Меню
Радиоэлектроника для начинающих

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.

Внешний вид резисторных сборок

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/°С, при общей величине ТКС для всего набора ±250 ppm/°С. 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.

Обозначение резисторных сборок на схеме

В таблицах с перечнем компонентов и на схемах 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, RN7 и т.п.). Также можно встретить надпись RA1 (Resistors Array, то есть "Массив резисторов").

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). Уже по этому признаку можно определить, что перед вами 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.

Схемы соединений резисторов внутри сборок

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

Конструкция резисторной сборки

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.

Внешний вид резисторных SMD сборок

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.

Чип резисторные сборки разных типоразмеров

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.

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).

Чип сборки с вогнутой и выпуклой формой электродов

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.

Внешний вид резисторных SMD сборок с инверсным размещением резистивного слоя

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).

Конструкция миниатюрных плоских чип-сборок

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).

Маркировка сборки 8A102J на 8 резисторов с общим выводом

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.

Маркировка сборки фирмы Bourns на 4 независимых резистора по 120 ом

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.

Маркировка сборки серии 4300R фирмы Bourns

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;

  • 472 – 4700 – 4,7 кОм;

  • 560 – 56 – 56 Ом.

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

Маркировка резисторных SMD сборок

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 CTS 750-101-R10K

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

Сборка BI-698-3-R10K из 8 отдельных резисторов

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/°С (-55...+125°С), точность ±2%.

Сборка 4610X-101-103 (10X-1-103) фирмы Bourns

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

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;

    Схема резисторной сборки R-2R лестничного типа

  • 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;

    Сборки из двух резисторов на плашках оперативной памяти для 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;

    Трёхрезисторная конфигурация для дифференциально-линейной версии шины SCSI

  • Как изолированные резисторы в схемах с высокой плотностью монтажа;

  • Как набор перемычек (сборки резисторов с нулевым сопротивлением).

Главная » Радиоэлектроника для начинающих » Текущая страница

Также Вам будет интересно узнать:

 

Copyright © Go-Radio.ru