Что такое резисторная сборка

11

Энциклопедия электроники

Резисторная сборка (наборы резисторов, resistors array, resistors network) – элемент, состоящий из нескольких резисторов. Резисторы могут иметь индивидуальные выводы, а могут соединяться в определенной комбинации (например, образуя набор делителей напряжений).

Условно-графическое обозначение

На схемах, как правило, наборы резисторов изображают в виде отдельных резисторов.

Классификация

В литературе и каталогах производителей отсутствует четкая система классификация наборов резисторов. По соединению резисторов внутри можно выделить следующие типы:

• наборы изолированных резисторов (isolated resistor network) – все резисторы имеют индивидуальные выводы в сборке;
• ннаборы объединенных резисторов (bussed resistor network) – все резисторы в сборке соединены между собой одним выводом сборки;
• нделители напряжения – резисторы соединены попарно для реализации делителей напряжений с различными коэффициентами деления;
• ндекодирующие матрицы – резисторы объединены в матрицу: двоично-взвешенная матрица, R-2R матрица (R/2R leader matrix) и прочие.

В каталогах зарубежных производителей наборы резисторов классифицируются по расположению выводов:

• SIP (single in line package) – один ряд выводов;
• DIP (dual in line package) – два ряда выводов;

Конструкция и принцип действия

Конструктивно наборы резисторов выполняются в виде микросхем или герметичных корпусов. Наборы резисторов выпускаются по пленочной технологии: толстопленочные и тонкопленочные. Очень редко встречаются экземляры выполненные по фольговой технологии.

Основные параметры

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

Параметры общие с постоянными резисторами:

Специальные параметры для наборов резисторов:

• Номинальное входное напряжение;
• Выходное напряжение;
• Коэффициент деления.

Номинальное входное напряжение;

Номинальное входное напряжение – максимальное значение напряжение на входе набора при котором обеспечивается работоспособность детали в течении срока службы.

Выходное напряжение

Выходное напряжение – значение напряжения на выходе набора резистора. Параметр применяется для делителей напряжения;

Коэффициент деления

Коэффициент деления – отношение выходного напряжения к напряжению на входе.

Резисторы в сборке могу соединяться в различных комбинациях, поэтому обычно указываются номера клемм.

Маркировка наборов резисторов

Международной системы маркировки наборов резисторов не существует. Отечественные наборы резисторов обозначались согласно отраслевых документов. Маркировка наборов резисторов согласно ОСТ 11.074.000-78 состоит из трех элементов:

• первый элемент: сочетание букв НР;
• второй элемент: цифра, обозначающая группу резисторов по материалу резистивного элемента (1 – непроволочные, 2 – проволочные и металлофольговые);
• третий элемент – регистрационный номер конкретного типа резистора.

Между вторым и третьим элементами ставится дефис.

Серии

В советское время промышленностью выпускались большое количество серий наборов резисторов: микросхемы серии 301, 302, 303, 304, 308, 310, 311, 313, 315, 314, 316, 317 ,318, 319,320; наборы типа НР1-1, НР1-2, НР1-3, НР1-4, НР1-5, НР1-7, НР1-11, НР1-17, НР1-19, НР1-20, НР1-21. В настоящее время отечественной промышленность серийно выпускается набор НР1-4, НР1-7Б, НР1-19, НР1-20, НР1-21, НР1-30, НР1-74.

Типоразмеры

Наборы резисторов выпускаются в корпусах для монтажа в отверстия платы (SIP, DIP) и поверхностного монтажа (SMD/SMT).

Применение

Наборы простых резисторов применяются для уменьшения места на печатной плате. Например, в качестве подтягивающих резисторов на входах микроконтроллера.

Функциональные наборы резисторов применяются в качестве делителя напряжений и декодирующих матриц. Например, в измерительной технике для выбора диапазона измерения.

Резисторные сборки

Резисторные сборки (чип резисторы) – конструктивные модули, которые состоят из нескольких резисторов, объединённых в одном корпусе.

Существует 2 типа чип резисторов:

• обычные: допуск 1 и 5%, номиналы от 1 Ом до 10 МОм;
• низкоомные: допуск 1 и 5%, номиналы от 0.01 до 9.1 Ом;
• высокоомные: допуск 1%, номиналы от 1.02 до 10 МОм;
• прецизионные: допуск 0.1%, номиналы от 100 Ом до 360 кОм.

Керамический корпус резисторных сборок имеет защитное покрытие, а выводы соединяются с металлизацией на керамике.Такие устройства обладают малой рассеиваемой мощностью.

Посмотреть и купить товар вы можете в наших магазинах в городах: Москва, Санкт-Петербург, Архангельск, Астрахань, Барнаул, Белгород, Брянск, Владимир, Волгоград, Вологда, Воронеж, Екатеринбург, Иваново, Ижевск, Иркутск, Йошкар‑Ола, Казань, Калуга, Кемерово, Киров, Кострома, Краснодар, Красноярск, Курган, Курск, Липецк, Набережные Челны, Нижний Новгород, Новосибирск, Омск, Орёл, Оренбург, Пенза, Пермь, Псков, Ростов-на-Дону, Рязань, Самара, Саранск, Саратов, Смоленск, Ставрополь, Тверь, Томск, Тула, Тюмень, Ульяновск, Уфа, Хабаровск, Чебоксары, Челябинск, Ярославль.
Доставка в пункты выдачи заказов Яндекс Доставка, СДЭК, Л-Пост, Boxberry, 5Post, транспортными компаниями DPD и «Деловые Линии», а также Почтой России в Тольятти, Хабаровск, Владивосток, Махачкала, Новокузнецк, Чебоксары, Калининград, Улан-Удэ, Сочи, Сургут, Нижний Тагил, Чита, Владикавказ, Грозный, Мурманск, Тамбов, Петрозаводск, Нижневартовск, Новороссийск, Йошкар-Ола и еще в более чем 1000 городов и населенных пунктов по всей России.

Товары из группы «Резисторные сборки» вы можете купить оптом и в розницу.

Виды резисторов

Виды резисторов. Резисторы являются наиболее часто используемыми компонентами электронных схем и устройств. Основное назначение резистора является поддержание заданных значений напряжения и тока в электронной цепи, на основе такого физического свойства как сопротивление. Единицей измерения сопротивления является Ом, от имени немецкого физика Георга Ома.

Работа резистора основана на законе Ома для участка цепи, который гласит, что напряжение на выводах резистора прямо пропорционально величине тока, протекающего через него.

Виды резисторов

В настоящее время существует несколько видов резисторов. Вот некоторые из них:

• Проволочные резисторы
• Металлопленочные резисторы
• Толстопленочные и тонкопленочные резисторы
• Резисторы для поверхностного монтажа (SMD)
• Резисторная сборка
• Переменные резисторы
• Специальные резисторы

Проволочные резисторы

Этот вид резисторов различаются по внешности и размера. Проволочные резисторы, как правило, изготавливают из длинного провода на основе сплавов, обычно хрома, никеля или сплава медно-никель-марганца. Этот вид резистора, пожалуй, один из самых старых видов. Проволочные резисторы имеют превосходные свойства, такие как высокие показатели мощности и низкие значения сопротивления. В процессе эксплуатации эти резисторы могут сильно нагреваться, и по этой причине их зачастую помещают в металлический ребристый корпус для лучшего охлаждения.

Металлопленочные резисторы

Металлопленочные резисторы изготавливаются из оксида металла или в виде небольших керамических стержней с нанесением на них тонкого слоя металла.

Они похожи на углеродно-пленочные резисторы и их сопротивление регулируется за счет толщины слоя покрытия. Характерными свойствами металлопленочных резисторов можно считать их надежность, точность и стабильность. Эти резисторы могут быть изготовлены в широком диапазоне сопротивлений (от нескольких Ом до МОм). Номинал сопротивлений резисторов наносится на корпус в буквенно-цифровом виде или в виде цветовой маркировке.

Толстопленочные и тонкопленочные резисторы

Тонкопленочные резисторы изготавливаются путем напыления определенного резистивного материала на изоляционной подложке (методом вакуумного напыления) и поэтому их стоимость значительно выше, чем стоимость толстопленочных резисторов. Толщина резистивного элемента этих резисторов составляет приблизительно 1000 Ангстрем. Тонкопленочные резисторы имеют лучший температурный коэффициент сопротивления, низкую емкость, малую паразитную индуктивность и низкий уровень шума.

Эти резисторы являются предпочтительными для устройств на основе СВЧ, где требуется высокая точность и стабильность.

Обычно толстопленочные резисторы изготавливаются путем смешивания порошкового стекла с органическим связующим. Отклонение сопротивления от номинала у подобных резисторов составляет от 1% до 2%. Толстопленочные резисторы широко используются в качестве недорогих резисторов.

Резисторы для поверхностного монтажа (SMD)

Резисторы для поверхностного монтажа бывают различных размеров и форм. Они сделаны путем нанесения пленки резистивного материала и не имеют достаточно места для нанесения цветовой маркировки резисторов вследствие малого размера. Поэтому маркировка smd резисторов состоит только из 3 или 4 цифр.

Резисторная сборка

Резисторная сборка представляют собой комбинацию сопротивлений, которые дают одинаковые значения для всех выводов. Эти резисторы изготавливаются в виде одиночного и сдвоенного пакета. Резисторная сборка широко используются в таких схемах, как АЦП (аналого-цифровые преобразователи) и ЦАП (Цифро-аналоговый преобразователь) в качестве подтягивающих резисторов.

Переменные резисторы

Наиболее часто используемые типы переменных резисторов являются потенциометры и подстрочные резисторы. Эти резисторы имеют три вывода, сопротивление между двумя крайними выводами имеет постоянное значение, а третий вывод связан с подвижным контактом и играет роль своеобразного делителя напряжения. Данный тип резистора в основном используется для настройки чувствительности датчиков и в качестве делителя напряжения.

Если же соединить центральный вывод с одним из крайних выводов, то получится переменный резистор.

Фоторезистор (LDR)

Фоторезистор является очень полезным радиоэлементом в различных электронных схемах, например, в схемах управления уличным освещением, в электронных часах, будильниках. Когда резистор не освещен, его сопротивление очень высокое (около 1 МОм) и если же фоторезистор осветить, то его сопротивление падает до нескольких кОм.

Эти резисторы бывают разных форм и цветов. В зависимости от внешнего освещения, эти резисторы используются, для того чтобы включать или выключать устройства.

К специальным резисторам также можно отнести терморезисторы (термисторы и позисторы) и варисторы.

Резисторная сборка

Конструкция, маркировка и применение резисторных сборок

Кроме дискретных, то есть отдельных резисторов, в электронике активно применяются резисторные сборки (наборы, массивы). Особенно легко их обнаружить на платах от цифровой электроники.

Резисторная сборка имеет довольно простое устройство. В одном корпусе объединены несколько резисторов с одинаковым сопротивлением. В зависимости от назначения, резисторы внутри корпуса соединяются определённым образом.

Внешний вид резисторных сборок в различных корпусах.

Основное преимущество резисторных сборок перед дискретными резисторами, это уменьшение количества компонентов в схеме. За счёт этого удаётся сократить площадь печатной платы, а также уменьшить количество паяных соединений. В результате снижаются не только расходы на монтаж, но и габариты устройства.

Благодаря общей подложке, а также тому, что все резисторы сборки изготавливаются в едином технологическом процессе, разброс их параметров минимален.

Например, такой параметр, как TCR Tracking, показывает, насколько близко сопротивление одного резистора "следует" за сопротивлением других резисторов в сборке в заданном диапазоне температур.

Для некоторых изделий TCR Tracking составляет всего 50 ppm/°C, при общей величине ТКС для всего набора ±250 ppm/°C. То есть сопротивление соседних резисторов в сборке под действием температуры изменяется крайне мало по отношению к друг другу, что хорошо сказывается на функционировании схемы в целом.

Более образно это можно представить, как отставание бегунов друг от друга при забеге, где бегуны – это сопротивление отдельных резисторов в сборке, а забег – это изменение температуры.

Резисторные сборки выпускаются в разных корпусах: SIP (выводы в один ряд), DIP (два ряда выводов под монтаж в отверстия), SOIC (под поверхностный SMT-монтаж). Также есть чип-сборки, о которых мы ещё поговорим.

Технологии, по которым изготавливаются резисторные массивы: толстоплёночная и тонкоплёночная. Обе эти технологии активно применяется и для производства SMD резисторов. Также можно встретить металлоплёночные резисторные сборки.

Рассеиваемая мощность резисторов в составе сборки невелика. Так как они преимущественно используются в сигнальных цепях, то мощность их может быть в пределах 0,062. 1,38 Вт. на каждый отдельный элемент. Мощность резисторов миниатюрных SMD-сборок может составлять аж крохотные 0,03 Вт (1/32W) на элемент. Более точную информацию по данному параметру можно узнать из технической документации, даташита на конкретную модель сборки.

Обозначение резисторной сборки на принципиальной схеме.

Каких-то строгих правил для обозначения сборки резисторов на принципиальной схеме нет. Как правило, указываются обычные постоянные резисторы. Но, можно встретить и вот такие обозначения.

На схемах, и в таблицах с перечнем компонентов, резисторная сборка может обозначатся, как RN1 (Resistor Networks, – "Резисторные сети" или "Сеть из резисторов"). Последняя цифра или число указывает на порядковый номер элемента в схеме (RN1, RN20, RN7 и т.п.). В технической документации чаще встречается выражение Resistors Array, то есть "Массив резисторов", а сокращённое обозначение имеет вид RA1.

В том случае, если элементы сборки разнесены в схеме по разным областям, то они могут иметь индекс RN1A, RN1B.

На печатных платах рядом с резисторной сборкой можно обнаружить надпись шелкографией RN1 или RJ1 ("Резисторы Совместные", от англ. – Resistors Joint).

Также легко встретить надпись RP1. Можно предположить, что оно образовано от выражения resistors pack или resistors package – пакет/упаковка резисторов. Уже по этому признаку можно определить, что на печатной плате рядом с надписью установлен именно массив резисторов, а не какая-нибудь микросхема или иной компонент.

Конструкция резисторной сборки и схемы соединений.

Существует несколько вариантов схем, по которым резисторы соединяются внутри корпуса сборки. Вот лишь несколько примеров.

Конструкция резисторной сборки следующая. Для большей наглядности удалим защитное покрытие на одной из них и посмотрим, как же она устроена.

Исполнение такой сборки мало чем отличается от конструкции рядового толстоплёночного чип-резистора. Как уже говорилось, массивы резисторов в основном изготавливают по толстоплёночной и тонкоплёночной технологии, которые активно используются в производстве SMD-резисторов.

Как видим по фото, имеется общая керамическая подложка, как правило, из оксида алюминия (alumina substrate, Al₂O₃), на которой сформированы соединительные дорожки.

Резистивный слой между соединительными проводниками нанесён трафаретным способом. Для финальной подгонки сопротивления до номинала используется лазерный тримминг. Это видно по специфическим надрезам (Поперечный i-рез, он же "Plunge Cut").

По виду соединительных дорожек можно определить, что эта сборка состоит из четырёх отдельных, изолированных друг от друга резисторов на 10 килоом (10kΩ).

Чип резисторные сборки (Chip Resistor Arrays или Chip Resistor Networks).

Естественно, для поверхностного монтажа также выпускаются резисторные сборки. Они мало чем отличаются от обычных SMD резисторов, разве что имеют другие размеры. Например, сборка из двух резисторов может иметь размер 0404 (2 × 0402), 0606 (2 × 0603). Обычно, чип-набор состоит из 2, 4 или 8 резисторов.

Выполняются такие сборки по толстоплёночной (thick film) или тонкоплёночной (thin film) технологии. Чип-наборы на основе толстой плёнки дешевле, как и аналогичные дискретные чип-резисторы.

Применение чип-резисторных сборок позволяет сократить площадь монтажа аналогичных отдельных компонентов на 40% и более. При этом сокращение расходов на SMT-монтаж, при использовании чип-наборов может достигать 75%. Как видим, выигрыш очевиден.

На рисунке показано устройство резисторной SMD сборки в боковом разрезе.

Как видим, основные элементы всё те же, что и у обычных SMD-резисторов: подложка из оксида алюминия (alumina substrate), внутренний электрод (inner electrode), межслойный электрод (between electrode), внешний электрод (outer electrode), резистивный элемент из толстой плёнки (thick film resistive element), защитное покрытие (protective coating).

Чип сборки могут иметь определённую форму выводов (электродов): вогнутую (Concave) и выпуклую (Convex).

Для защиты целостности резистивного слоя и электродов от повреждений и ударов некоторые производители переносят резистивный слой на нижнюю часть подложки. Такие сборки носят название инверсных (Inverted Type Array).

На рисунке показаны две конструкции чип-сборок с инверсным размещением резистивного слоя. Конструкция типа Short-free inverted имеет укороченные электроды, благодаря чему реализована защита от короткого замыкания в случае их повреждения. Конструкция Concave inverted имеет вогнутый тип электродов, а резистивный слой размещён на нижней части подложки.

Также выпускаются миниатюрные SMD-сборки (Flat, Small Array) с размещением резистивного слоя на внешней стороне, так и варианты с инверсным размещением (Inverted Flat, Small Array).

Маркировка резисторных сборок.

Единых стандартов в маркировке резисторных сборок нет, каждая фирма-производитель маркирует свои изделия по своим правилам. Исключением являются, разве что, чип-сборки.

Единственное, что можно отметить, так это то, что в маркировке сборок под монтаж в отверстия всегда указан номинал резисторов. На некоторых изделиях номинал сопротивления указывается прямо, например, так: 10K, 10KΩ (10 килоом), 3.3K (3,3 килоом).

На изделиях фирмы Bourns ® сопротивление резисторов обычно кодируется тремя цифрами: 103 (10000 – 10 килоом), 104 (100000 – 100 килоом), 751 (750 ом), 221 (220 ом). Такой способ маркировки практически ничем не отличается от того, что применяется для указания номинала сопротивления на SMD-резисторах.

Также стоит отметить, что на корпусе наносится специальный знак (ключ) для указания первого вывода, аналогично тому, как это делается на корпусе микросхем. Это необходимо для того, чтобы правильно определить начало нумерации выводов. Ключом может быть точка, цветная полоса, квадратный символ. Присмотритесь к фотографиям, и вы их с лёгкостью обнаружите.

Как и любой другой компонент, каждая сборка принадлежит к какой-либо серии. Техническую документацию (он же даташит) на серию легко найти по маркировке, которая наносится на корпус изделия. В даташите приводятся все параметры и характеристики, правила маркировки и возможные схемы соединений резисторов внутри корпуса.

По понятным причинам, на корпус чип-сборок для поверхностного монтажа наносится лишь маркировка с кодом номинального сопротивления резисторов. На самых малых размерах маркировка и вовсе отсутствует.

Маркировка резисторных SMD-сборок аналогична маркировке обычных одинарных чип-резисторов. Если размеры корпуса позволяют, то на защитном покрытии указывается номинальное сопротивление. Например, так:

103 – 10000 – 10 кОм;

На следующей фотографии показаны различные чип-сборки с маркировкой число-буквенным кодом и его расшифровка.

Далее показаны различные сборки резисторов, приводятся их основные характеристики и особенности.

Фотографии резисторных сборок.

Довольно древняя сборка CTS 750-101-R10K на 10 кОм в корпусе SIP (Resistor networks). Схема соединений "Bussed" – шинное.

Сборка BI-698-3-R10K из 8 прецизионных тонкоплёночных резисторов на 10 кОм (ТКС всего ±50 ppm/°C, точность 0,5%). Цифрой 3 в маркировке обозначается тип соединения: изолированные резисторы (Isolated Resistors).

Сборка 4610X-101-103 (10X-1-103) фирмы Bourns ® из 9 толстоплёночных резисторов на 10 кОм. Соединение шинное (bussed) с одним общим выводом. ТКС для данного номинала ±100 ppm/°C (-55. +125°C), точность ±2%.

В изделии может быть от 3 до 13 резисторов в зависимости от модификации. Номинальная мощность рассеивания каждого из резисторов 0,2 ватта при 70°C.

Где применяются резисторные сборки?

Наибольшее применение резисторные сборки получили в вычислительной технике. Цифровая электроника изобилует схемотехническими решениями, которые легко масштабируются. В результате требуется огромное количество повторяющихся блоков с одинаковым набором компонентов.

Назовём лишь несколько схемотехнических решений, в которых резисторные сборки актуальны и востребованы:

Цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП). Сборки применяются в ЦАП с архитектурой на базе лестничной матрицы R-2R (R/2R Ladder Networks). В резисторных сборках под этот тип ЦАП применяется всего два номинала резисторов;

Декодирующие матрицы и делители напряжения, аналого-цифровые преобразователи (АЦП). Используются для преобразования аналогового сигнала в цифровой, например, в измерительной технике;

Подтягивающие резисторы на выходах микроконтроллеров. Используются сборки с резисторами одного номинала и общим выводом;

Наборы изолированных резисторов применяются в схемах ОЗУ (DRAM) в качестве демпфирующих резисторов. Резисторные SMD-сборки легко обнаружить на плашках оперативной памяти от ПК;

Как согласующие резисторы в SCSI-системах, которые используются для работы с периферийными устройствами в компьютерах. На рисунке показана трёхрезисторная конфигурация для дифференциально-линейной версии шины SCSI;