Резисторы их виды и обозначения на схемах

Каждый, кто работает с электроникой, или когда-нибудь видел электронную схему, знает, что практически ни одно электронное устройство не обходится без резисторов. 

Функция резистора в схеме может быть совершенно разной: ограничение тока, деление напряжения, рассеивание мощности, ограничение времени зарядки или разрядки конденсатора в RC-цепочке и т. д. Так или иначе, каждая из этих функций резистора осуществима благодаря главному свойству резистора — его активному сопротивлению. 

Само же слово «резистор» — это русскоязычное прочтение английского слова «resistor», которое в свою очередь происходит от латинского «resisto» — сопротивляюсь. В электрических цепях применяют постоянные и переменные резисторы, и предметом данной статьи будет обзор основных видов постоянных резисторов, так или иначе встречающихся в современных электронных устройствах и на их схемах. 

Максимальная рассеиваемая резистором мощность 

резисторы их виды и обозначения на схемах

В первую очередь постоянные резисторы классифицируются по максимальной рассеиваемой компонентом мощности: 0,062 Вт, 0,125 Вт, 0,25 Вт, 0,5 Вт, 1 Вт, 2 Вт, 3 Вт, 4 Вт, 5 Вт, 7 Вт, 10 Вт, 15 Вт, 20 Вт, 25 Вт, 50 Вт, 100 Вт и даже больше, вплоть до 1 кВт (резисторы для особых применений). 

Данная классификация не случайна, ведь в зависимости от назначения резистора в схеме и от условий, в которых должен работать резистор, рассеиваемая на нем мощность не должна привести к разрушению самого компонента и компонентов расположенных поблизости, то есть в крайнем случае резистор должен разогреться от прохождения по нему тока, и суметь рассеять тепло. 

резисторы их виды и обозначения на схемах

Например, керамический резистор с цементным заполнением SQP-5 (5 ватт) номиналом 100 Ом уже при 22 вольтах постоянного напряжения, длительно приложенных к его выводам, разогреется более чем до 200°C, и это необходимо учитывать. 

Так, лучше выбрать резистор необходимого номинала, допустим на те же 100 Ом, но с запасом по максимальной рассеиваемой мощности, скажем, на 10 ватт, который в условиях нормального охлаждения не разогреется выше 100°C — это будет менее опасно для электронного устройства. 

резисторы их виды и обозначения на схемах

SMD резисторы для поверхностного монтажа с максимальной рассеиваемой мощностью от 0,062 до 1 ватта — также можно встретить сегодня на печатных платах. Такие резисторы так же как и выводные всегда берутся с запасом по мощности. Например в 12 вольтовой схеме для подтягивания потенциала к минусовой шине можно использовать SMD резистор на 100 кОм типоразмера 0402. Или выводной на 0,125 Вт, поскольку рассеиваемая мощность будет в десятки раз дальше от максимально допустимой. 

Проволочные и непроволочные резисторы, точность резисторов 

резисторы их виды и обозначения на схемах

Резисторы для различных целей используют разные. Не желательно, например, проволочный резистор ставить в высокочастотную цепь, а для промышленной частоты 50 Гц или для цепи постоянного напряжения достаточно и проволочного.

Проволочные резисторы изготавливают путем намотки проволоки из манганина, нихрома или константана на керамический или порошковый каркас. 

Высокое удельное сопротивление данных сплавов позволяет получить требуемый номинал резистора, однако несмотря на бифилярную намотку, паразитная индуктивность компонента все равно остается высокой, именно по этой причине проволочные резисторы не подходят для высокочастотных схем. 

Непроволочные резисторы изготавливают не из проволоки, а из проводящих пленок и смесей на основе связующего диэлектрика. Так, выделяют тонкослойные (на основе металлов, сплавов, оксидов, металлодиэлектриков, углерода и боруглерода) и композиционные (пленочные с неорганическим диэлектриком, объемные и пленочные с органическим диэлектриком). 

Непроволочные резисторы — это зачастую резисторы повышенной точности, которые отличаются высокой стабильностью параметров, способны работать при высоких частотах, в высоковольтных цепях и внутри микросхем. 

Резисторы в принципе подразделяются на резисторы общего назначения и специального назначения. Резисторы общего назначения выпускаются номиналами от долей ома до десяти мегаом. Резисторы специального назначения могут быть номиналом от десятков мегаом до единиц тераом, и способны работать под напряжением 600 и более вольт. 

Специальные высоковольтные резисторы способны работать в высоковольтных цепях с напряжением в десятки киловольт. Высокочастотные способны работать с частотами до нескольких мегагерц, поскольку обладают исключительно малыми собственными емкостями и индуктивностями. Прецизионные и сверхпрецизионные отличаются точностью номиналов от 0,001% до 1%. 

Номиналы резисторов и их маркировка 

резисторы их виды и обозначения на схемах

Резисторы выпускаются на различные номиналы, и есть так называемые ряды резисторов, например широко распространенный ряд Е24. Вообще, стандартизированных рядов у резисторов шесть: Е6, Е12, Е24, Е48, Е96 и Е192. Число после буквы «Е» в названии ряда отражает количество значений номиналов на десятичный интервал, и в Е24 этих значений 24. 

Номинал резистора обозначается числом из ряда, умноженным на 10 в степени n, где n — целое отрицательное или положительное число. Каждый ряд характеризуется своим допустимым отклонением. 

резисторы их виды и обозначения на схемах

Цветовая маркировка выводных резисторов в виде четырех или пяти полос давно стала традиционной. Чем больше полос — тем выше точность. На рисунке приведен принцип цветовой маркировки резисторов с четырьмя и пятью полосами. 

резисторы их виды и обозначения на схемах

Резисторы для поверхностного монтажа (SMD – резисторы) с допуском в 2%, 5% и 10% маркируются цифрами. Первые две цифры из трех образуют число, которое необходимо умножить на 10 в степени третьего числа. Для обозначения точки в десятичной дроби, на ее месте ставят букву R. Маркировка 473 обозначает 47 умножить на 10 в степени 3, то есть 47х1000 = 47 кОм. 

SMD резисторы начиная с типоразмера 0805, с допуском в 1%, имеют четырехзначную маркировку, где первые три — мантисса (число, которое следует умножить), а четвертая — степень числа 10, на которое следует умножить мантиссу, чтобы получить значение номинала. Так, 4701 обозначает 470х10 = 4,7 кОм. Для обозначения точки в десятичной дроби, на ее место ставят букву R. 

Две цифры и одна буква применяются в маркировке SMD резисторов типоразмера 0603. Цифры — это код определения мантиссы, а буквы — код показателя степени числа 10 — второго множителя. 12D обозначает 130х1000 = 130 кОм. 

Обозначение резисторов на схемах 

На схемах резисторы обозначаются белым прямоугольником с надписью, и в надписи иногда содержится как информация о номинале резистора, так и информация о его максимальной рассеиваемой мощности (если она критична для данного электронного устройства). Вместо точки в десятичной дроби обычно ставят букву R, K, M – если имеются ввиду Ом, кОм и МОм соответственно. 1R0 – 1 Ом; 4K7 – 4,7 кОм; 2M2 – 2,2 МОм и т. д.

Чаще в схемах и на платах резисторы просто нумеруются R1, R2 и т. д., а в сопроводительной документации к схеме или плате дается список компонентов по этими номерами. 

Относительно мощности резистора, на схеме она может быть указана надписью буквально, например 470/5W – значит — 470 Ом, 5 ваттный резистор или символом в прямоугольнике. Если прямоугольник пустой, то резистор берется не очень мощный, то есть 0,125 — 0,25 ватт, если речь о выводном резисторе или максимум типоразмера 1210, если выбран резистор SMD.

Что такое резистор? Резистор — это самый распространенный радиоэлемент во всей радиоэлектронной промышленности. Я могу со 100% уверенностью сказать, что абсолютно на любой плате какого-либо устройства вы найдете хотя бы один резистор. Резистор имеет важное свойство — он обладает активным сопротивлением электрическому току. Существует также и реактивное сопротивление. Подробнее про реактивное и активное сопротивление.

Постоянные резисторы

Постоянное резисторы выглядят примерно вот так:

Слева мы видим большой зеленый резистор, который рассеивает очень большую мощность. Справа —  маленький крохотный SMD резистор, который рассеивает очень маленькую мощность, но при этом отлично выполняет свою функцию. Про то, как определить сопротивление резистора, можно прочитать в статье маркировка резисторов.

Вот так выглядит  постоянный резистор на электрических схемах:

Наше отечественное изображение резистора изображают прямоугольником (слева), а заморский вариант (справа), или как говорят — буржуйский, используется в иностранных радиосхемах.

Вот так маркируются мощности на советских резисторах:

Далее мощность маркируется с помощью римских цифр. V — 5 Ватт, X — 10 Ватт, L  -50 Ватт и тд.

Переменные резисторы

Переменные резисторы выглядят так:

На схемах обозначаются так:

Соответственно отечественный и зарубежный вариант.

А вот  и их цоколевка (расположение выводов):

Переменный резистор, который управляет напряжением называется потенциометром, а тот, который управляет силой  тока — реостатом. Здесь заложен принцип делителя напряжения и делителя тока соответственно. Различие между потенциометром и реостатом в схеме подключения самого переменного резистора. В схеме с реостатом в переменном резисторе соединяется серединный и крайний выводы.

Переменники, у которых сопротивление можно менять только при помощи отвертки или шестигранного ключика, называются подстроечными переменными резисторами. У них есть специальные пазы для регулировки сопротивления (отмечены красной рамкой):

А вот  так  обозначаются подстроечные резисторы и их схемы включения в режиме реостата и потенциометра.

Термисторы

Термисторы — это резисторы на основе полупроводниковых материалов. Их сопротивление резко зависит от температуры окружающей среды. Есть такой важный параметр термисторов, как ТКС — тепловой коэффициент сопротивления. Грубо говоря, этот коэффициент показывает на сколько изменится сопротивление термистора при изменении температуры окружающей среды.

Этот коэффициент может быть как отрицательный, так и положительный.  Если ТКС отрицательный, то такой термистор называют термистором :-), а если ТКС положительный, то такой термистор называют позистором.  У термисторов  при увеличении температуры окружающей среды сопротивление падает. У позисторов с увеличением температуры окружающей среды  растет и сопротивление.

Так как термисторы обладают отрицательным коэффициентом (NTC — Negative Temperature Coefficient — отрицательный ТКС), а позисторы положительным коэффициентом (РТС — Positive Temperature Coefficient — положительный ТКС), то и на схемах они будут обозначаться соответствующим образом.

Варисторы

Есть также особый класс резисторов, которые резко изменяют свое сопротивление при увеличении напряжения —  это варисторы. 

Это свойство варисторов широко используют от защиты перенапряжений в цепи, а  также от импульсных скачков напряжения. Допустим  у нас «скакануло» напряжение. Все это дело «чухнул» варистор и сразу же резко изменил сопротивление в меньшую сторону. Так как сопротивление варистора стало очень маленьким, то весь электрический ток сразу же начнет протекать через него, тем самым защищая основную цепь радиоэлектронного устройства. При этом варистор берет всю мощность импульса на себя и очень часто платит за это своей жизнью).

На схемах варисторы обозначаются вот таким образом:

Фоторезисторы

Большой популярностью также пользуются фоторезисторы. Они изменяют свое сопротивление, если на них посветить. В этих целях можно применять как солнечный свет, так и искусственный, например, от фонарика.

На схемах они обозначаются вот таким образом:

Тензорезисторы

Принцип действия их работы основан на растяжении тонких печатных проводников. При растяжении они становятся еще тоньше. Это все равно, что растягивать жевательную резинку. Чем больше вы ее растягиваете, тем тоньше она стает. А как вы знаете, чем тоньше проводник, тем бОльшим сопротивлением он обладает.

На схемах тензорезистор выглядит вот так:

Вот анимация работы тензорезистора, позаимствованная с Википедии.

Ну и как вы догадались, тензорезисторы используются в электронных весах, а также в различных датчиках, где применяется какое-либо давление, либо сила.

Последовательное и параллельное сопротивление резисторов

Все вышеописанные резисторы можно соединять параллельно или последовательно. При параллельном соединении выводы резисторов соединятся в общих точках.

В этом случае, чтобы узнать общее сопротивление всех резисторов в цепи, достаточно будет воспользоваться формулой, где сопротивление между точками А и В (RAB) и есть то самое R общее:

При последовательном соединении номиналы резисторов просто тупо суммируются

В этом случае

Резюме

Резистор — это радиокомпонент электронной промышленности, который используется абсолютно во всей радиоэлектронной аппаратуре. Он используется для создания делителей тока,  делителя напряжения, в качестве шунта и, конечно же, для ограничения силы тока.

Резистор обладает активным сопротивлением, в отличие от катушки индуктивности и конденсатора.

По конструктивному исполнению резисторы делятся на два класса: переменные и постоянные.

Существуют также подвиды резисторов — это фоторезисторы, термисторы, варисторы, тензорезисторы  и другие специфические редко используемые подвиды резисторов.

В электрических цепях для регулировки тока применяются резисторы. Выпускается огромное количество различных их видов. Чтобы определиться во всём многообразии деталей, для каждой вводится условное обозначение резистора. Они маркируются различными способами, в зависимости от модификации.

Типы резисторов

Резистор ‒ это устройство, которое имеет электрическое сопротивление, его основное назначение ‒ ограничение тока в электрической цепи. Промышленность выпускает различные типы резисторов для самых разных технических устройств. Их классификация осуществляется разными способами, один из них ‒ характер изменения сопротивления. По этой классификации различают 3 типа резисторов:

  1. Постоянные резисторы. У них не имеется возможности произвольно изменять величину сопротивления. По назначению они делятся на два вида: общего и специального применения. Последние делятся по назначению на прецизионные, высокоомные, высоковольтные и высокочастотные.
  2. Переменные резисторы (их ещё называют регулировочными). Обладают возможностью изменять сопротивление с помощью управляющей ручки. По конструктивному исполнению они очень разные. Есть совмещённые с выключателем, сдвоенные, строенные (то есть на одной оси установлено два или три резистора) и множество других разновидностей.
  3. Подстроечные резисторы. Применяются только во время настройки технического устройства. Органы настройки у них доступны только под отвёртку. Производится большое количество различных модификаций этих резисторов. Они применяются во всевозможных электротехнических и электронных устройствах, начиная от планшетников и заканчивая большими промышленными установками.

Некоторые типы рассмотренных резисторов приведены на нижеприведённой фотографии.

Классификация компонентов по способу монтажа

Существует 3 основных вида монтажа электронных компонентов: навесной, печатный и для микромодулей. Для каждого вида монтажа предназначены свои элементы, они сильно различаются и по размерам, и по конструкции. Для навесного монтажа применяются резисторы, конденсаторы и полупроводниковые приборы. Они выпускаются с проволочными выводами, чтобы можно было их впаивать в схему. В связи с миниатюризацией электронных устройств этот метод постепенно утрачивает актуальность.
Для печатного монтажа применяются более малогабаритные детали, с выводами для впаивания в печатную плату или без них. Для соединения со схемой эти детали имеют контактные площадки. Печатный монтаж существенно способствовал сокращению размеров электронных изделий.

Для печатного и микромодульного монтажа часто используются smd-резисторы. Они очень малы по размерам, легко встраиваются автоматами в печатную плату и микромодули. Они выпускаются различного номинального сопротивления, мощности и размеров. В новейших электронных устройствах преимущественно используются smd-резисторы.

Номинальное сопротивление и рассеваемая мощность резисторов

Номинальное сопротивление, выраженное в омах, килоомах или мегаомах, является основной характеристикой резистора. Эта величина приводится на принципиальных схемах, наносится непосредственно на резистор в буквенно-цифровом коде. В последнее время часто стало применяться цветовое обозначение резисторов.

Вторая важнейшая характеристика резистора — это рассеиваемая мощность, она выражается в ваттах. Любой резистор при прохождении через него тока нагревается, то есть рассеивает мощность. Если эта мощность превысит допустимую величину, наступает разрушение резистора. По стандарту обозначение мощности резисторов на схеме практически всегда присутствует, эта величина часто наносится и на его корпус.

Допуск номинального сопротивления и его зависимость от температуры

Большое значение имеет погрешность, или отклонение от номинальной величины, измеряемая в процентах. Невозможно абсолютно точно изготовить резистор с заявленной величиной сопротивления, обязательно будет отклонение от заданной величины. Погрешность указывается непосредственно на корпусе, чаще в виде кода из цветных полос. Оценивается она в процентах от номинального значения сопротивления.

Там, где существуют большие колебания температуры, немалое значение имеет зависимость сопротивления от температуры, или температурный коэффициент сопротивления, сокращённое обозначение — ТКС, измеряемый в относительных единицах ppm/°C. ТКС показывает, на какую часть от номинального меняется сопротивление резистора, если температура среды увеличивается (уменьшается) на 1°C.

Условное графическое обозначение резистора на схеме

При вычерчивании схем требуется соблюдение государственного стандарта ГОСТ 2.728-74 на условные графические обозначения (УГО). Обозначение резистора любого типа – это прямоугольник 10х4 мм. На его основе создаются графические изображения для других типов резисторов. Кроме УГО, требуется обозначение мощности резисторов на схеме, это облегчает её анализ при поиске неисправностей. В нижеприведённой таблице указаны УГО постоянных сопротивлений с указанием рассеиваемой мощности.

Ниже на фотографии изображены постоянные резисторы разной мощности.

Условное графическое обозначение переменных резисторов

УГО переменных резисторов наносятся на принципиальную схему так же, как и постоянные резисторы, по государственному стандарту ГОСТ 2.728-74. В таблице приведено изображение этих резисторов.

На фотографии ниже изображены переменные и подстроечные резисторы.

Стандартное обозначение сопротивления резисторов

Международными стандартами принято обозначать номинальное сопротивление резистора на схеме и на самом резисторе немного по-разному. Правила этого обозначения вместе с образцами примеров приведены в таблице.

Полное обозначение Сокращённое обозначение
Единица измерения Обозн. ед. изм. Предел номин. сопротивления на схеме на корпусе Предел номин. сопротивления
Ом Ом 999,9 0,51 E51 или R51 99,9
5,1 5E1; 5R1
51 51E
510 510E; K51
Килоом кОм 999,9 5,1k 5K1 99,9
51k 51K
510k 510K; M51
Мегаом МОм 999,9 5,1M 5M1 99,9
51M 51M
510M 510M

Из таблицы видно, что обозначение на схемах резисторов постоянного сопротивления делаются буквенно-цифровым кодом, сначала идёт числовое значение сопротивления, затем указывается единица измерения. На корпусе резистора принято в цифровом обозначении вместо запятой использовать букву, если это омы, то ставится E или R, если же килоомы, то буква K. При обозначении мегаомов вместо запятой применяется буква M.

Цветовая маркировка резисторов

Цветовое обозначение резисторов было принято, чтобы проще было нанести информацию о технических характеристиках на их корпусе. Для этого наносится несколько цветовых полосок разного цвета. Всего в обозначении полосок принято 12 различных цветов. Каждый из них имеет своё определённое значение. Цветовой код резистра наносится с края, при низкой его точности (20%) наносится 3 полоски. Если точность выше, на сопротивлении можно увидеть уже 4 полоски.

При высокой точности резистора наносится 5-6 полосок. У маркировки, содержащей 3-4 полоски, первые две обозначают величину сопротивления, третья полоска ‒ это множитель, на него умножается эта величина. Следующая полоска определяет точность резистора. Когда маркировка содержит 5-6 полосок, первые 3 соответствуют сопротивлению. Следующая полоска ‒ это множитель, 5-я полоска соответствует точности, а 6-я — температурному коэффициету.

Для расшифровки цветовых кодов резисторов существуют справочные таблицы.

Резисторы для поверхностного монтажа

Поверхностный монтаж — это когда все детали располагаются на плате со стороны печатных дорожек. В этом случае не сверлятся отверстия для монтажа элементов, они припаиваются к дорожкам. Для этого монтажа промышленность выпускает широкий набор smd-компонентов: резисторы, диоды, конденсаторы, полупроводниковые приборы. Эти элементы гораздо меньше по размерам и технологически приспособлены для автоматизированного монтажа. Использование smd-компонентов позволяет существенно уменьшить размеры изделий электроники. Поверхностный монтаж в электронике практически уже вытеснил все другие виды.

При всех достоинствах рассматриваемого монтажа он имеет ряд недостатков.

  1. Печатные платы, изготовленные по этой технологии, боятся ударов и других механических нагрузок, так как при этом повреждаются smd-компоненты.
  2. Эти компоненты боятся перегрева при пайке, потому что от сильных перепадов темературы они могут потрескаться. Этот дефект сложно обнаружить, он проявляется обычно во время работы.

Стандартное обозначение smd-резисторов

В первую очередь smd-резисторы различаются типоразмерами. Самый маленький типоразмер ‒ 0402, чуть больше – 0603. Самый ходовой типоразмер smd-резистора – 0805, и побольше — 1008, следующий типоразмер 1206 и самый большой — 1812. Резисторы самого малого типоразмера имеют и самую малую мощность.

Обозначение smd-резисторов осуществляется специальным цифровым кодом. Если резистор имеет типоразмер 0402, то есть самый маленький, то он никак не маркируется. Резисторы других типоразмеров добавочно различаются по допуску номинального сопротивления: 2, 5, 10%. Все эти резисторы имеют маркировку из 3 цифр. Первая и вторая из них показывают мантиссу, третья — множительный коэффициент. Например, код 473 читается так R=47∙103 Ом=47 кОм.

Все резисторы, которые имеют 1% допуск, а типоразмер больше 0805, имеют маркировку из четырёх цифр. Как и в предыдущем случае, первые цифры показывают мантиссу номинала, а на множитель указывает последняя цифра. Например, код 1501 расшифровывается так: R=150∙101=1500 Ом=1.5 кОм. Аналогично читаются и остальные коды.

Простейшая принципиальная схема

Правильное обозначение на схемах резисторов и других элементов – основное требование государственных стандартов при проектировании электронных и электротехнических изделий. Стандарт устанавливает правила на условные обозначения резисторов, конденсаторов, индуктивностей и других компонентов схем. На схеме указывается не только обозначение резистора или другого элемента схемы, но также его номинальное сопротивление и мощность, а для конденсаторов — рабочее напряжение. Ниже приведён пример простейшей принципиальной схемы с элементами, обозначенными по стандарту.

Знание всех условных графических обозначений и чтение буквенно-цифровых кодов к элементам схем позволит легко разобраться в принципе работы схемы. В данной статье рассмотрены только резисторы, а элементов схем довольно много.