COMPONENTE PASIVE DE CIRCUITComponentele pasive sunt acele elemente de circuit electronic care nu pot executa funcii de amplificare asupra semnalelor aplicate. Ele se mpart n urmtoarele grupe. - rezistoare; - condensatoare; - inductoare; - cablaje imprimate; - elemente de conectic i legtur.

1. REZISTOARERezistorul elementul fizic concret ce materializeaz unitatea de rezisten electric ohm [] multiplii i submultipli ei. Rezistoarele sunt componente pasive de baz n aparatura electronic de dimensiuni i forme variate fiind de tipuri diferite: rezistoare, poteniometre, termistoare, varistoare. Clasificarea general a rezistoarelor este prezentat mai jos.

Rezistoarele fixe au o rezisten stabilit n procesul de fabricaie i care rmne constant pe ntreaga durat de via a rezistorului. Rezistoarele variabile au rezisten care poate fi modificat n anumite limite, n timpul funcionrii, n vederea efecturii unor operaii de reglaj sau pentru diferite reglaje i acorduri. Rezistoarele neliniare folosesc proprietile semiconductoare n realizarea unor anumite caracteristici tehnice i au rezistena dependent de anumite mrimi. Rezistoarele destinate regimului de cureni tari sunt rezistoare folosite n industria energetic i electrotehnic.

1.1. Parametrii rezistoarelorRezistoarele fixe sunt caracterizate printr-o serie de parametri electrici i neelectrici (mecanici, climatici). Principalii parametri electrici sunt: Rezistena nominal, Rn valoarea rezistenei care trebuie realizat prin procesul tehnologic i care se nscrie pe corpul rezistorului n clar sau n codul culorilor. Unitatea de msur este [R] = 1 (ohm), cu multiplii si: 103 =1 k, 106 =1 M, 109 =1 G. Tolerana, t exprimat n procente, reprezint abaterea maxim admisibil a valorii reale R a rezistenei, fa de valoarea nominal Rn Puterea de disipaie nominal - Pn, (exprimat n W - Watt) i tensiunea nominal - Un, reprezint puterea electric maxim i respectiv tensiunea electric maxim ce se pot aplica rezistorului n regim de funcionare ndelungat fr a-i modifica caracteristicile. Parametrii neelectrici sunt: Intervalul temperaturilor de lucru reprezint intervalul de temperatur n limitele cruia se asigur funcionarea de lung durat a rezistorului. Influena temperaturii asupra rezistenei rezistorului este pus n eviden de coeficientul termic al rezistenei, definit astfel:

Coeficientul de variaie a rezistenei, KR, la aciunea unor factori externi cum ar fi depozitare, umiditate, mbtrnire etc. Tensiunea electromotoare de zgomot reprezint valoarea eficace a tensiunii electromotoare care apare la bornele rezistorului n mod aleatoriu i care se datorete micrii haotice i micrii termice a electronilor precum i trecerii curentului prin rezistor; este exprimat n V. Precizia rezistoarelor este indicat de toleran, dat n procente din valoarea nominal. n funcie toleran, tensiune de zgomot i valori maxime admisibile ale coeficienilor de variaie, rezistoarele se mpart n trei categorii prezentate n tabelul 1.1.

1.2. Marcarea rezistoarelorRezistorul este marcat n clar prin simboluri alfanumerice sau codificat prin inele sau benzi colorate. Indiferent de modalitatea de marcare, orice tip de rezistor se nscrie rezistena nominal, Rn, cu unitatea ei de msur n clar i tolerana valorii nominale n % din Rn. In cazul marcrii rezistorului numerico literar, valoarea se inscrierea in clar (numeric) pe rezistor iar tolerana se indica prin simboluri literare. Dac literele sunt scrise pe acelai rnd cu cifrele, acestea reprezint multiplu unitii de msur (K=103, M=106, G=109), iar dac sunt scrise pe rnduri diferite reprezint tolerana: (C = 0,25%; D = 0,5%; F =1%;G = 2%; K = 3%; J = 5%). EXEMPLU: 6K2 F indica R = 6,2 k 1% Marcarea rezistoarelor n codul culorilor este ilustrat n figura 1.2.

1.3. Rezistoare fixeRezistoarele peliculare sunt realizate cu pelicule subiri de materiale rezistive sunt grupate n trei grupe mari. 1. Rezistoare cu pelicul de carbon de form cilindric, terminale axiale, de mrimi diferite n funcie de puterea nominal disipat. Valoarea nominal a acestora este cuprins ntre 330 1 M. Au urmtoarele puteri nominale tipice: 0,25 W; 0,5 W; 1W i 2 W; 2. Rezistoare cu pelicul de nichel asemntoare ca form cu cele de carbon dar avnd valori nominale cuprinse ntre 1 i 330. Puterea disipat tipic: 0,125W; 0,25W; 0,5W; 1W; 2W. 3. Rezistoare cu pelicul de oxizi metalici (sau cu glazur metalic) componente profesionale caracterizate prin precizie i stabilitate ridicate, coeficient de variaie cu temperatura sczut, dimensiuni mici, dar i coeficient (factor) de zgomot ridicat. Au valori nominale cuprinse ntre 50 2M i puteri nominale de 0,125W; 0,25W; 0,5W; 1W. Rezistoare bobinate sunt utilizate, datorit stabilitii bune i n cazurile n care puterea disipat este mare. Tipic, valorile nominale ale rezistoarelor bobinate sunt cuprinse ntre 1 i zeci de k la puteri disipate uzuale, sub 100W. Aceste rezistoare au, n funcionare, o temperatur ridicat i necesit amplasare i ventilare corespunztoare pentru a nu distruge componentele din jur.

1.4. Poteniometre i rezistene semireglabileAceste elemente de circuit apar att pe exteriorul ct i n interiorul aparaturii, ca elemente de control. n practic, trebuie evitat folosirea abuziv a rezistenelor reglabile datorit faptului c nu au stabilitatea n timp ca a rezistenelor fixe de precizie i nici rezoluie. Acolo unde este necesar o rezisten stabil i ajustabil se poate folosi un rezistor de precizie (0,5% sau 1%) n serie cu un semireglabil n aa fel nct rezistena fix s formeze procentual cea mai mare parte din valoarea total necesar.

1.5. Termistoarele Sunt fabricate din material semiconductor i prezint o rezisten puternic dependent de temperatur. Cele mai utilizate sunt termistoarele CTN (cu Coeficient de Temperatur Negativ), avnd un coeficient de temperatur tipic de 4%/C. Termistoarele au, la temperatura camerei, o rezisten de civa k sau zeci de k (tipic). Termistoarele sunt folosite pentru msurarea i reglarea temperaturii n intervalul -50C la +300C i pentru compensarea cu temperatura a componentelor electronice.

1.6. Aplicaii ale rezistoarelorn circuite apar rezistoare conectate n serie, respectiv n paralel (fig.1.5, a respectiv b). Este de reinut c la conectarea n serie se obine o rezisten echivalent mai mare dect cea mai mare din rezistenele nseriate: R = R1 + R2 . n particular dac R1>>R2 este justificat aproximarea RR1. dimpotriv, la conectarea n paralel a rezistoarelor se obine o rezisten echivalent mai mic dect cea mai mic dintre rezistenele individuale:

Evident, dac R1>>R2, poate fi fcut aproximarea RR2. Alte aplicaii ale conectrii rezistoarelor n serie i paralel o reprezint divizoarele de tensiune i de curent (fig.1.6 a, b respectiv c). n mod obinuit, unul dintre rezistoare din divizorul de tensiune are un terminal legat la mas (fig.1.6, a).

Cnd nici unul dintre rezistoarele divizorului nu este legat la mas (fig.1.6, b), tensiunea U poate fi scris pe principiul suprapunerii efectelor. Considerm, pe rnd, cte un terminal legat la mas i scriem n sensul relaiei divizorului cu terminal la mas, efectul celeilalte cauze. n final adugm efectele. Vom obine:

Pentru divizorul de curent din fig.1.6.c se obin relaiile:

De reinut c, tensiunea divizat V este proporional cu rezistena de pe care aceasta se culege; dimpotriv, curentul divizat este proporional cu cealalt rezisten a divizorului.

2. CONDENSATOARECondensatorul este corpul fizic care materializeaz submultipli de capacitate electric. Condensatorul are proprietatea de a putea acumula sarcin electric, conform relaiei: Q = C U, n care: Q este sarcina exprimat n coulombi (C), V este tensiunea la borne exprimat n volt (V), iar C reprezint capacitatea i se msoar n farad (F). Pentru practic, coulombul i faradul sunt uniti prea mari. Capacitatea nominal este principalul parametru al condensatoarelor i se exprim n F, nF sau pF. Din (1-4) se obine, prin derivare, relaia dintre tensiune i curent pentru un condensator.

Curentul prin condensator este proporional cu viteza de variaie a tensiunii la borne. Conform relaiei (1.5), dac un condensator de capacitate C=1F este ncrcat cu un curent constant I=10mA tensiunea la borne crete ntr-un interval t=1ms, cu V=10V. Constructiv, condensatorul este alctuit din dou suprafee metalice numite armturi ntre care se afl un mediu dielectric de permitivitate (constanta dielectric de material). Pentru un condensator plan, capacitatea C este dat de relaia:

unde: 0 = permitivitatea dielectric absolut a vidului; = permitivitatea absolut a dielectricului condensatorului; S = suprafaa armturilor plane; d = distana ntre armturi.

2.1. ClasificareCondensatoarele se pot clasifica dup mai multe criterii: dup natura dielectricului, din punct de vedere constructiv, al domeniului de frecven i dup domeniul de utilizare (fig.2.2)OBSERVAII 1. Condensatoarele fixe i menin constant valoarea capacitii nominale n tot timpul funcionrii; 2. Condensatoarele reglabile (denumite i semivariabile, ajustabile sau trimere) se caracterizeaz prin faptul c valoarea capacitii lor poate fi reglat ( de regul ocazional, la punerea n funcie sau la verificri periodice), n limite reduse; 3. Condensatoarele variabile sunt condensatoare a cror capacitate poate i trebuie s fie modificat frecvent ntre anumite limite relativ largi impuse de funcionarea circuitelor electronice ( de exemplu condensatoarele de acord pentru radioreceptoare).

2.2. Parametrii condensatoarelor Capacitatea nominal, Cn [F]: reprezint valoarea capacitii condensatorului care trebuie realizat prin procesul tehnologic i care este nscris pe corpul acestuia. Condiiile de temperatur i frecven la care se msoar capacitile nominale sunt precizate de obicei n catalogul firmei productoare. Tolerana, t, [%] reprezint abaterea maxim a valorii reale a capacitii fa de valoarea ei nominal. Pentru condensatoarele electrolitice se dau de obicei tolerane nesimetrice: (0%,+50%), (0%,+80%), (-10%,+30%), (10%,+50%), (-10%,+100%), (-20%,+80%). Tensiunea nominal, Un [V], este tensiunea continu maxim sau tensiunea alternativ, eficace maxim care poate fi aplicat continuu la terminalele condensatorului, n gama temperaturilor de lucru. Valorile tensiunilor nominale nu sunt nominalizate; uzuale sunt urmtoarele valori: 6, 12, 16, 25, 63, 70, 100, 125, 250, 350, 450, 500, 650, 1000V. Rezistena de izolaie, Riz [], este definit ca raportul dintre tensiunea continu aplicat unui condensator i curentul care-l strbate, la 1 minut dup aplicarea tensiunii. Pentru condensatoarele electrolitice parametrul care intereseaz este curentul de fug, If, care reprezint curentul ce trece prin condensator cnd acestuia i se aplic o tensiune continu la terminale, curent msurat dup un timp t cu durata de 1..5 minute de la aplicarea tensiunii continue. Tangenta unghiului de pierderi, tg reprezint raportul dintre puterea activ, Pa, care se disip pe un condensator i puterea reactiv, Pr, a acestuia (msurate la frecvena la care se msoar i capacitatea nominal). Rigiditatea dielectric reprezint tensiunea maxim continu pe care trebuie s o suporte condensatorul un timp minim ( de obicei 1 minut) fr s apar strpungeri sau conturnri. Intervalul temperaturilor de lucru (Tmin Tmax) reprezint limitele de temperatur ntre care condensatorul funcioneaz timp ndelungat.

2.3. Marcarea condensatoarelorCondensatoarele sunt marcate prin simboluri alfanumerice sau codificat - prin inele, benzi sau puncte colorate, normalizate internaional sau, uneori , specifice unui anumit productor. Marcarea condensatoarelor n codul culorilor este prezentat n figura de mai jos. Indiferent de sistemul de marcare se nscriu pe corpul condensatorului a) n mod obligatoriu, pe orice tip de condensator i capacitatea nominal Cn cu unitatea de msur ; tolerana valorii nominale: n clar (n % sau n pF dac Cn10pF), n cod de culori sau literal. b) n mod obligatoriu pe unele tipuri de condensatoare: polaritatea bornelor (numai la condensatoarele electrolitice), n clar; terminalul conectat la armtura exterioar (numai la condensatoarele electrolitice sau cu hrtie), n clar; coeficientul de temperatur al capacitii (la condensatoarele ceramice) n cod de culori sau alfanumeric; n mod facultativ, n funcie de productor, se poate marca: firma, data fabricaiei (an, lun), codul condensatorului (specific firmei), frecvena de lucru, etc. Astfel pentru condensatoarele ceramice, benzile b i c reprezint prima respectiv a doua cifr semnificativ, iar banda d factorul de multiplicare (numrul de zerouri).

Fig. 2.3. Marcarea condensatoarelor cu codul culorilor

2.4. Tipuri constructive de condensatoareCondensatoare ceramice tubulare au valori nominale cuprinse ntre 0.5pF 100pF, la tensiuni maxime de (100600)V. Au cureni de fug redui i coeficieni de temperatur selectabili (inclusiv nuli). Aceste tipuri de condensatoare folosesc ca dielectric o ceramic format dintr-un amestec de oxizi, silicai, titanai i zirconai ai diferitelor matale, caolin, talc etc. Sunt folosite pe scar larg n industria echipamentelor electronice profesionale i industriale de nalt frecven, n special n circuitele de rezonan precum i n circuitele de cuplare i decuplare, etc. Condensatoare ceramice de tip disc i plachet (1) au valori nominale cuprinse uzual ntre 10pF i 1F la tensiuni maxime de (50 1000)V. Sunt puin stabile fa de variaiile temperaturii, dar dimensiunile mici i preul de cost redus le asigur o larg utilizare n echipamentele de telecomunicaii (filtre) i industriale, circuite de nalt tensiune.Condensatoare cu polistiren (2) prezint o toleran redus i mai ales o rezisten de izolaie de valoare mare, puin dependent de temperatur. Au valori cuprinse uzual ntre 10pF i 100pF la tensiuni maxime de (100 600)V. Sunt recomandate pentru circuitele de calcul analogic, pentru filtrele de semnal i pentru realizarea unor constante de timp ntr-o gam larg de valori. Condensatoare cu policarbonat (3) au valori nominale situate uzual ntre 100pF i 10F, la tensiuni maxime de (50 400)V. Tolerana, coeficientul de temperatur i curentul de fug au valori reduse i asigur utilizarea condensatoarelor cu policarbonat n circuite profesionale (integratoare, etc.)Condensatoare electrolitice (5) cu terminale de implantare, (6) cu terminale axiale: se caracterizeaz printr-un raport capacitate nominal/volum mai mare dect pentru orice alt tip de condensator. Au valori nominale cuprinse ntre 0.1F i 20.000F la tensiuni maxime de (3 600)V. Este esenial s se respecte polaritatea condensatorului la introducerea acestuia n circuit.Durata de funcionare, n general redus pentru condensatoarele electrolitice, este afectat de temperatura ridicat a mediului ambiant i variaiile mari ale tensiunii de polarizare. De reinut i tolerana mare, n general asimetric, pentru aceast categorie de condensatoare: - 20%pn la +100% (tipic). Condensatoarele electrolitice sunt recomandate doar pentru filtrarea tensiunilor de alimentare. Condensatoare cu tantal (4) prezint capacitate mare (0.1F 500F) la tensiuni de (6 100)V i cureni de fug acceptabili. Sunt polarizate, au inductivitate redus, raport capacitate/volum extrem de mare i pot lucra la temperaturi mai mari dect condensatoarele electrolitice uzuale. Sunt recomandate pentru circuitele profesionale de frecvene i tensiuni joase.

Fig. 2.2. Tipuri de condensatoare

2.5. Conectarea condensatoarelorLa conectarea n paralel a condensatoarelor, capacitatea echivalent este suma capacitilor individuale: similar cu cea pentru legarea n paralel a rezistenelor: C = C1 C 2 (C1 + C 2 ) . Rezult c, la punerea n paralel, capacitatea echivalent este mai mare dect cea mai mare dintre capacitile individuale; dimpotriv, la conectarea n serie, capacitatea echivalent este mai mic dect cea mai mic dintre capacitile nseriate.

C = C1 + C 2 . Capacitatea echivalent obinut la conectarea n serie a condensatoarelor se exprim printr-o formul

3. INDUCTOARE

Inductorul (bobina) reprezentat n fig.3.1 realizeaz funcia opus celei ndeplinit de condensator. Tensiunea la borne este proporional cu viteza de variaie a curentului prin element:

Aplicnd o tensiune V constant la bornele inductorului, se constat o cretere liniar a curentului. Cel mai important parametru al inductorului este inductana L, care se msoar n Henry (H), respectiv n mH sau H. Linia continu din simbolul de circuit al bobinei denot prezena unui miez magnetic (opional) care datorit permeabilitii ridicate permite creterea substanial a inductanei inductorului. n practic, inductoarele sunt evitate, pe ct posibil, datorit preului de cost ridicat (n special dac sunt necesare valori precise ale inductanei), datorit faptului c ele capteaz semnalele perturbatoare de la transformatoarele de reea din vecintate i datorit dimensiunilor mari pentru valori mari ale inductanei. Ecranarea inductorului permite eliminarea emisiei de perturbaii dar determin o cretere suplimentar a preului i a volumului. Inductoarele sunt foarte utilizate n aplicaiile de radiofrecven (circuite acordate, bobine de oc, circuite oscilante LC n generatoare de nalt frecven etc.).

3.1. Parametrii bobinelorCei mai importani parametri caracteristici ai unei bobine reale, cu pierderi, sunt. - Inductivitatea (inductana) L [H] definit ca un raport ntre fluxul magnetic propriu i curentul I care parcurge bobina (L=/I). Acest parametru depinde de: forma, dimensiunile, numrul de spire al bobinei precum i de permeabilitatea relativ a mediului (miezului) i de temperatura de lucru. El caracterizeaz o bobin ideal i are valori uzuale (n radioelectronic) de ordinul 10-9H (nH) 10-6H (H). - Rezistena total de pierderi R [] (sau r []) determinat att de pierderile n conductor ct i de pierderile n materialul magnetic i de rezistena de izolaie. Acest parametru depinde n mod esenial de frecvena de lucru; - Factorul de calitate Q adimensional definit la o anumit frecven de lucru ca raportul dintre energia maxim existent n cmpul magnetic al bobinei i energia disipat de aceasta sub form de cldur ntr-o perioad. Bobinele au n general valori ale Q ntre 0 i 300. - Capacitatea parazit proprie Cp [pF] determinat de suma capacitilor distribuite ntre spirele bobinei precum i dintre acestea i mas. Acest parametru depinde n mod esenial de dimensiunile i numrul de spire al bobinei, avnd valori de ordinul pf sute pF. - Stabilitatea (parametrilor bobinei) definit prin variaia parametrilor de mai sus n funcie de timp (mbtrnirea) sau sub influena temperaturii, umiditii, vibraiilor etc.; - Puterea, tensiunea i curentul maxim admise pentru a nu produce transformri ireversibile n bobin.

4. ALTE ELEMENTE PASIVE DE CIRCUITn realizarea practic a circuitelor intervin i alte elemente pasive: comutatoare, relee, conectoare, fire de legtur, etc. Comutatoarele se realizeaz n mai multe variante, des ntlnite fiind comutatoarele (ntreruptoarele) basculante bipolare . Funcionarea acestora este caracterizat prin aceea c nchiderea unui contact este precedat de deschiderea celuilalt: terminalul A nu poate fi conectat simultan la ambii poli B i C. Se pot meniona i comutatoarele fr reinere de tipurile normal nchis , respectiv normal deschis . Releele electromagnetice sunt ntreruptoare comandate electric. n esen releul se compune dintr-o bobin cu miez de fier i o armtur mobil care, fiind atras sau eliberat de un electromagnet, nchide sau deschide o serie de contacte. Ca aplicaie principal n electrotehnic, releele permit cuplarea sau decuplarea tensiunii reelei n condiiile n care semnalele de comand rmn izolate galvanic fa de reea. Conectoarele reprezint o mare varietate de tipuri constructive. Foarte utilizate sunt conectoarele BNC (bayonnet nut connector), care permit cuplarea cablurilor coaxiale ecranate. Rotirea cu un sfert de tur a conectoarelor BNC realizeaz cuplarea simultan a ecranului (masa) i a conductorului central (semnalul). Indicatoarele au rolul de a semnaliza un anumit regim de funcionare, respectiv de a permite afiarea valorii unor mrimi. Pentru semnalizare se folosesc larg diodele electroluminescente (LED Light Emitting Diodes). Polarizate direct, acestea prezint o cdere de tensiune de (1,5 ... 2,5)V i emit lumin de o intensitate proporional cu curentul direct prin dispozitiv, valori tipice 5mA ... 20mA. n funcie de tipul diodei, lumina emis este roie, galben sau verde.

Bibliografie

1. Componente electronice pasive Rezistoare, Proprieti, Construcie, Tehnologie, Aplicatii.,P. Svasta, V. Golumbeanu, C.Ionescu, Al. Vasile, Ed. Cavallioti, Bucuresti 2011

2. Componente i circuite pasive Condensatoare, Proprieti, Construcie, Tehnologie, Aplicatii.,P. Svasta, Al .Vasile, Ciprian Ionescu, V. Golumbeanu, Ed. Cavallioti, Bucureti 2010

3. Componente i circuite pasive Probleme,P. Svasta, Al. Vasile, Ed. Cavallioti, Bucuresti 2010

4. INTERNET: http://www.cetti.ro - Centrul de Electronic Tehnologic i Tehnici de Interconectare

5. Componente electronice pasive ntrebri i rspunsuri, P.Svasta, V. Golumbeanu, C. Ionescu, N.D. Codreanu, G. Popovici, A. Flechiu, D. Leonescu, litografia U.P.B., 1996