Modstand

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 14. juli 2021; checks kræver 8 redigeringer .

Modstand ( eng.  resistor , af lat.  resisto  - resist ) - et passivt element i elektriske kredsløb , med en vis eller variabel værdi af elektrisk modstand [1] , designet til lineær konvertering af strømstyrke til spænding og spænding til strømstyrke , strøm begrænsning, absorption af elektrisk energi og andet [2] . En meget udbredt komponent i næsten alle elektriske og elektroniske enheder.

Det ækvivalente kredsløb af en modstand har oftest form af parallelforbundet modstand og kapacitans. Nogle gange ved høje frekvenser er en induktor inkluderet i serie med dette kredsløb. I det ækvivalente kredsløb er modstand hovedparameteren for modstanden, kapacitans og induktans  er parasitære parametre.

Lineære og ikke-lineære modstande

Alle modstande er opdelt i lineære og ikke-lineære.

Modstandene af lineære modstande er uafhængige af påført spænding eller strømflow .

Modstanden af ​​ikke-lineære modstande varierer afhængigt af værdien af ​​den påførte spænding eller strømflow. For eksempel er modstanden af ​​en glødelampe i fravær af strøm 10-15 gange mindre end i belysningstilstanden . I lineære resistive kredsløb er strømmens form den samme som formen af ​​den spænding, der forårsagede strømmen.

Hovedkarakteristika og parametre for modstande

Det bestemmes af formlen: , hvor og  er modstandene målt ved spændinger svarende til modstandens -th og -th nominelle dissipationseffekt. [3]

Nogle karakteristika er essentielle, når man designer enheder, der fungerer ved høje og ultrahøje frekvenser, disse er:

Betegnelse af modstande på diagrammer

I henhold til Ruslands standarder skal de grafiske symboler på modstande på diagrammerne overholde GOST 2.728-74. I overensstemmelse med det er faste modstande udpeget som følger:

Betegnelse
i henhold til GOST 2.728-74
Beskrivelse
Fast modstand uden nominel effekttab
Fast modstand nominel effekttab 0,05 W
Fast modstand nominel effekttab 0,125 W
Fast modstand nominel effekttab 0,25 W
Fast modstand nominel effekttab 0,5 W
Fast modstands nominelle effekttab 1 W
Fast modstand nominel effekttab 2 W
Fast modstand nominel effekttab 5 W

Variable, tuning og ikke-lineære modstande er udpeget som følger:

Betegnelse
i henhold til GOST 2.728-74
Beskrivelse
Variabel modstand (reostat).
En variabel modstand forbundet som en reostat (skyderen er forbundet til en af ​​de ekstreme terminaler).
Trimmer modstand .
En trimningsmodstand forbundet som en reostat (skyderen er forbundet til en af ​​de ekstreme terminaler).
Varistor (modstand afhænger af påført spænding).
Termistor (modstand afhænger af temperatur ).
Fotomodstand (modstand afhænger af belysning ).

Kredsløb bestående af modstande

Serieforbindelse af modstande

Når modstande er forbundet i serie, lægges deres modstande sammen.

Bevis

Da den samlede potentialeforskel er lig med summen af ​​dens komponenter:

Og fra Ohms lov er spændingsfaldet over hver modstand :

på samme tid, fra loven om bevarelse af ladning, flyder den samme strøm gennem alle modstande , derfor, og erstatter Ohms lov i formlen for summen af ​​spændinger, skriver vi:

Vi dividerer alt med strømmen og får:

Hvis , så er den samlede modstand:

Når modstande er forbundet i serie, vil deres samlede modstand være større end den største af modstandene.

Parallelforbindelse af modstande

Når modstande er forbundet parallelt , tilføjes den reciprokke modstand (det vil sige, at den samlede ledningsevne er summen af ​​ledningsevnen for hver modstand )

Hvis kredsløbet kan opdeles i indlejrede underblokke forbundet i serie eller parallelt med hinanden, så beregnes først modstanden af ​​hver underblok, derefter erstattes hver underblok med dens ækvivalente modstand, hvorved den samlede (ønskede) modstand findes.

Bevis

Da ladningen bevares, når strømmen er forgrenet, så:

Fra Ohms lov er strømmen gennem hver modstand:, men potentialforskellen på tværs af alle modstande vil være den samme, så vi omskriver ligningen for summen af ​​strømme:

Divider alt med og få den samlede ledningsevne og den samlede modstand

For to modstande forbundet parallelt er deres samlede modstand :

Hvis , så er den samlede modstand:

Når modstande er forbundet parallelt, vil deres samlede modstand være mindre end den mindste af modstandene.

Blandet tilslutning af modstande

Kredsløbet består af to blokke, der er forbundet parallelt, en af ​​dem består af serieforbundne modstande og , med en total modstand , den anden af ​​en modstand , vil den samlede ledningsevne være lig , det vil sige den samlede modstand .

For at beregne sådanne kredsløb ud fra modstande, der ikke kan opdeles i blokke forbundet i serie eller parallelt, bruges Kirchhoffs regler . Nogle gange, for at forenkle beregninger, er det nyttigt at bruge trekant-stjerne-transformationen og anvende principperne for symmetri.

Strømmodstande _

Ved både parallel- og seriekobling af modstande vil den samlede effekt være lig med summen af ​​styrkerne af de tilsluttede modstande.

Spændingsdeler

En resistiv spændingsdeler kan opfattes som to modstande i serie, kaldet arme , hvis sum af spændinger er lig med indgangsspændingen. Skulderen mellem nulpotentialet og midtpunktet kaldes lavere : dividerens udgangsspænding fjernes normalt fra den.

, hvor er overførselskoefficienten .

Hvis R \u003d 9R 1 , så U WY \u003d 0.1U WE , (overførselskoefficient , det vil sige indgangsspændingen vil blive divideret med 10 gange).

Klassificering af modstande

Modstande er elementer i elektronisk udstyr og kan bruges som diskrete komponenter eller som komponenter i integrerede kredsløb. Diskrete modstande er klassificeret efter formål, type VAC , R i henhold til beskyttelsesmetoden og installationsmetoden, arten af ​​ændringen i modstand, fremstillingsteknologi [4] .

Efter aftale:

Af arten af ​​ændringen i modstand:

Ifølge metoden til beskyttelse mod fugt:

Ifølge installationsmetoden:

Efter type strøm-spændingskarakteristik :

Af typen af ​​anvendte ledende elementer [5] :

Efter type af anvendte materialer:

Modstande til generelle og specielle formål

Industrien producerer modstande til generelle og specielle formål. Generelle modstande bruges som anodebelastninger til radiorør og delere i strømkredsløb, filterelementer, volumen- og tonekontroller, i pulsformende kredsløb og i måleinstrumenter med lav nøjagtighed. Denne gruppe omfatter faste modstande, hvis modstand er fast under fremstillingen, og variabler, hvis modstand kan ændres jævnt inden for visse grænser. Modstanden for generelle modstande varierer fra 10 ohm til 10 MΩ, og den nominelle effekttab er fra 0,125 til 100 watt.

Specialmodstande med en række specifikke egenskaber og parametre omfatter høj-modstand, højspænding, højfrekvent, præcision, semi-præcision.

Modstande produceret af industrien

Industrielt fremstillede modstande af samme klassificering har en modstandsspredning. Værdien af ​​den mulige spredning bestemmes af modstandens nøjagtighed. De producerer modstande med en nøjagtighed på 20 %, 10 %, 5 % osv. op til 0,01 % [8] . Modstandsværdier er ikke vilkårlige: deres værdier er valgt fra specielle nominelle områder, oftest fra de nominelle områder E6 (20%), E12 (10%) eller E24 (for modstande med en nøjagtighed på 5%), for mere nøjagtige modstande, mere nøjagtige serier bruges (f.eks. E48).

Modstande fremstillet af industrien er også kendetegnet ved en vis værdi af maksimal effekttab (modstande med en effekt på 0,125 W, 0,25 W, 0,5 W, 1 W, 2 W, 5 W produceres) (ifølge GOST 24013-80 og GOST 10318-80 af den sovjetiske radioteknikindustri producerede modstande med følgende effekt, i watt: 0,01, 0,025, 0,05, 0,062, 0,125, 0,5, 1, 2, 3, 4, 5, 8, 10, 51 , 40, 63, 100, 160, 250, 500)
[9]

Mærkning af modstande med ledninger

Modstande, især laveffekt, er små dele, en 0,125 W modstand har en længde på flere millimeter og en diameter i størrelsesordenen en millimeter. Det er svært at læse en pålydende værdi med et decimaltegn på en sådan del, derfor skriver de, når de angiver værdien, i stedet for et decimaltegn, et bogstav svarende til måleenhederne (K - for kiloohm; M - for megaohm; E, R eller uden indikerende enheder - for Ohm-enheder). Derudover vises enhver pålydende med maksimalt tre tegn. For eksempel betegner 4K7 en modstand med en modstand på 4,7 kOhm, 1R0 - 1 Ohm, M12 - 120 kOhm (0,12 MΩ) osv. Men i denne form er det vanskeligt at anvende klassificeringer til små modstande, og der bruges farvede striber for dem.

For modstande med en nøjagtighed på 20%, brug en markering med tre striber, for modstande med en nøjagtighed på 10% og 5% - en markering med fire striber, for mere nøjagtige modstande - med fem eller seks striber. De første to søjler repræsenterer altid de første to pålydende værdier. Hvis søjlerne er 3 eller 4, betyder den tredje søjle decimalfaktoren, det vil sige potensen af ​​ti, som ganges med det tocifrede tal, der er angivet med de to første søjler. Hvis der er 4 søjler, angiver den sidste modstandens nøjagtighed. Hvis der er 5 søjler, betyder den tredje det tredje tegn på modstand, den fjerde er decimalmultiplikatoren, den femte er nøjagtigheden. Den sjette strimmel, hvis nogen, angiver temperaturkoefficienten for modstand (TCS) . Hvis denne bar er 1,5 gange bredere end resten, angiver den modstandens pålidelighed (procentdel af fejl pr. 1000 timers drift).

Nogle gange er der modstande med 5 bånd, men standard (5 eller 10%) nøjagtighed. I dette tilfælde sætter de første to bånd de første tegn på værdien, det tredje - multiplikatoren, det fjerde - nøjagtigheden og det femte - temperaturkoefficienten.

Modstands farvekodning
Farve som et nummer som en decimalmultiplikator som præcision i % som TCS i ppm/°C som % bounce
sølv 1 10 −2 = "0,01" ti
guld 1 10 −1 = "0,1" 5
Det sorte 0 1 10 0 = 1
Brun en 1 10 1 = "10" en 100 en %
rød 2 1 10² = "100" 2 halvtreds 0,1 %
orange 3 1 10³ = "1000" femten 0,01 %
gul fire 1 10 4 = "10.000" 25 0,001 %
grøn 5 1 10 5 = "100.000" 0,5
blå 6 1 10 6 \u003d "1.000.000" 0,25 ti
violet 7 1 10 7 \u003d "10.000.000" 0,1 5
grå otte 1 10 8 = "100.000.000" 0,05
hvid 9 1 10 9 \u003d "1.000.000.000" en
mangler tyve %
Eksempel Lad os sige, at der er fire striber på en modstand: brun, sort, rød og guld. De første to strimler giver 1 0, den tredje 100, den fjerde giver en nøjagtighed på 5%, i alt - en modstand med en modstand på 10 100 Ohm = 1 kOhm, med en nøjagtighed på ± 5%.

Det er ikke svært at huske farvekodningen af ​​modstande: efter sort 0 og brun 1 kommer en sekvens af regnbuefarver. Siden mærkningen blev opfundet i engelsktalende lande, adskiller de blå og blå farver sig ikke.

For at lette udenadshukommelsen kan du også bruge mnemonreglen: "Ofte vil enhver rød jæger vide, hvor mange fasanerlandsbyer i sumpen."

For at lette dette laver forskellige softwareudviklere programmer, der bestemmer modstanden af ​​en modstand.

Da modstanden er en symmetrisk del, kan spørgsmålet opstå: "Begynder fra hvilken side at læse strimlerne?" For firebåndsmærkning af konventionelle modstande med en nøjagtighed på 5 og 10% løses problemet ganske enkelt: en guld- eller sølvstrimmel er altid i slutningen. For en trestrengskode er den første strimmel tættere på kanten af ​​modstanden end den sidste. For andre muligheder er det vigtigt, at modstandsværdien opnås fra det nominelle område, hvis det ikke virker, skal du læse omvendt (for MLT-0.125 modstande lavet i USSR med 4 strimler, er den første strimmel påført tættere på kanten; normalt er den placeret på metaludgangskoppen, og resten tre - på en smallere keramisk krop af modstanden). I Panasonic fem-bånds modstande er modstanden placeret således, at den fritstående strimmel er til højre, mens de første 2 strimler definerer de to første tegn, den tredje strimmel er graden af ​​multiplikatoren, den fjerde strimmel er tolerancen , den femte strimmel er modstandens omfang. Et særligt tilfælde af brug af farvekodede modstande er nul-modstand jumpere. De er angivet med en enkelt sort (0) stribe i midten (brugen af ​​sådanne modstandslignende jumpere i stedet for billige stykker tråd forklares af producenternes ønske om at reducere omkostningerne ved at omkonfigurere samlemaskiner).

Mærkning af SMD- modstande

Nulmodstandsmodstande (jumpers på kortet) er kodet med et ciffer "0" eller tre ("000"). Nogle gange er nullerne rektangulære.

3- eller 4-cifret kodning
  • ABC står for AB •10 C ohm
for eksempel er 102 10*10² Ohm = 1 kOhm
  • ABCD står for ABC •10 D ohm, 1 % nøjagtighed ( E96 -serien )
for eksempel er 1002 100•10² Ohm = 10 kOhm

1kΩ=1000Ω

Digit-Digit-Letter Encoding (JIS-C-5201)

Række E96 , nøjagtighed 1 %.

Mantissen m af modstandsværdien er kodet med 2 cifre (se tabel), graden ved 10 er kodet med et bogstav.

Eksempler: 09R = 12,1 ohm; 80E = 6,65 MΩ; alle 1 pct.

  • S eller Y = 10 −2
  • R eller X = 10 −1
  • A= 100 =1
  • B = 10 1
  • C=10²
  • D=10³
  • E = 104
  • F = 105
koden m koden m koden m koden m koden m koden m
01 100 17 147 33 215 49 316 65 464 81 681
02 102 atten 150 34 221 halvtreds 324 66 475 82 698
03 105 19 154 35 226 51 332 67 487 83 715
04 107 tyve 158 36 232 52 340 68 499 84 732
05 110 21 162 37 237 53 348 69 511 85 750
06 113 22 165 38 243 54 357 70 523 86 768
07 115 23 169 39 249 55 365 71 536 87 787
08 118 24 174 40 255 56 374 72 549 88 806
09 121 25 178 41 261 57 383 73 562 89 825
ti 124 26 182 42 267 58 392 74 576 90 845
elleve 127 27 187 43 274 59 402 75 590 91 866
12 130 28 191 44 280 60 412 76 604 92 887
13 133 29 196 45 287 61 422 77 619 93 909
fjorten 137 tredive 200 46 294 62 432 78 634 94 931
femten 140 31 205 47 301 63 442 79 649 95 953
16 143 32 210 48 309 64 453 80 665 96 976
Kodning af bogstav-tal-tal

Rækker E24 og E12 , nøjagtighed 2 %, 5 % og 10 %. (Række E48 bruges ikke).

Graden ved 10 er kodet med et bogstav (samme som for 1 % modstand, se listen ovenfor), mantissen m for modstandsværdien og præcisionen er kodet med 2 cifre (se tabel).

Eksempler:

  • 2 %, 1,00Ω = S01
  • 5 %, 1,00 ohm = S25
  • 5 %, 510 ohm = A42
  • 10 %, 1,00 ohm = S49
  • 10 %, 820 kΩ = D60
2 % 5 % ti %
koden m koden m koden m
01 100 25 100 49 100
02 110 26 110 halvtreds 120
03 120 27 120 51 150
04 130 28 130 52 180
05 150 29 150 53 220
06 160 tredive 160 54 270
07 180 31 180 55 330
08 200 32 200 56 390
09 220 33 220 57 470
ti 240 34 240 58 560
elleve 270 35 270 59 680
12 300 36 300 60 820
13 330 37 330
fjorten 360 38 360
femten 390 39 390
16 430 40 430
17 470 41 470
atten 510 42 510
19 560 43 560
tyve 620 44 620
21 680 45 680
22 750 46 750
23 820 47 820
24 910 48 910

Nogle yderligere egenskaber for modstande

Temperaturafhængighed af modstand

Modstanden af ​​metal- og trådviklede modstande varierer lidt med temperaturen. I dette tilfælde er modstandens afhængighed af temperaturen næsten lineær . Koefficienten kaldes modstandens temperaturkoefficient. Denne modstandsafhængighed af temperaturen gør det muligt at bruge modstande som termometre . Modstanden af ​​halvledermodstande ( termistorer ) kan afhænge af temperaturen stærkere, måske endda eksponentielt ifølge Arrhenius-loven , men i et praktisk temperaturområde kan denne eksponentielle afhængighed også erstattes af en lineær.

Modstandsstøj

Ved temperaturer over det absolutte nulpunkt er enhver modstand en kilde til elektrisk støj, selvom der ikke påføres nogen ekstern spænding på den. Dette følger af den fundamentale fluktuations-dissipation-sætning (i anvendelse på elektriske kredsløb er denne sætning også kendt som Nyquist-sætningen ).

Ved en frekvens, der er betydeligt mindre end hvor Boltzmann-konstanten  er ,  er den absolutte temperatur af modstanden udtrykt i kelvin ,  er Planck-konstanten , det termiske støjspektrum er fladt, det vil sige, afhænger ikke af frekvensen (" hvid støj "). støjens spektraltæthed (Fourier-transformation fra spændingskorrelator-støjen) , hvor Herfra vil den effektive støjspænding over modstanden være, hvor  er båndbredden, hvori målingen er foretaget. Jo større modstanden er, jo større er den effektive støjspænding proportional med kvadratroden af ​​modstanden, og den effektive støjspænding er proportional med kvadratroden af ​​temperaturen.

Selv ved absolutte nultemperaturer vil modstande, der består af kvantepunktkontakter, have støj på grund af Fermi-statistikker . Eliminer ved serie- og parallelforbindelse af flere kontakter.

Støjniveauet af rigtige modstande er højere. I støjen fra rigtige modstande er der også altid en komponent, hvis intensitet er proportional med den gensidige frekvens, det vil sige den såkaldte støj af 1/ f -typen eller " pink noise ". Denne støj opstår på grund af mange årsager, en af ​​de vigtigste er ladningsudvekslingen af ​​urenheder, hvorpå elektroner er lokaliseret.

Modstande øges også i støj, når der strømmer strøm gennem dem.

I variable modstande er der såkaldte "mekaniske" støj, der opstår under driften af ​​bevægelige kontakter.

Modstandsfejl

Hovedkriteriet for ydeevnen af ​​faste modstande er stabiliteten af ​​deres modstand. For variable modstande er et vigtigere ydelseskriterium bevarelsen af ​​en normal reguleringsfunktion. Tilladte kritiske ændringer i modstand afhænger af udstyrets type og formål samt modstandenes plads i kredsløbet.

Årsagen til fejl og deres natur er relateret til modstandenes designfunktioner og er specifikke for hver type. De mest typiske årsager til fejl på grund af forkert brug af modstande er:

  • forkert valg af modstandstype baseret på den maksimalt tilladte belastningseffekt uden margen og under hensyntagen til det faktum, at den kritiske belastning kan overskrides som følge af ændring af parametrene for andre komponenter i kredsløbet
  • belastning af højmodstandsmodstande med tilladt effekt for denne type uden hensyntagen til grænsespændingen
  • overskridelse af pulsernes varighed eller den gennemsnitlige belastningseffekt ved drift i pulserende tilstand uden at tage hensyn til de begrænsninger, der er fastsat for denne tilstand
  • indstilling af belastningstilstand uden korrektion for lavt atmosfærisk tryk eller høj omgivelsestemperatur
  • forkert fastgørelse [13]

Se også

Noter

  1. Herfra kommer det daglige navn på modstanden- modstanden .
  2. GOST R 52002-2003
  3. V. G. Gusev, Yu. M. Gusev Electronics - M .: Higher School, 1991. - S. 12. - ISBN 5-06-000681-6 .
  4. Aksyonov A.I., Nefedov A.V. Elementer af kredsløb til husholdningsradioudstyr. Kondensatorer. Modstande. — C. 126
  5. Tishchenko O. F., Kiselev L. T., Kovalenko A. P. Elementer af instrumenteringsanordninger. Del 1. Detaljer, forbindelser og overførsler. - M., Højere Skole, 1982. - s. 260
  6. Belevtsev A.T. Installation af radioudstyr og enheder / cand. tech. Videnskaber A.M. Bonch-Bruevich. - 2. udg. - M . : Højere Skole, 1982. - S. 55-64. — 255 s.
  7. Præcisionsmodstand arkiveret 14. juli 2019 på Wayback Machine .
  8. ITC-elektronik - SMR1DZ og SMR3DZ præcisionsmodstande (link utilgængeligt) . Hentet 11. november 2008. Arkiveret fra originalen 13. september 2014. 
  9. A. A. Bokunyaev, N. M., Borisov, R. G. Varlamov et al. Opslagsbog for en radioamatørdesigner.-M. Radio og kommunikation 1990-624 s.: ISBN 5-256-00658-4
  10. Metal Film Resistor Arkiveret 14. juli 2019 på Wayback Machine .
  11. Carbon Resistor Arkiveret 14. juli 2019 på Wayback Machine .
  12. Søn arkiveret 14. juli 2019 på Wayback Machine .
  13. Belevtsev A.T. Installation af radioudstyr og enheder / cand. tech. Videnskaber A.M. Bonch-Bruevich. - 2. udg. - M . : Højere skole, 1982. - S. 60-61. — 255 s.

Litteratur

  • Modstande (håndbog) / udg. I. I. Chetvertkova - M .: Energoizdat, 1991
  • Aksenov A. I., Nefedov A. V. Elementer af husholdningsradioudstyrskredsløb. Kondensatorer. Modstande: En håndbog. - M . : Radio og kommunikation, 1995. - 272 s. - (Masseradiobiblioteket; hæfte 1203).
  • Opslagsbog om elementerne i radio elektroniske enheder / red. V. N. Dulina, M. S. Zhuk - M .: Energi, 1978
  • Frolov A.D. Radiokomponenter og noder. - M . : Højere Skole, 1975. - S. 17-45. - 440 s. — (Lærebog for universiteter).

Links