REZISTOARE LINIARE FIXE

1. Scopul lucrrii: Cunoaterea parametrilor caracteristici, a structurii constructive a diverselor tipuri de rezistoare cu terminale pentru inserie i pentru montarea pe suprafa; realizarea unor msurtori specifice. 2. Noiuni teoretice: Rezistorul este o component electronic pasiv, cu caracter predominant rezistiv pn la o anumit frecven. Rezistena, parametru esenial al rezistorului, reprezint raportul dintre tensiunea de la bornele sale i curentul ce strbate rezistorul n curent continuu. Rezistoarele pot fi liniare sau neliniare, fixe sau variabile. n prezenta lucrare se studiaz rezistoarele fixe liniare, care prezint o caracteristic U(I) liniar i valoarea rezistenei nu poate fi modificat n timpul utilizrii rezistorului. Nu se studiaz comportarea rezistoarelor n frecven. Unitatea de msur a rezistenei este ohmul (1 = 1V / lA) cu multiplii i submultiplii si: 1m = 10-3 , 1k = 103 , 1M = 106 , 1G = 109 2.1 Parametrii rezistoarelor Rezistena nominal RN, reprezint valoarea rezistenei rezistorului dorit a se obine n procesul de fabricaie i este nscris pe corpul rezistorului. Valorile nominale sunt standardizate internaional i sunt prezentate n Anexa 5. Tolerana t[%], reprezint abaterea maxim relativ a valorii reale R a rezistenei fa de valoarea nominal RN. Se poate determina cu relaiile:

N

N

RRRt =+ max , tolerana pozitiv, (1)

N

N

RRRt = min , tolerana negativ, (2)

|R||R-R|maxim-+/=}t|,tmaxim{|-+/=t

N

N+- (3)

unde R reprezint valoarea real a rezistenei rezistorului. Valorile toleranelor sunt standardizate i sunt prezentate n tabelul 2. Tolerana t reprezint tolerana rezultat n procesul de fabricaie. Att RN ct i t se msoar la temperatura camerei (20 C sau 25C). Intervalul temperaturilor de utilizare, [ Tm, TM ], reprezint intervalul valorilor de temperatur Tm i TM n care productorul garanteaz buna funcionare a rezistorului. Temperaturile Tm, respectiv TM, reprezint temperatura minim, respectiv maxim la care poate ajunge orice punct al rezistorului n timpul funcionrii. Puterea nominal PN[W], este puterea maxim la care poate fi supus un rezistor la o funcionare ndelungat ntr-un mediu ambiant cu temperatura egal cu temperatura nominal TN. Este dat de relaia:

RT-T=)T-TD(=P

th

NMNMN (4)

2

Coeficientul de disipaie termic D [W/C]; Rezistena termic Rth [C/W], caracterizeaz transmisia cldurii de la elementul rezistiv la mediul ambiant. Relaia de determinare rezult din (4):

R1=

T-TP=D

thNM

N (5)

Temperatura nominal TN [C], reprezint temperatura maxim a mediului ambiant n care poate funciona un rezistor un timp ndelungat fiind solicitat la puterea nominal PN. Puterea termic maxim admisibil PA [W], este un parametru de lucru i reprezint puterea maxim la care poate fi solicitat un rezistor la o funcionare ndelungat ntr-un mediu ambiant cu temperatura Ta [Tm ,TM]. Se determin cu relaiile: PA = PN, pentru Ta TN ;

)T,T(Tpentru,T-TT-TP=P MNa

NM

aMNA (6)

Practic, n cataloage se prezint graficul acestei dependene, grafic numit diagram de disipaie sau mai precis de reducere a disipaiei (derating diagram- engl.). Tensiunea nominal (limit) VN [V], reprezint tensiunea maxim ce poate fi aplicat la bornele unui rezistor la funcionare ndelungat, fiind limitat din considerente de strpungere dielectric. n practic, aceast tensiune nu nseamn c se poate aplica unui rezistor indiferent de valoarea acestuia, deoarece intervine i limitarea datorat puterii disipate de rezistor. Valoarea rezistenei de la care se trece de la limitarea cauzat de puterea disipat la cea cauzat de tensiune, (=VN) este reprezentat de rezistena critic. Tensiunea maxim admisibil VA [V], reprezint tensiunea maxim ce poate fi aplicat la bornele unui rezistor de o anumit valoare nominal RN la o funcionare ndelungat.

VRP=V NNNA (7) Dac temperatura mediului depete TN n locul puterii PN se alege PA. Rezistena critic Rc [ ], este acea valoare a rezistenei unui rezistor cruia i se aplic la borne tensiunea nominal VN i este solicitat la puterea nominal PN.

PV=R

N

2N

c (8)

Coeficientul de variaie cu temperatura R, [ppm/C], exprim abaterea relativ a rezistenei rezistorului la modificarea temperaturii. n limba englez este utilizat pe scar larg prescurtarea TCR Temperature Coefficient of Resistance. Se definete cu relaia:

R =1R

dRdT

(9)

Rezistena rezistoarelor are de regul o variaie liniar cu temperatura, rezultnd n acest caz:

R =R

oRo/ C

(10)

unde: R este variaia valorii rezistenei R0 la variaia temperaturii corpului su cu 1C. Factorul de zgomot F [V/V], reprezint raportul dintre valoarea tensiunii de zgomot ce apare la bornele rezistorului, exprimat n V la aplicarea unei tensiuni continue de 1 V. Se mai utilizeaz i Indexul de zgomot msurat n dB. NI=20log(F) [dB] Elemente reactive parazite L, C Orice rezistor prezint elemente reactive de tip inductan i capacitate ce depind de structura constructiv a rezistorului. Schema echivalent a unui rezistor cu valoarea rezistenei R la frecven nalt este dat n figura 1.

3

Fig.1 Schema echivalent a unui rezistor.

Rezistena de izolaie Riz, este rezistena msurat intre terminalele rezistorului i corpul acestuia, msurtoarea realiznd-se n anumite condiii. Uneori productorii de componente prezint tensiunea (maxim) de strpungere a izolaiei elementului de protecie.

2.2 Structura constructiv a rezistoarelor Rezistoarele prezint n general o structur constructiv conform figurii 2.

Fig.2 Structura constructiv a rezistorului. Principala clasificare a rezistoarelor fixe liniare o constituie tehnologia de realizare a elementului rezistiv, difereniindu-se din acest punct de vedere rezistoarele peliculare, cu folie metalic bobinate i de volum. Cele mai utilizate sunt rezistoarele peliculare, al cror element rezistiv este o pelicul rezistiv cu grosimi de la0,1 m la zeci de m. Se disting mai multe tipuri i anume: pelicul de carbon, pelicul metalic (obinut prin tehnologia straturilor subiri), glazur metalic (pelicul obinut prin tehnologia straturilor groase), pelicul din oxizi metalici. Rezistoarele cu pelicul de carbon cu terminale axiale prezint o structur conform figurii 3.

a) b)

Fig.3 Structura constructiv a rezistoarelor cu pelicul de carbon cu terminale axiale

Conform figurii 3 rezistorul cu pelicul de carbon are urmtoarele pri constituente:

4

1 - suportul izolant, sub form cilindric de diverse dimensiuni n funcie de puterea nominal a viitorului rezistor. Se realizeaz din materiale ceramice. 2 - elementul rezistiv, o pelicul de carbon depus prin piroliz pe suportul izolant. Pentru creterea valorii rezistenei, pelicula rezistiv, iniial sub form cilindric, se fileteaz cu discuri abrazive, rezultnd n final un element rezistiv spiralat cu efecte asupra creterii inductanei i capacitii parazite a viitorului rezistor. 3 - o pelicul de nichel depus electrochimic la capetele suportului izolant, n scopul realizrii conexiunii terminal - element rezistiv. 4 - zona de lipire, ce realizeaz conexiunea terminalului la pelicula de Ni. Se realizeaz prin lipire cu aliaj de tipul Sn-Pb. 5 - terminal, din Cu cositorit, sub form cilindric de diverse diametre. 6 - elementul de protecie realizat dintr-un lac termorezistent. Structura constructiv prezentat n figura 3.b corespunde rezistoarelor cu pelicul de carbon cu PN[0,25;2] W cu terminale lipite. Alte variante sunt cele cu structura constructiv din figura 3.a, diferind doar prin zona de contactare i anume terminalul se sudeaz la un cpcel de Ni(7), iar acesta este presat pe corpul rezistorului realiznd contactul cu pelicula de Ni(3). Rezistoare cu pelicul metalic Structura constructiv a acestor rezistoare este asemntoare cu cea prezentat n figura 3, singura diferen fiind doar elementul rezistiv. Specific acestor rezistoare este pelicula metalic (elementul rezistiv) care este realizat prin metode specifice tehnologiei straturilor subiri (TSS), de unde i numele de rezistor cu pelicul subire (Thin-Film). Pelicula are o grosime de la 50 nm la 1 m, fiind mult mai subire fa de pelicula groas. Ca materiale rezistive pentru realizarea peliculei metalice se pot utiliza aliaje (Cr-Ni, Ni-Cr-Fe, Ni-Cu, Cr-Co, Cu-Mn-Ni), nitrura de tantal, cermeturi pe baz de oxizi metalici, etc. Se pot realiza i n dou variante de tip SMD (Surface Mounted Devices- adic componente pentru montarea la suprafa) a) MELF (Metal-Electrode Leadless Face sau Metal-Electrode Face-Bonded) i paralelipipedic (chip). Rezistoare cu pelicul din oxizi metalici Aceste rezistoare au o construcie asemntoare rezistoarelor cu pelicul de carbon i pelicul metalic. Pelicula rezistiv n majoritatea cazurilor este oxidul de staniu care se depune prin hidroliza clorurii de staniu i are o grosime de 0,51,5 m. Avantajul acestor rezistoare este posibilitatea ncrcrii rezistenei pn la o temperatur de 300C, realizndu-se astfel rezistoare peliculare de putere relativ ridicat i dimensiune mic. Fiind un echivalent pentru rezistoarele bobinate nu sunt utilizate n circuitele electronice unde precizia este important. Rezistoarele cu glazur metalic au structura constructiv prezentat n figura 4.

Fig.4 Structura constructiv a rezistorului cu glazur metalic.

5

Conform figurii 4, rezistorul cu glazur metalic este alctuit din urmtoarele elemente: 1 - suportul izolant este realizat din alumin, un material cu o mare rezisten mecanic, ceea ce permite obinerea lui sub o form aproape plan, grosimea fiind relativ mic, iar celelalte dimensiuni sunt proporionale cu puterea nominal a viitorului rezistor. 2 -elementul rezistiv, format dintr-o pelicul obinut prin depunerea serigrafic a unei paste rezistive. Este de form dreptunghiular sau plrie. Dup depunerea serigrafic, tratament termic i alte operaii tehnologice, pelicula rezistiv se ajusteaz la valoarea dorit cu ajutorul unui praf abraziv, adic se nltur o anumit poriune din pelicul pn cnd se obine valoarea nominal cu tolerana dorit. 3- pelicula de Ag-Pd, depus serigrafic n scopul conectrii terminalului la elementul rezistiv. 4 - ambaza, o plcu de pertinax, utilizat n scopul creterii rezistenei mecanice a rezistorului. Nu toate rezistoarele sunt prevzute cu ambaz. 5 - terminal din cupru cositorit 6 - element de protecie din rin termodur. Terminalele se conecteaz la pelicula de Ag-Pd prin lipire cu aliaje Sn-Pb .

O structur similar prezint rezistoarele SMD de tip CHIP, rezistoarele de nalt tensiune i reelele rezistive (la acestea sunt evidente deosebirile ce rezult conform numrului de rezistene coninute de reea). Rezistoarele pentru montarea pe suprafa tip SMD CHIP, au o structur constructiv conform figurii 5.

Fig.5 Structura constructiv a unui rezistor de tip SMD cu pelicul groas.

1 - suport izolant din alumin; 2 - pelicula rezistiv groas; 3 - pelicula de Ag-Pd. 4 - cpcel de Ni. 5 - strat de aliaj de lipit (Nichel sau Pb 60%, Sn 40%,). 6 - pelicula de lac electroizolant. Rezistoarele bobinate se obin prin bobinarea unui conductor de nalt rezistivitate (aliaje Cr-Ni, Cu-Ni) pe un suport izolant sub form cilindric. Constructiv prezint o mai mare diversitate, putndu-se clasifica astfel: cimentate, n corp ceramic i glazurate.

Rezistoarele bobinate cimentate prezint structura constructiv din figura 6.

Fig.6 Structura constructiv a rezistorului bobinat cimentat. 1- suport dielectric din fibr de sticl; 2

- element rezistiv; 3 - cpcel metalic; 4 -sudur terminal cpcel; 5 - terminal; 6 - ciment siliconic.

Conform figurii 6, rezistorul bobinat cimentat este constituit din: 1 - suportul izolant, realizat din fibr de sticl, sub form cilindric, de diverse dimensiuni n funcie de puterea nominal a viitorului rezistor. 2 - elementul rezistiv, obinut prin bobinarea unui conductor de Cr-Ni pe suportul izolant.

6

3 - cpcelul de Ni, prin intermediul cruia se conecteaz terminalul la elementul rezistiv. Terminalul este sudat de cpcel, iar conexiunea cpcel-element rezistiv se realizeaz prin strngere. 4 sudur terminal, cpcel. 5 - terminal realizat din Cu cositorit. 6 - elementul de protecie realizat din ciment siliconic.

Fig.7 Rezistor bobinat n corp ceramic.

n fig.7 este prezentat structura constructiv a unui rezistor bobinat n corp ceramic, n care: 1 - suport izolant din fibr de sticl 2 - elementul rezistiv obinut prin bobinarea unui conductor de nalt rezistivitate. 3 - ciment siliconic pentru rigidizarea elementului rezistiv (protecie mpotriva vibraiilor). 4 - cpcel de Ni, avnd acelai rol ca i la rezistorul bobinat cimentat. 5 - terminal 6 - nisip cuaros, cu ajutorul cruia se umple spaiul din interiorul corpului ceramic dup introducerea tronsonului rezistiv, pentru mbuntirea conduciei termice. 7 - corp ceramic avnd dublu rol, pentru protecia rezistorului mpotriva factorilor externi i scderea rezistenei termice de convecie. Poate avea seciunea circular, ptrat, sau profilat, de diverse dimensiuni, n funcie de puterea nominal a rezistorului. 8 - ciment pentru etanarea la capete a rezistorului. Rezistoare de volum Rezistoarele de volum (Carbon composition n englez) sunt rezistoare la care, spre deosebire de cele peliculare, conducia curentului electric are loc n ntreg corpul rezistorului. Acesta este realizat din granule de carbon i un liant de tipul unei rini formaldehidice. Elementul rezistiv este n cazul rezistoarelor de volum i suportul mecanic al rezistorului.

Fig.8 Rezistor de volum, 1- elementul rezistiv pe baz de carbon, 2- terminale, 3- element de protecie presat (poate lipsi la unele variante)

Rezistoarele de volum pe baz de carbon nu sunt rezistoare foarte performante. Ele nu au tolerane mici (nu pot fi ajustate) nici nu sunt foarte stabile cu temperatura (coef. de temperatur

7

mare) i cu tensiunea (coef. de variaie cu tensiunea mare). Principalul avantaj al acestora este capacitatea de a suporta suprasarcini mari fr a se deteriora, datorit distribuirii energiei n ntreg volumul rezistorului i nu numai n pelicula rezistiv ca n cazul rezistoarelor peliculare. De asemenea, mai demult au fost utilizate pentru inductana parazit foarte redus a lor. Datorit structurii compozite ele prezint un zgomot de curent foarte mare. Au fost i sunt utilizate pe scar larg n aparatura industrial din SUA, mai puin n Europa, i au dovedit n ultimii aproape 60 de ani de utilizare o fiabilitate foarte bun.

2.3. Influena toleranei globale a rezistoarelor asupra parametrilor circuitelor electronice

Valoarea unui rezistor utilizat ntr-un circuit electronic poate avea o abatere mai mare sau mai mic fa de valoarea nominal, dependent de tolerana rezistorului, variaia temperaturii i a coeficientului de variaie cu temperatura precum i alte abateri datorate diverilor factori cum sunt: umiditatea, vibraiile, ocurile termice i electrice, etc. Toate aceste influene pot fi puse n eviden prin tolerana global, dat de relaia:

t+t+t=t in

1=iTfg (11)

unde: tg este tolerana global; tf - tolerana de fabricaie; ti - tolerana datorat influenei factorului i; tT - tolerana datorat variaiei temperaturii ce se determin cu relaia: tT = RTmax Tmax=max {(Tmax - To),(To - Tmin)} unde: To = 25C, temperatura la care se msoar valoarea nominal RN. Tmax, Tmin reprezint temperatura maxim, respectiv minima la care poate ajunge temperatura unui rezistor funcionnd ntr-un mediu ambiant cu Ta [Tamin, Tamax] i disipnd puterea P.

maxT = amaxT +PD

minT = aminT

Considernd un circuit electronic caracterizat de un parametru f, dependent de valorile rezistenelor utilizate n circuit prin relaia: f = f( 1R , 2R ..... nR ) (12) Cunoscndu-se toleranele rezistoarelor se poate determina tolerana parametrului f cu relaia:

ft =i=1

n|

f

iRiR

f| it

(13)

unde tf este tolerana parametrului f datorat toleranelor ti ale rezistoarelor Ri. Cunoscndu-se coeficienii de variaie cu temperatura i ale rezistoarelor Ri, coeficientul de variaie cu temperatura al parametrului f se determin cu relaia:

f =i=1

n iRf

f

iRi

(14)

8

2.4 Codificarea rezistoarelor Rezistoarele sunt caracterizate de un cod specific tuturor componentelor electronice. Cele de producie romneasc au un cod alfanumeric, de exemplu RCG1050, RBA3004, etc. Partea literal a codului sugereaz familia din care face parte rezistorul, iar partea numeric de obicei are legtur cu puterea nominal, dimensiuni, sau alte detalii constructive. Codificarea dimensiunilor rezistoarelor SMD paralelipipedice (chip) Pentru codificarea acestora, la fel ca la condensatoarele SMD, este larg ntlnit convenia de notare ce utilizeaz miimea de inch, unitate numit mil. 1 mil =1/1000 inch. Un inch este egal cu 25,4 mm. Se obinuiete s se aproximeze 40 mils=1mm, ceea ce nseamn c se transform milimetrii n mils prin nmulire cu 40. De exemplu 3mm=120 mils., 0,5mm=20 mils, etc.

Fig. 9 Cotele rezistorului SMD paralelipipedic tip chip

De exemplu, rezistorul cu codul 1206 are, conform conveniei de notare, aproximativ latura mare L de 120 mils=3mm i latura mic W de 60 mils=1,5mm. Celelalte cote (H i T) sunt definite n foile de catalog. 2.5 Parametrii rezistoarelor studiate la laborator nainte de orice parametru trebuie trecut la identificarea rezistorului. n cazul plcii de laborator sunt utilizate numere de referin ale componentelor R1, R2, RME1, RN2, etc. Pe baza tabelului cu codul productorului, de ex. 4608X-104-221/331L pentru reeaua rezistiv RN1 se poate trece la studiul foilor de catalog. O informaie util este dat de prezena marcajului pe corpul rezistorului. Trebuie precizat de la nceput c modalitatea de marcare este specific fiecrui tip de rezistor n parte i este obligatorie consultarea foilor de catalog ale respectivelor rezistoare. Totui, se respect cteva reguli cum ar fi regulile de marcare n codul culorilor, conform IEC publicaia 62, codul n codul mantis + exponent, codul EIA96, marcarea n clar a rezistenei nominale i a toleranei i la unele rezistoare bobinate a puterii nominale. Pe corpul oricrui rezistor se inscripioneaz numai o parte din parametrii ce l caracterizeaz, de regul rezistena nominal, apoi tolerana i uneori puterea nominal i mai rar coeficientul de variaie cu temperatura . Rezistena nominal se marcheaz pe corpul oricrui rezistor, utilizndu-se fie codul culorilor, fie marcarea n clar (un cod alfanumeric). Pe corpul rezistorului nu se marcheaz simbolul ci numai cifrele corespunztoare valorii; pentru valori mari, de ordinul k sau M, n locul virgulei se pune ordinul de multiplicare K, respectiv M. Pentru valori mai mici n jurul unitilor de ohmi se utilizeaz litera R. n tabelul 2 sunt prezentate cteva exemple.

Tabelul 1 Exemple de inscripionare

Inscripionare 0.1 1 8R2 82R 510 1k 3k3 33k 820k 1M 1M8 10M RN [] 0,1 1 8,2 82 510 1000 3300 33000 820000 106 1,8 106 107

Tolerana se marcheaz pe corpul oricrui tip de rezistor, utilizndu-se marcarea n codul culorilor, codul literal conform tabelului 2 sau marcarea n clar, cnd se inscripioneaz pe corpul

9

rezistorului valoarea toleranei cu sau fr simbolul %.

Tabelul 2 Codul literal pentru marcarea toleranei rezistoarelor. Tolerana [%]

0,005 0,001 0,02 0,05 0,1 0,25 0,5 1 2 2,5 5 10 20

Cod literal

E L P W B C D F G H J K M

Rezistoarele SMD chip se marcheaz de regul n codul mantis+exponent care poate avea 3 sau 4 cifre semnificative. Regula este valabil (i se poate aplica) de obicei la valori peste 10 pentru varianta cu 3 cifre i peste 100 pentru cea cu 4 cifre. Primele cifre (mantisa) reprezint cifrele semnificative ale valorii nominale iar ultima cifr (exponentul) este puterea lui 10 pentru exprimarea valorii, sau pe scurt multiplicatorul. Exemple de marcaj, 101, 473, 224, 560, 3010, 5112. Valorile nominale sunt, dup regula anterioar: 10 101=100 , 47103=47k, 22104=220k, 56100=56, 301100=301, 511102=51,1 k. OBS: Valorile nominale cu 2 cifre semnificative corespund seriilor de valori cu tolerane mai mari ca 2%, iar valori nominale cu 3 cifre semnific tolerane mai mici ca 2%, inclusiv. Pentru rezistoare de dimensiuni foarte mici se poate aplica codul EIA 96 care reduce cu o cifr numrul caracterelor marcate, vezi Anexa 3. Coeficientul de variaie cu temperatura, R, (TCR) se marcheaz uneori pe corpul rezistoarelor n codul culorilor (6 bare colorate) Fiecare firm poate avea un cod specific, de exemplu pentru rezistoarele din seria RPM produse de IPEE Curtea de Arge codul era: a pentru 50ppm/ C, b pentru 100ppm/C i c pentru 250 ppm/ C. Puterea nominal se marcheaz (n clar) numai la anumite rezistoare bobinate i la unele cu oxizi metalici, rezistoare care sunt utilizate n special pentru valorile mari ale acestui parametru. Ali parametri se identific din foile de catalog, cu precizarea c este posibil ca productorul s nu prezinte anumii parametri pe care i consider nerelevani. De exemplu, n cazul rezistoarelor bobinate nu se prezint factorul de zgomot, dei are valori mici, ele nefiind utilizate n aplicaii de tip semnal mic. n cazul rezistoarelor de volum nici aici nu este dat factorul de zgomot, cunoscut fiind ca avnd valori mari, deoarece ele au alte aplicaii dect amplificatoarele de zgomot mic. 3. Desfurarea lucrrii: 3.1 Se trece la completarea tabelului 6a din Anexa 2, n care nu sunt incluse reelele rezistive. Acestea avnd cteva elemente specifice vor avea un tabel separat, tabelul 6b. Pentru tipurile de rezistoare prezentate n figura 10 se determin parametrii marcai i ceilali parametri ce caracterizeaz rezistoarele respective cu ajutorul foilor de catalog. Toate datele, att cele msurate, ct i cele determinate se trec n tabelul de forma celui prezentat n Anexa 2. Mod de lucru: a) Se identific rezistoarele dup codul din tabelul 5, Anexa 1. Codul permite n majoritatea cazurilor identificarea univoc a valorii nominale i a toleranei precum i a celorlali parametri specifici. b) Se identific valoarea nominal i tolerana i unde este cazul puterea nominal dup marcaj, marcajul fiind considerat prioritar fa de cod. Eventualele diferene ce apar ntre cod i marcaj putnd fi cauzate de plantarea pe plac a unui rezistor echivalent. c) Se studiaz i marcajul n codul culorilor, apoi se aplic la un anumit numr de rezistoare. d) Se trece la studiul foilor de catalog pentru completarea tabelului 6. Pentru a parcurge ct mai

10

multe tipuri de rezistoare se va alege la nceput cte un rezistor din fiecare categorie, urmnd a completa ulterior rubricile pentru celelalte exemplare. Placa de laborator este prezentat n figura 10.

Fig.10 Desenul plcii pentru studiul rezistoarelor. Rezistoarele au fost mprite n 8 grupe: 1. Rezistoare cu pelicul de carbon RC1-RC5, 2. Rezistoare SMD tip chip, rezistoare cu pelicul groas R1-R7, 3, Rezistoare de volum RV1-RV3, 4, Rezistoare cu pelicul metalic RM1-RM2, 5. Rezistoare SMD tip MELF (cilindrice) RME1-RME3, 6. Rezistoare cu oxizi metalici ROx1-ROx3, 7. Rezistoare bobinate: n corp ceramic RW1-RW4 i cimentate RCW1-RCW4, 8. Rezistoare integrate, reele rezistive RN1-RN4. 3.2. Se msoar rezistena rezistoarelor pentru care exist contacte de msur i sunt plantate pe montajul din figura 10 cu ajutorul punii RLC. n referat se calculeaz tm tolerana rezultat n urma msurrii, cu relaia:

R

R-R=tN

Nmm (15)

cu Rm, valoarea rezistenei msurate, RN rezistena nominal. 3.3 Se trece la completarea tabelului 6b pentru reelele rezistive, prin identificarea componentelor i studiul foilor de catalog. La aranjamentul rezistoarelor se va scrie dup caz: izolate, tip bus, tip terminaie sau dubl terminaie etc., conform foilor de catalog. 3.4 Se determin influena toleranei rezistoarelor unui divizor rezistiv, asupra tensiunii de la ieirea divizorului. Se folosete un montaj ce utilizeaz reeaua rezistiv RN1 realizat conform schemei din figura 11.

11

Fig.11 Schema electric pentru determinarea influenei toleranei

rezistoarelor asupra tensiunii divizorului utiliznd reeaua rezistiv RN1 Se conecteaz ntre pinii RN1 i RN8 care corespund pinilor 1 i 8 ai reelei rezistive o tensiune UA=5V, de la sursa de alimentare, borna MINUS fiind la pinul RN8 care se consider mas n acest caz. Se msoar cu un multimetru tensiunea fa de mas la pinii RN2 pn la RN7. Rezultatele se trec n tabelul 3. Se inverseaz polaritatea tensiunii ntre pinii 1 i 8 i se msoar tensiunea la pinii 2-7 fa de pinul 1. Se trec datele n tabel. Tabelul 3 Tensiunea la ieirea divizorului format din elementele reelei rezistive UA U RN2 U RN3 U RN 4 U RN5 U RN6 U RN7 UN Caz 1 RN1 la borna PLUS

Tensiune U[V]

(5V) (calc.)

t [%] Caz 2 RN8 la borna PLUS

Tensiune U[V]

(5V) (calc.)

t [%] Cu ajutorul msurtorilor se pun n eviden eventualele abateri datorate toleranelor rezistoarelor t1 , respectiv t2 ale rezistoarelor R1, respectiv R2, Tensiunea la ieirea divizorului, U n cazul cu borna de mas la pinul 8 are expresia:

UR+R

R=U A21

1 (16)

Dac se alimenteaz cu PLUS la pinul RN8 i MINUS la pinul 1 iar tensiunea la ieire se msoar fa de pinul 1 atunci expresia tensiunii de ieire din expresia (16) se inverseaz R1 cu R2. Se apreciaz calitativ tolerana tu fa de situaia ideal adic atunci cnd rezistoarele au valorile nominale. Se utilizeaz relaia 17:

U

UU=tN

Nu

(17)

unde UN reprezint valoarea calculat a tensiunii cu R1 i R2 avnd rezistena egal cu valoarea nominal. 3.5. Se msoar rezistena ntre diferii pini ai reelei rezistive. Datorit faptului c rezistoarele nu sunt izolate, toate rezistoarele contribuie la valoarea rezistenei. Rezultatele se trec n tabelul 4. Tabelul 4 Pini de msur 1-8 1-2 2-3 2-4 2-8 R ms.[] Rcalc [] Se vor calcula n referat valorile teoretice (schem i explicaii) i se va completa tabelul 4.

12

4. ntrebri, concluzii, prelucrri de date: 4.1 Pe baza mpririi realizate pe placa de laborator prezentai comparativ cele 8 familii de rezistoare discrete i integrate. Se vor prezenta principalele elemente distinctive, detalii constructive, principalele caracteristici, parametri care se evideniaz la o anumit categorie, domenii de aplicaie. 4.2. Avnd n vedere rezultatele obinute la punctul 3.1 (tabelul 6a) realizai comparaia rezistoarelor din punctul de vedere al parametrilor inclui n tabel. 4.3. Comparai tolerana msurat tm cu cea marcat t, conform datelor obinute n tabelul 6. De ce exist diferene ntre tm i t? Ce semnific valoarea acestei diferene? Tolerana este bine s fie pozitiv? Dar negativ? 4.4 Pe baza tabelului 6b i a foilor de catalog realizai comparaia reelelor rezistive din punctul de vedere al parametrilor inclui n tabel. Ce avantaje prezint reelele rezistive din punct de vedere al variaiei cu temperatura? 4.5 Calculai puterea disipat de reeaua rezistiv i de fiecare rezistor n parte la tensiunea de alimentare de 1 V i de 10V. Aceleai cerine dac se alege reeaua cu codul 4608X-104-161/241L. 4.6 Calculai tolerana global a divizorului rezistiv de la punctul 3.4 considernd c exist numai o pereche de rezistoare R1 i R2 cu datele din catalog iar temperatura mediului ambiant este de 85C n cazurile a) tensiunea de alimentare UA este precis i riguros constant (t UN=0, UN =0) i are valoare mic care permite neglijarea puterii disipate n rezistoare, UA=1V, b) t UN=5% , UN =0, UA =1V, c) ) t UN=5% , UN =500 ppm/C , UA =1V , d) t UN=0, UN =0 U=10V e) t UN=5% , UN =0, UA =10V, f) t UN=5% , UN =500 ppm/C, UA =10V. Se vor comenta rezultatele i diferenele dintre cele 6 situaii. 4.7. Determinai toleranele globale ale rezistoarelor de tip pelicul de carbon i pelicul metalic considernd c au toleranele de fabricaie egale. Dac nu exist rezistoare cu tolerane egale se va alege ca valoare comun cea mai mic toleran. Se presupune c rezistoarele funcioneaz ntr-un mediu ambiant cu temperatura Ta[-10,100]C i nu disip putere. Comentai rezultatele. Ce concluzie rezult din aceast comparaie ? 4.8. Calculai rezistena reelei rezistive ntre pinii prezentai n tabelul 4, punctul 3.5. Comparai rezultatele cu cele din msurtori. 4.9. Determinai coeficienii de disipaie termic D, respectiv rezistenele termice de convecie pentru minim 2 rezistoare din fiecare familie. Comparai coeficienii de disipaie termic ai rezistoarelor de acelai tip, dar de puteri diferite i cei ai rezistoarelor de tipuri diferite, dar de aceeai putere. De ce exist diferene ntre aceti coeficieni? Prezentai datele sub form de tabel. 4.10. Determinai tensiunea maxim admisibil a cte unui rezistor din fiecare tip, de rezisten minim, considernd c funcioneaz ntr-un mediu ambiant cu temperatura Ta [-10, 100] C.

4.11. Determinai puterea termic maxim admisibil PA a tuturor categoriilor de rezistoare de pe placa de laborator, considernd c acestea funcioneaz la temperatura de 100C. Prezentai datele sub form de tabel. 4.12. Explicai influena soluiei constructive asupra elementelor parazite ale tipurilor de rezistoare msurate. Comparai din acest punct de vedere rezistoarele, ncercnd o aproximare a relaiilor de calcul pentru inductana i capacitatea parazit. 4.13. De ce rezistoarele bobinate se contacteaz prin strngere i nu prin lipire?

13

4.14. n funcie de frecvena semnalului la care este utilizat un rezistor, acesta poate avea: 1) o comportare rezistiv; 2) o comportare inductiv; 3) o comportare capacitiv;

4) realizeaz o amplificare a semnalului. 4.15. Puterea nominal a unui rezistor este dependent de: 1) tensiunea aplicat la bornele rezistorului; 2) dimensiunile geometrice ale rezistorului; 3) rezistena nominal; 4) tipul materialului utilizat la realizarea elementului rezistiv.

5. ntrebri suplimentare a. Explicai influena elementului rezistiv asupra parametrilor unui rezistor. b. Explicai influena elementelor componente ale unui rezistor, realizate din materiale izolante (suportul izolant, elementul de protecie) asupra parametrilor si. c. Explicai influena zonei de contactare asupra parametrilor unui rezistor. d. Ce influen are asupra unui rezistor depirea puterii nominale? Dar depirea tensiunii nominale, respectiv a tensiunii admisibile? e. Cum este influenat funcionarea unui rezistor de depirea (spre valori negative) a temperaturii minime? f. Cum considerai c este influenat funcionarea unui rezistor de ocurile termice, respectiv electrice? Care din rezistoarele de pe placa de laborator credei c sunt mai sensibile i care mai puin la astfel de influene? 6. Coninutul referatului 6.1. Rezumat date teoretice; 6.2. Datele experimentale, prelucrarea lor, concluzii, interpretri, determinri; 6.3. Rspunsuri la ntrebri. Not: Referatul trebuie redactat de mn (nu se iau n considerare referatele tehnoredactate). Bibliografie 1. Ctuneanu V. .a., Tehnologie electronic, Ed. Didactic i Pedagogic, Bucureti 1984. 2. Svasta P. .a., Rezistoare Proprieti, Construcie, Tehnologie, Aplicaii, Cavaliotti, 2007. 3. Svasta P. .a., Tehnologie electronic, Componente pasive (ndrumar de laborator), editura UPB 1990. 4. Svasta P. .a., Componente electronice pasive probleme, editura UPB, 2005. 5. ***, http://www.yageo.com/e; 6. ***, http://www.koaspeer.com/; 7. ***, http://www.vishay.com/; 8. ***, http://www.bourns.com/; 9. www.cetti.ro

14

Nr.crt Nume ref. Tip rezistor Cod fabricant Fabricant 1. R1 Rezistor pelicul groas SMD 0402 2322 70570151 PHYCOMP(YAGEO) 2. R2 Rezistor pelicul groas SMD 0603 232270260103 PHYCOMP(YAGEO) 3. R3 Rezistor pelicul groas SMD 0805 232273061181 PHYCOMP(YAGEO) 4. R4 Rezistor pelicul groas SMD 1206 232271161224 PHYCOMP(YAGEO) 5. R5 Rezistor pelicul groas SMD 1210 SR732ETTD10R0F Koa 6. R6 Rezistor pelicul groas SMD 2010 232276162202 PHYCOMP(YAGEO) 7. R7 Rezistor pelicul groas SMD 2512 232276260221 PHYCOMP(YAGEO) 8. RC1 Rezistor pelicul carbon 0.125W MCCFR0W8 Multicomp 9. RC2 Rezistor pelicula carbon 0.25W MCCFR0W4J0563A50 Multicomp 10. RC3 Rezistor pelicula carbon 0.5W MCCFR0S2xxxxxx Multicomp 11. RC4 Rezistor pelicula carbon 1W Nu este utilizat 12. RC5 Rezistor pelicula carbon 2W Nu este utilizat 13. RV1 Rezistor volum 0.25 W CBT25J15R Tyco Electronics 14. RV2 Rezistor volum 0.5 W CBT50J680K Tyco Electronics 15. RM1 Rezistor pelicul metalic 0,4 W MRS25 180K 1%. Vishay 16. RM2 Rezist pelicul metalic 0,6 W MRS25 15R8 1%. Vishay 17. ROX1 Rezistor oxizi metalici 0,5W Nu este utilizat 18. ROX2 Rezistor oxizi metalici 1W MO1S-100RJI Welwyn 19. ROX3 Rezistor oxizi metalici 3W MO3S-10RJI Welwyn 20. RME1 Rezistor pelicul metal SMD MELF 0102 231216511102 Vishay-BC Comp. 21. RME2 Rezistor pelicul metal SMD MELF 0204 2312 142 71803 Vishay-BC Comp. 22. RME3 Rezistor pelicul metal SMD MELF 0207 2312 195 11503 Vishay-BC Comp. 23. RW1 Rezistor bobinat corp ceramic 2W Nu este utilizat 24. RW2 Rezistor bobinat corp ceramic 3W Nu este utilizat 25. RW3 Rezistor bobinat corp ceramic 5W SQP5-6R8JB14 Welwyn 26. RW4 Rezistor bobinat corp ceramic 7W SQP7S-0R68JB15 Welwyn 27. RCW1 Rezistor bobinat cimentat WA83 2W Nu este utilizat 28. RCW2 Rezistor bobinat cimentat WA84 3W WA84-12RJI Welwyn 29. RCW3 Rezistor bobinat cimentat WA85 5W WA85Z-100RJI Welwyn 30. RN1 Reea rezistiv SIP8 4608X-104-221/331L BOURNS 31. RN2 Reea rezistiv DIP16 4116R-1-101LF BOURNS 32. RN3 Reea rezistiv SO14 4814P-T01-472LF BOURNS 33. RN4 Reea rezistiv 1206 tip RNA310 235023010479 PHYCOMP(YAGEO)

AN

EX

A 1 Tabelul 5 L

ista i codul componentelor

15

Tabelul 6a. Rezistoare discrete Nr. crt.

Nume ref.

RN t [%]

PN [W]

[ppm/C]

UN [V]

Tm [oC]

TM [oC]

TN [oC]

F [V/Vsau NI [dB]

Riz [G] sau Uiz [V]

R ms.

t [%] calc.

1. R1 2. R2 3. R3 4. R4 5. R5 6. R6 7. R7 8. RC1 9. RC2 10. RC3 11. RC4 12. RC5 13. RV1 N/A 14. RV2 N/A 15. RM1 N/A N/A 16. RM2 N/A N/A 17. ROX1 N/A 18. ROX2 N/A 19. ROX3 N/A 20. RME1 N/A 21. RME2 N/A 22. RME3 N/A 23. RW1 N/A 24. RW2 N/A 25. RW3 N/A 26. RW4 N/A 27. RCW1 N/A 28. RCW2 N/A 29. RCW3 N/A Tabelul 6b. Rezistoare integrate - reele rezistive Nr. crt Nume ref.

Aranjare rezistoare n capsul

R1 []

R2 [] t[%]

PN capsul

[W]

PN rezistor

[W]

[ppm/C] VN [V]

Tm [oC]

TM [oC]

TN [oC]

Riz [G] sau Uiz [V]

1 RN1 2 RN2 3 RN3 4 RN4

AN

EX

A 2 Tabelul 6 Param

etri identificai i msurai

16

ANEXA 3 Codul EIA-96

Cod numeric pentru cifrele semnificative

Cod Valoare Cod Valoare Cod Valoare Cod Valoare 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

100 102 105 107 110 113 115 118 121 124 127 130 133 137 140 143 147 150 154 158 162 165 169 174

25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48

178 182 187 191 196 200 205 210 215 221 226 232 237 243 249 255 261 267 274 280 287 294 301 309

49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72

316 324 332 340 348 357 365 374 383 392 402 412 422 432 442 453 464 475 487 499 511 523 536 549

73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96

562 576 590 604 619 634 649 665 681 698 715 732 750 768 787 806 825 845 866 887 909 931 953 976

Cod literal pentru multiplicator. Cod literal S R A B C D E F Multiplicator 10-2 10-1 100 101 102 103 104 105

Codul se utilizeaz pentru tolerane de 0,1 %, 0,5 %, 1 %. Aceast marcare, fa de varianta anterioar (cod alfanumeric varianta 3) reduce marcarea cu un digit. De exemplu, dac este marcat pe un rezistor 10C, rezult RN=12,4 k.

17

ANEXA 4 Codul culorilor conform IEC 62

Culoare Cifr semnificativ Multiplicator Toleran

(%) Coeficientul de variaie cu

temperatura (ppm/C) Negru 0 1 - 250 Maro 1 10 1 100 Rou 2 102 2 50 Oranj 3 103 - 15 Galben 4 104 - 25 Verde 5 105 0,5 20 Albastru 6 106 0,25 10 Indigo 7 107 0,1 5 Gri 8 108 0,05 1 Alb 9 109 - Auriu - 10-1 5 - Argintiu - 10-2 10 200 Fr culoare - 20 Utiliznd codul culorilor se poate marca rezistena nominal, tolerana, coeficientul de variaie cu temperatura i uneori fiabilitatea (rata de defectare). Pentru marcarea rezistenei nominale, n funcie de toleran sunt necesare dou sau trei cifre semnificative. Marcare este utilizat pentru rezistoarele de form cilindric, att cu terminale pentru inserie, ct i pentru montarea pe suprafa. Ordinea de citire a culorilor este de la captul cel mai apropiat (vezi figura 1 a i b) sau ultima culoare este de aproximativ dou ori mai lat dect celelalte (vezi figura 1 c, d, e, f). Marcarea din figura 1a este utilizat pentru rezistoare cu tolerane de 20 %, cnd se marcheaz numai rezistena nominal cu trei inele colorate. Exemplu: Se consider un rezistor cu pelicul de carbon marcat cu culorile rou (C1), rou (C2), portocaliu (m), rezult

RN = 22103 = 22 k. Marcarea din figura 1b este utilizat pentru rezistoare cu toleran de 10 % i 5 % (fr s se marcheze coeficientul de variaie cu temperatura, cum sunt de exemplu rezistoarele cu pelicul de carbon). n acest caz se marcheaz rezistena nominal (culorile C1, C2, m) i tolerana. Exemplu: Se consider un rezistor marcat cu culorile rou (C1), galben (C2), maro (m) i auriu, rezult RN = 2410

= 240 cu tolerana t = 5 %. Marcarea din figura 1c este utilizat pentru marcarea rezistenei nominale i a toleranei, tolerana fiind mai mic dect 2,5 %. n acest caz apare ca necesar a treia cifra semnificativ C3. Coeficientul de variaie cu temperatura, atunci cnd este marcat este ultima culoare (vezi figura 1 d i e) sau un punct colorat n conformitate cu figura 1f.

1 2 3 m t

1 2 m a)

1 2 m t b)

1 2 3 m t

c)

1 2 m t

f) e)

d)

1 2 3 m t

Figura 1. Marcarea rezistoarelor n codul culorilor: 1-prima cifr semnificativ; 2 - a doua cifr semnificativ; 3 - a treia cifr semnificativ; m multiplicator; t tolerana; - coeficient de

temperatur; - fiabilitate (rata de defectri).

18

E6 E12 E24 E48 E96 E192 E6 E12 E24 E48 E96 E192 E6 E12 E24 E48 E96 E192 E6 E12 E24 E48 E96 E192

20% 10% 5% 2% 1% 0,5% 20% 10% 5% 2% 1% 0,5% 20% 10% 5% 2% 1% 0,5% 20% 10% 5% 2% 1% 0,5%100 100 100 100 100 100 178 178 178 316 316 316 560 560 562 562 562

101 180 180 180 320 569102 102 182 182 324 324 576 576

104 184 328 583105 105 105 187 187 187 330 330 330 332 332 332 590 590 590

106 189 336 597107 107 191 191 340 340 604 604

109 193 344 612110 110 110 110 196 196 196 348 348 348 620 619 619 619

111 198 352 626113 113 200 200 200 357 357 634 634

114 203 360 361 642115 115 115 205 205 205 365 365 365 649 649 649

117 208 370 657118 118 210 210 374 374 665 665

120 120 120 213 379 673121 121 121 215 215 215 383 383 383 680 680 680 681 681 681

123 218 388 690124 124 220 220 220 221 221 390 390 392 392 698 698

126 223 397 706127 127 127 226 226 226 402 402 402 715 715 715

129 229 407 723130 130 130 232 232 412 412 732 732

132 234 417 741133 133 133 237 237 237 422 422 422 750 750 750 750

135 240 240 427 759137 137 243 243 430 432 432 768 768

138 246 437 777140 140 140 249 249 249 442 442 442 787 787 787

142 252 448 796143 143 255 255 453 453 806 806

145 258 459 816147 147 147 261 261 261 464 464 464 820 820 825 825 825

149 264 470 470 470 470 835150 150 150 150 150 267 267 475 475 845 845

152 270 270 271 481 856154 154 154 274 274 274 487 487 487 866 866 866

156 277 493 876158 158 280 280 499 499 887 887

160 160 284 505 898162 162 162 287 287 287 510 511 511 511 910 909 909 909

164 291 517 919165 165 294 294 523 523 931 931

167 298 530 942169 169 169 300 301 301 301 536 536 536 953 953 953

172 305 542 965174 174 309 309 549 549 976 976

176 312 556 988

Anexa 5

Valorile nom

inale ale seriilor E6

E192

BibliografieRezistor pelicul metal SMD MELF 0204