Питомий об'ємний опір, r × 6 жовтня (ом × м) | Алюміній Вольфрам Залізо Золото Кадмій Мідь | 0,028 0,055 0,098 0,024 0,076 0,017 | Молібден Нікель Платина Срібло Тантал Титан | 0,057 0,073 0,105 0,016 0,135 0,420 |
Питомою провідністю називають величину, зворотну питомій об'ємному опору:  (Ом × м) -1 Опір резистора об'ємної конструкції (рис. 1.1а):  де D - діаметр проводить елемента, де l - довжина проводить ділянки елемента. Для резисторів циліндричної форми з проводить плівкою, нанесеною на поверхню ізоляційного підстави, коли товщина плівки мала в порівнянні з діаметром підстави, опір визначається виразом:  , де h - товщина плівки; l - довжина проводить ділянки плівки.           Рис. 1.1. Схеми конструкцій провідних елементів резисторів: а - об'ємна (циліндрична), б, в - плівкова; г - плівкова зі спіральною нарізкою; д - плівкова з прорізами; е - з дротовим проводять елементом; е - підковоподібна; ж - шайбовая; і - дискова ; до - бусінковая Опір ділянки плівки, що має рівну довжину і ширину, тобто опір квадрата плівки:  кв = r / h Ом Для недротяні резисторів характерним є відношення:  , яке називають коефіцієнтом форми. Значення коефіцієнта К ф в конструкціях постійних резисторів зазвичай близько до одиниці (0,6-1,5). У резисторів з малою довжиною проводить елемента неефективно використовується загальний обсяг, оскільки довжина контактної арматури стає порівнянної з робочою довжиною проводить елемента. Конструкція з великим значенням К ф (довгі і тонкі) незручні в монтажі і в ряді випадків мають малу механічну міцність. Коефіцієнт К ф визначає також частотні властивості резистора. Опір резистора поверхневого типу можна збільшити на кілька порядків шляхом послідовного зняття шарів проводить елемента спіральної нарізкою або прорізаному ізолюючих канавок. Нарізка проводить елемента дає можливість використовувати в конструкціях високоомних резисторів плівки більшої товщини, що мають досить високу стабільність характеристик. Найбільш поширеним є спосіб спіральної нарізки, який дозволяє отримати резистори з широким діапазоном опорів і в той же час є простим у виробничих умовах і легко керованим. Завдяки спіральної нарізці зводиться до мінімуму вплив перехідного опору в контактному вузлі па повний опір резистора. Вважаючи, що опори контактних вузлів малі, структура проводить елемента однорідна і крок спіралі значно менше діаметра підстави, опір резистора зі спіральною нарізкою (рис. 1.1 г) можна розрахувати так:  , де N - число витків нарізки; t - крок спіралі, а - відстань між суміжними витками. Коефіцієнт нарізки, що характеризує зміну опору в результаті нарізки:  , де R `- опір після нарізки; R - опір до нарізки. Прорізи на провідному шарі з метою збільшення опору резистора роблять також вздовж основи (рис. 1.1, д). У цьому випадку коефіцієнт нарізки:  , де N - кількість прорізів, а - відстань між суміжними провідними смужками. Опір дротяних резисторів (мал. 1.1, е) визначається довжиною дроту, її питомим опором ρ і площею поперечного перерізу S:  . У конструкціях змінних резисторів зазвичай застосовують підковоподібні провідні елементи (рис. 1.1, ж). Опір проводить ділянки плівки довжиною d в елемента, показаного на рис. 1.1 ж:  ,  ,  , де r 1, r 2 - внутрішній і зовнішній радіуси проводить елемента; φ - кут відповідний проводить ділянці дуги; h - товщина струмопровідного шару. Опір проводить елемента змінного резистора:  Опір проводить елемента резистора шайбовая конструкції (рис. 1.1з):  1.2 Резистори змінного опору Основні параметри резисторів змінного опору наведені в таблиці 11.20, а габаритні креслення деяких типів - на малюнку 11.12. Резистори змінного опору застосовуються для регулювання сили струму і напруги. По конструктивного виконання вони поділяються на одинарні та подвійні, одно-і багатооборотні, з вимикачем та без нього; за призначенням - на будівельних для разової чи періодичного підлаштування апаратури і регулювальні для багаторазового регулювання в процесі експлуатації апаратури; за матеріалом резистивного елемента - на дротяні і недротяні; за характером зміни опору (функціональної залежності) - на резистори з лінійною (група А), назад логарифмічною (група Б), логарифмічною (група В) та іншими функціональними залежностями (групи Е, І). Дротяні резистори змінного опору відрізняються підвищеною термостійкістю, навантажувальною здатністю, високою зносостійкістю, стабільністю параметрів при різних зовнішніх впливах, порівняно низьким рівнем власних шумів і малим ТКС. Недоліки цих резисторів - обмежений діапазон номінальних опорів, значні паразитні ємність та індуктивність, порівняно висока вартість. 1.3 Терморезистори Терморезистор це лінійний і нелінійний резистор, опір (провідність) якого значно залежить від температури. Такою властивістю володіють і метали, і напівпровідники. Терморезистори з платини, міді та інших металів виготовляють у формі дроту діаметром 0,04 ... 0,08 мм, Біфілярна намотаною на ізоляційний каркас і поміщеної в герметичний корпус. Такі терморезистори мають невеликий температурний коефіцієнт опору (0,4 ... 0,5% ° С) і значні габаритні розміри. Терморезистори на основі напівпровідників мають достатньо великий опір, в порівнянні з металевими, менші габаритні розміри (десяті частки міліметра) і в 10-20 разів більший ТКС. Вони простіше по конструкції і надійніше в експлуатації. Тому напівпровідникові терморезистори мають більш широке застосування. Зі зростанням температури опір металу збільшується, що пояснюється збільшенням розсіювання вільних електронів на різних дефектах кристалу. Тому температурний коефіцієнт опору металевих терморезисторов позитивний. Більшість напівпровідникових терморезисторов мають негативний температурний коефіцієнт опору (термістори), що простіше пояснити на прикладі температурної залежності провідності (рис. 2.1). На ділянці I провідність збільшується, (опір зменшується) за рахунок іонізації домішки і відповідного збільшення концентрації вільних носіїв заряду (дірок або електронів). На ділянці 2 провідність може залишатися постійною за рахунок того, що вся домішка іонізована, а іонізація власних атомів ще не настала. На ділянці 3 провідність збільшується за рахунок іонізації власних атомів і утворення вільних дірок і електронів.  Малюнок 2.1. - Температурна залежність провідності Для виготовлення терморезисторов застосовують оксидні напівпровідники Mn 3 O 4, Co 3 O 4, CoO, CuO, кобальтово-марганцеві, мідно-марганцеві та ін Терморезистори застосовуються для вимірювання та регулювання температури, температурної компенсації різних елементів електричних ланцюгів, у схемах стабілізації напруги, рівня сигналу на виході підсилювача та інших цілей. Залежно від цього вони поділяються на такі групи: терморезистори для вимірювання та регулювання температури; термокомпенсатори; терморезистори для теплового контролю; терморезистори для стабілізації напруги; вимірювальні терморезистори (термістори), зокрема, болометри (для індикації і вимірювання теплового випромінювання).
Конструктивно робочий елемент терморезистора робиться у вигляді пластин, стержнів, трубок, кульок або дроту для металевих терморезисторов. Робочий елемент захищається вологостійким покриттям, скляним, металевим або металоскляного герметичним корпусом. Терморезистори можуть бути з прямим підігрівом (за рахунок протікають через них струмів) або з непрямим підігрівом (за рахунок спеціального подогревающего елемента). Маркування терморезисторов визначається матеріалом робочого тіла, параметрами, особливостями конструкції, наприклад: КМТ - кобальтовомарганцевий терморезистор; ММТ - мідно-марганцевий терморезистор; СТ1-21 - опір термоуправляемое (1-кобальтомарганцевое, 3-мідно-кобальтомарганцевое; 21 - номер розробки); ТКП - терморезистор з непрямим підігрівом; ТКПМ - те ж, але малогабаритний; матеріалом служать оксиди титану, ванадію і заліза.
Ланцюг з терморезистором зображена на рис. 1.2. При розробці практичних схем з використанням терморезисторов враховуються не тільки залежно ВАХ, опору і інших параметрів від температури самих терморезисторов, але й подібні залежності додаткових опорів, шунтів, регульованих елементів. Малюнок 1.2. - Ланцюг з терморезистором E = U T + U R = U T + IR U T = f (I) Теоретична ВАХ терморезистора наведена на рис. 1.3.  Малюнок 2.3. - ВАХ терморезистора Крім ВАХ найважливішою характеристикою терморезистора є залежність його опору від температури (рис. 2.4).    
Малюнок 2.4. Температурна залежність опору терморезистора з негативним ТКС Позисторов називається терморезистор з позитивним ТКС. Позистора, як і термістори, можна використовувати для температурної стабілізації режиму транзисторів. Температурної залежністю опору можна управляти, використовуючи послідовне або паралельне з'єднання позистора і термістора або позистора та лінійного резистора. При поєднанні позистора і термістора температурна залежність опору має максимум або мінімум в залежності від способу їх з'єднання. 1.3 Варистори Варистор - це нелінійний напівпровідниковий резистор, опір якого залежить від прикладеної напруги. Залежність опору від напруги спостерігається у ряду оксидів і сульфідів металів, діборіта титану, карбіду кремнію і у багатьох матеріалів складного складу. Для виготовлення варисторів частіше застосовують технічний карбід кремнію (SiC) різних алотропних модифікацій у вигляді порошку, змішаного зі спеціальним сполучною діелектричним речовиною (зв'язкою). В якості зв'язки застосовують кераміку, рідке скло, кремнійорганічні лаки та інші матеріали. Карбід кремнію, пов'язаний керамікою, називають тирити. Матеріал з скляною зв'язкою називають вілітом, а з ультрофарфоровой - летіном. Стехиометрическому складу карбіду кремнію відповідають: 70,045% Si і 29.955% C. Кристали зі складом безбарвні, мають власну електропровідністю і шириною забороненої зони, яка дорівнює 2,8 ... 3,1 еВ. При порушенні цього складу змінюється тип провідності: при надлишку атомів кремнію переважає електронна провідність, а при надлишку атомів вуглецю - діркова. Тип провідності і забарвлення залежать також від виду домішки. Електронна провідність і зелене забарвлення виходять від домішки елементів п'ятої групи: N, P, As, Sb, Bi. Дірковий провідність дають домішки другий - Ca, Mg і третьої - Al, B, Ga, In групи, забарвлюючи основний матеріал в блакитний чи фіолетовий колір. Виготовляють варистори по керамічної технології: карбід кремнію подрібнюють в порошок, просівають на фракції, змішують зі зв'язкою (до 10% зв'язки) і з цієї маси прессовкой отримують зразки у вигляді циліндрів, дисків або пластин; потім слід термічна обробка, нанесення електродів і інші операції , типові для виробництва напівпровідникових приладів. Маркування варисторів розшифровується таким чином: СН - опір нелінійне; перша цифра позначає матеріал (1 - карбід кремнію, 2 - селен); друга цифра - тип конструкції (1, 8 - стрижневий, 2, 6, 7, 10 - дисковий, 3 - мікромодульному); третя - порядковий номер розробки; далі вказується класифікаційне напруга у вольтах і його допустимий розкид у відсотках.
Наприклад: СН1-1-1-820  10%. Розшифровка: опір нелінійне з карбіду кремнію стрижневого типу першої розробки, розраховане на роботу при класифікаційному напрузі 820 В з розкидом 10%.  Малюнок 1. - Структура робочого тіла варистора: 1-електроди; 2-зерна карбіду кремнію, 3-зв'язуючий матеріал Робоча область варистора (рис. 1) складається з полікристалів карбіду кремнію або іншого напівпровідника, розділених діелектричної зв'язкою. Під дією прикладеної напруги в локальних місцях зіткнення окремих зерен карбіду кремнію або в оксидних плівках на поверхні зерен розвиваються теплові ефекти або ефекти сильного поля (лавинний або тунельний пробій). При збільшенні щільності струму і виділюваної потужності можливий перехід ефектів сильного поля в теплові. Через нерегулярності площ і опорів контактів зерен, варистор має нелінійної і, практично, симетричної ВАХ (рис. 2).  Малюнок 2. - Вольт - амперні характеристики варисторів: 1 - СН1-2-1-56 20; 2 - ... 82 20%, 3 - ... 120 10%; 4 - ... 180 10%; 5 - ... 270 10% Основне призначення варисторів - захист елементів електричних ланцюгів постійного, змінного та імпульсного струмів від перенапруги; захист контактів реле руйнування і обмоток від пробою. Варистори застосовують також для регулювання та стабілізації різних ланцюгів і блоків РЕА, для поліпшення їх завадостійкості і ряду інших важливих функцій. Розглянемо деякі прості приклади практичного застосування варисторів. На малюнку 3 показана схема стабілізатора вихідної напруги і його вихідна характеристика. Відомо, що коефіцієнт стабілізації прямо пропорційний коефіцієнту нелінійності ВАХ варистора. Зокрема, при  :  а при  :  де R СТ - статичне опір варистора, β - коефіцієнт ВАХ нелінійності варистора.  Малюнок 3. - А) схема стабілізації напруги; б) його зовнішня характеристика: R - лінійний резистор, В1 - варистор, R Н - опір навантаження Таким чином, для одержання кращої стабілізації потрібно вибрати варистор з максимальним коефіцієнтом нелінійності в робочій точці ВАХ. Вихідна напруга може змінюватися при зміні опору навантаження. При цьому коефіцієнт стабілізації:  де Δ R Н, Δ U ВИХІД - прирости опору відповідно навантаження та вихідної напруги. Якщо, Δ R Н / R Н = 0,3, R / R СТ = 2, то К СТ = 5,8 прі. B = 4. Якщо замість лінійного резистора R включити друге варистор з коефіцієнтом нелінійності b 2 = b 1 = 4, то при Δ R Н / R Н = 0,3 і R С2 / R С1 = 2 коефіцієнт К СТ = 7,4. При цьому зовнішня характеристика стабілізатора буде такою, як показано на рис. 1.4. Спеціальним вибором режиму роботи стабілізатора можна отримати і великі значення К СТ. Тут через R З позначено статичне опір варистора. Інший приклад - включення варистора в схему з індуктивними елементами (рис. 5).  Малюнок 4. - Зовнішня характеристика при заміні лінійного опору варистором Спеціальним вибором режиму роботи стабілізатора можна отримати і великі значення К СТ. Тут через R З позначено статичне опір варистора. Інший приклад - включення варистора в схему з індуктивними елементами (рис. 5).  Малюнок 5. - Схема включення варистора для іскрогашенія Тут варистор грає роль нелінійного шунта, що має великий опір при низькій напрузі й мале при сплесках. При включеній кнопці До КН напруга на варисторе одно U, його опір більше активного опору R L котушки індуктивності і струм через варистор дуже малий. У момент розмикання ланцюга виникає ЕРС самоіндукції і сплеск напруження, опір варистора різко зменшується і струм самоіндукції замикається на варистор. В іншому випадку у розриві контактів виникла б іскра, і при багаторазових розривах контакти підгоряли б. Крім варисторів, в якості резисторів, керованих електричним полем, застосовуються напівпровідникові прилади з p - n переходом і МДП-структури. 1.1 Параметри і характеристики варисторів Статичне і динамічне опір. На лінійній ділянці ВАХ або в заданій робочій точці С (див. рис. 2) опір варистора визначається як статичне:  . На лінійній ділянці опір змінюється при різних напругах і визначається як динамічне (диференціальне):  . Практично при відомій ВАХ величина R Д визначається за кутом φ дотичній, проведеної через відповідну точку:  , де к - масштабний коефіцієнт перерахунку одиниць вимірювань, В / А Коефіцієнт нелінійності ВАХ. Нелінійність ВАХ в заданій точці С (рис. 4) визначається відношенням статичного і динамічного опорів:  , або графічно  . На лінійній ділянці коефіцієнт нелінійності β = 1. У розрахунках використовується також зворотна величина - показник нелінійності:  . Коефіцієнт нелінійності може бути розрахований також за двома виміряними значеннями струму I 1, I 2. За відповідних напругах:  . Коефіцієнт нелінійності більшості промислових варисторів в межах ВАХ має значення 1 ... 5. Вольт - амперна характеристика. ВАХ варисторів в параметричній формі для розрахунків, як правило, не придатна з - за багатьох невідомих величин. Тому на практиці користуються вузьким діапазоном напруг, в якому коефіцієнт нелінійності β ≈ const. У цьому випадку ВАХ відповідає рівнянню:  , де коефіцієнт А - залежить від температури і особливостей структури варистора (кількості зерен карбіду кремнію, площі контактів зерен), а статичний опір виражається як функція струму або напруги:  ,   . Асиметрія струмів. Це ставлення  де I 1 і I 2 - струми через варистор при різній полярності прикладеної напруги. Бажано, щоб асиметрія була мінімальною. Температурний коефіцієнт струму - це відношення:  , при постійному доданому напрузі. Тут: I 1 - струм при температурі T1 = 20 ± 2 0 С; I 2 - при T 2 - 100 ± 2 0 С. Поряд з TKI користуються також температурним коефіцієнтом напруги і статичного опору. Чим більше нелінійна ВАХ, тим більше ТК. Класифікаційне напруга і допуск на нього Класифікаційне напруга (U КЛ) - це напруга, що визначається при встановленому класифікаційному струмі I КЛ. Допуск на класифікаційне напруга (Δ U КЛ) - це дозволене відхилення від класифікаційного напруги,%:  , де U - виміряна напруга. Класифікаційне напруга, як правило, відрізняється від робітника, що вибирається з урахуванням допустимої потужності розсіювання. Номінальна потужність розсіювання Р РАС - це найбільша допустима потужність, яку варистор може розсіювати при безперервній навантаженні, заданій температурі і нормальному атмосферному тиску за умови, що напруга на варисторе не перевищує допустимого. Власна ємність варистора З 0 - це найбільша початкова його ємність. Вона визначає частотні властивості варистора. Деякі основні параметри варисторів представлені в таблиці 1. Таблиця 1. - Основні параметри варисторів  У заводських умовах варистори піддаються всі випробування, що й інші дискретні напівпровідникові прилади, а навчальної лабораторії проводяться лише часткові випробування. 2. Конденсатори Конденсатор - один з найбільш широко використовуваних компонентів радіопристроїв і являє собою дві металеві пластини - обкладки, розділені між собою діелектриком. Обкладки мають зовнішні висновки, за допомогою яких конденсатор з'єднується з іншими елементами. Одним з важливих властивостей конденсатора є те, що для змінного струму він являє собою опір, величина якого зменшується з ростом частоти. Чим більший заряд здатний накопичити конденсатор при певній напрузі, тим більше величина електричної ємності конденсатора. Ємність конденсаторів вимірюють у Фарада (Ф). Це дуже велика величина, яку на практиці не застосовують. У радіотехніці застосовують конденсатори від декількох часток пікофарад (пФ) до сотень мілліфарад (мФ). Конденсатор - пасивний елемент, що володіє здатністю запасати електричну енергію. Кількість електрики, накопиченого в конденсаторі, прямо пропорційно його ємності С і прикладеній напрузі U: Q = C · U, де Q - електричний заряд у кулонах, Кл; С - ємність у Фарада, Ф, U - напруга у вольтах, В. У ланцюзі змінного струму реактивний опір Х з конденсатора (у Омах) дорівнює  де Х с - ємнісний опір конденсатора; f - частота, Гц; С - ємність, Ф. За характером зміни ємності розрізняють постійні, змінні, подстроєчниє конденсатори. Конденсатори, ємність яких постійна і не змінюється в процесі експлуатації, називають постійними (постійної ємності). Якщо ємність конденсаторів змінюється в процесі експлуатації (наприклад, налаштування радіоприймачів), то конденсатори називають змінними (змінної ємності). Конденсатори, ємність яких змінюють періодично в процесі експлуатації (наприклад, первісне настроювання контурів при їх сполученні), називають подстроєчнимі. 2.1 Умовні позначення конденсаторів Скорочене умовне позначення (відповідно до ГОСТ 11076-69 і ОСТ 11.074.008-78 складається з наступних елементів Перший елемент - буква або поєднання літер, що визначають тип конденсатора: (До - постійної ємності; КТ - подстроєчний; КП - змінної ємності; КС - конденсаторні збірки); Другий елемент - число, що означає використовуваний вид діелектрика. Для конденсаторів постійної ємності (10 - керамічні, на номінальну напругу нижче 1600 В; 15 - керамічні. На номінальну напругу 1600 В і вище; 20 - кварцові; 21 - скляні; 22 - стеклокерамичні, 23 - склоемалевих; 26 - тонкоплівкові з неорганічним діелектриком ; 31 - слюдяні малої потужності, 32 - слюдяні великої потужності; 40 - паперові та фольгові на номінальну напругу нижче 2 кВ; 41 - паперові та фольгові на номінальну напругу 2 кВ і вище, 42 - паперові металізовані, 50 - оксидні (електролітичні) алюмінієві ; 51 - оксидні (електролітичні) танталові, ніобієві; 52 - оксидні танталові об'емопорістие; 53 - оксіднополупроводніковие; 58 - з подвійним електричним шаром (іоністори); 60 - повітряні; 61 - вакуумні; 70 - полістирольні з фольгових обкладками, 71 - полістирольні з метал-спеціалізовані обкладинками; 72 - фторопластові; 73 - поліетилентерефталатні з металізованими обкладинками; 74 - поліетилентерефталатні з фольгових. Для конденсаторів змінної ємності і підстроєних (1 - вакуумні; 2 - повітряні; 3 - з газоподібним діелектриком; 4 - з твердим діелектриком). Для нелінійних конденсаторів (1 - варіконди; 2-термоконденсатори); Третій елемент - порядковий номер розробки конкретного типу, до складу якого може входити і буквене позначення (П - для роботи в колах постійного і змінного струмів; Ч - для роботи в колах змінного струму; У - для роботи в колах постійного струму і в імпульсних режимах ; І - для роботи в імпульсних режимах). Повне умовне позначення складається із скороченого позначення і значення основних параметрів і характеристик, необхідних для замовлення і записи в конструкторської документації: (К75-10-250В-0, 1мкФ ± 5%-В-ОЖО.484.865 ТУ). У користуванні також зустрічаються конденсатори старих типів, в основу класифікації яких бралися різні ознаки: конструктивні різновиди, технологічні особливості, сфери застосування, експлуатаційні характеристики і т.д. (КД - конденсатори дискові; КМ - керамічні монолітні; КЛС - керамічні литі секційні; КСВ - конденсатори слюдяні спресовані; СГМ - слюдяні герметизовані малогабаритні; КБГІ - конденсатори паперові герметизовані ізольовані; МБГЧ - металопаперові герметизовані частотні; КЕГ - конденсатори електролітичні герметизовані; ЦЕ - електролітичні танталові об'ємно-пористі; КПК - конденсатори подстроєчниє керамічні). 2.2 Кодоване позначення параметрів конденсаторів У залежності від того, в якій ланцюга може використовуватися конденсатор, до нього пред'являються різні вимоги. До основних електричним параметрам, що характеризують конденсатор, відносять номінальне значення ємності, що допускається відхилення від номінального значення, номінальна робоча напруга, опір ізоляції (струм витоку), тангенс кута втрат, температурний коефіцієнт ємності. Маркування конденсатора в залежності від габаритних розмірів може бути повною або скороченою (кодованої). Номінальна ємність конденсатора - значення ємності, яку повинен мати конденсатор відповідно до нормативної технічною документацією (ГОСТ, ТУ). Ємність конденсатора, вибирається з числового ряду значень (ЕЗ, Е6, Е12 і Е24). Величину ємності вказують на корпусі конденсатора числом і буквою. Літерами F, m, m, n, p (м, н, п) позначаються множники 1, 10 -3, 10 -6, 10 -9, 10 -12 (для значень ємності вираженої в Фарадах). Наприклад: 1,5 пф = 1 p 5; 200 пф = 200р = n 20; 2,2 мкФ = 2 m 2. Повне позначення включає тип конденсатора, номінальне значення ємності та допустиме відхилення від номінального значення, значення номінального напруги, товарний знак підприємства, дату випуску (місяць, рік). Допустиме відхилення від номінальної ємності - максимальне відхилення (різниця значень) між вимірюваною і номінальною ємностями, при обумовлених в НД частоті і температурі. Номінальна робоча напруга і струм - найбільша напруга і струм, при яких конденсатор може надійно працювати протягом всього терміну служби. Для більшості видів конденсаторів вказується тільки напруга постійного струму. Змінне робоче (діюча) напруга має бути у півтора - два рази менше зазначеного постійної напруги. При роботі конденсатора в ланцюзі пульсуючого струму сума максимального значення напруги постійного струму і амплітуди імпульсу не повинна перевищувати максимально допустимого значення по постійній напрузі. Робоча напруга (табл. 2.2) - значення напруги, при якому конденсатор експлуатується в РЕА (звичайно нижче номінального). Пробивна напруга - значення напруги, при якому наступає електричний пробій ізоляції конденсатора під час поступового збільшення напруги на його обкладках. Близьке до пробивному - випробувальна напруга визначає електричну міцність. Електрична міцність зменшується зі збільшенням ємності конденсатора, підвищенням температури, тиску, вологості і залежить від умов тепловіддачі і однорідності матеріалу. Опір ізоляції R з конденсатора характеризує якість його діелектрика.  . Зазвичай вимірюється в мегаомах (МОм) при напрузі 100 В. При ємності конденсатора більше 0,1 ... 0,25 мкФ вказують постійну часу конденсатора t = R з • З Втрати енергії конденсатора, Вт - визначаються втратами у діелектрику та обкладинках. У ланцюзі змінного струму:  , де U - напруга, прикладена до конденсатора, В; f - частота синусоїдального струму, Гц; С - ємність конденсатора; tg d - тангенс кута діелектричних втрат. Тангенс кута втрат tg d характеризує втрати в конденсаторі, викликані розсіюванням енергії в діелектрику і на активному опорі обкладок. Чим більше втрати, тим більше tg d. У керамічних, склоемалевих і плівкових конденсаторів tg d = 0,001 ¸ 0,0015; у слюдяних конденсаторів tg d = 0,01; у паперових і металопаперові tg d = 0,015; в сегнетокераміческіх tg d = 0,04; електролітичних tg d = 0, 15 ¸ 0,35. Величина, зворотна тангенсу кута втрат, називається добротністю конденсатора. Температурний коефіцієнт ємності (ТКЕ) визначається відносною зміною значення ємності конденсатора при зміні температури навколишнього середовища на 1 ° С. Знак ТКЕ може бути негативним (позначається літерою "М"), позитивним (П), близьким до нуля (МП). Буква "Н" в умовному позначенні групи позначає, що для цих конденсаторів ТКЕ не нормується. Наступні за буквою "Н" цифри, вказують на гранично допустимі зміни ємності в інтервалі робочих температур. У слюдяних конденсаторів група ТКЕ позначається першою літерою на корпусі, у керамічних конденсаторів кожній групі відповідає певний колір корпусу або кольорова мітка. Розмір першого маркувального знака вдвічі більше розміру другий маркувального знака. Якщо колір корпусу збігається з кольором перших маркувального знака, то перший маркувальний знак не ставлять. Температурну стабільність ємності (для сегнетокераміческіх конденсаторів з нелінійною залежністю ємності від температури) характеризують відносною зміною ємності в інтервалі робочих температур від -60 до +85 ° С. У залежності від значення ТКЕ конденсатори постійної ємності діляться на групи (табл. 2.3). Для ряду конденсаторів вказують зміни ємності при граничних значеннях робочого діапазону температур у порівнянні з ємністю при нормальній температурі, ТКЕ при цьому не нормується. Керамічні НЧ конденсатори (групи "Я" по ТКЕ) застосовують як шунтуючих, блокувальних, фільтрових, а також для зв'язку між каскадами на низькій частоті. Для збереження настроювання коливальних контурів при роботі в широкому інтервалі температур необхідно використовувати послідовне і паралельне з'єднання конденсаторів, у яких ТКЕ мають різні знаки. Завдяки чому при зміні температури частота настройки такого термокомпенсірованного контуру залишиться практично незмінною. Як і будь-які провідники, конденсатори мають деякою індуктивністю. Вона тим більше, чим більше розміри обкладок конденсатора і внутрішніх сполучних провідників, чим довше і тонше його висновки. На практиці для забезпечення роботи блокувальних конденсаторів, у яких обкладки виконані у вигляді довгих стрічок з фольги, згорнутих разом з діелектриком в рулон круглої або іншої форми, в широкому діапазоні частот, паралельно паперовому (оксидних) підключають керамічний або слюдяної конденсатор невеликої ємності. Позначення номінального значення ємності до 10000 пф вказується числом без вказівки одиниць, від 10 000 пФ і вище - виражається числом з зазначенням одиниці - мкФ. Позначення допустимого відхилення ємності від номінального значення проводиться числом, відповідним відхиленню у відсотках. Якщо конденсатори будь-якого типу випускаються з одним відхиленням, що допускається або їх ємність вимірюється тільки в мікрофарад, то відповідна цими даними маркування не вказується (наприклад, для електролітичних конденсаторів). 2.3 Електролітичні конденсатори Електролітичні та оксидно-напівпровідникові конденсатори в якості діелектрика містять оксидний шар у матеріалі що є однією з обкладок (анодом). Друга обкладка (катод) - електроліт (у електролітичних конденсаторах) або шар напівпровідника (у оксидно-напівпровідникових), нанесений безпосередньо на оксидний шар. Аноди виготовляються з алюмінієвої / танталовой або ніобиевой фольги. Електролітичні та оксидно-напівпровідникові конденсатори відрізняються малими розмірами, великими точками витоку і великими втратами. При однакових номінальних напругах і номінальних ємностях обсяг танталових конденсаторів менше обсягу конденсаторів з алюмінієвими анодами. Танталові конденсатори можуть працювати при більш високих температурах, їх ємність менше змінюється при зміні температури, струми витоку у них менше. Оксидно-напівпровідникові можуть працювати при більш низьких температурах, ніж електролітичні. Провідність широко поширених електролітичних і оксидно-напівпровідникових конденсаторів сильно залежить від полярності прикладеної напруги, тому вони використовуються лише в колах постійного і пульсуючого струмів. Виготовляються також неполярні електролітичні конденсатори, в яких обидві обкладки містять оксидний шар. Значення змінної складової пульсуючого напруги не повинно перевищувати допустимого для даного конденсатора. Сума амплітуди складової і постійної напруги не повинна перевищувати номінальної напруги даного конденсатора. Електролітичні та оксидно-напівпровідникові конденсатори використовуються у фільтрах випрямлячів, як блокуючих і розв'язують в ланцюгах звукових частот, а також в якості перехідних в напівпровідникових підсилювачах звукових частот. Конденсатори типів К52-2 і К52-3 з номінальними ємностями від 10 до 80 мкФ випускаються в корпусах діаметром 13,5 ± 0,5 мм та довжиною 8 ± 0,5 мм, а з номінальними ємностями від 100 до 1000 мкФ - в корпусах діаметром 24 ± 0,5 мм. Зовнішній вигляд конденсаторів типу ЕМ і деяких конденсаторів типу К50-6 зображений на малюнку 11.6, а габаритні креслення різних типів - на малюнку 11.7 і 11.8. Основні параметри оксидно-напівпровідникових конденсаторів наведені в таблиці 11.16, габаритні креслення - на малюнку 11.9. Конденсатори типу К53-7 випускаються в корпусах з номінальними розмірами (діаметр і довжина): 3,2 x18; 4x20; 4x25; 4x30; 7x20; 7x27; 7x30 і 7,8 хЗОмм; типів К53-1, К53-4 і К53-12 - в корпусах з номінальними розмірами 3,2 x7, 5; 4x10; 4x13; 7x12 і 7x16 мм; типу К53-6А-в корпусах з номінальним діаметром 9 мм, довжиною 13,5 і 17,5 мм; типу КОПП - в корпусах з номінальним діаметром 10,5 мм, довжиною 14 і 18 мм; типу К53-16-у прямокутних корпусах з номінальними розмірами 1,9 x3, 4x1, 2, 2,3 x3, 7x1, 6 і 2,3 x5, 0x1, 6 мм. 2.4 Конденсатори будівельних і змінної ємності Конденсатори підлаштування застосовуються в коливальних контурах для точної підгонки ємності в процесі накладки радіоапаратури. Найбільш високими електричними показниками характеризуються будівельних конденсатори з повітряним діелектриком, що представляють собою мініатюрні прямоемкостние конденсатори змінної ємності. Керамічні будівельних конденсатори відрізняються більш простою конструкцією, меншими розмірами і вартістю, тому застосовуються найбільш широко. Конденсатори змінної ємності застосовуються в якості елементів перебудови коливальних контурів, зокрема у радіоприймальних пристроях. Конденсатори з повітряним діелектриком відрізняються більшою точністю встановлення ємності, меншими втратами і більш високою стабільністю. Конденсатори з твердим діелектриком характеризуються меншими розмірами. Важливою характеристикою конденсатора змінної ємності є залежність від кута повороту рухомих обкладок (ротора), яка визначає закон зміни частоти настроювання коливального контуру. У радіоприймачах застосовуються прямоволновие і прямочастотние конденсатори змінної ємності. Прямоволновие конденсатори характеризуються квадратичною залежністю ємності від кута повороту ротора, а прямочастотние - назад квадратичною залежністю. У першому випадку буде рівномірною шкала приймача, виражена в одиницях довжини хвилі, у другому-шкала настройки, виражена в одиницях частоти. З твердих діелектриків в конденсаторах змінної ємності використовуються органічні плівки і високочастотна кераміка. Конденсатори з керамічним діелектриком відрізняються меншими розмірами. Конденсатори з плівковим діелектриком є джерелами електричного шуму, обумовленого зміною ємності при вібрації і розрядами статичної електрики, яке виникає в результаті електризації органічних плівок при обертанні пластин конденсатора. Випускаються одно-і двосекційні конденсатори змінної ємності з твердим діелектриком, а також одно-і багатосекційні конденсатори змінної ємності з повітряним діелектриком. У таблиці 11.18 наведені межі зміни ємності двосекційних малогабаритних конденсаторів змінної ємності для радіоприймачів. Односекційні керамічні конденсатори типу КП4-ЗА мають ємність 6 ... 200 пФ, двосекційні типу КП-ЗБ - 4 ... 200 пФ, типу КП-ЗВ - 5 ... 150 пФ, тіпаКП4-ЗГ - 8 ... 220 пФ. Номінальна робоча напруга цих конденсаторів складає 10В. 3. Котушки індуктивності Високочастотними називаються котушки індуктивності, опір яких має індуктивний характер в діапазоні частот з верхньою межею 100 кГц ... 400 МГц. Високочастотні котушки індуктивності застосовуються в якості елементів коливальних контурів для отримання магнітного зв'язку між певними ділянками електричних ланцюгів РЕА або створення на окремих ділянках електричного кола заданих реактивних опорі індуктивного характеру. У залежності від призначення високочастотні котушки індуктивності поділяють на чотири групи: а) котушки контурів, не визначають частоту; б) котушки контурів, що визначають частоту (наприклад, гетеродинов); в) котушки зв'язку контурів з іншими ланцюгами; г) дроселі високої частоти. За конструктивними ознаками котушки ділять на циліндричні, плоскі (спіральні) та тороїдальні, одно-і багатошарові, з сердечниками і без сердечників, екрановані і неекрановані. Одношарові котушки виконуються намотуванням з примусовим кроком або суцільний, плоскі котушки намотують з дроту або виготовляють з фольги на друкованій платі. Високочастотні котушки зі змінною індуктивністю, використовуються для перебудови контурів в процесі експлуатації апаратури, а підбудовується котушки - для регулювання апаратури в процесі виготовлення. 3.1 Основні параметри котушок індуктивності Індуктивність характеризує кількість енергії, що запасається котушкою, при протіканні через неї електричного струму. Чим більше індуктивність котушки, тим більше енергія магнітного поля при заданому значенні струму. Індуктивність залежить від форми, розмірів, числа витків котушки, а також від розмірів, форми і матеріалу її сердечника. Добротність - відношення реактивного опору котушки її активного опору втрат. Добротність котушки в більшості випадків визначає резонансні властивості і ККД контуру. Власна ємність є паразитним параметром. Наявність власної ємності котушки обумовлює збільшення втрат енергії і зменшення, стабільності налаштування коливальних контурів. У діапазонних контурах власна ємність котушки зменшує коефіцієнт перекриття діапазону частот. Стабільність параметрів при зміні температури і вологості, а також у часі має особливе значення для котушок контурів гетеродинов, вузькосмугових фільтрів тощо Стабільність індуктивності при зміні температури характеризується температурним коефіцієнтом індуктивності (ТКИ), рівним відносного зміни індуктивності при зміні температури на I 0 С. 3.2 Котушки індуктивності для коливальних контурів Одношарові циліндричні котушки виконуються на діелектричних каркасах або без них. Котушки без каркасів застосовуються, коли необхідна велика добротність при невисоких вимогах до стабільності індуктивності, наприклад для контурів вхідних пристроїв приймачів діапазону метрових хвиль. Діаметр дроту для таких котушок вибирають в основному з міркувань жорсткості конструкції (1 ... 1,5 мм і більше), а кількість витків обмежують (5 ... 8). Для одношарових котушок, виконуваних суцільний намотуванням, виготовляють гладкі каркаси; для котушок, намотуваних з примусовим кроком, - каркаси з канавкою, розташованої по гвинтовій лінії, або з ребрами вздовж твірної циліндра. Котушки, намотані з примусовим кроком, відрізняються меншою власною ємністю і більшої добротністю. Підвищення їх добротності обумовлено зниженням втрат в діелектрику внаслідок зменшення власної ємності. Зазначені гідності котушок, намотаних з примусовим кроком, проявляються сильніше при намотуванні на каркаси з ребрами, а також при виготовленні каркаса з матеріалу з меншим значенням твори діелектричної проникності на тангенс кута втрат. Для одношарових котушок з індуктивністю вище 15 ... 20 мкГ зазвичай застосовують суцільну намотування. Доцільність переходу на суцільну намотування визначається діаметром котушки. Наведемо орієнтовні значення індуктивності, при яких є доцільним перехід на суцільну намотування: Діаметр каркаса, мм в 0 10 15 20 25 Гранична індуктивність, мкг 2 4 20 жовтня 1930 Котушки з індуктивністю більш сотень мікрогенрі виконують багатошаровими. При діаметрі каркаса 10 мм одношарова намотування доцільна при індуктивності не більше 30 мкГ. Одношарові котушки індуктивності намотують мідним посрібленим проводом (з примусовим кроком) або мідним дротом у емалевою ізоляції. Котушки для коливальних контурів гетеродинов коротких і метрових хвиль, до яких пред'являються вимоги високої добротності та стабільності індуктивності, намотують на каркаси з високочастотної кераміки, яка характеризується малим температурним коефіцієнтом лінійного розширення, малим значенням тангенса кута втрат і достатньою механічною міцністю. Намотування виконують проводом зі значним натягом (50; .. 60% розривного зусилля) або нагрітим до 80 ... 120 0 С дротом при незначному натягу. Більш високою стабільністю характеризуються котушки, в яких обмотка утворена шаром міді, нанесеною на керамічний каркас методом вжигания з наступним срібленням. Індуктивність одношарової котушки, виконаної суцільний намотуванням, визначається за формулою  , (3.1) де L - індуктивність, мкГ; D - діаметр котушки, см; l - довжина намотування, см; w - число витків; При намотуванні з примусовим кроком за формулою:  , (3.2) де L ¢ - індуктивність котушки, мкГ; L - індуктивність, обчислена за формулою (3.1), мкГ; k - поправочний коефіцієнт. Для точної підгонки індуктивності одношарових котушок, виконаних суцільний намотуванням, переміщають подстроєчний сердечник, крайні витки або короткозамкнений виток, співвісний з котушкою. Індуктивність котушок, намотаних з примусовим кроком, можна змінювати також, переміщуючи місце приєднання одного з висновків. Симетричні котушки індуктивності застосовуються в симетричних коливальних контурах (контури частотних детекторів і ін.) Біфілярна намотування виконується двома проводами, складеними разом. Початок одного проведення з'єднують з кінцем іншого. Місце з'єднання є середнім виводом котушки. При такій намотуванні допускається підстроювання індуктивності сердечником при несуттєвому порушення симетрії. Перехресна намотування дозволяє досягти більш точної симетрії, яка не порушується при підстроюванні сердечником. Багатошарові циліндричні котушки індуктивності застосовують, коли потрібно індуктивність більше 30 ... 50 мкГ. Несекціонірованние багатошарові котушки з рядовий обмоткою характеризуються зниженими добротністю і стабільністю, великою власною ємністю Значно кращими показниками володіють багатошарові котушки, виконані намотуванням «внавал», коли витки розташовуються хаотично. Котушки, виконані намотуванням «універсальн» (перехресної), також можуть мати порівняно високу добротність (до 100) і знижену власну ємність, однак для їх виготовлення потрібно більш складне устаткування. В даний час котушки, виконані намотуванням «універсальн», виготовляються рідко, оскільки рівноцінні параметри можна отримати при намотуванні «внавал», якщо використовувати типові феромагнітні сердечники. Зазвичай багатошарові котушки намотують на каркаси з полістиролу. Для намотування використовуються проводи з емалевою ізоляцією, емалевою і додаткової, шовкової, ізоляцією. При використанні проводів з додатковою, шовкової, ізоляцією зменшується власна ємність котушок, а, при використанні літцендрата, підвищується добротність (на частотах, що не перевищують 1 .... 1,5 МГц). Істотний недолік котушок, намотаних літцендратом, - різке зростання власної ємності при обриві або поганому контакті хоча б однієї з жилок дроти. Індуктивність багатошарової котушки без сердечника визначається за формулою:  , (3.3) де L - індуктивність, мкГ; D cp-середній діаметр котушки, см; l - довжина котушки, см; t - товщина котушки, см; w - число витків. Секціонованими котушки характеризуються, порівняно високою добротністю, зниженою власною ємністю і меншим зовнішнім діаметром. Найбільш часто секціонованими котушки намотують на спеціальні каркаси внавал. Кожна секція являє собою багатошарову котушку з невеликим числом витків. Число секцій вибирають зазвичай від двох до шести. Індуктивність секціонованими котушки, що складається з n секції, визначається за формулою: L = L c (n +2 k c в (n -1)), (3.4) де L c - індуктивність секції; k св - коефіцієнт зв'язку між суміжними секціями, що залежить від розмірів секцій і відстані b між ними. Ставлення b / D ср вибирають так, щоб значення коефіцієнта зв'язку знаходилося в межах 0,25 ... 0,4. Це досягається при b = 2 l. Кожна секція розраховується як звичайна котушка (див. вище). Плоскі котушки представляють собою спіралі, виготовлені намотуванням з мідних обмотувальних проводів або методом друкованого монтажу з фольгированного гетинакса або стеклотекстолита. Вони можуть мати круглу, квадратну або іншу форму. Плоскі дротяні котушки характеризуються задовільною механічною міцністю, порівняно невеликою власною ємністю, простотою виготовлення і можуть застосовуватися на частотах до 10 МГц. Для їх виготовлення доцільно використовувати проводи з додатковою шовкової ізоляцією, оскільки при цьому досягається підвищена міцність клейового з'єднання витків. Друковані плоскі котушки на стеклотекстолите відрізняються підвищеною механічною міцністю і застосовуються на частотах до 100 МГц. Для більш високих частот друковані котушки виготовляють з фольгированного фторопласту. Зазвичай індуктивність друкованих котушок не перевищує 10 мкГ. Щоб отримати прийнятне значення добротності котушки, ширину провідників вибирають в межах 0,4 ... 1 мм. При цьому на площі 1 см 2 розміщується котушка з індуктивністю до 10 мкГ. Для збільшення індуктивності можна використовувати послідовне включення двох і більше котушок, розташованих на одній або двох сторонах друкованої плати. Для підвищення добротності котушки слід вибирати діаметр внутрішнього витка не менше 10 мм. Сучасні друковані котушки мають добротність 100 ... 130 на частотах 10 ... 30 МГц. Індуктивність і добротність плоскої котушки істотно збільшується, якщо з одного або обох сторін на неї накласти ферритові платівки. Змінюючи відстань між котушкою і пластинками, можна регулювати індуктивність котушки. Екрановані котушки застосовують, коли необхідно усунути паразитні зв'язки, обумовлені зовнішнім електромагнітним полем котушки, або вплив на котушку полів інших джерел Ефективність екранування підвищується при збільшенні частоти змінного поля, товщини екрану і зменшенні питомої опору матеріалу екрана. Екрани високочастотних котушок індуктивності виготовляють з міді або алюмінію товщиною не менше 0,4 ... 0,5 мм. Така товщина екрана при частоті змінного поля більше 1 МГц перевищує відстань, на якому щільність наводимого струму падає в 100 разів у порівнянні з щільністю струму на поверхні екрану, що достатньо для ефективного екранування. Під впливом екрану змінюються параметри котушки: зменшуються індуктивність і добротність, збільшується власна ємність. Зміна параметрів котушки тим більше, чим ближче до її витків розташований екран. Часто екрани високочастотних котушок забезпечені отворами для обертання осердя або зміни положення однієї з котушок, пов'язаних індуктивно. У цих випадках отвори повинні бути мінімальними. Прорізи слід розташовувати перпендикулярно до твірної циліндрового екрану, якщо котушка розташована співвісно з екраном. Котушки з сердечниками з немагнітних металів, що характеризуються високою стабільністю, застосовуються в контурах гетеродинов, широкосмугових УПЧ в приймачах КВ і УКХ, Матеріал сердечників - мідь, латунь, алюміній і його сплави. Мідні сердечники використовуються переважно для підстроювання індуктивності (до 20%), коли вносяться сердечником втрати повинні бути мінімальними. При введенні в котушку металевого сердечника індуктивність і добротність зменшуються, причому індуктивність зменшується тим більше, чем.большій обсяг металу вводиться і чим більше його провідність. Добротність зменшується ще більшою мірою, ніж індуктивність. Наприклад, введення в котушку мідної серцевини, що зменшує індуктивність на 15%, викликає зниження добротності на 45%. При введенні алюмінієвого сердечника, що зменшує індуктивність на 15%, добротність зменшується в 3 ... 4 рази. Тому алюмінієві сердечники використовуються в котушках широкосмугових контурів для спеціальних приймачів. При розрахунку котушок з сердечниками з немагнітних металів визначають розрахункове значення індуктивності котушки без сердечника: L = L тр (1 + Δ L / L), (3.5) де L тр - потрібне значення індуктивності; Δ L / L-відносна зміна індуктивності котушки при введенні сердечника. Котушки з феромагнітними сердечниками містять меншу кількість витків при заданій індуктивності і відрізняються більш високою добротністю і меншими розмірами. Застосування феромагнітних сердечників дозволяє зменшити розміри екранів і спростити підгонку індуктивності. Зазначені переваги повністю реалізуються в діапазонах ДВ, СВ і КВ при відповідному виборі виду сердечника і його матеріалу і малих напругах на котушці, наприклад в радіоприймачах. При використанні феромагнітних сердечників знижується стабільність параметрів котушок, крім того, індуктивність і добротність котушок залежать від амплітуди змінної напруги на котушці і значення постійного струму, що протікає через обмотку. Феромагнітні сердечники для котушок виготовляються з магнітодіелектриків та феритів. При заданих габаритних розмірах котушки слід застосовувати матеріал сердечника, що володіє найменшим значенням відношення тангенса кута втрат до початкової магнітної проникності в діапазоні робочих частот. Сердечники з феритів забезпечують більшу добротність котушок, ніж сердечники з магнітодіелектриків. Для стабільних високочастотних котушок індуктивності рекомендується застосовувати сердечники з карбонільного заліза. Основні параметри феромагнітних сердечників. Ефективна магнітна проникність μ з - ставлення індуктивності котушки з сердечником до індуктивності цієї котушки без сердечника. Чим більше магнітна проникність матеріалу сердечника (вимірюється на сердечниках кільцевої форми), нижче частота змінної напруги на котушці і менше відстань між сердечником і обмоткою котушки, тим вище ефективна магнітна проникність осердя. Добротність характеризує втрати, внесені сердечником в котушку, і дорівнює відношенню реактивного опору котушки до внесена опору втрат. Вимірюється на стандартній котушці. Відносна добротність сердечника Q отн - відношення добротності котушки з сердечником до добротності цієї ж котушки без сердечника - характеризує втрати, внесені сердечником в котушку, і може служити мірою визначення діапазону робочих частот. Верхньою межею діапазону робочих частот є частота, при якій відносна добротність зменшується до одиниці. За межами діапазону робочих частот застосування сердечника доцільно тільки для регулювання індуктивності. Стабільність параметрів осердя характеризується зміною ефективної магнітної проникності та втрат при зміні температури навколишнього середовища, вологості повітря, а також з часом. При зміні температури змінюється головним чином магнітна проникність. Це зміна характеризується температурним коефіцієнтом магнітної проникності ТК μ з рівним відносного зміни μ с при зміні температури на 1 ° С. Зміна μ з з плином часу спричиняється старінням матеріалу і проявляється особливо різко в початковий період після виготовлення сердечника. 3.3 Котушки з циліндричними сердечниками Промисловістю випускаються циліндричні сердечники з карбонільного заліза і феритів (рис. 3.1). Різьбові сердечники використовуються в циліндричних одне й багатошарових котушках, коли потрібна підгонка індуктивності в процесі регулювання апаратури, і в якості елемента підстроювання (подстроечніка) броньових сердечників. Для цих же цілей використовуються гладкі (стрижневі) і трубчасті сердечники з напресовано різьбовий втулкою з пластмаси. Стрижневі сердечники застосовуються також у дроселях високої частоти, а трубчасті - у ферроваріометрах. Для тонких котушок, намотаних безпосередньо на сердечник, довжина якого перевищує довжину котушки, ефективну магнітну проникність осердя визначають за наближеною емпіричною формулою: μ з = μ н / (1 +0,84 (D c / l c) 1,7 (μ н -1)), (3.6) де μ н - початкова магнітна проникність матеріалу осердя; D c - діаметр циліндричного сердечника; 1 з - довжина сердечника. Котушки з тороїдальними (кільцевими) сердечниками характеризуються мінімальними розмірами, практично повною відсутністю зовнішнього магнітного поля, що дозволяє використовувати їх без екранів, і порівняно високою добротністю (при виборі відповідних матеріалів). Недоліки цих котушок складність намотування, неможливість регулювання індуктивності і знижена стабільність індуктивності. Котушки з кільцевими сердечниками застосовуються в контурах проміжної частоти малогабаритних приймачів, у контурах, перебудовуються підмагнічуванням, в якості дроселів і т.п. Вибір матеріалу і типорозміру сердечника для тороїдальних котушок визначається вимогами до котушки. При високих вимогах до стабільності параметрів котушки слід застосовувати кільця з альсифера з компенсованим ТК μ н. Розміри кільця вибирають з урахуванням вимог до індуктивності та добротності котушки. Чим більше індуктивність і добротність котушки, тим більшими мають бути розміри кільця. Для намотування котушок з кільцевими сердечниками слід застосовувати обмотувальні дроти з підвищеною механічною міцністю ізоляції (з додатковою, шовкової, ізоляцією або ізольованих високоміцними емалями). Намотування виконують за допомогою шпулі, на яку попередньо намотують дріт. Перед намотуванням кільце слід обмотати стрічкою з лакоткани. Індуктивно пов'язані котушки використовуються для магнітного зв'язку між коливальними контурами, між антеною (або антенним фідером) і вхідним контуром приймача, в міжкаскадних зв'язках, в якості широкосмугових трансформаторів, і т.п. Для забезпечення магнітного зв'язку між котушками їх намотують на загальний каркас (або сердечник) або розташовують поряд так, щоб їх осі були паралельні. Відхилення від цієї умови призводить до зменшення зв'язку. Ступінь магнітного зв'язку між котушками характеризується взаємною індуктивністю, яка залежить від числа витків котушок, їх форми і розмірів. Ферроваріометри (варіометра з феромагнітними сердечниками) застосовуються в якості елементів настроювання коливальних контурів, наприклад, в автомобільних приймачах. Ферроваріометр (рис. 3.2) складається з циліндричної котушки, всередину якої вдвигается сердечник з матеріалу з високою магнітною проникністю, наприклад з фериту. Котушка розміщується всередині циліндра з феромагнітного матеріалу. Коефіцієнт перекриття ферроваріометра тим більше, чим більше магнітна проникність матеріалу сердечника і чим ближче він розташований до витків котушки. Якщо використовувати феритовий сердечник, можна одержати коефіцієнт перекриття 25 ... 30 і більше. Слід вибирати сердечники, у яких довжина у 5 ... 10 разів більше діаметру, а діаметр сердечника менше зовнішнього діаметра каркаса котушки на 0,5 ....! мм. Ферроваріометри можуть використовуватися для одночасної перебудови декількох коливальних контурів. При цьому спряження налаштувань контурів преселектора приймача і гетеродина зазвичай досягається включенням додаткових сполучають котушок індуктивності. У цьому випадку ферроваріометри преселектора і гетеродина ідентичні. Сполучення може також досягатися застосуванням сердечників різних форм і розмірів або котушок з різним розташуванням витків. 3.4 Дроселі високої частоти Дроселем високої частоти називають котушку індуктивності, що включається в ланцюг для збільшення опору струмів високої частоти. Основні параметри дроселя: повний опір, опір постійному струму і власна ємність. Опір дроселя постійному струму має бути мінімальним, повний опір - досить великим і мати індуктивний характер. Власна ємність С 0 дроселя визначає його критичну частоту f кр = 0,5 π (LC 0) 0,5, (3.7) де L-індуктивність дроселя. На частотах нижче критичної повний опір дроселя має індуктивний характер. Критична частота дроселя повинна бути якомога більшою (принаймні більше максимальної робочої частоти апаратури, в якій використовується дросель). Тому його власна ємність повинна бути мінімальною. Точність індуктивності не має значення. Конструктивно дроселі високої частоти виконуються у вигляді одно-або багатошарових котушок з феромагнітними сердечниками або без них. Багатошарові використовують в діапазонах ДВ і СВ, одношарові - на більш коротких хвилях. Для зменшення власної ємності багатошарові котушки секціонувального, а одношарові намотують з примусовим кроком. Ще кращі результати можна отримати при намотуванні з прогресивним кроком, при цьому дросель повинен бути підключений так, щоб менший потенціал високої частоти був з боку малого кроку намотування. Якщо добротність дроселя не має значення, то з метою зменшення власної ємності дроселя вибирають діаметр каркаса від 3 до 6 мм і намотують дріт малого діаметра (0,02 ... 0,06 мм). Однак щільність струму не повинна перевищувати 4 ... 5 А / мм 2. Дроселі з феромагнітними сердечниками відрізняються меншими розмірами, меншою кількістю витків при заданій індуктивності і, отже, меншою власною ємністю. Тому вони можуть працювати в більш широкому діапазоні частот. Якщо через дросель протікає невеликий струм і потрібна велика індуктивність, то доцільно використовувати тонкі стрижні (діаметром 1,5 ... 2 мм) з феритів з великою магнітною проникністю. Якщо використовувати ферит марки 600НН, у якого зі збільшенням частоти зменшується діелектрична проникність, а при частоті вище граничної - і магнітна проникність, то індуктивність і власна ємність дроселя будуть зменшуватися з підвищенням частоти, що виключить резонансні явища в широкому діапазоні частот. Добротність дроселя важлива у випадках, коли він підключається паралельно коливального контуру (по змінному струму). При цьому доцільно виготовлення дроселя з феромагнітним осердям. Число витків дроселя визначають так само, як число витків контурних котушок індуктивності. Діаметр дроту вибирають так, щоб отримати прийнятну щільність струму і падіння напруги на дроселі не більше 10% напруги джерела живлення. При виготовленні дроселів високої частоти з феромагнітними сердечниками циліндричної форми на сердечник накладають шар конденсаторного паперу або діелектричної плівки і зверху намотують обмотку. Якщо використовується броньовий сердечник, обмотку розташовують на секціонованими каркасі з пластмаси. На тороідальному сердечнику обмотку намотують секціями. 3.5 Загальні відомості про трансформаторах і дроселях низької частоти Трансформатор - електромагнітний пристрій змінного струму, призначений для зміни напруги, узгодження опорів електричних ланцюгів, розділення ланцюгів джерела і навантаження по постійному струму, а також для зміни стану ланцюга щодо корпусу. Основною частиною трансформатора є магнітопровід з магнітно-м'якого матеріалу з розміщеними на ньому обмотками. Трансформатори, що використовуються в приймально-підсилювальної апаратури, можна розділити на трансформатори харчування (силові) і согласующие (сигнальні). Трансформатори харчування застосовуються в випрямних пристроях для отримання різних напруг. Узгоджувальні трансформатори використовують для узгодження входу підсилювача і джерела сигналу (вхідні), виходу підсилювача з навантаженням (вихідні), в якості елемента межкаскадной зв'язку (міжкаскадні). Дросель низької частоти - котушка індуктивності з магнітопроводом, призначена для використання в електричних ланцюгах як індуктивного опору. У приймально-підсилювальної апаратури дроселі низької частоти використовуються у фільтрах харчування, різних низькочастотних фільтрах і ланцюгах корекції АЧХ. Найбільш важливими електричними параметрами трансформаторів харчування є вихідна напруга, номінальна потужність, ККД, падіння напруги. Номінальною потужністю трансформатора живлення називають суму номінальних потужностей вторинних обмоток (ГОСТ 80938-75), Номінальна потужність вторинної обмотки визначається як добуток струму при номінальному навантаженні на номінальну напругу. Ряд номінальних напруг вторинних обмоток встановлений ГОСТ 10763-64. Допустимі відхилення напруги від номінальних ± 0,15 В при номінальних напругах не більше 7,5 В і ± 2%, при номінальних напругах понад 7,5 В (ГОСТ 14233-74). Номінальна потужність трансформатора пропорційна частоті напруги мережі, індукції в муздрамтеатрі, щільності струму обмоток, площі перерізу сталі в муздрамтеатрі і площі перетину міді, примусового вікно магнітопроводу. ККД трансформатора: ή = Р ном / (Р ном + Р мп + Р об) де Р ном - номінальна потужність трансформатора; Р мп - потужність втрат у муздрамтеатрі; Р про - потужність втрат в обмотках. Падіння напруги Δ U, виражене в відносних одиницях, показує ступінь зміни вихідної напруги при повній зміні струму навантаження від нуля до номінального значення: Δ U = Р об / Р ном. Отже, для підвищення стабільності вихідної напруги необхідно зменшувати втрати в обмотках шляхом зниження опору обмоток. Маса та габаритні розміри трансформатора залежать від номінальної потужності, напруги, ККД та допустимої температури перегріву трансформатора. 3.6 Погоджувальні трансформатори Узгоджувальні трансформатори застосовуються найчастіше у вихідних каскадах УНЧ для узгодження опору навантаження з вихідним опором вихідного каскаду. Для междукаскадной зв'язку согласующие трансформатори застосовують, коли потрібна велика амплітуда струму на виході підсилювача. У цьому випадку використання трансформатора на вході кінцевого каскаду дозволяє значно підвищити посилення потужності сигналу і знизити витрату енергії харчування. Крім того, в предоконечного каскаді може бути застосований транзистор меншої потужності. Междукаскадний трансформатор необхідний також при дуже низькому вхідному опорі наступного каскаду. На вході підсилювача согласующие трансформатори застосовуються, коли джерело сигналу має мала вихідний опір і розвиває малу ЕРС або при необхідності симетрування вхідного ланцюга. Основні параметри узгоджувальних трансформаторів: індуктивність первинної обмотки L 1 індуктивність розсіювання L s, активний опір обмоток r, власна ємність C тр,. коефіцієнт трансформації п, постійна часу трансформатора τ тр, критична потужність Р кр, ККД і рівень нелінійних спотворень, що вносяться трансформатором. Величини L s, L 1, С тр і r разом з опором навантаження визначають частотні спотворення трансформаторного каскаду. Індуктивність L 1 залежить від постійної і змінної складових струмів в обмотках, які впливають і на рівень нелінійних спотворень. Щоб частотні спотворення не перевищували допустимих, значення L 1 повинно бути достатньо великим, а С тр. Та L s - досить малими. Коефіцієнт трансформації - відношення числа витків вторинної та первинної обмоток. Значення n вибирається з умови узгодження опорів джерела сигналу і навантаження. Постійна часу трансформатора, що працює в режимі класу А, визначається за формулою: τ тр = 2 L 1 / r 1 (3), а працює в режимі класу В-за формулою: τ тр = 3,4 L 1 / r 1 (4) де L 1 - індуктивність, Г; r 1 - активний опір, Ом, первинної обмотки. Постійна часу трансформатора залежить тільки від геометричних розмірів муздрамтеатру і обмоток, а також від властивостей матеріалів муздрамтеатру і проводів. Критична потужність трансформатора - потужність, при якій, вносяться трансформатором, нелінійні спотворення рівні максимально допустимим. Нелінійні спотворення, що вносяться трансформатором, обумовлені нелінійністю характеристики намагнічування магнітопровода і в ряді випадків нестаціонарними процесами при відсіченні струму в обмотках. Для того щоб спотворення не перевищували допустимого рівня, амплітуда магнітної індукції в муздрамтеатрі при найбільшій амплітуді сигналу на трансформаторі і найнижчою частоті повинна бути не більше допустимого значення, що залежить від властивостей матеріалу магнітопровода. Нелінійні спотворення, обумовлені відсічкою струму в обмотках, наприклад, при роботі підсилювача в режимі класу В, виявляються в основному на вищих робочих частотах. Для зменшення цих спотворень необхідно зменшити індуктивність L s. 3.7 Дроселі згладжуючих фільтрів харчування Основними параметрами дроселів згладжуючих фільтрів харчування є індуктивність, номінальний струм підмагнічування, опір постійному струму, допустима змінну напругу. У багатьох випадках прагнуть при заданих габаритних розмірах і масі отримати якомога більшу (або задану) індуктивність при мінімальному опорі постійному струму. Оскільки індуктивність дроселя залежить від струму підмагнічування і амплітуди змінної напруги, її вимірюють при номінальному струмі підмагнічування і заданому змінній напрузі. 4. Кварцові резонатори 4.1 Опис кристала кварцу Кристалічний кварц SiO (кремнезем) - безводна двоокис кремнію. У природі існує чотири різновиди кварцу в залежності від температури його освіти. Головне значення в техніці має по-кварц, що володіє п'єзоефект. При нагріванні вище 573 С внаслідок поліморфного перетворення в-кварц переходить в а-кварц, який не володіє властивістю п'єзоефекту. Тому в процесі виробництва, коли кварцові резонатори проходять різні стадії технологічної обробки при високих температурах, слід остерігатися підвищення температури. Найчастіше зустрічається в-кварц наступних кольорів: Нагрівання кристалу кварцу має до температури 350 С призводить до знебарвлення його за рахунок знебарвлення домішок, кристал набуває прозорість. Кристал кварцу має вигляд шестигранної призми з двома шестигранними пірамідами на кінцях. У такому вигляді кристали кварцу зустрічаються рідко. Форма кристала кварцу утворена гранями п'яти видів. Цих граней в кристалі кварцу за шість (всього в кристалі може бути до 30 граней). За їх положенню кристал кварцу визначається на лівий і правий. У природі зустрічаються ліві і праві кристали, що є дзеркальним відображенням один одного. Елементарна комірка кристалічної решітки кварцу має форму паралелепіпеда - це кристалічні осі кристала. Напрямок z називається оптичною віссю, тому, що коли в цьому напрямі через кристал проходить поляризоване світло, площина поляризації повертається. Електрична провідність кварцу в напрямку оптичної осі значно вище, ніж в інших напрямках. Кристал кварцу є анізотропним речовиною і володіє наступними фізичними властивостями: Щільність ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .2.65г/см 3 Твердість (за шкалою твердості Мооса) ... ... ... ... ... ... ... ... ... 7г/см 3 Температура плавлення ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .1710 о С Питомий електричний опір при температурі 20 о С, змінене паралельно осі z ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 0,1 * 10 15 Ом / см 3 Перпендикулярно осі z ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 20 * 10 15 Ом / см 3 Опір роздавлюванню ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 3-4 ГПа Опір розриву ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 100 Мпа Коефіцієнт теплового об'ємного розширення ... ... ... ... ... 30 * 10 -6 Коефіцієнт лінійного розширення паралельно осі z ... ... 9 * 10 -6 Перпендикулярно осі z ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 14.8 * 10 -6 Діелектрична проникність у напрямку, паралельному осі z ... .4.6 перпендикулярному осі z ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 4.5 У шкалі твердості мінералів Мооса в числі 10 мінералів, розташованих у порядку зростання їх відносної твердості, кожний наступний мінерал може завдати подряпину на попередньому. У таблиці 1.1 ці мінерали відзначені зірочкою. Кварц хімічно стійкий, він не розчиняється в кислотах, за винятком плавикової кислоти. Таблиця 1.1. Відносна твердість мінералів  4.2 Типи кварцових резонаторів Кварцові резонатори розрізняють не тільки по вигляду коливань п'єзоелементів, а й за формою останніх, числу електродів зовнішніх висновків. Кожній формі п'єзоелементів кварцових резонаторів відповідає один або кілька коливань: п'єзоелементом прямокутної форми - поздовжні і поперечні коливання, коливання зсуву по контуру і товщині, коливання вигину; п'єзоелементом круглої форми і лінз - поздовжні і поперечні коливання, коливання зсуву по товщині; брусків (стержнів) квадратного або близького до квадратного поперечного перерізу - коливання вигину і кручення.
За кількістю електродів кварцові резонатори діляться на двох-, трьох-і чотирьохполюсних, а за кількістю зовнішніх висновків з балона - на двох-, чотирьох-, семи-, восьми-і девятівиводние. За ГОСТ 6503-67 «Резонатори кварцові герметизовані на частоти коливань від 0,75 до 100МГц» резонатори розділилися на два типи: М - мініатюрні для діапазону частот від 5 до 100 МГц і Б - малогабаритні для діапазону частот від 0,75 до 100 МГц; за конструкцією висновків: М1 і Б1 - з жорсткими висновками для вставки в панель; М2 і Б2 - з легкими висновками для припайки; М3 і Б3 - з жорсткими висновками для припайки до них гнучких монтажних проводів. На рис. 1.1. наведена конструкція і габаритні розміри кварцового резонатора (У) на низькі частоти. 4.3 Еквівалентні параметри кварцового резонатора Кварцовий резонатор - п'єзоелектричний резонатор, основним елементом якого є кварцовий кристалічний елемент - електромеханічна коливальна система, завжди складається з тримача і змонтованого в ньому вібратора. Кварцовий резонатор при розрахунку зовнішніх електричних ланцюгів може бути замінений еквівалентним електричним коливальним контуром з відповідними параметрами. Електрична схема (рис. 1.2) має таке ж повне опір, як і п'єзоелектричний кварцовий резонатор на частотах, близьких до резонансної. Ця схема складається з послідовно з'єднаних динамічної індуктивності L к, динамічної ємності С х, динамічного опору R к, паралельно з'єднаних статичної ємності кварцового резонатора З 0 і статичної ємності кварцедержателя З 1. Еквівалентні параметри цього контуру, тобто динамічні еквівалентні індуктивність L к, ємність С і активний опір R к, зумовлені механічними коливаннями пьезоелемента (п'єзоефект) мають чисельні значення параметрів кварцового резонатора.  Рис. 1.2. Еквівалентна Рис. 1.3. Залежність опору кварцового схема п'єзоелектричного резонатора від частоти кварцового резонатора Таблиця 1.2. Параметри кварцових резонаторів Частота резонатора, кГц | Еквівалентні параметри резонаторів |
| L, Гн | R, кОм | С, пФ | 4 5 6 9 14 20 25 30 40 60 150 300 500 800 1500 2000 3000 | 25000-120000 15000-60000 10000-45000 4000-25000 1000-15000 800-10000 500-5000 400-4000 200-2000 20-1000 10-300 6-100 5-90 1-45 0,3-6 0,09-2,5 0,02-1 | 3-100 2-80 2-60 1,5-40 1,5-20 1-10 0,8-8 0,5-7 0,4-5 0,3-5 0,05-2 0,07-2 0,04-1,5 0,02-3 0,01-0,4 0,007-0,3 0,005-0,1 | 25 25 25 25 25 20 17 17 15 25 120 80 50 30 12 15 10 |
Таблиця 1.3. Діапазон частот резонатора Діапазон частот резонатора, МГц | Еквівалентні параметри резонатори |
| L, Гн | R, кОм | 0,75-1 1-1,5 1,5-2 2-3 3-5 5-10 10-15 15-20 20-100 | 1-45 1-45 0,3-6 0,09-2,5 0,02-1 0,003-0,35 0,02-0,04 0,002-0,04 0,001-0,35 | 1,3 0,6 0,4 0,3 0,1 0,08 0,05 0,2 0,2 |
4.4 Резонансні частоти еквівалентної схеми п'єзоелектричного кварцового резонатора На рис. 1.3. показана залежність опору еквівалентної схеми п'єзоелектричного кварцового резонатора від частоти. Параметри еквівалентного кварцовим резонатору контуру дають можливість визначити ці частоти. Частота f 1 відповідає послідовному резонансу у гілки L к, З к, R к і дорівнює: f 1 = 1 / 2 p  При цій частоті електрична еквівалентна схема кварцового резонатора складається з ємності С 0 і опору R до (рис.1.4).  Рис. 1.4. Еквівалентна схема п'єзоелектричного кварцового резонатора при послідовному і паралельному резонансі Частота f 2 відповідає паралельному резонансу всього контуру і дорівнює:  =   При цій частоті електрична еквівалентна схема кварцового резонатора складається з гілки L к, R к, С до і паралельної ємності С 0. Опір гілки L к, R к, С до має індивідуальний характер і являє собою індуктивність L (рис. 1.6), що дорівнює: L = 1 / W a (W a L k - 1 / W a C k).
Додати в блог або на сайт
Цей текст може містити помилки.
Фізика та енергетика | Лекція
281.8кб. | скачати
Схожі роботи:
Автоматизація проектування виробів електронної техніки
Новий принцип створення електронної техніки безпечної для людини
Передача електронної інформації
Переваги електронної торгівлі
Інструментарій електронної комерції
Розрахунок електронної гармати
5 складових успіху електронної комерції
Створення електронної записної книжки
Організація розвитку електронної торгівлі
| 