1.5. Реальные источники тока и напряжения

Реальные источники – это источники конечной мощности.

Источник напряжения имеет малое внутреннее сопротивление, которое подключается последовательно с идеальным генератором ЭДС (рис. 1.30). При увеличении тока, отдаваемого в нагрузку, напряжение на внешних зажимах источника уменьшается

.

П ри этом величина ЭДС делится между внутренними сопротивлением и сопротивлением нагрузки

, .

Реальный источник тока содержит большое внутреннее сопротивление (малую проводимость), подключенное параллельно идеальному генератору тока (рис. 1.31). Величина генерируемого тока перераспределяется (делится) между проводимостями и :

.

Ток и напряжение реальных источников меньше соответствующих идеальных параметров из-за наличия внутренних сопротивлений:

, .

Реальные источники близки к идеальным, если соблюдаются следующие соотношения:

– в генераторе ЭДС; – в генераторе тока.

1.5.2. Реальные пассивные элементы

Реальные пассивные элементы реализуются в виде: резисторов, конденсаторов, катушек индуктивности. Последние имеют ограниченное применение.

Резистор – это физическая реализация идеализированного сопротивления. В общем случае эквивалентная схема резистора содержит емкость и индуктивность: – сопротивление, – паразитные параметры резистора (рис. 1.31). Индуктивность отображает способность реального элемента запасать энергию магнитного поля (например, индуктивность выводов). Емкость – появляется между участками резистора и рядом расположенными элементами схемы. Для уменьшения индуктивности некоторые резисторы реализуются в виде прямолинейного бруска.

Условное графическое обозначение резистора и подстроечного резистора показано на рис. 1.32.

Основные параметры резисторов.

1. Номинальное сопротивление. Этот параметр указывается в соответствии с одним из стандартных рядов сопротивлений (Еn): Е6, Е12, Е24, Е48, Е96, Е192. Ряды Е представляют собой геометрическую прогрессию со знаменателем , например, . Тогда стандартный ряд Е6 (с учетом округления) состоит из следующих величин: 1,0; 1,5; 2,2; 3,3; 4,7; 6,8 и т.д. Значение сопротивления задают умножением стандартного числа ряда на порядковую величину 10^m, m=0,1,2,3,…. .

2. Допустимое отклонение сопротивления от номинальной величины:

– 2%, 5%, 10%, 20%, прецизионные сопротивления имеют отклонения 0,5%, 1%.

3. Номинальная мощность рассеивания – это максимальная мощность, которую может рассеивать резистор без изменения своих параметров (рис. 1.33). Этот параметр определяет габариты резистора.

4 . Температурный коэффициент сопротивления – определяет изменение сопротивления резистора при изменении температуры на 1 градус

.

Д искретные варианты резисторов выполняются путем осаждения токопроводящей пленки на изоляционное основание. В качестве токопроводящего элемента применяют различные материалы. Резисторы подразделяют на такие виды: пленочные, металлопленочные, металлооксидные, металлодиэлектрические, композиционные. В интегральной схемотехнике применяют полупроводниковые резисторы, например, диффузионный резистор. На рис. 1.34 p-слой является резистивным слоем, p/n - переход выполняет роль изолирующей области.

Тонкопленочные резисторы формируют в виде тонкой проводящей пленки на поверхности кремниевой пластины.

В технической документации при задании номиналов резисторов обязательно приводятся его основные параметры:

0,25 Вт - 100 кОм±2%.

Для задания номинала резистора (система маркировки) на его корпусе применяют: а) кодированное обозначение, б) цветную маркировку.

Кодированное обозначение номинала содержит две или три цифры и букву. Буква соответствует десятичному множителю, на который умножается цифровое обозначение:

R	K	M	G	T
1	103	106	109	1012

Например, R1 – 0,1 Ом; 10R – 10 Ом; 100R – или К10 – 100 Ом; 33М2 – 33,2 МОм. (В прежней маркировке вместо буквы R использовалась Е).

После номинала стоит буква, обозначающая отклонение в % от номинала в соответствии со следующей таблицей

Таблица 1

±0,001	±0,002	±0,005	±0,01	±0,02	±0,05	±0,1	±0,2	±0,5	±1
E	L	R	P	U	X	B	C	D	F

продолжение таблицы

±2	±5	±10	±20	±30
G	I	K	M	N

Например, K475G, что соответствует 475 Ом±2%.

Цветную маркировку в виде последовательности 4-х или 5-ти цветных полосок наносят на малогабаритные резисторы. Маркировка читается слева направо. Цветные полоски смещены к левому краю резистора. Если полоски занимают всю поверхность корпуса, то самая широкая полоска является последней.

Первые две (или три) полоски определяют цифровой номинал резистора, 4-я – множитель, 5-я – отклонение от номинала в процентах.

Наличие только 4-х полосок говорит о том, что значение сопротивления выражается только двумя цифрами (56 Ом), или третья цифра сопротивления – нулевая (490 Ом).

Таблица 2

Цвет полоски	Номинал, Ом				Допуск %
	1-я	2-я	3-я	10n
серебристый	-	-	-	10-2	±10
золотистый	-	-	-	10-1	±5
черный	-	-	-	1	-
коричневый	1	1	1	10	±1
красный	2	2	2	102	±2
оранжевый	3	3	3	103	-
желтый	4	4	4	104	-
зеленый	5	5	5	105	±0,5
голубой	6	6	6	106	±0,25
фиолетовый	7	7	7	107	±0,1
серый	8	8	8	108	±0,05
белый	9	9	9	109	-

Конденсатор – это физическая реализация идеализированной емкости. Эквивалентные схемы конденсаторов могут соответствовать как последовательной так и параллельно-последовательной схеме включения (рис. 1.35).

Значения элементов не совпадают и пересчитываются по правилу эквивалентных преобразований схем.

Р абочий диапазон частот ограничен такой максимальной частотой, где влиянием индуктивности можно пренебречь.

Основные параметры конденсаторов.

1. Номинальная емкость конденсатора, соответствует стандартному ряду емкостей (аналогично резистору).

2. Допустимое отклонение от номинального значения в процентах

.

3. Температурный коэффициент емкости

.

4. Номинальное рабочее напряжение – максимальное напряжение, при котором конденсатор сохраняет параметры в течение заданного времени наработки.

К дополнительным параметрам относятся: сопротивление изоляции, тангенс угла потерь (добротность).

Номинальная емкость маркируется цифрами и буквой, определяющей десятичный множитель:

Фарада, Ф	Милифарада, мФ	Микрофарада, мкФ	Нанофарада, нФ	Пикофарада, пФ
F	m		n	p
1	103	106	109	1012

Например, 0,1пФ – p10; 10пФ – 10p; 100пФ – 100p (n10); 590пФ – (n59).

При задании номинала конденсатора обязательно указываются: номинал, допустимое отклонение и ТКЕ: 100пФ±10%М.

В зависимости от материала диэлектрика ТКЕ может положительным или отрицательным. Величина ТКЕ кодируется соответствующей латинской буквой (в примере М – соответствует ТКЕ = - 4710^-6 1/град.

Для обозначения ТКЕ используется цветная кодировка корпуса конденсатора: синий и серый цвет соответствует положительному ТКЕ; красный и зеленый – отрицательному; голубой – близкий к нулю. Допустимые изменении емкости под действием температуры кодируются цветной точкой.

Н оменклатура конденсаторов обширна. Разновидности дискретных конденсаторов определяются видом диэлектрика (технологией изготовления). Интегральные конденсаторы реализуются на основе электронно-дырочных переходов, структурах МДП, тонкопленочных структурах.

Дискретные конденсаторы могут быть реализованы как подстроечные (с механической подстройкой). В нелинейных конденсаторах, выполненных на основе сегнетоэлектриков, емкость зависит от напряжения (вариконды). На рис. 1.36 показаны условные графические обозначения конденсаторов: постоянной емкости, подстроечного, вариконда.