Шапка

Приложение C. Типы резисторов

==1104

C.1 Немного истории

Более полувека люди использовали выводные ( “leaded” - произносится led'-ed [* похоже, среди англоязычных полно людей, не знающих, как читается leaded, header и т.п. ] ). Если заглянуть в любой старый радиоприёмник ( до ∼1950-х ), то можно обнаружить разноцветные цилиндрические детали с цветными точками вдоль корпуса и двумя проволочными выводами, выходящими с обоих концов перпендикулярно оси корпуса ( “radial leads” ). Те древние варианты превратились в современные углеродные резисторы. Они по-прежнему цилиндрические, но с кольцевыми цветными полосами и проволочными выводами, расположенными теперь по оси корпуса ( “axial-lead” ). Углеродные композитные резисторы доминировали всю вторую половину XX века, и именно их ранее рекомендовали для некритичных работ авторы. Выводные резисторы всё ещё популярны, т.к. удобны для макетирования схем. Кроме того, такое оформление имеют очень высокоомные ( >100MΩ ), высоковольтные, мощные, а также особо точные модели.

Но современные электронные устройства заполнены компонентами для поверхностного монтажа ( SMT корпуса имеют малые размеры, не требуют для установки много места и отверстий под выводы ). Резисторы для поверхностного монтажа, наряду с другими двухвыводными SMT компонентами ( конденсаторами, катушками индуктивности ) упаковываются в прямоугольные корпуса, размер которых кодируется 4-значным обозначением в формате «длина-ширина» в сотых долях дюйма. Например, «0603» означает размер 0.06"×0.03" ( 1.5×0.75 mm ). Этот и следующий размер - 0805 - самые удобные для макетирования. Все меньшие размеры ( 0402, 0201 и 01005 ) - одно мучение. Работать с ними можно только под микроскопом, лучше ещё и не дышать.

C.2 Доступные номиналы

Все выпускаемые в мире резисторы имеют номиналы, выровненные по «стандартным декадным рядам EIA». Название ряда соответствует числу номиналов на декаду, таким образом, E24 - используется для резисторов 5-процентной точности - имеет 24 значения, отстоящие друг от друга примерно на 10% ( см. ниже ). В настоящее время 1-процентные резисторы стоят недорого и обойдутся практически в ту же цену, что и 5-процентные типы _1 , поэтому имеет смысл использовать их по умолчанию. 1-процентные номиналы соответствуют ряду E96 ( 96 значений на декаду, отстоящие примерно на 2% , т.е. 481 номинал от 10 Ω до 1 MΩ ( см. ниже ). Для более точных номиналов имеется набор E192 _2 , плюс практикуются круглые номиналы, выпадающие из набора EIA, например, 250, 300, 400 или 500 .

Ниже приводится набор E6 для 20-процентных номиналов, используемое для конденсаторов ( подмножество E3 использовалось для 50-процентных значений и выделено жирным начертанием, но более не используется ).
10 22 47
15 33 68

Ниже приводится набор E24 для 5-процентных номиналов ( подмножество E12 используется для 10-процентных значений и выделено жирным начертанием ).

10 18 33 56 11 20 36 62 12 22 39 68 13 24 43 75 15 27 47 82 16 30 51 91

Набор E96 для 1-процентной точности ( ряд E48 , используемый для 2-процентных компонентов, выделен жирным начертанием ).

100 147 215 316 464 681 102 150 221 324 475 698 105 154 226 332 487 715 107 158 232 340 499 732 110 162 237 348 511 750 113 165 243 357 523 768 115 169 249 365 536 787 118 174 255 374 549 806 121 178 261 383 562 825 124 182 267 392 576 845 127 187 274 402 590 866 130 191 280 412 604 887 133 196 287 422 619 909 137 200 294 432 634 931 140 205 301 442 649 953 143 210 309 453 665 976

Набор E192 для 1-процентной точности.

100 121 147 178 215 261 316 383 464 562 681 825 101 123 149 180 218 264 320 388 470 569 690 835 102 124 150 182 221 267 324 392 475 576 698 845 104 126 152 184 223 271 328 397 481 583 706 856 105 127 154 187 226 274 332 402 487 590 715 866 106 129 156 189 229 277 336 407 493 597 723 876 107 130 158 191 232 280 340 412 499 604 732 887 109 132 160 193 234 284 344 417 505 612 741 898 110 133 162 196 237 287 348 422 511 619 750 909 111 135 164 198 240 291 352 427 517 626 759 920 113 137 165 200 243 294 357 432 523 634 768 931 114 138 167 203 246 298 361 437 530 642 777 942 115 140 169 205 249 301 365 442 536 649 787 953 117 142 172 208 252 305 370 448 542 657 796 965 118 143 174 210 255 309 374 453 549 665 806 976 120 145 176 213 258 312 379 459 556 673 816 988

==1105

C.3 Маркировка резисторов

Выводные резисторы маркируются двумя способами:

  1. четырьмя или пятью цветными полосками, указывающими номинал и точность и
  2. 4-значным цифровым кодом и буквой, сообщающей допуск.

Резисторы для поверхностного монтажа маркируются:

  1. 3-, 4-значным цифровым кодом и
  2. не имеют маркировки вовсе.
  3. [* Есть ещё один вариант - 3-значное цифробуквенное обозначение для корпусов 0603 , но насколько оно стандартное не ясно ] .

Цветная маркировка напоминает новичкам заклинания вызова дьявола, но по факту очень облегчает поиск и идентификацию резисторов на плате, не требуя внимательного рассмотрения обозначения или поиска справочника ( рис. C.1 ). Каждый цвет соответствует определённой цифре, образуя импровизированный формат с плавающей запятой ( мантисса в виде «X.XX» и порядок, он же множитель ). Последняя полоска указывает точности. Цифробуквенная маркировка строится по тому же принципу. Номинал и точность просто наносятся на корпус выводных моделей или на верхнюю сторону корпуса у SMT вариантов.

Рис. C.1 Цветная маркировка резисторов, используемая в некоторых типах резисторов, в частности в углеродных композитных и плёночных. Номинал читается как 2-, 3-цифровой код ( количество знаков зависит от точности ) и множитель ( по степеням 10 ). Например, «жёлтый-фиолетовый-оранжевый-золотой» - 47 kΩ±5% , «жёлтый-белый-белый-чёрный-коричневый» - 499 Ω±1% . В цифробуквенном обозначении за номинал отвечают цифры, а буква указывает допуск

C.4 Типы резисторов

Первоначальный выбор идёт между выводными металлоплёночными или SMT толстоплёночными. Тонкоплёночная технология имеет улучшенные параметры ( точность, стабильность, пригодность к работе при криогенных температурах ). Для больших мощностей используются проволочные в керамическом исполнении для воздушного охлаждения или в металле для крепления на радиатор ( “Dale-type” ). Высокоомные резисторы ( > 100 MΩ ) обычно имеют металл-оксидную конструкцию ( “Mini-Mox”/“Super Mox” фирмы Ohmite или серия RNX фирмы Vishay ). Тонкоплёночные резисторы не переносят высокую пиковую мощность. Для подобных задач нужны проволочные или композитные типы. Наивысшую стабильность и минимальный температурный коэффициент имеют металлофольговые резисторы фирмы Vishay. В них положительный температурный коэффициент металлического резистивного элемента компенсируется отрицательным коэффициентом, вызванным механическим напряжением в подложке _3 . Некоторые параметры резисторов приведены в табл. C.1 , подробности в ##§X1.2.

Резисторы общего применения исключительно дёшевы: толстоплёночные SMT типы стОят несколько центов в небольших количествах и доли цента при покупке полными катушками ( 5000 шт. для 0603 ). Торговые площадки могут отказаться продавать менее 50 штук за раз. Выпускаются наборы ( например, фирм Yageo или Vishay/BC ), что, возможно, будет более правильным вариантом. Авторы предпочитают удобные упаковки и хорошие цены в SMT Zone ( www.smtzone.com ).

C.5 Чемпионат по беспорядку

Маркировка компонентов должна быть ясной и однозначной. Но иногда эти требования не выполняются. См. рис. 1.130 , где предлагается несколько головоломок.

==1106

Table C.1 Selected Resistor Types

carbon comp thick film thin film metal film metal foil axial SMT-0603 SMT-0603 axial SMT Parameter (RC-07) (Vishay CRCW) (KOA Speer RN73) (RN-55D) (Vishay VSMP) Units Tolerances 5%, 10% 1%, 5% 0.05%-1% 0.1 %-1% 0.01%-1% AR/R Temp coef ~1000 100, 200 5, 10, 25, 50, 100 50, 100 0.05 (typ) ppm/C Load life 10% 2% 0.25% 0.5% 0.01% AR/R Moisture 10% 2% 0.5% 0.5% 0.02% AR/R Thermal cycle 2% 2% 0.25% 0.25% 0.01% AR/R Low temp 3% - - 0.25% 0.01% AR/R Overload 2% 0.5% 0.1% 0.25% 0.01% AR/R Soldering 3% 0.5% 0.1% 0.25% 0.01% AR/R Vibration 2% - - 0.25% - AR/R Voltage coef - - - 5 0.1 ppm/V Self-heating - - - - 5ppm AR/R Price (approx) $0.35 $0.025 $0.32 $0.05 $10 ea, qty 100 (for tol and TC) (5%) (1%, TC=200) (0.1%, TC=25) (1%, TC=100) o o NO 0s —1 O ll o o o\

Свойства некоторых типов резисторов

На смену заслуженным углеродным композитным резисторам пришли недорогие металлоплёночные или плёночные углеродные типы с серьёзно улучшенными параметрами ( если не считать устойчивость к пиковым нагрузкам, см. ##Часть_X1 ). Авторам нравятся металлоплёночные резисторы CMF-55 фирмы Vishay. Это промышленная версия военной серии MIL RN-55D. Для поверхностного монтажа хорошо подходят толстоплёночные ( из металлокерамического композита ), хотя тонкоплёночные имеют несколько лучшие характеристики. Особо точные герметичные металлофольговые “Z-foil” фирмы Vishay показаны в таблице для сравнения и указания наилучших цифр, достижимых в настоящее время ( цена, как обычно, вам не понравится ). Полезно помнить, что коэффициент сопротивления по напряжению 5 ppm означает изменение номинала на 0.1% при подаче сигнала амплитудой 200V .

1 Например, сайт Digi-Key показывает для серии CRCW фирмы Vishay/Dale полный набор номиналов для размеров от 1210 до 0201 . Для удобного форм-фактора 0603 цены на 1%- и 5%-резисторы составляют $0.025 и $0.023 за штуку в партии 200 единиц. ( Цена за 10 шт. увеличивается втрое, а при покупке полной катушки на 5000 резисторов уменьшается в пять раз ). <-

2 Полный набор E192 вместе со всеми подмножествами можно посмотреть по адресу http://www.logwell.com/tech/components/resistor_values.html. <-

3 См. 1982 US patent #4,318,072, “Precision resistor with improved temperature characteristics”. <-

Previous part:

Next part: