ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ КОНСТРУКТИВНОГО ВЫПОЛНЕНИЯ ПРОВОЛОЧНЫХ РЕЗИСТОРОВ НА ВЕЛИЧИНУ ИХ ПАРАЗИТНОЙ ЁМКОСТИ

1. Сущность проволочных резисторов

Проволочные резисторы находят широкое применение в различной радиоэлектронной аппаратуре, измерительной технике, вычислительных и других устройствам, что обусловлено высокой стабильностью их электрических характеристик, незначительным уровнем собственных шумов, высокой точностью номинальной величина сопротивления, работоспособностью при высоких температурах и т.д.

Однако следует знать, что проволочные резисторы, как и все элементы, содержащие обмотки, имеют значительные собственные (паразитные) емкость и индуктивность, что ограничивает их применение в цепях высокой частоты. Наличие этих элементов может быть показано на эквивалентной схеме проволочного резистора (рис. 1).

Рис.1

Здесь R - активное сопротивление резистора;

Lо -паразитная индуктивность;

Cо - паразитная емкость.

Полное сопротивление резистора на частоте W может быть определено по известной формуле

 . (1)

Преобразовав (5.1) для выявления более наглядной зависимости от частоты его активной составляющей и полного сопротивления, получим

. (2)

Таким образом, хорошо видна зависимость полного сопротивления резистора от частоты. Частотные свойства резисторов характеризуется постоянной времени , которая определяется выражением

, (3)

где в сек.

Чем меньше значение , тем на более высокой частоте полное сопротивление резистора не отличается от его номинального значения. При проектировании резисторов это можно обеспечить решением прямой или обратной задачи. Прямая задача расчета частотных характеристик проволочных резисторов предполагает выбор конструкции и материалов, габаритных размеров, числа витков и диаметра резистивной проволоки, обеспечивающих необходимое значение  или допустимую частотную погрешность. При решении обратной задачи следует определить Z и  для предложенных конструктивных вариантов резисторов с целью выбора наиболее оптимального из них. Так как решение прямой задачи сопряжено со значительными трудностями, то на практике чаще применяют обратную задачу, когда определяют С0 и L0 резисторов для различных вариантов данного номинального сопротивления.

Следует иметь в виду, что при проектировании высокочастотных проволочных резисторов (с малым значением ) можно использовать два метода:

1) компенсации, когда составляющие от емкости и индуктивноcти компенсируют друг друга;

2) независимого уменьшения С0 и L0. Его применяют чаще, так как первый метод сложен и трудоемок, особенно если резистор работает в диапазоне частот.

В данной работе исследуют зависимость паразитной емкости от длины и диаметра намотки однослойного проволочного резистора методом теории многофакторного эксперимента.

Для таких резисторов с каркасами круглого сечения из диэлектрика со значением диэлектрической проницаемости е в пределах 1-2 величина паразитной емкости С0 может быть определена из выражения

, (4)

где - в пФ; D-диаметр намотки резистивного элемента, см; - шаг намотки, мм; - диаметр провода намотки без изоляции, мм;

В (4) значение  материала каркаса в явном виде не входит, но величина  резистора существенно зависит от нее. ............