Rezistor

Z Wikipédie

Rezistory

Schematická značka rezistora

Rezistor (zriedkavo odporník, bežnejšie avšak nie príliš správne odpor) je lineárny elektronický prvok, ktorého prevažujúca vlastnosť je jeho elektrický odpor. Vyskytuje sa buď ako súčasť integrovaného obvodu, alebo ako samostatná elektronická súčiastka.

Podľa konštrukčného vyhotovenia sa rezistory delia na 2 základné skupiny:

Rezistory s dvoma vývodmi
- pevné
- nastaviteľné - zväčša potenciometre alebo trimre, ktoré jeden vývod odporovej dráhy buď vôbec nemajú, alebo je spojený s bežcom.
Rezistory s viac ako dvoma vývodmi
- s pevnými odbočkami
- potenciometre a trimre
  - otočné
  - lineárne

Z technologického hľadiska sa rozdeľujú na:

Vrstvové - odporový materiál v tvare vrstvy
Drôtové - navinuté odporovým drôtom

[úprava] Rezistory s dvoma vývodmi

[úprava] Pevné vrstvové rezistory

Pevné vrstvové rezistory sa skladajú z keramického nosného telieska obyčajne tvaru valca. Na jeho povrchu je nanesená odporová vrstva. Táto vrstva je tvorená buď uhlíkom (uhlíkové) alebo oxidov kovov alebo zliatin (metalizované). Rezistory s odporom väčším ako $4 k Ω$ majú dĺžku odporovej vrstvy zväčšenú vybrúsením drážky tvaru skrutkovice. Jej dĺžka dovoľuje pri výrobe nastaviť požadovaný odpor rezistora. Vývody rezistora tvoria pocínované drôty, ktoré sú v pozdĺžnom smere privarené na kovové čiapočky, nalisované na konce keramického telieska. Rezistory konštruované pre veľké výkony majú vývody v tvare priečne uložených spôn, vyrobených z kovového pocínovaného pásika. Povrch rezistorov sa chráni špeciálnymi lakmi alebo smaltami, prípadne zalisovaním do plastu.

[úprava] Pevné drôtové rezistory

Drôtové rezistory sa vyrábajú navinutím odporového drôtu na nosné teliesko tvaru valca. Konce odporového drôtu sú privarené na vývody, ktoré majú podobnú konštrukciu ako vývody vrstvových rezistorov. Povrch drôtových rezistorov sa chráni vrstvou špeciálneho tmelu alebo smaltu, ktorý odoláva teplotám až niekoľko sto stupňov Celzia. Niektoré typy drôtových rezistorov pracujú pri teplotách povrchu až okolo 350°C. Chladenie rezistorov sálaním je pri týchto teplotách veľmi účinné, takže ich rozmery môžu byť omnoho menšie ako rozmery vrstvových rezistorov konštruovaných pre rovnaké zaťaženie. Všetky bežné drôtové rezistory majú pomerne veľkú indukčnosť. Preto sú vhodné len na použitie v obvodoch s jednosmerným prúdom alebo striedavým prúdom s nízkou frekvenciou.

[úprava] Rezistory s viac ako dvoma vývodmi

Obr. 1: Schéma rezistora s odbočkou

Obr. 2: Schéma zapojenia potenciometra (vľavo) a trimra

Tieto rezistory pracujú ako napäťové deliče. Delia sa na dve skupiny:

Deliče s pevným, prípadne nastaviteľným deliacim pomerom (rezistory s odbočkami Obr. 1)
Deliče s plynulo meniteľným deliacim pomerom (potenciometre a trimre Obr. 2)

Deliaci pomer A sa určuje podľa vzťahu $A=\frac{u_2}{u_1}=\frac{r}{R}$

Niektoré typy drôtových rezistorov sa vyrábajú s odbočkami. Vývod odbočky, vytvorený z kovového pásika, obopína teliesko rezistora a dotýka sa svojím kontaktom odporového vinutia v mieste, ktoré nie je pokryté ochrannou vrstvou tmelu. Tieto rezistory nie sú zhotovené na presúvanie polohy odbočky.

[úprava] Potenciometre

Hlavný článok o potenciometroch je na tejto stránke

Potenciometre sú zložené z odporovej dráhy a bežca. Bežec, ktorý tvorí odbočku, možno plynulo posúvať pozdĺž odporovej dráhy. Posúvanie bežca otočných potenciometrov sa robí otáčaním osky, s ktorou je spojený bežec. Zmena polohy bežca posuvných potenciometrov nastane posúvaním unášača (páčka z plastu, s ktorou je spojený bežec) pozdĺž odporovej dráhy v priamom smere. Tvar odporovej dráhy je prispôsobený tomuto spôsobu posúvania bežca. Vyžaduje sa plynulosť priebehu odporovej dráhy, stabilita odporu, minimálny šelest pri regulácii, malý šum.

[úprava] Vrstvové potenciometre

Potenciometer

Závislosť deliaceho pomeru A od otočenia hriadeľa potenciometra

V súčasnosti existuje viac materiálov, z ktorých sa vyrába odporová vrstva. Najčastejšie používané a najlacnejšie potenciometre majú odporovú dráhu vyhotovenú zo špeciálneho laku plneného sadzami. Dráha má malú odolnosť a životnosť potenciometra je krátka. Kvalitnejšie sú potenciometre, ktoré majú odporovú dráhu vyhotovenú z tvrdého uhlíka alebo cementu. Tieto potenciometre majú veľkú stabilitu odporu, dlhú životnosť a malý šum.

Otočné potenciometre sa vyrábajú ako jednoduché (majú len jeden systém), dvojité(majú dva systémy v spojených puzdrách, regulované samostatne súosovo uloženými hriadeľmi) a tandemové (majú dva systémy v spojených puzdrách, ovládané súbežne jedným hriadeľom). Niektoré druhy potenciometrov majú vyvedenú jednu, prípadne niekoľko odbočiek. Podľa závislosti deliaceho pomeru A od uhla otočenia hriadeľa $α$ otočných potenciometrov alebo od polohy bežca posuvných potenciometrov rozoznávame potenciometre s rôznymi priebehmi odporovej dráhy.

Najdôležitejší je potenciometer s lineárnym priebehom a logaritmickým priebehom. Pri logaritmickom potenciometri je závislosť deliaceho pomeru od polohy bežca exponenciálna. Vhodný je na reguláciu veličín, ktorých závislosť od napätia je logaritmická (napr. hlasitosť). Zmena hodnôt týchto veličín je potom priamo úmerná uhlu otočenia hriadeľa alebo polohe bežca.

[úprava] Odporové trimre

Odporové trimre sa vyrábajú len otočné. Od potenciometrov sa líšia tým, že nie sú vyhotovené na viacnásobné presúvanie polohy bežca. Odporovú dráhu tvorí vrstva odporového materiálu rovnakého zloženia ako pri vrstvových potenciometroch. Táto vrstva je nanesená na základnej platničke z tvrdého papiera alebo keramiky. Vývody sú prispôsobené na montáž do plošných spojov. Priebeh regulácie v závislosti od uhla otočenia je vždy lineárny.

[úprava] Drôtové potenciometre

Pre slaboprúdovú elektrotechniku sa vyrábajú otočné drôtové potenciometre. Ich odporová dráha je navinutá na izolačnej platničke tvaru podkovy. Vyrábajú sa s lineárnym priebehom.

[úprava] Charakteristické vlastnosti rezistorov

[úprava] Menovitý odpor rezistora

Menovitý odpor je výrobcom predpokladaný odpor súčiastky udávaný v ohmoch. Menovitý odpor je na súčiastke vyznačený kódom vytvoreným skupinou číslic a písmen alebo farebnými pásikmi.

Bežne používané symboly:

R základná jednotka $ω$
K kilo
M mega
G giga
T tera

Písmeno je umiestnené na mieste desatinnej čiarky. Príklady: 0,1 $Ω$ =R10, 33,2M $Ω$ =33M2, 100k $Ω$ =100K.

Prvý pásik je bližšie pri okraji rezistora. Ak je tolerancia ±20% chýba štvrtý pásik.

Farebný kód na označenie rezistorov

Farba	1. pásik	2. pásik	3. pásik - násobiteľ	4. pásik - tolerancia
Čierna	0	0	×10⁰
Hnedá	1	1	×10¹	±1%
Červená	2	2	×10²	±2%
Oranžová	3	3	×10³
Žltá	4	4	×10⁴
Zelená	5	5	×10⁵	±0.5%
Modrá	6	6	×10⁶	±0.25%
Fialová	7	7	×10⁷	±0.1%
Sivá	8	8	×10⁸	±0.05%
Biela	9	9	×10⁹
Zlatá			×0.1	±5%
Strieborná			×0.01	±10%

[úprava] Tolerancia menovitého odporu

Podľa tolerancie menovitého odporu sú rezistory zaradené do skupín, ktoré sa označujú písmenami alebo farebným kódom. Súmerná dovolená tolerancia ±0,1% sa značí písmenom B. Iné príklady: ±0,25% - C, ±5% - J, ±20% - M atď. Teda bude platiť: 2 $Ω$ ±5% = 2R0J, 3,3M $Ω$ ±2% = 3M3G.

[úprava] Menovité zaťazenie rezistorov

Menovité zaťaženie je výkon, ktorý sa môže pri určitých podmienkach premeniť v rezistore na teplo, pričom teplota jeho povrchu nesmie prekročiť dovolenú veľkosť (teploty sú dané normami). Konkrétne teploty závisia od konštrukčného vyhotovenia rezistorov.

[úprava] Prevádzkové zaťaženie rezistorov

Pomerné prevádzkové teplo rezistora v závislosti od teploty okolia

Najväčšie dovolené zaťaženie rezistorov je určené najvyššou teplotou povrchu súčiastky, pri ktorej ešte nenastávajú zmeny jej odporu alebo znižovanie životnosti. Závisí od teploty prostredia, v ktorom rezistor pracuje a od spôsobu odvádzania tepla zo súčiastky.

Pomerné prevádzkové teplo rezistora $P_r=\frac{P_{prev}}{P_{men}}\times100%$

[úprava] Najväčšie dovolené napätie

Pre jednotlivé vyhotovenie rezistorov udáva výrobca najväčšie dovolené napätie merané medzi jeho vývodmi. Pri prekročení tohto napätia sa môže súčiastka poškodiť. Pre miniatúrne vrstvové rezistory je najväčšie dovolené napätie 100V, pre metalizované rezistory 0,25W je to 250V, pre metalizované rezistory 0,5W je toto napätie 350V atď. Pre drôtové rezistory je dovolené napätie podľa typu 500 až 1 500V. Toto dovolené napätie značne obmedzuje prevádzkové zaťaženie rezistorov s veľkými odpormi. Napríklad 100V sa dosiahne na rezistore s odporom 1M $Ω$ už pri výkone 0,01W, čo je 10x menší výkon, ako je dovolené prevádzkové zaťaženie uvedeného typu rezistora.

[úprava] Teplotný súčiniteľ odporu rezistora

Tento súčiniteľ dovoľuje určiť zmenu odporu rezistora zmenou jeho teploty. Určuje najväčšiu pomernú zmenu odporu súčiastky zodpovedajúcu vzrastu teploty o 1°C v rozsahu teplôt, pri ktorých je táto zmena vratná. Uhlíkové rezistory majú teplotný súčiniteľ záporný (-0,7 až -1).10^-3K^-1. Zloženie odporovej vrstvy metalizovaných rezistorov sa zvolí tak, aby ich teplotný súčiniteľ bol podľa možností malý.

[úprava] Šumové napätie

Vplyvom nerovnomerného pohybu elektrónov vnútri materiálu súčiastky vznikajú medzi vývodmi malé, časovo nepravidelné zmeny potenciálu. Keby sa tieto zmeny zosilnili a priviedli ako signál do reproduktora, bolo by počuť charakteristický zvuk, ktorý sa nazýva šum elektronického obvodu. Príčinou šumu je šumové napätie, ktoré má 2 hlavné zložky: tepelné šumové napätie a povrchové šumové napätie.

Tepelné šumové napätie sa vypočíta zo vzťahu: $U^2=4k\Theta BR\,\!$

k je Boltzmannova konštanta k = 1,38×10^-23 J.K^-1
$Θ$ - absolútna teplota rezistora s odporom R
B - šírka frekvenčného pásma, v ktorom bude rezistor pracovať (šumová šírka pásma)

Povrchové šumové napätie závisí od veľkosti jednosmerného napätia U pripojeného na rezistor. Vyjadruje sa v $μ V$ na 1V pripojeného napätia. Jeho efektívna hodnota je pre metalizované rezistora 0,05 až 1 $μ V$ .V^-1. Pre uhlíkové rezistory sa vypočíta zo vzťahu: $U=1+log\frac{R}{1000}$ - pre rezistory typu I

$U=5+log\frac{R}{1000}$ - pre rezistory typu II

Označenie typu I a II sa uvádza v katalógoch, typ I má zaručenú väčšiu stálosť odporu. Pretože na vznik šumového napätia treba, aby časovo nerovnomerný prechod elektrónov časťou obvodu vyvolal medzi dvoma bodmi obvodu zodpovedajúce rozdiely potenciálov, vzniká šumové napätie na všetkých reálnych odporoch. Šumové napätie vzniká aj na spojovacích vodičoch, na aktívnych súčiastkach a pod. Šumové napätie sa privádza k užitočnému signálu, ktorý prechádza obvodom. Ak je užitočný signál slabý, ťažko ho možno oddeliť od šumového napätia. Preto je veľkosť šumového napätia činiteľom, ktorý obmedzuje dosiahnuteľnú citlivosť elektronických zariadení.

[úprava] Zapojenie rezistorov

Model reálneho odporu

[úprava] Reálny odpor

Reálny odpor má okrem odporu aj paralelnú parazitnú kapacitu a drobnú sériovú indukčnosť. To sa prejavuje ale väčšinou pri extrémne vysokých frekvenciách.

[úprava] Sériové zapojenie

Sériové zapojenie rezistorov

Sériovo sa spájajú rezistory tak, že sa spojí koniec 1. rezistora so začiatkom 2. rezistora, koniec 2. rezistora so začiatkom 3. atď. Pre takéto zapojenie sa celkový odpor rezistorov rovná súčtu veľkostí odporov jednotlivých rezistorov (pre N rezistorov): $R=R_1+R_2+R_3+...+R_n\,\!$

[úprava] Paralelné zapojenie

Paralelné zapojenie rezistorov

Paralelné zapojenie znamená, že sa do jedného uzla spoja začiatky a do druhého konce jednotlivých rezistorov. Pre toto zapojenie N rezistorov sa celkový odpor určí zo vzťahu: $\frac{1}{R}=\frac{1}{R_1}+\frac{1}{R_2}+...+\frac{1}{R_n}$

[úprava] Zdroj

J. Maťátko - Elektronika, 1987

Zdroj: "http://sk.wikipedia.org../../../r/e/z/Rezistor.html"

Kategórie: Elektronika | Elektrické súčiastky