В. Дригалкин - Как освоить радиоэлектронику с нуля. Учимся собирать конструкции любой сложности
Очень часто вам придется иметь дело с такой единицей измерения, как сопротивление. Измеряют его в омах (условное обозначение Ом). Кроме этой единицы, используют большие единицы: килоом (1 кОм = 1000 Ом) и мегом (1 МОм = 1000 кОм = 1 000 000 Ом).
Когда прохождение тока через проводник вызывает появление магнитного поля и в этом поле, окружающем проводник, накапливается энергия — то это величина измерения будет называться индуктивностью. Основное свойство индуктивности состоит в том, что она оказывает сопротивление изменениям протекающего тока. Основная единица измерения индуктивности — генри (Гн). На практике используются такие единицы, как миллигенри (мГн) — одна тысячная генри — и микрогенри (мкГн) — одна на миллион генри.
Существует еще одна довольно распространенная величина — электрическая емкость. Она характеризует способность удерживать электрический заряд. Основная единица измерения емкости — фарада (Ф). Фарада — это очень большая емкость, нечасто используемая в электронных схемах, поэтому мы обычно имеем дело с микрофарадами (мкФ) — миллионными долями фарады — и пикофарадами (пФ) — миллионными долями микрофарады. Нужно заметить, что конденсатор емкостью в несколько фарад способен некоторое время работать как аккумулятор. Поэтому многие умельцы ставят их в стационарные электронные часы, чтобы при пропадании электроэнергии, например кратковременном, они могли работать и не сбить свой ход.
В звукоусилительной технике часто используется единица измерения децибел (дБ) — это чувствительность человеческого уха к изменению звуковой мощности.
Мощность — это работа, выполненная в единицу времени. На практике (в том числе и в электронике) в качестве единицы мощности применяется ватт (Вт). В электрических схемах мощность равна напряжению на схемном компоненте или участке цепи, умноженному на ток, протекающий через них. Например, если напряжение 9 В приложено к некоторому компоненту или ко всей схеме и вызывает в них ток 0,5 А, то полная мощность будет равна 9 умножить на 0,5, то есть 4,5 Вт. Стоит отметить, что мощность в любом активном сопротивлении, в том числе в соединительных проводах и резисторах, выделяется в виде тепла.
Существует также единица отклонений от номинальных значений радиодеталей. Данная величина измеряется в процентах, и чем она ниже, тем лучше. В электронике это редко имеет столь большое значение. Более важна ваша внимательность и терпение.
Ознакомление с радиодеталями
Какие только детали не потребуются для изготовления конструкций, которые предлагаются! Здесь и резисторы, и транзисторы, и конденсаторы, и диоды, и выключатели. Из разнообразных радиодеталей нужно уметь быстро отличить по внешнему виду нужную, расшифровать надпись на ее корпусе, определить выводы и распознать ее на принципиальной схеме (схема самоделки). О том, как это сделать, и будет рассказано далее. Подробные сведения о радиодеталях вы найдете в описании конструкций самоделок. Не лишним будет купить справочник радиолюбителя. На данный момент с поиском такой литературы есть затруднения, поэтому, если отыщите на рынке какой-нибудь старенький справочник, покупайте, пригодится и такой. По моему мнению, на сегодняшний день лучший справочник — Интернет.
Резисторы
Эта деталь встречается практически в каждой конструкции. Она представляет собой фарфоровую трубочку (или стержень), на которую изнутри нанесена тончайшая пленка металла или сажи (углерода). Резистор имеет сопротивление и используется для того, чтобы установить нужный ток в электрической цепи. Вспомните пример с резервуаром: изменяя диаметр трубы (сопротивление нагрузки), можно получить ту или другую скорость потока воды (электрический ток разной силы). Чем тоньше пленка на фарфоровой трубочке или стержне, тем больше сопротивление тока.
Самые популярные из резисторов — постоянные, подстроечные и переменные. Из постоянных чаще всего используются резисторы типа МЛТ (металлизированный лакированный теплостойкий). Подстроечные резисторы предназначены для настройки аппаратуры, а резистор со сменным сопротивлением (переменный, или потенциометр) применяют для регулировки, например громкости в магнитофоне.
Резисторы различают по сопротивлению и мощности. Сопротивление, как вы уже знаете, измеряют в омах, килоомах и мегоомах, а мощность — в ваттах. Резисторы разной мощности отличаются размерами. Чем больше мощность резистора, тем больше его размеры. Внешний вид резисторов показан на рис. 1.3, их обозначение на принципиальных схемах на рис. 1.4.
Рис. 1.3. Внешний вид резисторов:
а — постоянные резисторы; б — переменные резисторы; в — подстроечные резисторы
Рис. 1.4. Обозначение резисторов на принципиальных схемах.
Сопротивление резистора обозначают на схемах рядом с его условным обозначением. Если сопротивление меньше 1 кОм, цифрами указывают число омов без единицы измерения. При сопротивлении от 1 кОм до 1 МОм указывают число килоомов и ставят рядом букву «К». Сопротивление 1 МОм и больше выражают числом мегаомов с написанием буквы «М».
Например, если на схеме рядом с обозначением резистора указано число 510, значит, сопротивление резистора 510 Ом. Обозначениям 3,6 к и 820 к отвечает сопротивление 3,6 кОм и 820 кОм. Надпись на схеме 1 М или 4,7 М означает, что используются резисторы сопротивлением 1 МОм и 4,7 МОм.
Надо отметить, что чем больше размеры резистора, тем больше его мощность. Раньше на принципиальных схемах мощность резисторов обозначалась косыми линиями (рис. 1.5), теперь ее указывают только в случае использования мощных резисторов. Если рядом с резистором не указана его мощность, можно смело ставить самый маленький размер.
Рис. 1.5. Обозначение ваттности резисторов на принципиальных схемах.
В отличие от постоянных резисторов, которые имеют два вывода, у сменных резисторов таких выводов три. На схеме указывают сопротивление между крайними выводами сменного резистора. Сопротивление же между средним выводом и крайними изменяется при вращении оси резистора, которая выступает наружу. Причем, если ось вращают в одну сторону, сопротивление между средним выводом и одним из крайних возрастает, соответственно уменьшаясь между средним выводом и другим крайним. Если же ось возвращают назад, происходит обратное. Это свойство сменного резистора используют, например, для регулирования громкости звука, тембра в усилителях, приемниках, магнитофонах.
Резисторы издают шумы. Различают собственные шумы и шумы скольжения. Собственные шумы резисторов складываются из тепловых и токовых шумов. Их возникновение связано с тепловым движением свободных электронов и прохождением электрического тока. Собственные шумы тем выше, чем больше температура и напряжение. Высокий уровень шумов резисторов ограничивает чувствительность электронных схем и создает помехи при воспроизведении полезного сигнала. Шумы скольжения (вращения) присущи переменным резисторам. Они возникают в динамическом режиме при движении подвижного контакта по резистивному элементу в виде напряжения помех. В приемных устройствах эти помехи приводят к различным шорохам и трескам. Поэтому в электронике стали использовать цифровую регулировку. В настоящее время в аппаратуре не часто встретишь регулятор громкости, построенный на потенциометре.
Кроме постоянных и переменных резисторов, существуют полупроводниковые нелинейные — изделия электронной техники, основное свойство которых заключается в способности изменять свое электрическое сопротивление под действием управляющих факторов: температуры, напряжения, магнитного поля и др. В зависимости от воздействующего фактора они получили название терморезисторы, варисторы, магниторезисторы. В последнее время их стали относить к управляемым полупроводниковым резисторам. Иными словами, это элементы, чувствительные к воздействию определенного управляющего фактора.
Терморезисторы, или термисторы, изменяют свое сопротивление в зависимости от температуры. Существуют терморезисторы как с отрицательным, так и с положительным температурным коэффициентом сопротивления — позисторы. Терморезисторы используются в системах дистанционного и централизованного измерения и регулирования температур, противопожарной сигнализации, теплового «контроля и защиты машин, измерения мощности, измерения вакуума, скоростей движения жидкостей и газов, в схемах размагничивания масок цветных кинескопов и др. Номинальное сопротивление RH — электрическое сопротивление, значение которого обозначено на терморезисторе или указано в нормативной документации, измеренное при определенной температуре окружающей среды (для большинства типов этих резисторов при 20 °C, а для терморезисторов с высокими рабочими температурами до 300 °C).
