1. Rezistoare Rezistorul este componenta de circuit caracterizat prin proprietatea numit rezisten

electric. Rezistena electric (denumit n continuare rezisten) este proprietatea rezistorului de a se opune trecerii curentului electric prin el. Rezistena electric a unui rezistor care are la borne tensiunea U i prin care trece intensitatea curentului electric I, este raportul dintre acestea.

A] [ I

[V] U ][ R 1.1

Unitatea de msur pentru rezisten este ohmul (), care este definit ca raportul dintre volt i amper.

A 1

V 1 1 1.2

Un conductor omogen cu rezistivitatea , seciunea S i lungimea l, are rezistena dat de relaia:

S

l R 1.3

n general rezistoarele au dou borne, dar exist i excepii, cum ar fi poteniometrele i semireglabilele, care au 3 borne.

1.1. Clasificarea rezistoarelor

Din punct de vedere constructiv, rezistoarele pot fi: fixe (au rezistena stabilit n procesul de fabricaie constant pe parcursul ntregii perioade de funcionare) i variabile (rezistena poate fi modificat n anumite limite n timpul funcionrii);

Dup caracteristica tensiune-curent, rezistoarele pot fi: liniare (au caracteristica tensiune-curent liniar) i neliniare (au caracteristica tensiune-curent neliniar);

Dup modul de realizare a elementului rezistiv, rezistoarele pot fi: peliculare (elementul rezistiv este format dintr-o pelicul subire de material conductor depus pe un suport izolat), bobinate (sunt constituite dintr-un conductor metalic cu rezistivitate mare bobinat pe un suport izolator), de volum (elementul rezistiv este constituit din ntregul corp al rezistorului ) i integrate (materialul rezistiv poate fi materialul semiconductor sau depunerea pelicular a unui material rezistiv pe suportul circuitului);

Dup destinaie, rezistoarele pot fi: de uz general (se folosesc n aparatura electronic de uz general), etalon (au valorile coeficienilor de variaie foarte mici), de precizie (se utilizeaz n aparatura de msur i control, la echipamente medicale, n telecomunicaii, la echipamente militare i spaiale, etc.), cu rezisten ridicat (se utilizeaz n aparatura de msurare a curenilor foarte mici), pentru nalt tensiune (se utilizeaz ca divizoare de tensiune sau atenuatoare n echipamente de nalt tensiune), pentru nalt frecven ( se utilizeaz la echipamentele care funcioneaz la nalt frecven) i miniatur (se utilizeaz pentru echipamentele miniaturizate i n circuite imprimate);

Dup modul de marcare, rezistoarele pot fi: marcate n clar i marcate cu codul culorilor;

n tabelul urmtor sunt prezentate simboluri ale diferitelor tipuri de rezistoare.

SIMBOL SEMNIFICAIA

Rezistor

2

Poteniometru, rezistor reglabil

Semireglabil

Varistor (rezistor cu rezisten neliniar, dependent de tensiune)

Rezistor de putere, element de nclzire

unt

Rezistor cu dou prize fixe

Termistor (rezistor cu rezisten neliniar, dependent de temperatur)

Poteniometru cu ajustare predeterminat

1.2. Conectarea rezistoarelor n circuit La conectarea n serie a n rezistoare (figura), valoarea rezistenei echivalente a celor

n rezistoare va fi:

n

1i

in321 R R......RRR R 1.4

Figura 1

La conectarea n paralel a n rezistoare (figura), valoarea rezistenei echivalente a

celor n rezistoare va fi:

n

i iR1n321

1

R

1......

R

1

R

1

R

1

R

1 1.5

Figura 2

n cazul a 2 rezistoare legate n paralel, rezistena echivalent este dat de relaia:

21

21

RR

RR R

1.6

3

1.3. Parametrii rezistoarelor

Principalii parametri ai rezistoarelor sunt: Rezistena nominal - Rn reprezint valoarea rezistenei nscrise pe corpul

rezistorului, marcat n clar sau n codul culorilor; valorii nominale i se asociaz ntotdeauna tolerana, care este dat n procente; tolerana exprim procentual abaterea maxim admisibil a valorii reale R fa de Rn ;

Tolerana [%] 100 R

R -Rmax t

n

n 1.7

Puterea nominal disipat - Pd - reprezint puterea maxim disipat n condiii specifice de funcionare (timp, mod de rcire, temperatura ambiant);

Tensiunea nominal - Un - tensiunea maxim care poate fi aplicat la bornele rezistorului n regim de funcionare ndelungat fr modificarea parametrilor acestuia;

Domeniul de temperatur - TminTmax - reprezint intervalul de temperatur pentru care rezistorul poate funciona timp ndelungat n parametrii nominali; influena temperaturii asupra rezistenei rezistorului este pus n eviden prin coeficientul de temperatur a rezistenei definit ca:

K][1/ dt

dR

R

1 0R 1.8

Factorul de zgomot - U

E zg - reprezint raportul dintre tensiunea de zgomot i

tensiunea continu aplicat; toate rezistoarele prezint zgomot termic, iar relaia care definete puterea zgomotului termic este:

fkT Pz 1.9

unde: T - temperatura absolut a corpului rezistorului; f - banda de frecven n care se

consider zgomotul; k - constanta lui Boltzman, J/K 10 1,3806k -23 ;

Rezistoarele variabile (poteniometrele) au n plus urmtorii parametri [1]: Rezistena iniial - r0 reprezint valoarea rezistenei n poziia iniial a contactului

mobil; Rezistena de contact rk reprezint rezistena dintre contactul mobil i elementul

rezistiv;

Legea de variaie a rezistenei - )r ,r ,,(R f R k0n - reprezint valoarea rezistenei n

poziia iniial a contactului mobil, unde reprezint, n procente, poziia relativ a cursorului.

1.4. Divizoare de tensiune Un circuit foarte des folosit n electronic este divizorul de tensiune. Este un circuit

simplu format din 2 rezistoare (sau mai multe) i dac se cunosc tensiunea care cade pe cele dou rezistoare, U1, i valorile celor dou rezistoare, R1 i R2, se poate determina tensiunea care cade pe unul din rezistoare, n cazul nostru pe R2, n funcie de elementele cunoscute. Tensiunea U1 este dat de relaia urmtoare, unde I este intensitatea curentului care trece prin cele dou rezistoare:

) R R ( I U 211 1.10

Din relaia 1.10 se poate determina intensitatea curentului care trece prin cele dou rezistoare, I:

21

1

R R

UI

1.11

Tensiunea U2 este dat de relaia:

22 RIU 1.12

i dac intensitatea curentului din relaia 1.11 se nlocuiete n relaia 1.12 se va obine:

21

212

RR

RUU

1.13

1.5. Divizoare de curent Un alt circuit simplu folosit n electronic este divizorul de curent. Dac se cunosc

valorile rezistenelor celor dou rezistoare i intensitatea curentului I, se pot determina valorile intensitii curentului prin cele dou ramuri, I1 i I2.

Conform primei legi a lui Kirkhoff,

21 III 1.14

iar tensiunile la bornele celor dou rezistoare sunt egale,

21 UU 1.15

sau

2211 RIRI 1.16

Din relaia 1.16 se obine:

1

221

R

RII 1.17

iar prin nlocuirea relaiei 1.17 n relaia 1.14 i efectuarea calculelor se obine:

21

12

RR

RII

1.18

Similar se obine relaia pentru determinarea intensitii curentului I1:

21

21

RR

RII

1.19

1.6. Rezistoare neliniare A. Termistorul este un rezistor a crui rezisten depinde n mod stabil i reversibil de

temperatur [3]. Dup modul de variaie a rezistenei, termistoarele se mpart n: Termistoare cu coeficient de temperatur negativ - au la baz dependena de

temperatur a conductibilitii semiconductoarelor; Termistoare cu coeficient de temperatur pozitiv se pot utiliza numai ntr-un interval

de temperaturi. B. Varistorul este un rezistor a crui rezisten se modific n funcie de tensiunea de la

bornele sale. Caracteristica curent-tensiune este neliniar.

5

C. Fotorezistorul este rezistorul a crui rezisten depinde de fluxul luminos incident pe elementul rezistiv [3] . Dependena rezistenei este bazat pe efectul fotoelectric intern al materialelor semiconductoare.

1.7. Marcarea rezistoarelor Marcarea rezistoarelor se realizeaz n clar sau folosind codul culorilor (prezentat la

anexa 1). La marcarea n clar se nscrie o valoare, factorul de multiplicare i o liter ce

simbolizeaz tolerana sau valoarea toleranei n cifre.

Factorul de multiplicare

Litera

1 R

103 K

106 M

109 G

1012 T

Tolerana [%] Litera

0,1 % B 0,25 % C 0,5 % D 1 % F 2 % G 5 % J 10 % K 20 % M 30 % N

Exemplu: 4K7 = 4,7 k = 4.700

2. Condensatoare

Condensatorul electric este un component electronic compus din conductoare

(armturi) desprite printr-un dielectric. Condensatorul electric (denumit n continuare condensatorul) este caracterizat prin mrimea electric denumit capacitate. Conectarea n circuit se face prin intermediul a dou terminale aflate n contact strns cu armturile metalice.

Capacitatea unui condensator este raportul dintre cantitatea de electricitate acumulat i diferena de potenial dintre armturi ( tensiunea electric) i este definit de relaia:

U

Q

VV

QC

21

1.20

Unitatea de msur a capacitii este faradul, definit prin relaia:

V 1

C 1F 1 1.21

Faradul este o unitate de msur mare i de obicei se utilizeaz submultiplii si: microfaradul, nanofaradul i picofaradul.

2.1. Clasificarea condensatoarelor

Dup modul de variaie a capacitii, condensatoarele sunt: cu capacitate fix, cu capacitate variabil i cu capacitate semireglabil;

Condensatoarele cu capacitate fix se mpart n: condensatoare cu dielectric gazos, condensatoare cu dielectric solid i condensatoare cu dielectric format din oxizi;

Condensatoarele cu dielectric solid se mpart n: condensatoare ceramice, condensatoare cu mic, condensatoare cu sticl i cu pelicule plastice;

6

Condensatoarele cu dielectric format din oxizi se mpart n: condensatoare electrolitice cu aluminiu i condensatoare electrolitice cu tantal;

Condensatoarele cu capacitate variabil i cu capacitate semireglabil se mpart n: condensatoare cu aer i condensatoare cu dielectric solid;

Din punct de vedere constructiv, condensatoarele sunt: cilindrice, plane, bobinate i multistrat.

n tabelul urmtor sunt prezentate simboluri ale diferitelor tipuri de condensatoare.

SIMBOL SEMNIFICAIA

Condensator, simbol general

Condensator, simbol general tolerat

Condensator electrolitic

Condensator electrolitic, simbol tolerat

Condensator electrolitic, simboluri nestandardizate

Condensator variabil

Condensator variabil, simbol tolerat

Condensator semireglabil

Condensator semireglabil, simbol tolerat

2.2. Conectarea condensatoarelor n circuit La conectarea n serie a n condensatoare (figura), valoarea capacitii echivalente a

celor n condensatoare va fi:

C

1......

C

1

C

1

C

1

C

1

n321

1.22

n cazul a 2 condensatoare legate n paralel, capacitatea echivalent este dat de relaia:

21

21

CC

CC C

1.23

La conectarea n paralel a n condensatoare (figura), valoarea capacitii echivalente a celor n condensatoare va fi:

7

n

1i

in321 C C......CCC C 1.24

2.3. Parametrii condensatoarelor

Principalii parametri ai condensatoarelor sunt:

capacitatea nominala (Cn) si toleranta acesteia, specificate la o anumita frecventa (50, 800 sau 1000 Hz);

tensiunea nominala (Vn) care reprezinta valoarea maxima a tensiunii continue sau a tensiunii efective care nu produce strapungerea condensatorului in functionare indelungata;

rezistenta de izolatie (Riz), care reprezinta valoarea raportului tensiune-curent continuu la un minut dupa aplicarea tensiunii;

tangenta unghiului de pierderi (tg c) care reprezinta raportul dintre puterea activa si cea reactiva, masurate la aceeasi frecventa la care a fost masurata capacitatea nominala.

2.4. Condensatoare electrolitice Condensatoarele electrolitice prezint proprieti remarcabile (permitivitate i rigiditate

mare) i posibilitatea de obinere a unei pelicule sub un micron, ceea ce duc la realizarea de

capaciti specifice mari (sute 3/ cmF ).Ele se bazeaz pe proprietatea oxizilor unor metale

ca aluminiul i tantalul, de a conduce ntr-un sens i de a prezenta o rezisten de blocare mare n cellalt sens. De aceea, aceste condensatoare sunt polarizate.

Anodul este format dintr-o folie de aluminiu de nalt puritate, groas de 60-100 microni, care este oxidat simultan pe ambele pri prin electroliz. Stratul de oxid gros de circa o miime de micron pentru fiecare volt al tensiunii nominale, constutuie dielectricul. Pentru mrirea suprafeei anodului i deci pentru obinerea de capaciti mari ntr-un volum mic, ea nu este neted ci asperizat prin corodare electrochimic.

Catodul este o soluie de acid boric, hidroxid de amoniu i glicoletilen, care ptrunde n toi porii anodului. Aceast soluie este meninut n contact cu stratul de oxid anodic pe toat suprafaa prin impregnarea a 2-5 foie de hrtie fr impuriti. Contactul catodic se realizeaz prin alt folie de aluminiu dar de grosime mult mai mic (10 microni), care se aeaz peste foile de hrtie. ntreg ansamblul, format dintre dou folii de aluminiu (anodul i contactul catodic), avnd ntre ele foiele de hrtie este apoi rulat pn capt o form cilindric. Acesta se introduce apoi n tuburi de aluminiu etanate cu dopuri de cauciuc. Contactul anodic este izolat iar contactul catodic se leag la carcas.

Dup asamblarea condensatoarelor, urmeaz procesul de formare care const n aplicarea unei tensiuni (UF) mai mare cu 5 10% fa de tensiunea de vrf. UV este mai mare cu 10 50%, dect tensiunea nominal (Un). Funcionarea condensatoarelor la tensiuni mai mari ca UV duce la creterea rapid a curentului de fug manifestat prin nclzirea puternic i degajare de gaze i n ultim instan deteriorarea lor.

8

Dac se aplic o tensiune invers (minus pe anod), atunci condensatorul nu conduce pn la o valoare de 2-3 V, dup care curentul crete brusc asemntor cu o diod Zener, producndu-se deteriorarea printr-o nclzire exagerat. Fenomenul se explic prin faptul c stratul de oxid depus pe folia de metal (aluminiu) se comport ca o jonciune semiconductoare metal oxid (MO) de tip NP cu pragul de deschidere de 2 3 V.

Dac dorim obinerea de condensatoare de mare capacitate nepolarizate, acestea se realizeaz prin legarea n serie dar n antifaz a dou condensatoare electrolitice (ambii anozi sau ambii catozi conectai mpreun).

Gama de valori a condensatoarelor electrolitice este foarte larg mergnd de la 1 F pn la 10000 F. Toleranele uzuale sunt n limitele de 20% i +100%. Domeniul admis al temperaturilor de lucru este cuprins ntre 20C i +70C. Curentul de fug depinde de capacitatea i tensiunea nominal putnd fi determinat cu o relaie dat n catalog pentru fiecare tip de condensator.

Datorit modului de realizare constructiv, condensatoarele electrolitice prezint o inductan pronunat care este suprtoare n circuitele de decuplare. De aceea, cnd este necesar, se monteaz n paralel, condensatoare de valori mici, neinductive, cum ar fi condensatoarele ceramice sau cele cu poliester metalizat.

O problem specific condensatoarelor electrolitice apare atunci cnd din diferite motive, acestea nu sunt utilizate un timp mai mare de un an de zile. n acest cay are loc o degradare a stratului de oxid de ctre electrolit i pentru a le face reutilizabile este necesar a le aplica o tensiune nominal timp de circa o or.

Un alt condensator electrolitic este condensatorul cu tantal n care anodul este sintetizat din pulbere de tantal, care apoi se oxideaz, iar ca electrolit se utilizeaz o pelicul solid semiconductoare de MnO2. Condensatoarele cu tantal sunt utilizate n domeniul de temperatur -80C i +85C.

Fa de condensatoarele electrolitice cu aluminiu, condensatoarele cu tantal prezint o serie de avantaje:

- gama frecvenelor de lucru este mai larg; - temperatura minim de funcionare este mai cobort; - fiabilitatea este mai ridicat; - timpul de stocare este mai mare; - curentul de fug este extrem de mic.

Dezavantajul condensatoarelor cu tantal se manifest n comportarea n regim de impulsuri, prin cristalizarea Ta2O5 n punctele slabe ale peliculei (curent de fug mrit), ceea ce duce la strpungere termic. mbuntirea comportrii n regim de impulsuri s-a obinut prin utilizarea pentoxidului de tantal dopat (cu molibden) ameliornd i rezistena la tensiunea invers, curentul n sens direct crescnd nesemnificativ. Condensatoarele electrolitice cu aluminiu acoper gama (0,5150.000) F i tensiuni nominale pn la 500V, iar cele cu

tantal pn la o tensiune de 100+125 V, cu tolerane mai strnse, pn la 5%.

3. Bobine

3.1 Structura i clasificarea bobinelor

Datorit diversitii foarte mari a bobinelor utilizate n radioelectronic nu exist o producie de serie mare standardizat a acestora (ca la rezistoare sau condensatoare). Aa dar bobinele se construiesc numai de ctre utilizatori (n serii mici sau unicale) n funcie de necesiti. n general fiecare circuit care include bobine se calculeaz pornind de la valorile normalizate ale celorlalte componente pasive.

9

Bobina (inductorul) este o component pasiv de circuit pentru care n mod ideal ntre

tensiunea la bornele sale U(t) i curentul ce o parcurge I(t) exist relaia dt

diLU ; L

inductivitatea sau inductana i se msoar n SI este Henri (H) dar se folosesc submultiplii

nH, H, mH. Elementele componente ale unei bobine sunt carcasa, nfurarea, miezul i ecranul. Cu excepia nfurrii celelalte elemente nu intr ntr-un mod obligatoriu n structura unei bobine. a) carcasa suportul pe care se nfoar conductorul bobinei, ea are n general o form

tubular i este realizat din material uor de prelucrat dar cu proprieti izolatoare i cu o rezisten mecanic satisfctoare.

b) nfurarea (bobinajul) constituie elementul principal i indispensabil a oricrei bobine. Se caracterizeaz prin: diametru, numrul de spire seciunea conductorului, pas, numr de straturi. Cel mai frecvent se utilizeaz conductoare din Cupru avnd seciunea circular i diametru n limite normale. n cazul unor cureni foarte mari se utilizeaz conductoare cu seciune dreptunghiular sau ptratic uneori chiar tubular pentru a permite rcirea cu ap, nse se mai pot folosi conductoare i din Aluminiu. n cazul bobinelor de frecven joas conductoarele snt izolate cu email i fibre textile sau cu fibre anorganice. n cazul bobinelor de nalt frecven se utilizeaz conductoare liate (fascicul de fire subiri de metal rsucit, sau nersucit, folosit drept conductor electric) constituite din 7 15 conductoare de diametru foarte redus i izolate individual formnd ansambluri (ansamblu la rndul sau se izoleaz cu bumbac sau mtase). n domeniul frecvenelor foarte nalte se utilizeaz conductoare din Cupru argintat izolate cu email, mtas sau chiar neizolate cnd se utilizeaz bobine cu spire puine i rare.

c) Miezul - intr n componena majoritilor bobinelor ntruct permite obinerea unor inductiviti de valori mai mari i reglabile. Se utilizeaz miezuri magnetice din alam sau Cupru.

d) Ecranul este facultativ i se utilizeaz pentru a nltura potenialele, cuplajele parazite (electrice sau magnetice). n consecin criteriile de clasificare a bobinelor pot fi:

- considerente constructive cu carcas (forma sau tipul carcasei, tipul bobinajului, numrul de spire, numrul de straturi, prezena sau absena ecranului, a miezului etc.).

3.2.Parametrii bobinelor

Tensiunea nominal Un este tensiunea maxima pentru care se dimensioneaz izolaia bobinei

Tensiunea de serviciu Us este tensiunea care se aplica la capetele infasurarii bobinei intr-un anume regim de lucru.

Rezistenta R a bobinei este o mrime care se pot evidenia daca bobina este alimentata cu tensiune continua. Din legea lui Ohm, rezulta:

R=I

U

Inducia proprie a bobinei L depinde de dimensiunile acesteia de numrul de spire i de materialul miezului magnetic, conform relaiei:

L=N2 l

A

Inducia proprie a bobinei se mai poate calcula in funcie de fluxul magnetic si de curentul care strbat bobina, conform relaiei:

10

L=i

Impedana Z a bobinei se manifesta la alimentarea acesteia cu tensiunea alternativa si se poate calcula cu relaia:

Z=I

U

Reactana inductiva XL=2fL Impedana se poate calcula in funcie de rezistenta si de reactana inductiva:

Z2=R2+XL2

Factorul de calitate Q este raportul dintre reactana inductiva si rezistenta:

Q=R

X L