления находится в диапазоне от нескольких десятков МОм до ТОм, величина напряжения небольшая – до 400 В. Высокоомные элементы работают в ненагруженном состоянии, поэтому большая мощность им не нужна. Их мощность рассеивания не превышает 0,5 Вт. Высокоомные резисторы служат для ограничения тока в дозиметрах, приборах ночного видения и других приборах с малыми токами.

22

2. Определение, классификация, условно-графическое обозначение резисторов. Основные параметры.

точности: допустимое значение сопротивления составляет 1% от номинального и менее. Для сравнения: у обычных резисторов допустимый диапазон составляет 5% и более. Прецизионные устройства используются в основном в приборах измерения высокой точности.

23

2. Определение, классификация, условно-графическое обозначение резисторов. Основные параметры.

площадь его поперечного сечения
ρ - удельное сопротивление

Величины номинальных сопротивлений стандартизованы,
согласно ГОСТ установлено шесть основных рядов:
Е6, Е12, Е24, Е48, Е96, Е192.

2. Определение, классификация, условно-графическое обозначение резисторов. Основные параметры.

мощностью

где αтеп - коэффициент теплоотдачи;
Похл - поверхность охлаждения.

Максимально допустимое значение мощности при расчетной (номинальной) температуре окружающей среды называется номинальной мощностью резистора Рн

Шкала номинальных мощностей резисторов определена ГОСТ и включает в себя 29 градаций от 0,01 до 1000 Вт.

Предельное рабочее напряжение - это максимальное напряжение для данного типа резистора.

Обычно низкоомные резисторы имеют Uпред рассчитанные из условий максимальной мощности, а высокоомные из условий электрической прочности.

(В)

2. Определение, классификация, условно-графическое обозначение резисторов. Основные параметры.

коэффициент сопротивления (ТКС) αтс определяется из выражения

для резисторов αткс = 0,1×10-4 ÷ 100 × 10-4 [1/0С ]

Уровень собственных шумов

где:
k =1,38 × 10-23 Дж/0С - постоянная Больцмана;
Т - абсолютная температура;
R - электрическое сопротивление проводника;
Δf - полоса частот, в которой наблюдаются шумы.

Уровень шумов принято оценивать величиной шумового напряжения на выводах резистора Uш к приложенному напряжению UO

2. Определение, классификация, условно-графическое обозначение резисторов. Основные параметры.

В простейшем случае он состоит из двух металлических электродов-обкладок, между которыми находится диэлектрик

В качестве диэлектрика используется керамика, стекло, бумага, слой окиси металлов, вакуум (воздух), органические пленки. Вид диэлектрика в сильной степени определяет свойства конденсатора, его параметры и области применения

По областям применения конденсаторы, используемые в радиоэлектронике, можно разделить на следующие функциональные классы:
конденсаторы общего назначения;
конденсаторы высокостабильные;
конденсаторы высокочастотные;
конденсаторы высоковольтные.

По возможности регулирования емкости в процессе эксплуатации конденсаторы подразделяются на:
конденсаторы постоянной емкости;
конденсаторы переменной емкости.

3. Определение, классификация, условно-графическое обозначение конденсаторов. Основные параметры.

обозначение конденсаторов. Основные параметры.

могут изменять значение емкости при воздействии на них температуры, напряжения, регулировки положения обкладок. К конденсаторам переменной емкости относятся: — Подстроечные конденсаторы не предназначены для постоянной работы, связанной с быстрой настройкой емкости. Они служат только для одноразовой наладки оборудования и периодической подстройки емкости. — Нелинейные конденсаторы изменяют свою емкость от воздействия температуры и напряжения по нелинейному графику. Конденсаторы, емкость которых зависит от напряжения, называются варикондами, от температуры – термоконденсаторами.

3. Определение, классификация, условно-графическое обозначение конденсаторов. Основные параметры.

29

конденсаторы выполнены в защищенном корпусе, поэтому могут работать при высокой влажности.
Неизолированные имеют открытый корпус и не имеют изоляции от возможного соприкосновения с различными элементами схемы.
Изолированные конденсаторы выполнены в закрытом корпусе.
Уплотненные имеют корпус, заполненный специальными материалами.
Герметизированные имеют герметичный корпус, полностью изолированы от внешней среды.

3. Определение, классификация, условно-графическое обозначение конденсаторов. Основные параметры.

30

винтом; — с круглыми электродами; — с радиальными или аксиальными выводами.
Конденсаторы с винтовыми выводами оснащены резьбой для соединения со схемой, применяются в силовых цепях. Подобные выводы проще фиксировать на охлаждающих радиаторах для снижения тепловых нагрузок.
Конденсаторы с защелкивающимися выводами являются новой разработкой, при монтаже на плату они защелкиваются. Это очень удобно, так как нет необходимости использовать пайку.
Конденсаторы, предназначенные для поверхностной установки, имеют особенность конструкции: части корпуса являются выводами.
Емкости для печатной установки изготавливают с круглыми выводами для расположения на плате.

3. Определение, классификация, условно-графическое обозначение конденсаторов. Основные параметры.

31

Также от этого зависят допустимые потери и другие параметры.
Конденсаторы с неорганическим изолятором из стеклокерамики, стеклоэмали, слюды. На диэлектрический материал нанесено металлическое напыление или фольга.
Низкочастотные конденсаторы включают в себя изоляционный материал в виде слабополярных органических пленок, у которых диэлектрические потери зависят от частоты тока.
Высокочастотные содержат пленки из фторопласта и полистирола.
Импульсные высокого напряжения имеют изолятор из комбинированных материалов.

3. Определение, классификация, условно-графическое обозначение конденсаторов. Основные параметры.

32

конденсаторы служат для работы с малым током, имеют незначительный саморазряд и большое сопротивление изоляции.
Помехоподавляющие емкости уменьшают помехи, возникающие от электромагнитного поля, имеют низкую индуктивность.
Емкости с органическим изолятором выполнены с применением конденсаторной бумаги и различных пленок.
Вакуумные, воздушные, газонаполненные конденсаторы обладают малыми диэлектрическими потерями, поэтому их применяют в аппаратуре с высокой частотой тока и напряжения.

3. Определение, классификация, условно-графическое обозначение конденсаторов. Основные параметры.

33

полярности выводов. Электролитические конденсаторы содержат диэлектрик, состоящий из оксидного слоя, образованный электрохимическим способом на аноде из тантала или алюминия. Катодом является электролит в жидком или гелеобразном виде.
Неполярные конденсаторы могут включаться в схему без соблюдения полярности.

3. Определение, классификация, условно-графическое обозначение конденсаторов. Основные параметры.

34

себя при работе на высокой частоте, в качестве настроечных конденсаторов с изменяемой емкостью. Подвижная пластина конденсатора является ротором, а неподвижную называют статором. При смещении пластин друг относительно друга, изменяется общая площадь пересечения этих пластин и емкость конденсатора. Раньше такие конденсаторы были очень популярны в радиоприемниках для настраивания радиостанций.

3. Определение, классификация, условно-графическое обозначение конденсаторов. Основные параметры.

35

специальной керамики. Металлические обкладки изготавливают путем напыления слоя металла на керамическую пластину, затем соединяют с выводами. Материал керамики может применяться с различными свойствами.

3. Определение, классификация, условно-графическое обозначение конденсаторов. Основные параметры.

36

или полиэстер. Обкладки конденсатора напыляют или выполняют в виде фольги. Новым материалом служит полифениленсульфид.

3. Определение, классификация, условно-графическое обозначение конденсаторов. Основные параметры.

37

между обкладками. Они не подвергаются утечке заряда и раздуванию. Параметры полимера обеспечивают значительный импульсный ток, постоянный температурный коэффициент, малое сопротивление. Полимерные модели способны заменить электролитические модели в фильтрах импульсных источников и других устройствах.

3. Определение, классификация, условно-графическое обозначение конденсаторов. Основные параметры.

38

созданный электрохимическим методом на плюсовой обкладке. Вторая пластина выполнена из сухого или жидкого электролита. Электроды обычно выполнены из тантала или алюминия. Все электролитические емкости считаются поляризованными, и способны нормально работать только на постоянном напряжении при определенной полярности

3. Определение, классификация, условно-графическое обозначение конденсаторов. Основные параметры.

39

состоит из пентаоксида тантала.

3. Определение, классификация, условно-графическое обозначение конденсаторов. Основные параметры.

40

основных видов: керамические, электролитические и танталовые.
Наиболее распространенными в настоящее время являются керамические. Конструктивно они представляют собой параллельное соединение плоских конденсаторов, нанесенных на керамическую подложку. Параллельное соединение позволяет увеличивать емкость конденсатора, не увеличивая при этом площадь, занимаемую конденсатором на печатной плате.

3. Определение, классификация, условно-графическое обозначение конденсаторов. Основные параметры.

41

обозначение конденсаторов. Основные параметры.

42

энергии в конденсаторе ;
стабильность конденсаторов αТКЕ ;
− электрическая прочность конденсатора.

Электрическая прочность характеризуется
номинальным Uн , испытательным Uисп и пробивным Uпр напряжением

3. Определение, классификация, условно-графическое обозначение конденсаторов. Основные параметры.

Конструктивно такой компонент обычно реализуется в виде однослойной или многослойной спирали из проводника с малым сопротивлением, которая обычно наматывается на каркас из изоляционного материала

Катушки индуктивности могут использоваться с магнитными, немагнитными сердечниками и без них. Применяются катушки с экранами и без них. По возможности регулирования индуктивности выделяются катушки с постоянной и переменной индуктивностями (вариометры)

Катушки индуктивности также квалифицируют:
- по применению в области радиочастотного диапазона (катушки ДВ, СВ, КВ, УКВ);
- по назначению различают контурные катушки, катушки связи, дроссели высокой частоты;
- в зависимости от технологии изготовления катушки индуктивности различают как намотанные, печатные, тонкопленочные, вожженные.

4. Определение, классификация, условно-графическое обозначение катушки индуктивности. Основные параметры.

обозначение катушки индуктивности. Основные параметры.

с витками катушки, к протекающему по ней току I

Где:
D и l - соответственно средний диаметр и длина обмотки;
N - число витков;
μ - магнитная проницаемость

Добротность

Добротность катушки индуктивности характеризует потери энергии и представляет собой отношение индуктивного сопротивления к ее сопротивлению потерь

Стабильность

Температурная стабильность оценивается температурными коэффициентами индуктивности αТКИ

4. Определение, классификация, условно-графическое обозначение катушки индуктивности. Основные параметры.

большими добротностями (100 ÷ 600), малыми собственными емкостями (СL ≤ 5 пФ)

Катушки индуктивности СВ и ДВ диапазонов характеризуются большими индуктивностями (до 500 мкГн и выше), поэтому применяются многослойные обмотки, малыми добротностями (менее 170), высокими собственными емкостями (до 70 пФ) и низкими стабильностями (αТКИ более 150 × 10-6 1/0С).

Выделяют следующие основные типы катушек индуктивности:
- катушки индуктивности без сердечника;
- катушки индуктивности с магнитными сердечниками;
- вариометры.

4. Определение, классификация, условно-графическое обозначение катушки индуктивности. Основные параметры.