Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Поне Ю.П. Расчет и конструирование аппаратуры проводной связи учеб. для техникумов

.pdf
Скачиваний:
8
Добавлен:
25.10.2023
Размер:
17.56 Mб
Скачать

резисторы

выпускаются

сопротивлением,

соответствующим опре­

деленному

ряду чисел:

1,0;

1,1; 1,2; 1,3;

1.5; 1,6; 1,8

и т. д.

К л а с с т о ч н о с т и

определяет

допустимое

отклонение

фактического сопротивления резистора от его номинального зна­ чения. Наиболее употребительны постоянные резисторы I , I I

и I I I классов

точности с

наибольшим допустимым

отклонением

соответственно

± 5 % , ± 1

0 % и ± 2 0 % . Резисторы

повышенной

точности для измерительных приборов и цепей могут иметь откло­

нения

± 0 , 1 % ;

± 0 , 5 % ;

± 1 % и ± 2 % .

 

 

 

Указанные классы точности обеспечиваются только при экс­

плуатации

резисторов в нормальных

условиях. В других

клима­

 

 

 

 

 

 

 

 

тических

условиях

отклонения

Р/Ри.%

 

 

 

 

 

 

 

могут

быть иными.

 

 

wo

 

 

 

 

 

 

 

Н о м и н а л ь н а я

 

м о щ ­

SB

 

 

 

 

\

 

н о с т ь

р а с с е я н и я

— это

 

 

,

 

.

 

 

мощность, вызывающая

такой пе­

 

 

 

 

 

 

регрев

резистора над нормальной

 

 

 

I

 

 

i

\

 

 

 

 

 

окружающей

температурой, при

—20

 

 

 

 

i

\

 

 

i

 

,

1 V—

котором

параметры

резистора

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11

\

еще не выходят за установленные

-20 0

20

hO

SO

80 Т°С

пределы. Номинальная

мощность

Рис. 8.1. Зависимость допустимой

рассеяния зависит от размеров ре­

мощности Р (% от Рп)

от

темпера­

зистора и условий его охлаждения.

туры

окружающей

среды Т

Температура.

корпуса

резистора

 

 

 

 

 

 

 

 

определяется

температурой

окру­

жающей

среды

 

и

температурой

перегрева.

 

 

Для каждого типа резисторов существует максимальная тем­

пература окружающей среды, при которой его можно

нагружать

номинальной

мощностью, не

вызывая

недопустимых

изменений

параметров. Зависимость допустимой мощности от температуры

окружающей среды обычно задается

в виде кривых. Резистор

с кривой, приведенной на рис. 8.1, можно нагружать

номинальной

мощностью рассеяния до температуры

окружающей

среды Т =

= 60° С. Но уже при Т = 80° С мощность на резисторе не должна превышать 0,5 Рк.

Номинальная мощность резисторов определяется ГОСТ 9663— 61. Наиболее употребительны постоянные резисторы номиналь­

ной мощностью 0,125; 0,25; 0,5; 1; 2; 5

и 10 Вт.

 

Э л е к т р и ч е с к а я

п р о ч н

о с т ь

характеризуется

максимальным напряжением, при котором резистор может работать в течение длительного времени (несколько тысяч часов) без элек­ трического пробоя.

Напряжение на резисторе не должно превышать напряжения,

определяющего электрическую

прочность. Оно не должно также

превышать напряжения £ / н о м ,

определяющего

номинальную мощ­

ность резистора:

 

 

^ н о м — Т^^НОМ ' ^ >

(8.1)

190

где

Р н о м — н о м и н а л ь н а я

(предельно допустимая)

мощность, Вт;

R — сопротивление, Ом.

 

 

 

З а в и с и м о с т ь

с о п р о т и в л е н и я

р е з и с т о р а

о т

ч а с т о т ы вызывается наличием индуктивности и емкости,

распределенных по длине токопроводящего элемента. В непро­ волочных резисторах сильнее влияние емкости, в проволочных — индуктивности. Собственные индуктивность и емкость непрово­ лочных .резисторов очень малы. Индуктивность резистора опре­ деляется его размерами: она тем больше, чем длиннее резистор и чем меньше его диаметр, и может достигнуть сотни наногенри

(нГ) на

1 см длины. Индуктивность

выводов тем меньше, чем они

короче

и толще.

 

Чем

длиннее резистор и меньше

его диаметр и чем ниже ди­

электрическая проницаемость каркаса, тем меньше распределен­ ная емкость. Емкость между выводами зависит от их размеров и взаимного расположения. У большинства непроволочных рези­ сторов собственная емкость составляет примерно 0,5 пФ на 1 Вт номинальной мощности. Проволочные резисторы имеют значи­

тельно большие значения

собственной емкости и

индуктивности.

С т а б и л ь н о с т ь

с о п р о т и в л е н и я

характеризуется

изменениями параметров резисторов под влиянием окружающей среды, электрической нагрузки, а также продолжительности экс­ плуатации или хранения. Температурный коэффициент сопротив­ ления (ТКС) определяет относительное изменение величины со­

противления при

изменении

температуры на

1° С.

У р о в е н ь

с о б с т в е

н н ы х ш у м о в

в непроволочных

резисторах характеризуется отношением действующего значения

напряжения шумов на

резисторе Um

к постоянному

напряже­

нию Uо, приложенному

к резистору;

измеряется этот

уровень

в микровольтах (мкВ) на

1 В приложенного напряжения

 

Еш = 1щ--

 

(8-2)

Напряжение шумов непроволочных резисторов, к которым не приложено постоянное напряжение, а также проволочных рези­ сторов при 20° С определяется по формуле

 

иш = 0,125

VR-AF,

(8.3)

где AF — полоса

пропускания

устройства,

кГц; R — сопротив­

ление резистора,

кОм.

 

 

Рекомендации по применению. При конструировании надо стремиться к использованию минимального количества типов и номиналов резисторов, а также к применению, где это возможно, резисторов низкой точности.

Наиболее распространенные типы резисторов приведены на рис. 8.2, а некоторые характеристики их даны в табл. 8.1. Техни­ ческие параметры резисторов указаны в соответствующих ГОСТ.

191

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица

8.1

 

 

 

Характеристики

резисторов

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Допустимые

параметры

 

 

 

 

Вид

Наименование и тип

Сопротивле­

 

 

 

 

Размеры па

 

ние, Ом

 

 

 

У р а б . В

рис. 8.2, мм

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

От |

До

 

 

 

 

 

Углеродистые ВС

27—107

0,25—10

—60

100

350—3000

D =

4 - 2 7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

L =

18,5+120

 

 

 

 

 

 

 

 

h =

1,75+2

 

Непроволочные

 

 

 

 

 

 

 

Я =

30+45

'

постоянные

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Металлизированные

100—107

0,5—2

—60

120

350—700

L =

7+18,5

 

 

лакированные

тепло­

 

 

 

 

 

D =

2,8+8,6

 

 

стойкие МЛТ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d =

0,85+1,1

 

 

 

 

 

 

 

 

Проволочные

Проволочные эмалиро­

5—51

2,5—100

—60

100

2000

L =

36+170

 

постоянные

ванные влагостойкие

 

 

 

 

 

D =

13+29

 

 

п э в

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d =

4+20

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Непроволочные

Композиционные СП

500—5-Ю6

0,25—2

—40

+ 125

300—1250

 

 

переменные

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

При больших мощностях рассеяния применяют проволочные резисторы типа ПЭВ или другие, а если их габариты оказываются

неприемлемыми,

используют

параллельно соединенные рези­

сторы типа

ВС или МЛТ.

 

В АПС

нашли

применение

также следующие разновидности

нелинейных резисторов: в а р и с т о р ы , сопротивление которых

8)

п

1

и

|

25t3

L

 

 

Рис. 8.2. Типы постоянных

резисторов: а — ВС до 2 Вт;

ВС от 2 до 10 Вт; б — М Л Т ,

 

ОМЛТ, МГП

 

1

сильно изменяется при изменении приложенного к ним напря­ жения; т е р м о р е з и с т о р ы (термисторы), сопротивление^ко­ торых резко изменяется при изменении температуры и напряже­ ния; ф о т о р е з и с т о р ы , изменяющие сопротивление под воз­ действием светового потока.

Для маркировки малогабаритных резисторов введены сокра­ щенные (кодированные) обозначения, указанные в ГОСТ 11076—69.

§ 8.2. Конденсаторы

Параметры электрических конденсаторов постоянной емкости.

Эти конденсаторы, широко используемые в АПС, характеризуются: номинальной емкостью, электрической прочностью, сопротивле­ нием изоляции, температурным коэффициентом емкости, предель­ ной реактивной мощностью, потерями, собственной индуктив­ ностью, конструктивным исполнением, сроком службы, стои­ мостью, массой, габаритами.

Н о м и н а л ь н а я е м к о с т ь , а также допустимые откло­ нения от нее указываются на корпусе конденсатора в соответ­ ствии со шкалой номинальных значений этих величин по ГОСТ 2519—67. Фактическая емкость конденсатора может отли­ чаться от номинальной не более чем на величину допуска. На кон­ денсаторах, изготовляемых только с одним определенным допу­ ском, последний не указывается.

13 Ю. П. Поне

193

Э л е к т р и ч е с к а я п р о ч н о с т ь

конденсатора

харак­

теризуется следующими показателями: а)

номинальным

рабочим

напряжением — максимальным напряжением, при котором кон­ денсатор может работать в течение длительного времени (более 10 тыс. ч); б) испытательным напряжением — максимальным на­ пряжением, при котором кондесатор может находиться без пробоя

втечение небольшого промежутка времени (обычно несколько секунд); в) пробивным напряжением — напряжением, при котором не происходит пробоя диэлектрика. Соотношение между этими напряжениями зависит от вида диэлектрика.

Убольшинства типов конденсаторов регламентируется номи­ нальное напряжение постоянного тока. Если конденсатор работает

вцепи пульсирующего тока, то его номинальное напряжение не должно превышать суммы напряжения постоянного тока й ампли­

тудного значения напряжения переменного тока.

С о п р о т и в л е н и е и з о л я ц и и конденсатора харак­ теризует качество его диэлектрика, величину тока утечки через него и, следовательно, надежность работы конденсатора. Сопро­ тивление изоляции измеряют между выводами обкладок конден­ сатора, подавая на них напряжение постоянного тока, равное

100В.

Уэлектролитических конденсаторов измеряют не сопротивле­ ние изоляции, а ток утечки при номинальном напряжении. Ток

утечки обычно тем больше, чем больше емкость конденсатора. С повышением температуры окружающей среды и влажности воз­ духа ток утечки увеличивается.

Сопротивление изоляции исправных керамических и слюдяных конденсаторов в нормальных условиях составляет десятки и сотни

тысяч, бумажных — сотни

и тысячи мегом.

 

Т е м п е р а т у р н ы й

к о э ф ф и ц и е н т

е м к о с т и

(ТКЕ) характеризует обратимое относительное изменение емкости конденсатора при изменении температуры на 1°С. Конденсаторы постоянной емкости в зависимости от температурной стабильности разделяются на группы, каждая из которых характеризуется своим ТКЕ.

П р е д е л ь н а я р е а к т и в н а я м о щ н о с т ь опре­ деляет границы применения конденсатора в цепях переменного тока. Допустимая амплитуда переменного напряжения на кон­ денсаторе

 

 

 

 

(8.4)

где Рр.доп допустимая реактивная

мощность,

В-А;

/ ча­

стота

переменного напряжения, Гц;

С — емкость

конденса­

тора,

Ф.

 

 

 

П о т е р и в маломощных конденсаторах в

основном опре­

деляются потерями в диэлектрике. Они характеризуются танген­ сом угла потерь tg б. Величина, обратная tg б, называется д о -

194

б р о т н о с т ь ю конденсатора.

Величины

tg б

конденсаторов

различных типов, измеренные при нормальных

климатических

условиях, находятся

в пределах

от 10~2 до

Ю - 4 .

 

 

С о б с т в е н н а я

и н д у к т и в н о с т ь

конденсатора

определяет его предельную рабочую частоту, которая

должна

быть значительно ниже резонансной/ Собственная

индуктивность

конденсатора зависит

от размеров

его обкладок и способа

их со-

Рис. 8.3.'Типы

конденсаторов постоянной ем­

кости: а — БМ,

МБМ; б — К50-3; в — ЭМ;

 

г — МБГП

единения с выводами. Значения максимальных рабочих частот конденсаторов достигают 2000—3000 МГц.

Рекомендации по применению. Тип конденсатора выбирают в зависимости от действующего значения напряжения и габарит­ ных размеров. При этом необходимо, чтобы действующее значение напряжения было меньше номинально допустимого по крайней мере в два раза.

В схемах обычно применяют конденсаторы типов КСО, КТК, КБГ, МБМ, КТМ, КЛС, ЭМ. При больших емкостях (свыше

0,001 мкФ) используют конденсаторы типов

КГВ-И; МБМ; ЭМ

и ЭТО.

 

При конструировании надо стремиться к однотипности при­

меняемых конденсаторов и к уменьшению

количества номи­

налов.

 

Некоторые типы конденсаторов постоянной емкости приведены

на рис. 8.3, а их технические характеристики

— в табл. 8.2.

13*

195

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 8.2

 

 

Характеристики конденсаторов

 

 

 

 

 

 

Номинальные величины

Размеры на рис.

Наименование и тип

 

 

 

 

 

емкости, пФ

 

напряжения,

 

8.3, мм

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В

 

 

 

Бумажные БМ

 

 

510—2200

 

150—300

D =

5-^-7,5

 

 

 

3300—0,5- Ю6

 

 

L

=

10-г-14

 

 

 

 

 

 

d =

0,4-4-0,5

Металлобумажные

 

5 . Ы 0 3 — Ы 0 «

 

160—1500

D = 6-т-18

малогабаритные МБМ

 

 

 

L

=

17-4-47

 

 

 

 

 

 

d

=

0,8-н 1

Электрические

мало­

0,5 - 10 е — 50 - Ю

 

4—150

D =

4,5-4-8,5

габаритные ЭМ

 

 

6

 

L=

15-4-35

 

 

 

 

 

Д ля маркировки малогабаритных конденсаторов введены сокра­ щенные (кодированные) обозначения емкости и допустимых откло­ нений от ее номинального значения, указанные в ГОСТ 11076—69.

Конденсаторы переменной емкости. Эти конденсаторы харак­ теризуются, помимо параметров, перечисленных в начале настоя­ щего параграфа, еще и следующими:

пределами изменения емкости, т. е. номинальными значениями макси­ мальной и минимальной величин ем­ кости от номинала; величиной угла поворота ротора; законом изменения емкости в зависимости от угла по­ ворота ротора; числом секций, т. е. числом самостоятельных конденсато­ ров, роторы которых закреплены на одной оси.

Рис. 8.4. Конденсатор

перемен

Диэлектрики в конденсаторах пе­

 

ной емкости

 

 

 

 

ременной

емкости

бывают

воздуш­

ными

и твердыми.

Конденсаторы с в о з д у ш н ы м

диэлек­

триком

характеризуются

более высокими показателями, в част­

ности

большей точностью

установки

емкости

и более

высокой

стабильностью. Конденсаторы с т в е р д ы м диэлектриком вы­ годно отличаются малыми размерами.

Каждый конденсатор переменной емкости состоит из станины /, оси с ротором 2, статора 3 и изоляторов 4 (рис. 8.4). Даже в том случае, когда пластины ротора полностью выведены из статора и площадь их взаимного перекрытия равна нулю, между ними существует некоторая емкость, которая называется минимальной емкостью конденсатора C m l n . Эта емкость складывается из С1 — емкости между пластинами статора и осью ротора, С2 — емкости между торцовыми частями пластин статора и ротора, СЗ — ем­ кости между пластинами статора и станиной, С4 — емкости места

196

крепления

пластин статора к станине, составляющей

(0,5ч-

ч-0,7) C m l n .

При повороте ротора, когда его пластины

входят

в промежутки между пластинами статора, емкость конденсатора возрастает на величину, определяемую площадью взаимного пере­ крытия пластин. Для конденсаторов переменной емкости с макси­

мальным значением емкости

С ш а х =

15-е-750 пФ минимальное зна­

чение емкости C m i n соответственно

может быть не менее 2,5—

25 пФ.

 

 

Точность величины С т а х

в основном определяется точностью

исполнения зазора между пластинами, который, в свою очередь,

зависит от толщины пластин и их взаим­

С,пф

 

 

 

 

 

 

ного расположения. Например, для по­

 

 

 

 

А

 

 

 

 

 

 

лучения

С т

а

х

с

точностью

2,5—5%

 

 

 

 

 

 

при

зазоре

0,5

мм

толщина пластин

 

 

 

 

 

 

должна

выдерживаться

с

точностью

 

 

 

 

 

 

1

0,01—0,02 мм.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Величина

зазора

влияет

и на элек­

 

 

 

 

/

трическую

прочность

конденсатора.

 

 

 

 

 

 

Если

конденсатор

работает при напря­

 

 

 

 

 

 

 

 

жении

порядка

нескольких

десятков

 

 

 

 

 

 

 

 

вольт,

то

для обеспечения

электриче­

 

 

 

 

 

 

 

 

ской

прочности

воздуха

достаточен за­

0

Ь5

30

 

135

180

зор

в

сотые

 

доли

миллиметра.

Боль­

 

 

 

Угол поворота

ротора,

 

град

шинство

используемых

конденсаторов

 

 

 

 

 

 

 

 

имеют

зазор 0,3—0,6 мм. Закон

изме­

Рис.

8.5.

Изменение

 

емко­

нения

емкости

конденсатора

в зависи­

сти

С конденсаторов в

зави­

симости

от

угла

поворота

мости

от

угла

поворота

ротора

опре­

 

 

ротора

 

 

 

деляется

конфигурацией

роторных и

Конденсаторы:

 

1 — прямоем-

статорных пластин. Выпускаются пря-

костный;

2 — прямочастотный;

моемкостные,

 

прямочастотные,

лога­

 

3 — логарифмический

 

 

 

 

 

 

 

 

 

рифмические

и

прямоволновые

кон­

 

 

 

 

 

 

 

 

денсаторы переменной емкости. У прямоемкостного

конденсатора

радиус пластины ротора есть величина

постоянная,

т. е.

пла­

стина

очерчивается

дугой

окружности.

 

 

 

 

 

 

 

Графики изменения емкости конденсаторов при различных

углах

поворота

ротора приведены

на рис. 8.5.

 

 

 

 

 

 

В

зависимости

от угла поворота

ротора

различают

конденса­

торы с нормальным угловым диапазоном (угол поворота ротора равен 180°), с расширенным и с уменьшенным угловым диапазо­ ном — (угол поворота соответственно больше и меньше 180°).

Конденсаторы переменной емкости применяются в АПС в ка­ честве регулировочных для плавной настройки контуров, измене­ ния частоты и т. д.

Подстроенные конденсаторы. Их применяют в тех цепях, ем­

кость которых

должна точно устанавливаться при регулировке и

не изменяться

в процессе эксплуатации. К подстроечным конден­

саторам предъявляют такие же требования, как и к конденсаторам переменной емкости, за исключением требований, касающихся

197

точности и закона изменения емкости, которые могут быть значи­ тельно снижены. Важнейшими свойствами подстроечных конден­ саторов являются плавность установки емкости и надежность фиксации установленного значения емкости. Классифицируют подстроечные конденсаторы по конструктивным признакам, в част­ ности по типу примененного диэлектрика. Шире всего распростра­ нены подстроечные конденсаторы с максимальной емкостью 25—30 пФ.

§ 8.3. Полупроводниковые диоды и транзисторы

Полупроводниковые приборы нашли широкое

применение

в АПС, так как они позволяют значительно повысить

надежность

устройств, уменьшить размеры, сократить расход электроэнергии. Для вновь выпускаемых полупроводниковых приборов введены обозначения по ГОСТ 10862—64.

Параметры полупроводниковых диодов. Основными параме­ трами этих приборов являются: н а и м е н ь ш и й п р я м о й

т о к

— величина тока при напряжении в 1 В, приложенном в пря­

мом

направлении; н а и б о л ь ш и й о б р а т н ы й т о к —

величина тока при наибольшем обратном допустимом напряжении;

н а и б о л ь ш и й

в ы п р я м л е н н н ы й

т о к — величина

тока,

который

может

длительно проходить

через

диод; н а и ­

б о л ь ш а я

а м п л и т у д а

о б р а т н о г о

н а п р я ж е ­

н и я — амплитуда

напряжения,

которое может быть приложено

в течение длительного

времени.

 

 

 

 

Для мощных диодов нормируется также падение

 

напряжения

в прямом направлении при наибольшем выпрямленном токе.

Имеются и другие параметры, которые можно найти в спра­

вочной

литературе. Важнейшим

из них является вольт-амперная

 

 

 

 

Характеристики диодов

 

 

Таблица 8.3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Максимальное обратное

 

 

 

 

Максималь­

напряжение, В

Прямое

 

Обратный

 

 

 

 

Ти и

ный выпрям­

 

 

падение

 

ток при

ленный ток,

 

при макси­ напряжения,

"обрmax'

 

 

мА

 

при

мальной

В

 

 

 

 

 

мкА

 

 

 

 

t= +20° С

рабочей

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

температуре

 

 

 

Д9А

 

20

 

10

10

 

 

250

Д9В

 

20

 

зо •

20

 

250

Д9Ж

 

15

 

100

45

 

250

Д226

 

300

 

400

1

 

30

П225А

300

 

300

1

 

30

198

характеристика, которая показывает зависимость между прило­ женным к прибору напряжением и проходящим через него током.

Недостатками полупроводниковых диодов являются значи­ тельный разброс параметров и сильная зависимость их от темпера­ туры. Большинство полупроводниковых диодов ухудшает свои свойства и выходит из строя при температуре выше 60—70° С.

В настоящее время наша промышленность выпускает много различных типов диодов, но наибольшее распространение в АПС получили диоды, показанные на рис. 8.6 и приведенные в табл. 8.3.

60

9,5

-1

J r

Место

маркировки

Рис. 8.6. Типы диодов: а—Д9; Д10; б — Д 2 2 6

Параметры транзисторов. К числу основных параметров

транзисторов

относятся:

к о э ф ф и ц и е н т

у с и л е н и я п о

т о к у , показывающий,

во сколько раз

увеличение

тока коллек­

тора больше

увеличения

(приращения)

тока

базы

или эмиттера;

о б р а т н ы е

т о к и к о л л е к т о р а

и

э м и т т е р а — наи­

большие токи, проходящие через коллектор или эмиттер, когда между коллектором и базой (или эмиттером и базой) приложено

обратное напряжение;

н а и б о л ь ш и й д о п у с т и м ы й т о к

к о л л е к т о р а при

естественном охлаждении.

Всправочной литературе можно найти данные о наибольшей допустимой мощности, рассеиваемой коллектором, и о некоторых других параметрах транзисторов.

Взависимости от материала, применяемого при их изготовле­ нии, транзисторы делятся на германиевые и кремниевые.

Чаще всего применяют германиевые сплавные транзисторы (рис. 8.7) В схемах переключения и усиления применяют тран­ зисторы типов П39—П41. Транзисторы типов П201—П203 ис­ пользуют в схемах переключения, усиления низкой частоты и др. Это — силовые транзисторы, они нуждаются в теплоотводе.

Основные технические характеристики наиболее часто приме­ няемых транзисторов приведены в табл. 8.4.

Рекомендации по применению. При конструировании АПС на основе транзисторов и диодов нельзя ориентироваться на работу в предельных режимах, так как при этом резко сокращается срок

199

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ