1. Что же такое "ТК"?
"ТК" - это сокращение от "Температурный Коэффициент". Это свойство радиодеталей изменять свои характеристики в зависимости от температуры. Возникает он оттого, что материалы, из которых делаются радиодетали, при изменении температуры расширяются, сжимаются, и с ними происходят другие странные вещи, о которых физики лучше знают.
2. Что происходит, когда мы забываем про "ТК"?
Многие котята не знают или просто забывают про "ТК". А иногда происходит всё гораздо проще, например, нужен конденсатор какой-нибудь ёмкости, а нужного ТКЕ нет или он не известен. Часто торгаши вообще не знают (или не хотят знать, что гораздо вероятнее), чем они торгуют. Вот и приходится впаивать в конструкцию то, что удалось добыть.
А этот параметр очень важный. Если его не принимать во внимание, то при изменении температуры (просто окружающего воздуха или даже от нагрева аппаратуры во время её работы), характеристики детали с неучтённым ТК могут измениться настолько, что аппаратура станет работать плохо или вообще перестанет работать. Но самое интересное, что как только температура опять станет "нормальной", аппаратура опять начинает работать как ни в чём не бывало. И сколько сил уйдёт на то, что бы отыскать эту "мерцающую неисправность" - а виноват во всём "ТК".
3. Какие "ТК" бывают и в чём они измеряются.
Бывают они такие:
- ТКС - температурный коэффициент сопротивления - у резисторов;
- ТКЕ - температурный коэффициент ёмкости - конденсаторов;
- ТКИ - температурный коэффициент индуктивности - катушек индуктивности;
- ТКН - температурный коэффициент напряжения - стабилитронов (стабилизаторов);
- ТКЧ - температурный коэффициент частоты - кварцевых (пьезоэлектрических) резонаторов и фильтров;
- ТКШ - температурный коэффициент шума -есть практически у всех.
Могут и другие встретиться, но эти главные, практически всегда присутствуют.
Измеряются они в относительных единицах, которые показывают, насколько и куда изменяется данная характеристика радиодетали при изменении температуры на 1°. Это могут быть проценты на градус (‰/°), промилле на градус (‰/°) или миллионные доли на градус (ppm/°). Для ТКШ это могут быть микровольты или нановольты на градус (мкВ/° или нВ/°).
Чтобы было совсем ясно:
- % - процент - это одна сотая (10-2, 0,01 или 1/100) часть какой-то величины;
- ‰ - промилле - это одна тысячная (10-3, 0,001 или 1/1000) часть какой-то величины;
- ppm (по-русски: млн-1) - это одна миллионная (10-6, 0,000001 или 1/1000000) часть какой-то величины.
Иногда от температуры характеристики радиодеталей так хитро меняются, что для них специальные графики рисуют или сложные формулы пишут.
4. А теперь поговорим о "ТК" подробнее:
ТКС - температурный коэффициент сопротивления
Резисторы делают из разных материалов. Самые простые из них проволочные. Температурная зависимость сопротивления у них линейная, самый маленький ТКС из них имеют резисторы сделанные из константана (ТКС < 10-5) и манганина (ТКС < 2,5x10-5), поэтому их используют в измерительной технике.
Очень дешёвые резисторы углеродистые, типа С1-4 или CF. Но ТКС у них довольно большой: от +350 до минус 2500 ppm/°. Поэтому они в основном и применяются в бытовой аппаратуре, которая в комнатных условиях работает.
Металлизированные и металлоплёночные резисторы, типа С2-23, С2-33 (МЛТ, МТ старые) или MF. ТКС у них средний: от 15 до 500 ppm/°, максимум до 1200 ppm/°. Подходят для большинства применений в широком диапазоне температур.
Самые дорогие - прецизионные, типа С2-29В или RN. ТКС у них самый маленький: от 5 до 300 ppm/°. Их и применяют в измерительной аппаратуре или в ответственных местах обычной аппаратуры, где важна стабильность сопротивления при изменении температуры, например в RC - фильтрах.
В отечественных резисторах группа ТКС обозначается буквой, которую, к сожалению, указывают только на заводской упаковке. Конкретные обозначения и величины ТКС можно узнать, заглянув в справочники или в ТУ (технические условия по-нашему или ДатаШиты по-ихнему). Вот только не каждому они доступны.
Внимание! Сейчас среди импортных резисторов (как правило, неизвестного происхождения) встречается подмена понятия "Допуск номинала" - т.е. точности, с которой изготовлен резистор на заводе. В понятие "Допуск" в этом случае закладывается огромный ТКС. Имеется в виду, что сопротивление данного резистора не выйдет за пределы, к примеру, ±10% при изменении температуры. Этот якобы "Допуск" и обозначается на резисторе. Товарищи, будьте бдительны!
Существует класс резисторов, где наоборот важен большой ТКС. Это терморезисторы или термисторы и термометры-сопротивления. Терморезисторы или термисторы (иногда встречается "позистор" - терморезистор с положительным ТКС) очень широко применяются в радиоэлектронной аппаратуре в различных целях, например: защита мощных транзисторов, термостабилизация каких-либо частей схемы и т.д. Термометры-сопротивления, как правило, делаются из медной или даже платиновой проволоки и служат для точного измерения температуры в промышленности.
ТКЕ - температурный коэффициент ёмкости
ТКЕ конденсатора очень сильно зависит от материала диэлектрика между обкладками. Ведь малейшее температурное изменение толщины диэлектрика, вызывает очень большое изменение ёмкости конденсатора.
Наиболее подвержены влиянию температуры керамические конденсаторы. Так как полностью победить ТКЕ не удаётся, (а иногда, наоборот, клин клином вышибают: например, в LC-контуре, у катушки ТКИ положительный, тогда конденсатор с отрицательным ТКЕ ставят, чтобы частота настройки контура от температуры не уходила), у керамических конденсаторов очень много всяких ТКЕ имеется. ТКЕ у керамических конденсаторов настолько важен, что его на корпусе конденсатора каким-либо способом практически всегда обозначают.
Поэтому про них мы поговорим подробнее:
Отечественная система обозначений ТКЕ (в том числе старая и очень старая)
|
Группа ТКЕ
|
Номинальное значение ТКЕ
|
Буква
|
Цветовое обозначение
|
Старое цветовое обозначение
|
|
корпус
|
метка
|
|
П210
|
+210 ppm/ °C
|
—
|
—
|
(Синий)
|
(Чёрная)
|
|
П100 (П120)
|
+100 ppm/ °C (+120 ppm/ °C)
|
A
|
Красный + фиолетовый
|
Синий
|
—
|
|
П60
|
+60 ppm/ °C
|
G
|
—
|
Синий (серый)
|
Чёрная (красная)
|
|
П33
|
+33 ppm/ °C
|
N
|
Серый
|
Серый
|
—
|
|
МП0
|
0 ppm/ °C
|
C
|
Чёрный
|
Голубой
|
Чёрная
|
|
М33
|
-33 ppm/ °C
|
H
|
Коричневый
|
Голубой
|
Коричневая
|
|
М47
|
-47 ppm/ °C
|
M
|
Голубой + красный
|
Голубой (голубой)
|
—
(голубая)
|
|
М75
|
-75 ppm/ °C
|
L
|
Красный
|
Голубой
|
Красная
|
|
М150
|
-150 ppm/ °C
|
P
|
Оранжевый
|
Красный
|
Оранжевая
|
|
М220
|
-220 ppm/ °C
|
R
|
Жёлтый
|
Красный
|
Жёлтая
|
|
М330
|
-330 ppm/ °C
|
S
|
Зелёный
|
Красный
|
Зелёная
|
|
М470
|
-470 ppm/ °C
|
T
|
Голубой
|
Красный
|
Синяя
|
|
М750 (М700)
|
-750 ppm/ °C (‑700 ppm/ °C)
|
U
|
Фиолетовый
|
Красный
|
—
|
|
М1500 (М1300)
|
-1500 ppm/ °C (‑1300 ppm/ °C)
|
V
|
Оранжевый + оранжевый
|
Зелёный
|
—
|
|
М2200
|
-2200 ppm/ °C
|
K
|
Жёлтый + оранжевый
|
Зелёный
|
Жёлтая (серая)
|
|
М3300
|
-3300 ppm/ °C
|
Y
|
|
Зелёный
|
Зелёная
|
|
Н10
|
±10 %
|
B
|
Оранжевый + чёрный
|
Оранжевый
|
Чёрная
|
|
Н20
|
±20 %
|
Z
|
Оранжевый + красный
|
Оранжевый
|
Красная
|
|
Н30
|
±30 %
|
D
|
Оранжевый + зелёный
|
Оранжевый
|
Зелёная
|
|
Н50
|
±50 %
|
X
|
Оранжевый + голубой
|
Оранжевый
|
Синяя
|
|
Н70
|
±70 %
|
E
|
Оранжевый + фиолетовый
|
Оранжевый
|
— (оранжевая)
|
|
Н90
|
±90 %
|
F
|
Оранжевый + белый
|
Оранжевый
|
Белый
|
Примечание: там, где для цветового обозначения ТКЕ требуется 2 цвета, то одним из них может быть цвет корпуса.
Группы ТКЕ, обозначенные буквами "П" (плюс) и "М" (минус) имеют линейную зависимость ёмкости от температуры. Группа МП0 самая стойкая - никакое изменение температуры на ёмкость конденсатора не влияет. А вот группы ТКЕ, буквой "Н" (нелинейные) обозначенные, имеют очень хитрую зависимость ёмкости от температуры, поэтому их лучше на картинке посмотреть:
Картинка эта для примера нарисована, у разных типов конденсаторов эти "Н" и по другому могут кривиться. Главное в том, что ёмкость этих конденсаторов при изменении температуры не изменится больше, чем процентов с буквой "Н" написано.
Конденсаторы с группами ТКЕ П100 (П120), П33, М47, М75, т.е. с малыми значениями ТКЕ называют ещё термостабильными. Группа ТКЕ МП0 как уже раньше было сказано, самая термостабильная. Конденсаторы с группами ТКЕ М750, М1500 (М1300), т.е с большими отрицательными значениями ТКЕ называют ещё термокомпенсирующими (их и ставят в LC-контура для стабильности).
У буржуинов своя система обозначений, но она очень на нашу похожа. Вместо буквы "М" у них латинская буква "N", вместо "П" - "P". Группа МП0 у них NP0 или C0G обозначается. А вместо буквы "Н" у них целая куча всяких обозначений: Y5x, X5x, Z5x (x - обозначает какую-то из букв: F, P, S, U, V); X7R. Эти обозначения наиболее часто встречаются, но разные фирмы ещё и "фирменные" обозначения ТКЕ используют. Тут нам только ДатаШиты (справочные листы) фирменные помогут. Чтобы нам попроще было, примерное соответствие наших и буржуинских обозначений такое:
- вместо Н10 можно ставить X7R;
- вместо Н20, Н30, Н50, Н70, Н90 можно ставить Y5V или Z5V;
- вместо П33, МП0, М33 можно ставить NP0 (C0G);
- вместо П60, П100, М47, М1500 можно ставить X7R, NP0 (C0G).
Но в каждом случае, конечно, думать надо: "Семь раз отмерь - один раз отрежь" - пословица №1, "Доверяй, но проверяй!" - пословица №2.
Вот, сколько мороки нам керамические конденсаторы задали. С другими конденсаторами будет полегче:
Конденсаторы слюдяные - у них всего 4 группы ТКЕ имеется:
---------------------------------------------------------------
Группа ТКЕ | Номинальное значение ТКЕ, ppm/ °C
---------------------------------------------------------------
А не нормировано
Б ± 200
В ± 100
Г ± 50
---------------------------------------------------------------
Полистирольные конденсаторы - ТКЕ у них от 50 до 200 ppm/ °C. У некоторых, например, К71-7 он совсем маленький (минус(60±80) ppm/ °C), поэтому они прецизионными являются.
Поликарбонатные конденсаторы - ТКЕ у них около ±50 ppm/ °C.
Полиэтилентерефталатные (ПЭТФ) конденсаторы - самые известные типы из них это К73-17 и К73-44 (и старые: К73-5, К73-9). Хотя ТКЕ у них не нормирован, но, как правило, они довольно термостабильные.
А вот у полипропиленовых конденсаторов (серия К78) ТКЕ довольно большой: минус 500 ppm/ °C.
Вот тут ещё раз о бдительности: продавцы в кучу К73 и К78 сваливают, мол по размерам примерно одинаковые, да и цвет похож (синий или зелёный обычно). Кстати китайские конденсаторы, которые как аналоги К73-17 продают, чаще всего всё-таки аналогами К78 являются. Конденсаторы-то разные! Кто фильтры или генератор для НЧ делал, тот знает, как частота настройки уплывает от температуры.
У остальных видов конденсаторов ТКЕ, как правило, не нормируется.
При ремонте аппаратуры, надо (если есть такая возможность) со схемой сверятся. Обычно, когда ТКЕ важен, он обязательно указан. А если что сам изобретаешь - тут уж хозяин-барин, как сделаешь, так и работать будет.
ТКИ - температурный коэффициент индуктивности
От повышения температуры предметы расширяются. Соответственно изменяются размеры катушки. Поэтому у катушек индуктивности положительный ТКИ. Для катушек заводского изготовления он иногда нормируется, а вот с самодельными беда. Если катушка в резонансном контуре стоит, надо правильно ей в пару конденсатор подобрать. Вот тут то нам и пригодятся конденсаторы с разным ТКЕ.
ТКН - температурный коэффициент напряжения (стабилизации)
Очень важен, когда мы источник питания для какого-нибудь прибора делаем. Да и просто для аппаратуры, которая длительное время работать должна, да ещё в разных температурных условиях.
Для примера: стабилитроны Д818 - у них буква в "хвосте" обозначения как раз ТКН указывает.
ТКЧ - температурный коэффициент частоты
Кварцевые резонаторы и фильтры также выпускаются с различными ТКЧ. Это хорошо видно, например, на китайских часах (я не говорю о тех, которые от сети питаются - это вообще фатальный случай). Одни почему-то идут довольно точно, а другие, похожие, просто работают по принципу - угадай, который час.
В измерительных приборах (например, частотомерах) и аппаратуре связи за ТКЧ кварцев очень внимательно следят, иначе частотомер неизвестно что показывать будет, а сигнал передатчика потеряется на просторах мирового эфира. Для этого кварцы в специальный термостат даже помещают.
ТКЧ для кварцев иногда входит в обозначение их типа, но чаще он указан в их паспорте (или на упаковке), которые, к сожалению, весьма нелегко увидеть. Тогда очень простой совет - чем больше цифр (нулей) после запятой в обозначении частоты кварца на его корпусе (или настройки фильтра), тем ТКЧ лучше и, следовательно, данный кварц стабильнее.
ТКШ - температурный коэффициент шума
Все электронные приборы шумят. Шум происходит оттого, что имеются свободные электроны (заряды), которые состоят в Броуновском движении и постоянно митингуют. И, чем выше температура, тем митинг становится всё шумнее. В результате они начинают довольно сильно мешать основному уличному движению (полезным сигналам).
В результате мы рискуем потерять полезный сигнал и получить вместо него один шум. Вот и принимают меры по борьбе с этим шумом. Например, в маломощных усилительных транзисторах (для антенных усилителей, для входных усилительных каскадов) и в операционных усилителях шум призывают к порядку, т.е. нормируют.
