Especificações do Resistor: Especificações e Parâmetros
Existem várias especificações de resistores ou especificações e parâmetros que precisam ser considerados ao escolher um resistor para qualquer projeto de circuito, reparo ou aspecto de um projeto de circuito eletrônico.
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Tutorial de Resistores Inclui:
Visão geral de resistores | Composição de carbono | Filme de carbono | Filme de óxido metálico | Filme metálico | Resistor de fio enrolado | Resistor SMD | Resistor MELF | Resistores variáveis | Resistor dependente de luz | Termistor | Varistor | Códigos de cor de resistores | Marcas e códigos de resistores SMD | Especificações de resistores | Onde e como comprar resistores | Valores padrão de resistores e séries E
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Os resistores são um tipo muito importante de componente eletrônico em qualquer projeto de circuito. Como resultado, bilhões de resistores de todos os tipos são usados a cada ano.
Selecionar o resistor certo é fundamental para garantir que o resistor seja adequado para o projeto do circuito, e entender as especificações do resistor é importante para garantir que nada seja esquecido.
Embora a especificação primária do resistor seja sua resistência, existem muitas outras especificações que também são muito importantes. Ignorá-los pode significar que o resistor específico selecionado pode não ser adequado para o projeto do circuito e isso pode fazer com que ele não funcione.
Existem muitos tipos de resistores e muitas especificações de resistores – ter um bom conhecimento e compreensão deles é essencial para qualquer pessoa envolvida em projeto, reparo, serviço, teste ou qualquer aspecto eletrônico de eletrônicos.
Quer o resistor seja usado em um circuito de baixa potência para definir a polarização, como um resistor de carga, um resistor de lastro ou qualquer outro, entender os requisitos e especificações para os diferentes tipos de resistor é muito importante.
especificação de resistência
A resistência é obviamente a especificação chave para esses componentes eletrônicos. O valor da resistência é exigido pelos cálculos para a aplicação específica e posição específica no projeto do circuito eletrônico onde será usado.
É sempre melhor usar valores preferenciais, pois são mais fáceis de obter. Existem várias séries de valores de resistor que são usados. Estes são referidos como a série E. E3 tem três valores em uma década, ou seja, 1,0, 2,2 e 4,7. Valores de 10Ω 22Ω 47Ω estão disponíveis na década de dezenas de Ohms, 100Ω 202Ω 470Ω estão disponíveis na década de centenas de Ohms e assim por diante.
É sempre preferível usar o menor número possível de valores em um projeto de circuito, pois isso reduz o número de tipos diferentes necessários para qualquer projeto. Outras séries também estão disponíveis, E6 com seis valores em cada década: 1,0, 1,5, 2,2, 3,3, 4,7, 6,8. Existem também valores E12, E24, E48 e E96 etc disponíveis, embora seus custos possam aumentar marginalmente e significam que muitos mais tipos de componentes são necessários em um determinado projeto.
Especificação de tolerância de resistência
Outro aspecto importante do conjunto de especificações do resistor é a tolerância. Praticamente todos os resistores que possuem marcações em suas embalagens possuem isso dentro do código ou ao lado do valor.
A tolerância de um resistor, ou de qualquer componente eletrônico, é o desvio de seu valor em relação ao valor nominal declarado. Normalmente, isso é medido a 25°C, mas se outras temperaturas fossem usadas, isso seria mencionado na especificação.
A tolerância é normalmente expressa como uma porcentagem (±%) do valor nominal.
Valores de tolerância de ± 20%, 10%, 5%, 2% e 1% são comuns. Os antigos resistores de composição de carbono normalmente tinham valores de ± 20% para a maioria dos resistores e os de tolerância mais restrita eram de ± 10% ou ocasionalmente 5%.
Filme de óxido de metal moderno ou filme de metal são tipicamente ±2% ou ±1% e algumas tolerâncias mais rígidas estão disponíveis.
Para resistores realmente precisos, variedades de fio enrolado são usadas. Embora alguns resistores de fio enrolado sejam usados como resistores de potência, outros são projetados especificamente para uso como resistores de precisão e tolerâncias extremamente rígidas podem ser obtidas. Alguns podem ser tão apertados quanto ± 0,005%. Estes podem ser usados em instrumentos de medição e outras aplicações semelhantes.
Especificação de precisão do resistor
A precisão não é igual à tolerância. Em vez disso, a precisão do resistor é a resolução ou o número de dígitos para os quais a resistência é especificada.
Para resistores tradicionais de baixa precisão, três anéis são suficientes para fornecer o valor, mas os de alta precisão precisam de mais anéis para a codificação do valor mais preciso.
Altas precisões também andam de mãos dadas com tolerâncias mais estreitas, mas as duas especificações são realmente diferentes.
Estabilidade de longa duração
A especificação de estabilidade de longo prazo para um resistor é definida como a variação de resistência ao longo de um período de tempo quando medido a uma temperatura de referência e submetido a uma variedade de condições operacionais e ambientais.
A especificação de estabilidade de longo prazo de um resistor é normalmente expressa como a porcentagem do valor absoluto do valor do resistor no tempo = 0..
Embora a estabilidade de um resistor possa ser difícil de especificar e medir porque tende a ser dependente da aplicação e da situação, ela é importante para alguns projetos de circuito.
Os resistores de composição de carbono muito antigos eram conhecidos por serem muito pobres, com valores mudando em porcentagens muito significativas ao longo do tempo – restauradores de rádios antigos testemunharão isso, vendo alguns variarem em 100% e mais. No entanto, os resistores modernos são muito melhores. Como regra geral, os resistores que usam projetos de metal a granel e enrolados são mais estáveis, enquanto os componentes eletrônicos que usam materiais de composição são menos estáveis.
Para obter a melhor estabilidade de resistência, é essencial executar resistores críticos bem dentro de seus limites de potência, com aumento de temperatura limitado. O excesso de temperatura é um dos principais problemas que causam baixa estabilidade, portanto, manter as mudanças de temperatura do resistor o mais pequenas possível ajuda.
Tipo de resistor
Embora o tipo real de resistor não possa ser considerado uma especificação de resistor específica, é, no entanto, um elemento essencial para avaliar o desempenho do resistor. Diferentes tipos de resistor terão diferentes parâmetros de desempenho. Alguns terão baixos níveis de indutância, outros terão especificações de tolerância/precisão de resistência mais altas, outros poderão dissipar níveis de potência mais altos, etc.
Existem muitos tipos de resistores, cada um com suas vantagens e desvantagens e isso vai impactar em suas especificações:
- Composição de carbono: Os resistores de composição de carbono não são amplamente usados atualmente. Eles são usados em algumas áreas embora:
- Reparação de rádios antigos: Esses resistores são usados para reparos de rádios antigos. Como esse tipo de resistor teria sido usado na maioria dos projetos eletrônicos de rádios vintage e antigos, substituí-los pelo mesmo tipo significa que suas especificações são as mais semelhantes possíveis e os circuitos funcionarão da mesma maneira.
- Absorção transitória: Um dos principais atributos e especificações dos resistores de composição de carbono é que eles podem absorver picos transitórios sem danos indevidos. Outros tipos de resistor podem ser danificados se precisarem absorver um grande transiente porque seu tamanho e massa térmica podem não permitir que eles suportem o curto pulso de energia. Devido ao seu tamanho, construção e capacidade geral, os resistores de composição de carbono são capazes de suportar transientes com bastante facilidade. É esse atributo de especificação que pode significar que eles são incorporados a novos projetos eletrônicos. Como resultado, ainda é possível comprar esses resistores novos.
- Filme de carbono: Resistores de filme de carbono seguiram-se aos resistores de composição de carbono. Eles eram muito menores e mais estáveis. Embora o nível de ruído não fosse tão alto quanto o dos resistores de composição de carbono, ainda era maior do que o dos resistores mais modernos, como o resistor de filme metálico. Ainda é possível comprar resistores de filme de carbono da maioria dos armazenistas e distribuidores de componentes eletrônicos.
- Filme de óxido de metal: Resistores de filme de óxido de metal Os resistores axiais com chumbo são feitos de um filme fino de óxido de metal que foi depositado em uma haste de cerâmica. O resistor foi considerado o sucessor do resistor de filme de carbono, pois seu desempenho era superior, mas com a introdução do resistor de filme metálico, com um nível de desempenho superior ao do resistor de filme de óxido metálico, seu uso diminuiu, embora ainda seja usado em algumas áreas porque algumas áreas de suas propriedades e especificações excedem as do resistor de filme metálico.
- Filme de metal: Os resistores de filme de metal são o formato de chumbo padrão usado atualmente. Esses resistores estão disponíveis com uma ampla variedade de especificações, incluindo valores de resistência e potências. Eles são de baixo ruído e podem ser obtidos a 1% ou 2% como padrão. Variedades de tolerância mais estreita estão disponíveis. Estão disponíveis em todas as gamas standard: E3, E6, . . . . E192.Esses resistores estão amplamente disponíveis como componentes com chumbo, e a mesma tecnologia também é usada em dispositivos de montagem em superfície.
- Resistores de montagem em superfície: Os resistores de montagem em superfície são usados em grandes quantidades para fabricação em volume – eles são fabricados em termos de bilhões a cada ano. Como mencionado acima, a tecnologia de resistor de filme metálico é geralmente usada, pois se presta à fabricação de alto volume de resistores de montagem em superfície.
- Resistores de fio enrolado: Os resistores de fio enrolado são normalmente usados onde são necessários limites de potência mais altos. Estão disponíveis tipos específicos de resistores de potência que podem ser aparafusados a um chassi ou dissipador de calor para remover o calor. Às vezes, eles também podem ser usados para aplicações de tolerância muito estreita em instrumentos de medição, pois podem ser ajustados para fornecer a resistência necessária e também são muito estáveis.
Especificação de dissipação de energia
Embora a resistência seja o parâmetro chave para qualquer tipo de resistor, outro parâmetro importante na especificação do resistor é a quantidade de energia que ele pode dissipar.
Quando a corrente passa por um resistor, a potência é dissipada e isso se manifesta na forma de calor. Por sua vez, isso faz com que a temperatura do resistor suba e, se muita corrente passar pelo resistor, o aumento da temperatura pode ser muito grande e pode causar a mudança da resistência ou, em casos extremos, pode causar danos ao resistor.
A potência dissipada em um resistor é fácil de calcular. A equação básica da potência é:
Onde:
W = potência em watts
V = tensão em volts
I = corrente em amperes
Muitas vezes é mais fácil combinar esta equação com a Lei de Ohm para criar uma equação mais útil que calcula a potência dissipada a partir do conhecimento da resistência e da tensão através dela:
Onde:
R = resistência em ohms.
Todos os resistores têm uma especificação de classificação de dissipação de energia. Esta é a potência máxima que eles são projetados para dissipar. O tipo de resistor deve ser escolhido de forma que este nível de potência nunca seja excedido em operação. Na verdade, as boas práticas de projeto ditam que a dissipação máxima de potência deve estar bem dentro disso.
Muitas empresas envolvidas em atividades de projeto de circuitos eletrônicos operam uma prática em que declaram que a dissipação real máxima nunca deve exceder cerca de 60% da classificação do tipo específico de resistor. Ao fazer isso, a confiabilidade do circuito é melhorada.
Também onde são necessários resistores de potência específicos, deve-se prestar muita atenção à dissipação de potência e ao resfriamento do resistor para garantir que ele permaneça dentro de suas classificações.
Especificação de redução de potência
A especificação do resistor para redução de potência pode ser importante quando se espera que os componentes funcionem em temperaturas mais altas.
Nessas circunstâncias, o resistor estará esquentando e é necessário garantir que sua capacidade não seja excedida.
Normalmente, a mesma dissipação de energia será cotada até uma determinada temperatura, após a qual a redução é aplicada. Normalmente, esta é uma curva linear acima da temperatura dada.
Especificação do coeficiente de temperatura
Em certas circunstâncias, a especificação do resistor para o coeficiente de temperatura é importante.
A especificação do coeficiente de temperatura é o parâmetro que indica a mudança na resistência com a mudança de temperatura. A especificação do resistor para o coeficiente de temperatura dependerá muito do tipo de resistor e também pode variar de um fabricante para outro.
Portanto, é importante verificar a especificação do resistor para o coeficiente de temperatura para garantir que o resistor específico seja adequado para a aplicação em questão.
O coeficiente de temperatura é a mudança no valor da resistência ao longo de uma determinada mudança de temperatura. Normalmente é expresso em termos de partes por milhão, ppm, por grau Celsius, ou seja, ppm/°C. Em outras palavras, um resistor de 100kΩ com especificação de coeficiente de temperatura de 1000ppm/°C para um aumento de temperatura de 10°C mudaria mudaria em 1000 /1 000000 * 100 * 100 000 Ω = &10Ω. Isso pode ser bastante significativo em algumas circunstâncias.
Especificação de temperatura máxima
A especificação do resistor para temperatura precisa ser respeitada. Acima de certas temperaturas, o resistor pode funcionar fora de seus parâmetros operacionais especificados. Além disso, sob condições extremas, podem ocorrer danos e o circuito geral pode parar de funcionar.
Se os resistores forem operados bem acima de suas temperaturas nominais por períodos prolongados, o valor da resistência pode aumentar permanentemente e isso pode causar mau funcionamento do circuito geral.
Outra razão para operar abaixo da temperatura nominal é a confiabilidade geral. Resistores e todos os outros componentes têm maior probabilidade de falhar se operados fora de suas faixas especificadas. Freqüentemente, os componentes são operados dentro de suas especificações com uma boa margem para garantir que a confiabilidade seja maximizada.
Especificação do resistor para tensão máxima
Os resistores são projetados para operar até uma certa tensão. Acima dessa tensão existe a possibilidade de quebra devido ao estresse elétrico aplicado ao componente.
Como resultado disso, as folhas de dados do resistor conterão uma especificação do resistor para a tensão máxima que deve ser aplicada.
O valor real dependerá de vários fatores, incluindo o tamanho físico do resistor, sua estrutura, a tecnologia usada e vários outros fatores.
Normalmente, não é uma boa prática colocar um resistor perto de sua especificação de tensão nominal. Freqüentemente, os padrões de projeto recomendam a execução de um resistor em um máximo de 60% ou até menos da tensão nominal máxima para garantir que a confiabilidade seja mantida.
Especificação de indutância do resistor
Em alguns casos, a indutância apresentada por um resistor pode ser importante. Isso é particularmente verdadeiro para projetos de RF, bem como circuitos digitais rápidos. Cada resistor apresentará alguma indutância e isso pode ser importante. Mesmo pequenos valores de indutância podem alterar o desempenho de um circuito à medida que as frequências aumentam. Eles podem atuar como pequenas bobinas afetando o desempenho de RF, limitando o tempo de subida e coisas do gênero.
Muitos resistores com chumbo têm uma ranhura helicoidal cortada no elemento resistivo e isso é ajustado para fornecer a resistência necessária. O fato de o elemento resistivo estar na forma de uma hélice significa que haverá adição de indutância, pois ele atuará como uma bobina. Mesmo que o resistor não use um corte de ranhura helicoidal, os condutores e a própria estrutura do resistor podem introduzir uma quantidade muito pequena de indutância.
Alguns resistores terão uma especificação para a indutância, mas para a maioria não há uma especificação definida na folha de dados.
Para qualquer projeto de RF, os resistores de montagem em superfície têm bom desempenho, pois são muito pequenos, não possuem condutores para introduzir indutância e muitos não possuem um padrão cortado no elemento resistivo. Isso pode ser muito importante para projetos de RF e projetos de circuitos digitais rápidos e similares, onde as frequências superiores se estendem para a região de micro-ondas. Para frequências muito altas, podem ser necessários resistores especializados.
Confiabilidade do resistor
Um dos objetivos de qualquer projeto de circuito eletrônico será produzir um produto acabado confiável. Cada componente usado contribuirá para isso e, portanto, a especificação de confiabilidade do resistor pode ser importante. As áreas onde a especificação de confiabilidade pode ser necessária podem incluir equipamentos aeroespaciais, médicos e militares. Os produtos nacionais raramente têm cálculos de confiabilidade realizados durante o processo de projeto eletrônico.
A confiabilidade é a probabilidade estatística de que um resistor funcionará sem falhas. Freqüentemente, é especificado como taxa de falha por 1.000 horas de operação ou o tempo médio entre falhas, MTBF.
Essas especificações de resistores são algumas das especificações e parâmetros de resistores mais comuns. Outras fichas de dados existentes e do fabricante devem ser consultadas antes de escolher um determinado tipo.
Quer o resistor seja usado para áreas de baixa corrente de um projeto de circuito eletrônico, seja para ser usado como um resistor de potência, um resistor de lastro ou qualquer outro, saber como interpretar e entender as especificações é muito importante.
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