Высокоомный резистор

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

О ИЛ

РЕСПУБЛИК (l9) (10

ISO Н О1 С 3/О2

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР (((ъь

fIO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЦТИЙ ь ((. (ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ -- :

И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1 (21} 3294120/18-21 (22) 27.05.81 (46) 15.01.84 Бюл. Р 2 (72) В.Н.Ильюшенко (71) Томский институт автоматизированных систем управления и радиоэлектронхки (53) 621.396.692(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Nt 381104 кл. Н 01 С 3/00, 1973. 2. Заявка Великобритании

В 2032191, кл, H 1 Б (H 01 С 1/148), . опублик. 1980 (прототип). (54) (57) ВЫСОКООИНЫЙ РЕЗИСТОР, сО .. держащий диэлектрический стержень с последовательно:нанесенными на него резистивным элементом и изолирующим покрытием, торцовые контактные выводы и токопроводящий элемент с контактным выводом, размещенный на изолирующем покрытии, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона рабочих частот, токопроводящий элемент выполнен в виде спирали, витки которой изолированы друг от друга, а его контактный вывод соединен с внешним концом спирали.

1067538

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в высокочастотных электрических цепях усилителей, разветвителей мощности, управляемых и неуправляемых аттенюаторов и других устройств. 5

Известен высокоомный резистор, содержащий резистивный элемент в форме стержня, охватывающий его полный проводящий цилиндр, общий корпус, две ирисовые диафрагмы и элементы (О крепления (13.

Недостатками высокоомного резистора являются сложность конструкции, большие габариты..Кроме того, только распределительной емкости резистивного элемента на полый цилиндр недостаточно для существенного расширения диапазона рабочих частот высокоомного резистора.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является высокоомный резистор, содержащий диэлектрический цилиндр с последовательно нанесенными на него резистивным элементом и изолирующим покрытием, торцовые контактные выводы и токопроводящий элемент с контактным выводом, размещенный на изолирующем покрытии.

В известном BblcoKQQMHoM резисторе токопроводящий элемент выполнен в форме замкнутого кольца с контактным выводом, который соединен с одниМ из торцовых выводов 23.

Однако, токопроводящий элемент увеличивает паразитную емкость высо- 35 коомного резистора между торцовыми выводами. Это приводит к ограничению диапазона рабочих частот..

Цель изобретения — расширение диапазона рабочих частот. 40

Поставленная цель достигается тем, что в высокоомном резисторе, содержащем диэлектрический стержень с пос- . ледовательно нанесенными на него резистивным элементом и изолирующим покрытием, торцовые контактные выводы и токопроводящий элемент с контактным выводом, размещенный на иэо лирующем покрытии, токопроводящий элемент выполнен в виде спирали, витки которой изолированы друг от друга, а его контактный вывод соединен е внешним концом спирали.

На фиг. 1 показана конструкция высокоомного резистора; на фиг. 2 сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3эквивалентная схема высокоомного резистора (прототип); на фиг. 4 эквивалентная схема предлагаемого высокоомного резистора; на фиг. 5 и 6 — амплитудно-частотные характе- 60 ристики (АЧХ) резистора.

Высокоомный резистор содержит диэлектрический стержень 1 с нанесенным на него резистивным элементом 2, изолирукщее покрытие 3, торцовые выводы 4 и 5 и токопроводящий элемент, состоящий иэ проводящей ленты 6 и диэлектрической ленты 7, изолирукщей проводящие витки спирали друг от друга. Внешний конец проводящей ленты 6 спирали соединен с контактным выводом 8, который при испольэлвании высокоомного резистора в радиотехническом устройстве соединяется с общим проводником, т.е. Заземляется (на фиг. 1 общий проводник не показан).

Работа резистора в электрической цепи не отличается от известных, однако диапазон его рабочих частот существенно шире по следукщим причинам.

Эквивалентная схема (фиг. 3) высокоомного резистора (прототипа) содержит распределенную емкость ре зистивного элемента 2 (С„); емкость между торцовыми выводами 4, 5 (C ); емКость между токопроводящим и резистивным элементами (Сс); распределенные емкости между общим проводником (землей) и резистивными элементом 2 (С)}; резистивное сопротивление высокоомного резистора (R).

Емкость С увеличивает общую паразитную емкость резистора, а .емкости С. малы и несущественно вли1 яют на его диапазон рабочих частот.

Учитывая, что на частотные свойства резистора наиболее существенно влияют емкость С, эквивалентная схема высокоомного резистора при заземлении контактного вывода 8 токопроводящего элемента (установленного на равных расстояниях от торцовых выводов 4 и 5) может быть представлена как показано на фиг.,3. Токопров одящий зл емент совмещает в себе емкость С, образованную первым витком спирали б и реэистивным элементом 2 (зта емкость практически не зависит от количества витков спира,ли}, и индуктивность (,, образованную всеми витками спирали 6.

Токопроводящий элемент делит аопротивление высокоомного резистора пополам, а его емкость - с некоторым коэффициентом в (т.е. C„/гп).

При Cq oo коэффициент м- .2, т.е. к своему максимальному значению. Полное сопротивление резистора при

С <ь,4 0 имеет значение

2-)БАРС

1+ 4

В этом случае, как следует из формулы (1}, постоянная времени реэис» тора может быть уменьшена в четыре раза (практически в 1,8-2 раза) .

8 реальном случае величина емкости

С не может быть большой. Определим эйачение этой емкости, при котором

1067538

4 полное сопротивление высокоомного резистора наименее зависит от частоты. Функция рабочего затухания резистора (фиг. 4 ) определяется соотношением г

4+@ Я

Р 2о о(=— (2)

420 „Р 92 R ggi

2 2 4

rl Z2 о о

10 где юС

С

a = — +)+4;, 1 о 4

15 ношением

С„= о,о+ 10 h (Ф/см1, (4) а .емкость С при малой толщине Иэолирукшего покрытия 3 может быть определена по Формуле плоского конденсатора

35 ц, о86 Е 3) ОР (см2)

С (и Ф1= (5) то соотношение (3), связывающее раэ- 40 меры реэистивного элемента и первого витка спирали 6, принимает вид

0,8

dL 10

Кф

045 (0,66 Е . ROm

В соотношениях (4) — (6) приняты обозначения: E„- относительная диэлектрическая проницаемость изолирующего покрытия резистора; Π— диаметр 50 диэлектрического цилиндра с учеэом толщины резистивного элемента; 0ширина ленточного проводника спирали бу 1 - тошцииа иэолирукщего покрытия Зр L - длина резистивного 55 элемента 2; кФ - коэффициент Формы резистора, равный L /Т О для реэнсто-. ров с реэистивным пленочным материалом цилиндрической формы (для резисторов со спиральной нарезкой к яв- 60

" ляется функцией a/t, где a - расстояние между смежными витками, ас - шаг спирали).

При С с С „„ (фиг. 2) нетрудно определить верхнюю граничную частоту (e) L4Zо С

Я - нормированная частота;

ы - круговая частота;

Z - сопротивление источника о сигнала и нагрузки, между которыми включен резистор.

Из Формулы (2) находим оптимальное значение емкости С, соответст . вусшее максимально плоским АЧХ высо-. коомного резистора 25

082 С1

С = " . (Э)

СЕпт учитывая, что распределенная

- емкость резистора определяется соотрезистора (по уровню искажений АЧХЗдВ) zo гр 1 6 ° (7>

В пРототипе Р = Z /R. Из урав гр о нения (7) следует, что емкость С токопроводящего элемента позволяет дополнительно расширить диапазон рабочих частот высокоомного резистора в 1,6 раза.

Диапазон рабочих частот высокоомного резистора расширяется еще и путем выполнения токопроводящего элемента в форме спирали, обладающей индуктивным сопротивлением.

Функция рабочего затухания высоко-. омного резистора с учетом С и L (фиг. 4) имеет вид с

22 о 22 2

Ф 2- (8)

2с Zc 20 Zo Zc где

Р

22 И З

1 = +f а. — актнанаа

4+2 1 Я2

Ь э и реактивная составляющие полного сопротивления резистора (Я/2 и С„/ п; фиг. 4);

ыЕс

Я = - нормированная частота;

m — граничная частота резис1 тора при СсФ О, Ь = 0; с ! с /WWC

Zo= < =,, - полное сопро1-ш L С 4-(/ о ) тивление токопроводящего элемента при высокой проводимости спирали 6

1 а fi. : резонансная частота токопроводящего элемента (которая выбирается в 2-3 раза большей, чем гранич» ная частота резистора при L =О) ., Результаты (фиг. 5) численного расчета по соотношению (8) для различных значений R показывают, что индуктивность спирали 6 (при оптимальном значении емкости С ) дополнительно расширяет диапазой рабочих частот высокоомного резистора в 1,82 раза. Сравните, например, кривые, соответствующие 1 = 0 и q = 0,5Ä где 1о= шб /< о. Дальнейшее РасшиРение диапазона рабочик частот высокоомно" го резистора достигается уменьшением проводимости (увеличением сопротивления) проводящей ленты б. Это изменение параметра ленты 6 приводит к уменьшению добротности собственного резонанса токопроводящего элемента.

1067539

Таким обраэом, предлагаемый высо- струкцию, чем иэвестные резисторы, коомный реэистор в 4-6 раэа широко- решакщие аналогичную эадачу расшиполоснее и имеет болев простую кон- рения диапаэона рабочих частот.

4-Я

Ь2. У гг а>

РВ

ВИИИПИ Заказ 11218/54

Тирам 687 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

ot,,дЕ

16 g4

Ь2.f