Что такое цифровой потенциометр и где он применяется

Цифровые и механические потенциометры: отличия

«Эволюция» резисторов не стоит на месте. Поэтому все реже в различных видах аппаратуры, начиная от любительского радио и заканчивая устройствами с ЖК-дисплеями, можно встретить механические варианты радиоэлементов. Им на смену пришли цифровые потенциометры.

Хотя пользователи отмечают, что функционал обычных резисторов и ЦП сопоставим, по техническим параметрам и надежности у последних потенциал намного выше.

ЦП и ПР — взаимозаменяемые резисторы с широкими разбегом сопротивления. Но есть у них и отличия:

• Механические потенциометры могут выдерживать большие нагрузки напряжения и успешно рассеивать мощность. Но со временем они изнашиваются, при этом их технические показатели ухудшаются. Связаны подобные изменения с особенностью конструкции ПР. Цифровым аналогам это не грозит, так как у них отсутствуют механические части, которые первыми подвергаются износу, разбалтываются или меняют форму.
• Механические резисторы очень чувствительны к встряскам и ударам, а их подвижный элемент со временем может окислиться, что также сказывается на сроке эксплуатации. ЦП состоит из нескольких микросхемных переключателей (КМОП), что делает его устойчивым к различным воздействиям — ударам, изменениям в окружающей среде, износу и другому.

Таким образом, вполне логично, что во все виды современных электронных устройств встраиваются цифровые потенциометры.

РЕЗИСТОРЫ

Продолжаем наш цикл справочных материалов для начинающих радиолюбителей, и в этой статье мы поговорим о резисторах, они присутствуют в любой электронной схеме, даже самой простой. Делятся они на два вида: переменные и постоянные. Распространенные постоянные резисторы, используемые в электронных схемах, имеют мощность от 0.125 до 2 Ватт. Если быть более точным, то это ряд 0.125 Вт, 0.25 Вт, 0.5 Вт, 1 Вт, 2 Вт. Конечно, есть и более мощные резисторы, например проволочные, но они редко используются в электронных схемах. На рисунке ниже изображены внешний вид и габариты резисторов, а также их обозначения на принципиальных схемах.

Схематическое обозначение постоянных резисторов

Из них чаще всего в электронике используются резисторы мощностью от 0.125 до 0.5 Ватт. Резисторы бывают как обычные, с допуском 5-10%, так и прецизионные с допуском 0.1-1%. Существуют и более точные резисторы, но в большинстве радиолюбительских конструкций такая точность не требуется. Если резистор может менять сопротивление — его называют переменным (или подстроечным). Фото переменных резисторов:

Резисторы переменные

Переменные резисторы также бывают проволочные и непроволочные, проволочные обычно бывают рассчитаны на большую мощность. Устройство непроволочного переменного резистора можно видеть на рисунке:

Конструкция переменного резистора

Устроен резистор следующим образом, на основании из гетинакса в виде дуги нанесен слой из сажи смешанной с лаком. У этого резистора между первым и вторым контактом (на рисунке), другими словами между крайними выводами сопротивление неизменно, а между средним и крайними выводами изменяется при вращении ручки резистора. К этому слою обладающему сопротивлением прилегает подвижный контакт, соединенный с центральным выводом. Очень часто при интенсивном использовании регулятором, этот слой сажи истирается, и сопротивление резистора при вращении ручки резистора изменяется скачкообразно, становясь иногда даже больше максимального положенного по номиналу. Из-за этого износа и происходит шуршание и треск из динамиков, а иногда при сильном износе звучание пропадает совсем. Переменные резисторы бывают как одинарные, так и сдвоенные, сдвоенные обычно используются в устройствах со стерео звучанием. Также к переменным резисторам относятся подстроечные резисторы:

Подстроечный резистор

Они отличаются от стандартных переменных отсутствием ручки и регулируются вращением вала отвёрткой. Также переменные резисторы бывают однооборотные и многооборотные. Схематическое изображение переменного и подстроечного резистора на рисунке ниже:

Схематическое изображение переменного резистора

На советских резисторах МЛТ был написан номинал резистора, на импортных резисторах маркировка осуществляется нанесением разноцветных колец, в первых двух кольцах закодирован номинал, третье кольцо множитель, четвёртое кольцо это допуск резистора (для обычных не прецизионных резисторов).

Цветовая маркировка резисторов

Встречается маркировка большим, чем четыре, количеством колец, расшифровать маркировку поможет следующий рисунок:

Прецизионные резисторы цветовая маркировка

Иногда возникает надобность узнать номинал резистора, а по цветовой маркировке это сделать, по каким-либо причинам затруднительно. В таком случае нужно обратиться к принципиальной схеме устройства. На таких схемах номинал резистора обозначается следующим образом, например: 150 означает 150 Ом (единицы измерения не указываются), 100 К означает 100 КилоОм, 2 М означает 2 МегаОма. Иногда при сборке какой-либо схемы нужного номинала нет под рукой, но есть много резисторов других номиналов, в таком случае может помочь последовательное или параллельное соединение резисторов. Формулы подсчета всем известны из учебников физики, но если кто подзабыл, приведу здесь их:

При последовательном соединении

При параллельном соединении

В последнее время многие переходят на SMD детали, из них наиболее распространены резисторы размеров 0805 и 1206. Определить номинал SMD резистора очень просто, первые две цифры показывают сопротивление резистора, третья цифра количество нулей. Пример: нанесена маркировка 332, это значит 33 плюс два нуля, получается 3300, то есть 3.3 КилоОма. Менее распространены в электронике, но тем не менее находят применение терморезисторы и фоторезисторы. На рисунке ниже изображено схематическое изображение терморезисторов:

Терморезисторы схематическое изображение

У терморезисторов сопротивление зависит от температуры. Если с повышением температуры сопротивление терморезистора увеличивается, то температурный коэффициент сопротивления ТКС положительный, если же с повышением температуры сопротивление уменьшается, то ТКС отрицательный. Терморезистор изображен на фотографии ниже:

Терморезистор фото

На следующем рисунке изображён фоторезистор, как его рисуют на схемах:

Фоторезистор схематическое изображение

Он представляет собой полупроводниковый прибор, сопротивление которого меняется под действием света.

Фоторезистор — внешний вид

Фоторезисторы особенно широко используются в устройствах автоматики. Привожу типовую схему включения полупроводникового фотодетектора:

Типовая схема полупроводникового фотодетектора

В общем резистор можно смело считать кирпичиком любой радиосхемы, так как это самый распространённый элемент в радиоэлектронике. С вами был
AKV.
Форум по деталям

Форум по обсуждению материала РЕЗИСТОРЫ
ЭЛЕКТРОЛИЗЕР ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ВОДОРОДА
Обзор китайского устройства для электролиза воды — фото, видео, описание работы.

РАДИОУПРАВЛЯЕМЫЙ ТРАКТОР ИЗ ОБЫЧНОГО
Переделываем игрушку обычный трактор в радиоуправляемый — фотографии процесса и получившийся результат.MINILED И MICROLED ДИСПЛЕИ
Что такое OLED, MiniLED и MicroLED телевизоры — краткий обзор и сравнение технологий.ВОЗМОЖНОСТИ БЕСПРОВОДНОГО ПИТАНИЯ
Про использование технологии беспроводного питания различных устройств.

Что нужно учесть при выборе ЦП

При необходимости купить цифровой потенциометр следует знать, на какие его параметры обращать внимание. Среди них:

• Уровень входного сигнала (напряжение).
• Максимальный показатель мощности и тока.
• Импеданс (показатель полного сопротивления).
• Уровень разрешения.
• Количество каналов.
• Линейность сопротивления.
• Положение при включении.
• Наличие или отсутствие энергозависимой памяти.
• Интерфейс резистора.
• Размер устройства.

Отдавать предпочтение нужно тому ЦП, параметры которого больше всего подходят под конкретную задачу. Например, последний показатель крайне важен для приложений и схем, критически ограниченных по размеру. Хотя некоторые пользователи отмечают, что можно сделать подобный потенциометр своими руками, такая работа не стоит затраченного времени и сил. В продаже настолько большой выбор ЦП, да еще по доступной цене, что можно подобрать для любых целей и устройств.

Главные параметры ЦП

Самым важным показателем данного вида резистора является количество шагов, то есть коммутируемых отводов. Чаще всего оно соотносится к степени числа 2. Наиболее распространенными являются ЦП от 32 до 256 шагов.

Также при выборе устройства важным параметром считается полное сопротивление. В продаже чаще всего можно встретить резисторы с показателями 10 кОм, 50 кОм и 100 кОм.

Также нужно уделить внимание показателю максимального напряжения на выводах, в крайнем положении, посмотреть на уровень допустимого тока, нелинейность, температурный коэффициент и рассеивающую мощность.

Показатели устройств могут отличаться у разных производителей, так что подбирать лучше, исходя из потребностей аппаратуры, для которой они применяются. Ниже приведена таблица с параметрами, характеристиками и особенностями потенциометров.

Основные параметры переменных резисторов

Параметры переменных резисторов можно разделить на две группы: параметры общие с постоянными резисторами и специальные параметры, характерные только для переменных резисторов.

Параметры общие с постоянными резисторами:

1. Номинальное сопротивление (номинал);
2. Допустимое отклонение от номинала;
3. Номинальная рассеиваемая мощность;
4. Температурный коэффициент;
5. Уровень собственных шумов;

Специальные параметры для переменных резисторов:

1. Функциональная характеристика
2. Разрешающая способность
3. Минимальное сопротивление
4. Износоустойчивость

Функциональная характеристика

Функциональная характеристика (taper) – зависимость сопротивление переменного резистора от положения подвижного контакта. Функциональная характеристика переменного резистора бывает:

• линейная;
• нелинейная.

Переменные резисторы с нелинейной характеристикой как правило применяются в аудиоаппаратуре для регулировки уровня громкости, тембра и т.д. Наибольшее распространение получили следующие нелинейные характеристики:

• логарифмическая;
• обратнологарифмическая.

А — линейная (linear), Б-логарифмическая (Reverse Log, Reverse Audio), В-обратнологарифмическая (Logarithmic, Audio)

Стоит отметить, что обозначение фунциональных характеристик в отечественной документации отличается от зарубежной: обратнологарифмическая характеристика в иностранной документации обозначается как Logarithmic.

Разрешающая способность

Разрешающая способность — минимальное изменение сопротивления при минимальном перемещении ручки управления. Данный параметр применим только для проволочных потенциометров и определяется сопротивлением между ближайшими витками. У непроволочных потенциометров разрешающая способность очень высокая и определяется дефектами резистивного слоя.

Минимальное сопротивление

Минимальное сопротивление — сопротивление в крайнем положении ручки управления.

Износоустойчивость

Износоустойчивость — способность потенциометра сохранять свои параметры в процессе эксплуатации. Как правило, выражается числом циклов перемещения контактного узла при котором характеристики потенциометра остаются в заданных границах.

Плюсы цифровых потенциометров

Если сравнивать механические или другие виды резисторов с цифровыми их аналогами, то у последних есть ряд преимуществ. Среди них:

• Цифровые потенциометры не содержат подвижные механические элементы, которые требуют специальной настройки и теряют точность при ударах.
• ЦП отличаются высокой надежностью. Им не страшна вибрация или шумовые волны.
• Цифровые резисторы успешно работают в условиях малого тока.
• Электронный потенциометр не имеет специальных отверстий для регулировки настроек, которые в обычных устройствах нужно открывать отверткой.
• ЦП быстро настраиваются.
• Отличаются точностью регулировки.
• При включении питания первоначально заданное положение ЦП может быть загружено из энергозависимой памяти.
• Можно использовать сразу несколько цифровых потенциометров, встроенных в один корпус. При этом относительное отклонение в показателях будет составлять не более 1 %.
• Габариты корпусов цифровых резисторов очень малы, что позволяет их применять в картах памяти для компьютеров, ноутбуков, телевизоров и другой аппаратуры, например, PCMCIA или аналогичных им. Чаще всего это тонкие малогабаритные корпуса (TSSOP) или SOT-23.
• Цена ЦП ниже лучших версий переменных резисторов.

Все эти параметры определяют выбор потребителей и производителей электронной техники в пользу цифровых потенциометров.

Наличие энергонезависимой памяти

Это очень важный параметр. Простые переменные резисторы после настройки сохраняют регулировочные параметры. У цифровых все обстоит иначе: как только происходит выключение, заданные настройки сбрасываются. При следующем подключении ЦП возвращается в положение, введенное изначально (заводские настройки, например). Первоначальные параметры зависят от типа резистора.

В системе с цифровым потенциометром часто устанавливается микропроцессор, способный загружать нужные для восстановления регулировок коды. При его отсутствии следует использовать резистор с энергозависимой памятью.

Эта встроенная функция позволяет единожды установить нужные параметры, а при последующих выключениях/включениях аппарата восстанавливать их. Сегодня большинство производителей, например, Catalyst или Xicor изготавливают ЦП исключительно с программируемой памятью.

Есть даже цифровые резисторы с возможностью запоминания до 4-х настроек, что весьма полезно, если устройство работает сразу в нескольких режимах или в условиях предустановки. Количество памяти может быть разным в зависимости от назначений ЦП. Так, резистор DS1845/46 обладает памятью 256 Б.

Дистанционно управляемый переменный резистор

На сайте Радиочипи показана схема устройства, функционально заменяющего переменный резистор. Функциональным аналогом переменного резистора здесь является схема на мультиплексоре D2 типа К561КП2 и набора постоянных резисторов R1R7. Мультиплексор К561КП2 представляет собой набор из восьми ключей, выполненных по МОП-технологии, одни выводы каналов которых объединены на вывод 3, а противоположные на отдельные выводы. Каналы таковы, что работают как «твердотельное реле» и могут пропускать как аналоговые, так и цифровые сигналы.

Для дистанционного управления используется схема на микроконтроллере D1 типа PIC12F629, на котором выполнен декодер команд регулировки громкости «VOL+» и «VOL», посылаемых стандартным пультом дистанционного управления, работающего по протоколу RC5. При нажатии кнопок «VOL+» и «VOL» пульта RC5 двоичный код на выходе, образованном портами GP0, GP1 и GP2, последовательно изменяется от «000» до «111» в ту или другую сторону (в зависимости от регулировки на уменьшение или увеличение). Сигналы пульта принимаются фотоприемником FP1.

Пользуясь таким «переменным резистором» нужно знать, что напряжение, под которым он может находиться не должно превышать напряжения питания микросхемы, то есть. 5V. На рисунке 2 показан вариант использования такой схемы для регулировки громкости в стерео УНЧ. Здесь сделан сдвоенный «переменный резистор», поэтому для второго стереоканала используется ещё один мультиплексор. Эквивалентное сопротивление «переменного резистора» 2×70 кОм.

Реализован принцип сдвоенного переменного резистора. включенного потенциометром, регулирующим напряжение входного сигнала с разъема Х1, проходящего через «переменный резистор» на разъем Х2. «Переменный резистор» с линейным законом регулировки. Но, изменив сопротивления отдельных резисторов из числа R1R14 можно организовать практически любой закон регулировки. На выводы 7 D2 и D3 подается отрицательное напряжение 5V. Дело в том, что наиболее линейный участок каналов ИМС тельное напряжение.

В результате ключи находятся под напряжением 10V, а нуль ЗЧ лежит в точке +5V. При этом, сами каналы ни под каким напряжением смещения не находятся. На рисунке 3 приводится схема переключателя 8и фиксированных настроек для УКВ приемника, сделанного на том же принципе.

К561КП2 в зоне где-то посредине между положительным и отрицательным напряжением. Поскольку напряжение аудиосигнала обычно невелико, чтобы исключить появление искажений на вывод 7 (минус питания ключей) подано отрицательное напряжение. В результате ключи находятся под напряжением 10V, а нуль ЗЧ лежит в точке +5V. При этом, сами каналы ни под каким напряжением смещения не находятся. На рисунке 3 приводится схема переключателя 8-и фиксированных настроек для УКВ приемника, сделанного на том же принципе.

Разбег допустимых напряжений

Особенностью цифровых потенциометров является то, что их нельзя подключать к цепи, показатель которой выше допустимого для них напряжения. Этот параметр не должен выходить за рамки напряжения ЦП. Для большинства имеющихся на рынке цифровых резисторов он находится в диапазоне от 0 до 5 В. ЦП можно использовать лишь в цепях с таким же напряжением питания.

Правда, существуют варианты, напряжение на выводах которых больше, чем в питании. Так, электронный потенциометр X9312 имеет питание +5 В, но способен принять +15 В.

Также есть резисторы с двухполярным типом питания, например, ±5 В. Как отмечают некоторые пользователи, двухполярное питание при подаче управляющих сигналов относительно отрицательного напряжения, можно подавать и на обычный ЦП.

РЕЗИСТОРЫ | Маркировка резисторов

Резисторы относятся к наиболее простым, с точки зрения понимания и конструктивного исполнения, радиоэлектронным элементам. Однако при этом они занимают лидирующее место по применению в схемах различных электронных устройств. Поэтому очень важно научится применять их в практических целях, уметь самостоятельно рассчитать необходимые параметры и правильно выбрать резистор с соответствующими характеристиками. Этим и другим вопросам посвящена данная статья.

Основное назначение резисторов – ограничивать величину тока и напряжения в электрической цепи с целью обеспечения нормального режима работы остальных электронных компонентов электрической схемы, таких как транзисторы, диоды, светодиоды, микросхемы и т.п.

Главнейшим параметром любого резистора является сопротивление. Именно благодаря наличию сопротивления электронам становится сложнее перемещаться по электрической цепи, в результате чего снижается величина тока. Ввиду этого, сопротивление выполняет не только положительную роль – ограничивает ток, протекающий через другие радиоэлектронные элементы, но также является и паразитным явлением – снижает коэффициент полезного действия всего устройства. К паразитным относятся сопротивления проводов, различных соединений, разъемов и т.п. и его стремятся снизить.

Первооткрывателей такого свойства электрической цепи, как сопротивление является выдающийся немецкий ученый Георг Симон Ом, поэтому за единицу измерения электрического сопротивления приняли Ом. Наиболее практическое применение получили килоомы, мегаомы и гигаомы.

Расширенный список сокращений и приставок системы СИ физических величин, используемых в радиоэлектронике. Максимальное значение 1018 – экса, а минимальное – 10-18 – атто. Надеюсь, приведенная таблица станет полезной.

Условно резисторы подразделяются на два больших подвида: постоянные и переменные.

Постоянные резисторы

Постоянные резисторы могут иметь различное конструктивное исполнение, в основном отличающееся внешним видом и размерами. Характерной особенностью постоянных резисторов является постоянное значение сопротивления, которое не предусматривается изменять в процессе эксплуатации радиоэлектронной аппаратуры.

Подстроечные резисторы

Подстроечные резисторы применяются для тонкой настройки отдельных узлов радиоэлектронной аппаратуры на этапе ее окончательной регулировки перед выдачей в эксплуатацию. Чаще всего подстроечные резисторы не имеют специальной регулировочной рукоятки, а изменение сопротивления выполняется с помощью отвертки, что предотвращает самопроизвольное изменение положения регулировочного узла, а соответственно и сопротивления.

В некоторых устройствах после окончательной их регулировки на корпус и поворотный винт подстроечного резистора наносится краска, которая предотвращает поворот винта при наличии вибраций. Также метка, нанесенная краской, служит одновременно и индикатором самопроизвольного поворота регулировочного винта, что можно визуально определить по срыву краски в месте поворотного и стационарного элементов корпуса.

В современных электронных устройствах получили широкое применение многооборотные подстроечные резисторы, позволяющие более тонко выполнять регулировку аппаратуры. Как правило, они имеют синий пластиковый корпус прямоугольной формы.

Переменные резисторы

Переменные резисторы применяются для изменения электрических параметров в схеме устройства непосредственно в процессе работы, например для изменения яркости света светодиодных ламп или громкости звука приемника. Часто, вместо «переменный резистор» говорят потенциометр или реостат.

Также к переменным резисторам относятся радиоэлементы, имеющие всего два вывода, а сопротивление их изменяется в зависимости от освещенности или температуры, например фоторезисторы или терморезисторы. Потенциометры применяются для изменения величины силы тока или напряжения. Регулируемый параметр зависит от схемы включения.

Если переменный либо подстроечный резистор используется в качестве регулятора тока, но его называют реостатом.

Ниже приведены две схемы, в которых реостат применяется для регулировки величины тока, протекающего через светодиод VD. В конечном итоге изменяется яркость свечения светодиода.

Обратите внимание, в первой цепи задействованы все три вывода реостата, а во второй – только два – средний (регулирующий) и один крайний. Обе схемы полностью работоспособны и выполняют возлагаемые на них функции. Однако вторую цепь применять менее предпочтительно, поскольку свободный вывод реостата, как антенна, может «поймать» различные электромагнитные излучения, что повлечет за собой изменение параметров электрической цепи. Особенно не рекомендуется применять такую электрическую цепь в усилительных каскадах, где даже незначительная электромагнитная наводка приведет к непредсказуемой работе аппаратуры. Поэтому берем за основу первую схему.

Изменять величину напряжения потенциометром можно по такой схеме: параллельно источнику питания подключается два крайних вывода; между одним крайним и средним выводами можно плавно регулировать напряжение от 0 до напряжения источника питания. В данном случае, от нуля до 12 В. Потенциометр служит делителем напряжения, которому более подробно уделено внимание в отдельной статье.

Условное графическое обозначение (УГО) резисторов

На чертежах электрических схем в независимости от внешнего вида резистора его обозначают прямоугольником. Прямоугольник подписывается латинской буквой R с цифрой, обозначающей порядковый номер данного элемента на чертеже. Ниже указывается номинальное значение сопротивления.

В некоторых государствах УГО резистора имеет следующий вид.

Мощность рассеивания резистора

Резистор, как и любой другой элемент, обладающий активным сопротивлением, подвержен нагреву при протекании через него тока. Природа нагрева заключается в том, что при движении электроны встречают на своем пути препятствия и ударяются об них. В результате столкновений кинетическая энергия электрона передается препятствиям, что вызывает нагрев последних. Аналогично нагревается гвоздь, когда по нему долго бьют молотком.

Мощность рассеивания нормируемый параметр для любого резистора и если ее не выдерживать, то он перегреется и сгорит.

Мощность рассеивания P линейно зависит от сопротивления R и в квадрате от тока I

P=I2R

Значение допустимой P показывает, какую мощность способен рассеять резистор не перегреваясь выше допустимой температуры в течение длительного времени.

Как правило, чем выше P, тем большие размеры имеет резистор, чтобы отвести и рассеять больше тепла.

На чертежах электрических схем этот параметр наносится в виде определенных меток.

Если прямоугольник пустой – значит мощность рассеивания не нормирована, поэтому можно применять самый «маленький» резистор.

Более наглядные примеры расчета P можно посмотреть здесь.

Классы точности и номиналы резисторов

Ни один радиоэлектронный элемент невозможно выполнить со сто процентным соблюдением требуемых характеристик, так как точность связана с рядом параметров и технологических процессов, которым присуща погрешность, в основном связана с точностью производственного оборудования. Поэтому любая деталь или отдельный элемент имеют отклонение от заданных размеров или характеристик. Причем, чем меньший разброс характеристик, тем точнее производственное оборудование и выше конечная стоимость изделия. Поэтому далеко не всегда оправдано применение изделий с минимальными отклонениями характеристик. В связи с этим введены классы точности. В радиолюбительской практике наибольшее применение находят резисторы трех классов точности: I, II и III. Последним временем резисторы второго и третьего классов точности встречаются довольно редко, но мы их рассмотрим в качестве примера.

К I-му классу относится допуск отклонения сопротивления от номинального значения ±5%, II –му – ±10%, III –му – ±20%. Например, при номинальном значении сопротивления 100 Ом резистора I класса, допустимое отклонение может находиться в диапазоне 95…105 Ом; для II-го – 90…110 Ом; для III -го – 80…120 Ом. Резисторы более высокого класса точности, с допуском 1% и менее, относятся к прецизионным. Они имеют более высокую стоимость, поэтому их применение оправдано только в измерительной и высокоточной технике.

Все стандартные значения сопротивлений I…III классов точности приведены выше в таблице, значения из которой могут умножаться на 0,1; 1, 10, 100, 1000 и т.д. Например, резисторы I-го класса изготавливаются со значениями 1,3; 13; 130; 1300; 13000; 130000 Ом и т.п.

В зависимости от класса точности, номинальные значения выпускаемых промышленностью резисторов строго стандартизированы. Например, если потребуется сопротивление 17 Ом I-го класса, то вы его не найдете, поскольку данный номинал не изготавливается в соответствующем классе точности. Вместо него следует выбрать ближайший номинал – 16 Ом или 18 Ом.

Маркировка резисторов

Маркировка резисторов служит для визуального восприятия ряда параметров, характерных для данных электронных элементов. Среди прочих параметров следует выделить три основных: номинальное значение сопротивления, класс точности и мощность рассеивания. Именно на эти параметры в первую очередь обращают внимание при выборе рассматриваемых радиоэлементов.

На протяжении долгих лет существовало много типов маркировки, однако постепенно, по мере развития технологических процессов, пару типов маркировки вытеснили все остальные.

На корпусах советских резисторов, которые все еще широко используются, наносится маркировка в виде цифр и букв. Латинские буквы «E» и «R», стоящие рядом с цифрами или только цифры, обозначают сопротивление в омах, например 21; 21E, 21R – 21 Ом. Буквы «k» и «M» означают соответственно килоомы и мегаомы. Например, если буква стоит перед цифрами или посреди них, то она одновременно служит десятичной точкой: 68к – 68 кОм; 6к8 – 6,8 кОм; к68 – 0,68 кОм.

Цветовая маркировка резисторов

Для большинства радиоэлектронных элементов сейчас применяется цветовая маркировка. Такой подход является вполне рациональный, поскольку цветные метки проще рассмотреть, чем цифры и буквы, поэтому хорошо распознаются даже на самых мелких корпусах.

Цветная маркировка резисторов наносится на корпус в виде четырех или пяти цветных колец или полос. В первом случае (4 полосы) первые две полосы обозначают мантису, а во втором (5 полос) – мантису обозначают три полосы. Третье или соответственно 4-е кольцо указывают множитель. Четвертое или пятое – допустимое отклонение в процентах от номинального сопротивления.

По моему мнению и личному опыту, гораздо удобней, проще и практичней измерять сопротивление мультиметром. Здесь наименьшая вероятность допустить ошибку, поскольку цвета колец не всегда четко различимы. Например, красный цвет можно принять за оранжевый и наоборот. Однако, выполняя измерения, следует избегать касания пальцами щупов мультиметра и выводов резистора. В противном случае тело человека зашунтирует резистор, и результаты измерений будут заниженные.

Маркировка SMD резисторов

Характерной особенностью SMD резисторов по сравнению с выводными аналогами являются минимальные габариты при сохранении необходимых характеристик.

В SMD компонентах отсутствуют гибкие выводы, вместо них имеются контактные площадки, посредством которых производится пайка SMD детали на аналогичные поверхности, предусмотренные на печатной плате. По этой причине SMD компоненты называют компонентами для поверхностного монтажа.

Благодаря смене традиционного корпуса на SMD упростился процесс автоматизации изготовления печатных плат, что позволило значительно снизить затраты время на изготовление электронного изделия, его массы и габаритов.

Маркировка SMD резисторов чаще всего состоит из трех цифр. Первые две указывают мантису ,а третья – множитель или количество нулей, следующих после двух предыдущих цифр. Например, маркировка 681 означает 68×101 = 680 Ом, то есть после числа 68 нужно прибавить один ноль.

Если все три цифры – нули, то это перемычка, сопротивление такого SMD резистора близкое к нулю.

Еще статьи по данной теме

• Расчет резистора для светодиода
• Соединение резисторов
• Конденсаторы | Принцип работы и маркировка конденсаторов
• Стабилитрон | Принцип работы и маркировка стабилитронов

Возможные помехи

Они могут появиться в связи с тем, что в ЦП проникают посторонние сигналы с управляющих входов в цепь. Это происходит из-за наличия в них емкостей, например, между каналами или затвором полевого ключа.

Такие помехи практически незаметны там, где регулировка проводится редко, но, например, при установке силы громкости они нежелательны. Для устройств, в которых ЦП должны настраиваться, часто бывают нужны специальные электронные резисторы для устранения подобных помех, например, glitchless-регуляторы.

Сферы применения ЦП

Область использования цифровых потенциометров весьма широка и с каждым годом становится все больше, ведь появляются новые, более «продвинутые» резисторы. Ниже представлены самые распространенные сферы применения ЦП:

• В цифровых (электронных) усилителях. Эти приборы применяются для усиления электрической мощности.
• В источниках опорного напряжения. ИОНы устанавливаются во все измерительные приборы и являются их основным узлом. Цифровой потенциометр в их схеме обеспечивает точность настроек.
• В системах регулировки громкости в любых акустических устройствах.
• В операционных усилителях (ОУ) для смещения напряжения к нулю.
• В стабилизаторах напряжения для его регулировки.
• В устройствах или схемах для измерения уровня сопротивления электротока для настройки мостов.
• Для настройки частоты, регулировки усиления или ослабления звука в полосовых фильтрах. ЦП необходим для калибровки системы колебаний.
• В измерительных приборах с датчиками усиления сигнала для регулирования полной шкалы и ее смещения.
• В генераторах импульсов с несимметричным типом сигнала для регулирования их частоты.
• В широкополосных регулируемых ВЧ аттенюаторах для регулирования Pin-диодов. Последние отвечают за защиту радиоаппаратуры от нежелательных СВЧ-импульсов.
• В ЖК-индикаторах для регулирования контрастности.

Чаще всего ЦП применяют в качестве настройщиков громкости в смартфонах, в multimedia, в небольшого размера переносной аппаратуре. Для использования в высококачественных регуляторах есть специализированные ЦП, например, CS3310 от Crystal или AD7111 от Analog Devices.

Примеры использования

Ниже приведен пример использования и управления 6-канальным ЦП AD5206 при помощи платы Arduino. Устройство предназначено для регулирования яркостью диодов. При этом используется связь SPI. Для настройки резисторов нужны:

• Плата Arduino.
• ЦП AD5206.
• Светодиоды (6 шт.).
• Перемычки и макетная плата.

Ниже представлена схема AD5206, ее распиновка и назначение выводов.

Данный цифровой потенциометр оснащен 6-ю переменными резисторами, для каждого из которых в корпусе отведено по 3 вывода. У отдельных потенциометров выводы обозначены A1, B1 и W1.

В данном примере все 6 потенциометров используются в роли делителя напряжения. Для чего 1 крайний вывод (А) подключается к питанию, а второй (В) — к шине земли. Wiper (или средний) берет изменяющееся напряжение.

При таком подключении AD5206 создает сопротивление в 10 кОм, которое изменяется в 255 шагов.

Ниже приведена схема подсоединения.

Стало интересно, а возможно ли сделать переменный резистор, управляемый электричеством (в домашних условиях).

Сразу же поиск показал, что это либо коммутатор электронный для набора резисторов или предлагается использовать транзистор.

Рассматривались варианты с биполярным транзистором, но ничего полезного из этого не получилось и наткнулся на статью «Простая схема замены переменного резистора на две кнопки (КП301, КП304)». А в статье описывается схема переменного резистора на полевом транзисторе.

Схема выглядит вот так:

В качестве транзистора используется КП304. У меня такого не оказалось и было решено для проверки и моделирования схемы использовать то, что имелось пд рукой — IRF5305, IRF510 или IRF530N. Первый транзистор P-канальный, вполне себе подойдет на замену КП304, а вот вторые два это N-канальные и схему нужно будет переделать.

Стало просто интересно понять как работает схема, промоделировать ее и преобразовать для работы с N-канальным транзистором.

Схема была преобразована к такому виду, резисторы пока что подбирались наугад. Они влияют на время зарядки и разрядки конденсатора.

R16 резистор у меня 1МОм на схеме(на оригинльной 10КОм) и R17 у меня 1МОм (на оригинальной 8.8Мом). Примерная работа схемы — при нажатии нижней кнопки по цепочке: Vпит-C12-R17-Кнопка-GND идет зарядка. В этот момент на затворе транзистора начинает меняться напряжение, при достижении порогового уровня по отношению к истоку, транзистор начинает открываться, меняя свое сопротивление. Делитель напряжения на выходе схемы (между R22 и R24) начинает подвергаться воздействию сопротивления транзистора и напряжение в точке соединения транзистора и резисторов начинает меняться.

В момент, если отпустить кнопку снизу и нажать верхнюю кнопку, то накопленный емкостью заряд начнет расходоваться на цепочку: C12-R17-Кнопка-R16-C12. Т.е источник питания без земли теперь уже не питает контур, и питанием становится конденсатор.

Попробую промоделировать в LTSpice:

В программе номиналы резисторов измеенены на 500000 Ом, т.к большое значение R17 резистора не давало достаточно быстрого нарастания заряда и моделирование проваливалось. Вот что показала собранная схема:

Голубая линия — напряжение на затворе по отношению к земле. Красная линия — напряжение на выходе делителя по отношению к земле и зеленая и синяя линии — это имитации нажатия кнопки. Пока линии выше 0В — значит кнопка нажата.

Можно по графику увидеть, что меняется напряжение на затворе и меняется сопротивление транзистора. Изменение достаточно плавное.

Теперь попробую изменить схему для n-канального транзистора IRF510 или IRF530N.

Вот как будет выглядеть схема:

От делителя пока избавился, т.к хочу проверить в упрощенной форме как будет вести себя транзистор. Поменял место соединения питания и земли.

Вот схема в LTSpice, для отслеживания переходных процессов изменил сопротивление резисторов до 5000КОм.

Вот получившаяся схема:

и сразу же начал моделировать:

Синяя линия — это напряжение на затворе по отношению к земле. Зеленая линия — это падение напряжения на СИ транзистора Голубая и красная линия — это имитация включения кнопок.

Ого, моделирование показало, что крутизна модели транзистора большая. Транзистор буквально за минимальный учсасток изменения напряжения на ЗИ(затвор-исток) мгновенно поменял свое сопротивление рывком.

вот второе график, где зеленая линия — это разница затвор-исток. Видно, что при достижении напряжения 3.7В транзистор отпирается и все напряжение падает на резисторе 100Ом.

Следующий шаг — это вернуть делитель. Вот схема:

Резисторы для эксперимента по 50КОм. И вот моделирование — выход схемы — точка соединения делителя R3 и R4 и вывода транзистора.

Уже не такой резкий скачок, как в примере ниже — схема без делителя с сопротивлениями 50КОм:

И теперь увеличим номиналы резисторов до 1МОм:

и моделирование:

Теперь уже пологие склоны, так же как и в схеме с P-канальным транзистором TRF5305.

И сравнение моделирования двух схемЖ сверху с делителем и снизу без делителя и сопротивления 1МОм:

Верхняя схема плавная. Т.е. схема преобразована и работает.

Ниже видео с моделированием и сборкой схем на макетной плате и замером с фоциллографом.

Номинал резисторов в реальной схеме пришлосьувеличть до 5МОм.

ЦП для программирования в схемах

Если цифровые потенциометры используются для программирования различных уровней в схемах или для калибровки в устройствах датчиков, то именно их состояние определяет скорость и точность регулировки при подключении к питанию.

В продаже есть много разных видов ЦП, отличающихся возможностями пользовательской настройки состояния при включении, но основных категорий лишь две:

1. Энергонезависимые кристаллические резисторы, у которых есть элемент памяти. Именно последний фиксирует положение движка при подключении устройства.
2. Энергозависимые. Эти виды ЦП не обладают памятью, поэтому в них движок занимает положение нулевое, среднее или верхнее при подключении к питанию в зависимости от их конструкции. Чтобы установить его правильно, следует изучить инструкцию с техническими параметрами.

Первые варианты ЦП можно разделить на 3 вида по используемому в них типу памяти:

• Электрически стираемые или перепрограммируемые (EEPROM). В них данные могут стираться и заново записываться неограниченное количество раз.
• С однократной программой.
• Многократно программируемые.

Подобное разделение помогает подобрать оптимальный вид потенциометра под конкретную схему или систему. Так, в аппаратуре, где необходима постоянная (частая) настройка, например, звука в аудиосистеме, можно установить энергозависимый вариант.

Если в устройстве нужно настроить один раз параметры для его использования, например, заводские настройки, то подойдет тип с ОРТ. Он остается неизменным на все время его эксплуатации.

Цифровой потенциометр способен принять только ту амплитуду сигнала, которая заложена в рамках его верхнего и нижнего показателя напряжения питания. Если планируется применить его для проведения переменного тока, то лучше воспользоваться резисторами с двухполярным питанием.

Серии переменных резисторов

С введением ГОСТ 13453-68 стала применяться буквенно-цифровая система сокращенных обозначений в зависимости от группы и свойств резисторов. Буквы обозначают группу изделий:

• С – резисторы постоянные;
• СП – резисторы переменные.

Число обозначает разновидность резистора в зависимости от технологии изготовления и материала:

• 1 – непроволочные тонкослойные углеродистые и боруглеродистые;
• 2 – непроволочные тонкослойные металлопленочные и металлоокисные;
• 3 – непроволочные композиционные пленочные;
• 4 – непроволочные композиционные объемные;
• 5 – проволочные;
• 6 – непроволочные тонкослойные металлизированные.

После первой цифры через дефис ставится вторая цифра (цифры), которые обозначают регистрационный номер конкретного типа резистора. Например: СП3-3, СП5-22.

С 1980 года обозначение резисторов осуществляется согласно ОСТ 11.074.000-78. Обозначение резистора состоит из трех элементов:

• Первый элемент: буква или сочетание букв для обозначения подкласса (Р – резисторы постоянные, РП – резисторы переменные, НР – наборы резисторов);
• Второй элемент: цифра, обозначающая группу резисторов по материалу резистивного элемента (1 – непроволочные, 2 – проволочные и металлофольговые);
• Третий элемент – регистрационный номер конкретного типа резистора.

Например: РП1-54.