Номинальная мощность и предельное напряжение

Под номинальной мощностью понимается наибольшая мощность, которую резистор может

рассеивать в заданных условиях в течение гарантированного срока службы (наработки) при сохранении параметров в установленных пределах.

Номинальную мощность устанавливают расчетным путем, исходя из выбранных материалов и конструкции, и подтверждают длительными испытаниями при различных значениях температуры среды и электрической нагрузки.

Рабочее напряжение, при котором резистор может работать, не должно превышать значения, рассчитанного ис­ходя из номинальной мощности и номинального сопротивления по формуле. Однако при выборе рези­сторов с большим номинальным сопротивлением (сотни килоом, единицы мегаом) это напряжение может достигать больших значений и в некоторых случаях приводить к пробою. Поэтому для каждого типа резистора с учетом его конструкции, размеров и обеспечения длительной работоспособности устанавливается предельное рабочее напряже­ние Uпред. Оно ограничивается в основном тепловыми процессами в токопроводящем элементе и электрической проч­ностью резистора.

Номинальное сопротивление и допуск

Номинальное сопротивление - электрическое сопротивление, значение которого обозна­чено на резисторе или указано в нормативной документации и которое является исходным для отсчета отклонений от этого значения. Диапазон номинальных сопротивлений установлен для резисторов: постоянных от долей ома до еди­ниц тераом; переменных проволочных от 0,47 Ом до 1 МОм; переменных непроволочных от 1 Ом до 10 МОм.В технически обоснованных случаях допускается отклонение от указанных пределов. Для постоянных резисторов уста­новлено шесть рядов: Е6; Е12; Е24; Е48; Е96; Е192, а для переменных резисторов установлен ряд Е6. Кроме того, допускается использовать ряд ЕЗ. Цифра после буквы Е указывает число номинальных значений в каждом десятичном интервале (табл. 11.1.3.) Например, по ряду Е6 номинальные сопротивления в каждой декаде должны соответство­вать числам 1; 1,5; 2,2; 3,3; 6,8 или числам, полученным умножением или делением этих числе на 10", где п - целое положительное или отрицательное число.

Для прецизионных и сверхпрецизионных резисторов с допусками +0,01; ±0,005; +0,002; ±0,001% номинальные сопротивления устанавливаются из ряда, полученного умножением чисел 1, 2, 3, 4, 5, 8, 9 на 10", где п - целое положительное число от 1 до 6.

Действительные значения сопротивлений резисторов вследствие погрешностей изготовления могут отличаться от номинальных. Разница между номинальным и действительным сопротивлением, выраженная в процентах по отноше­нию к номинальному сопротивлению, называется допускаемым отклонением от номинального сопротивления или, кратко, допуском. Установлен ряд допусков: +0,001; ±0,002; ±0,005; ±0,01; ±0,02; ±0,05; ±0,1; ±0,2; ±0,5;±1; ±2; +5; +10; ±20; ±30%

Переменные резисторы, кроме номинального сопротивления, характеризуются следующими параметрами:

полное сопротивление - электрическое сопротивление, измеренное между крайними выводами резистивного эле­мента, оно совпадает с номинальным;

установленное сопротивление - электрическое сопротивление, измеренное между одним из выводов резистивно­го элемента и выводом, подвижного контакта;

минимальное сопротивление - электрическое сопротивление, измеренное между выводом подвижного контакта и любым; выводом резистивного элемента при таком положении вала, когда получается наименьшее сопротивление;

сопротивление дополнительного отвода - электрическое сопротивление между крайним выводом резистивного элемента и выводом дополнительного отвода;

переходное сопротивление (контактное сопротивление) - электрическое сопротивление между резистивным элементом и подвижным контактом;

для резисторов с выключателем введено понятие "сопротивление контактов выключателя" - электрическое сопро­тивление замкнутой контактной пары, состоящее из сопротивления контакт деталей и переходного сопротивления контакта;

начальный скачок - резкое изменение сопротивления при перемещении подвижной системы от упора (а для рези­сторов с выключателем от положения "включено") до начала плавного изменения сопротивления;

сопротивление изоляции - электрическое сопротивление между токоведущими частями и корпусом,

Разбаланс сопротивления многоэлементного переменного резистора - это отноше­ние выходного напряжения, снимаемого с одного резистора к соответствующему напряжению, снимаемому с другого резистора, при перемещении их подвижной системы и одинаковом питающем напряжении на выводах резистивного элемента. Причина разбаланса - технологический разброс секций. Разбаланс оценивается в децибелах. Для рези­сторов общего назначения с линейной характеристикой допускается разбаланс до 3 дБ, для резисторов с нелинейной характеристикой - до 6 дБ.

Износоустойчивость - способность резистора сохранять свои параметры при многократ­ных перемещениях подвижной системы. При вращении подвижной системы изнашивается подвижной контакт и резистивный слой. Для уменьшения износа следует уменьшать контактное давление, однако при этом возрастают шумы вращения.

Температурный коэффициент сопротивления

Температурным коэффициентом сопротивления (ТКС) называется величина, характеризу­ющая относительное изменение сопротивления на один градус Кельвина или Цельсия. ТКС характеризует обратимое изменение сопротивления реэистивного элемента вследствие изменения температуры окружающей среды или изме­нения электрической нагрузки. Чем меньше ТКС, тем лучшей температурной стабильностью обладает резистор.

На практике пользуются средним значением температурного коэффициента сопротивления, который определяется в интервале рабочих температур. Значения ТКС прецизионных резисторов лежал в пределах от единиц до 100-10~ 6 1/°С, а резисторов общего назначения - от десятков до +2000-10~° 1/ e C.

" функциональная характеристика переменных резисторов.

Функциональная характеристика определяет зависимость сопротивления переменного ре­зистора или напряжения от положения подвижного контакта. По характеру функциональной зависимости переменные резисторы делятся на линейные - типа А инелинейные -типов Б, В, И, Ей др. (рис. 11.1.2). Наиболее распростра­ненные зависимости - логарифмические (Б) и обратнологарифмические (В). Резисторы с такими зависимостями

поименяются для оегулиоовок гтюмкости и тем-

применяются для регулировок громкости и тем­бра звука, яркости свечения индикаторов и т. п. Встречаются резисторы с характеристиками типа И или Е, а также с синусными, косинус­ными зависимостями, используемые в устрой­ствах автоматики и вычислительной техники.

Отклонения от заданной кривой определя­ются допусками (границами). Для переменных резисторов общего назначения эти границы ус­танавливаются в пределах 2-20%, а для пре­цизионных - в пределах 0,05-1%. Отклонение от функциональной зависимости может иметь скачкообразный характер, в результате чего нарушается плавность регулирования. Причи­нами таких отклонений могут быть неоднород­ность и дефекты проводящего элемента и по­движного контакта, а также наличие начально­го скачка и минимального сопротивления.

Указания по выбору и правильному применению резисторов

Надежность резисторов ов многом определяется правильным выбором нужного типа рези­стора при проектировании аппаратуры и использовании их в режимах, не превышающих допустимые. Для правиль­ного выбора резисторов необходимо на основе требований к аппаратуре проанализировать условия работы каждого резистора и определить: ,

эксплуатационные факторы (интервал рабочих температур, относительную влажность окружающей среды, атмос­ферное давление, механические нагрузки и др.);

значения параметров и их допустимые изменения в процессе эксплуатации (номинальное сопротивление, допуск, сопротивление изоляции, шумы, вид функциональной характеристики переменных резисторов, ТКС и др.);

допустимые режимы и рабочие электрические нагрузки (мощность, напряжение, частота, параметры импульсного режима и т. д.);

показатели надежности, долговечности и сохраняемости;

конструкцию резисторов, способ монтажа, габаритные размеры и массу.

В целях повышения надежности и долговечности резисторов во всех возможных случаях следует использовать их при менее жестких нагрузках и в облегченных режимах по сравнению с допустимыми.

Указания по монтажу и креплению. Применяемые способы монтажа и крепления рези­сторов должны обеспечить необходимую механическую прочность, надежный электрический контакт и исключение ре­зонансных явлений во время воздействия вибрационных нагрузок. В зависимости от конструктивного исполнения и условий эксплуатации резисторы могут крепиться на монтажные стойки, платы, панели, шасси и колодки с помощью винтов, шпилек, хомутов, скоб, держателей, а также путем приклейки, заливки, пайки за выводы. Примеры крепле­ния приведены на рис. 11.1.3. и 11.1.4. Клей и компаунды для приклеивания и заливки должны обеспечивать хорошую теплопроводность, адгезию и нетоксичность к покрытиям резисторов. Крепежные приспособления не должны повреж­дать корпус и защитные покрытия резисторов. Устройства для крепления не должны ухудшать условий теплоотвода.

Контактирование выводов резисторов с другими элементами производится обычно пайкой. Пайку следует произ­водить бескислотными флюсами, при этом не должно происходить опасного перегрева выводных узлов резистора. Допускается пайка выводов на расстояниях от корпуса меньших, чем указано в нормативной документации, при за-

щите контактного узла от перегрева и повреждений с помощью теплоотводов, а также одноразовый изгиб проволоч­ных и лепестковых выводов при условии защиты контактного узла от повреждений в момент изгиба. Радиус изгиба выводов должен быть не менее полуторного диаметра проволочного вывода или полуторной толщины ленточного вы­вода. Не разрешается использовать лепестковые выводы резисторов для припайки к ним других деталей.

С целью повышений плотности монтажа аппаратуры разрешается вертикальная ус­тановка малогабаритных резисторов на печатных платах (рис. 11.1.6). При плотном монтаже резисторов ухудшается их теплообмен, поэтому следует уделять большое внимание правильному выбору электрических режимов и отводу тепла от резисторов. Для этого необходимо обеспечить надежный тепловой контакт резисторов, имеющих металлический кожух или корпус, с монтажной платой, панелью, шасси; располагать резисторы дальше от других тепловыделяющих элементов; располагать резисторы большой мощности ближе к периферии узла, блока; применять принудительное охлаж­дение. Электрическую нагрузку при плотном монтаже рекомендуется устанавливать не более 0,7 от номинальной.

Защита от воздействия механических нагрузок. Максимальная нагрузка на ре­зистор достигается при резонансе, когда частота вибрации равна частоте собственных колебаний.

Если за счет изменения длины выводов невозможно избежать резонансных явлений, то следует применить дополнительные способы крепления (механические держа­тели, приклейку, заливку). При этом открытые резистивные элементы должны быть предварительно защищены. Пе­ред заливкой переменных подстрочных резисторов должно быть установлено требуемое сопротивление и приняты меры к исключению попадания заливочных материалов на контактную дорожку резистивного элемента.

При недостаточной собственной защите резисторов от влаги применяется дополнительная защита их в составе аппаратуры: герметизация блоков или всей аппаратуры, заливка в блоках влагозащитными компаундами, снижение относительной влажности в помещениях, где находится и работает аппаратура.

Указания по применению резисторов при повышенном давлении воздуха и пони­женном атмосферном давлении. Повышенное (до 3 атм.) давление воздуха не влияет на работоспособность рези­сторов. При пониженном атмосферном давлении из-за уменьшения электрической прочности воздуха необходимо

снижать рабочее напряжение на резисторах, не допускать близкого расположения токоведущих частей от шасси ап­паратуры и образования остроконечных наплывов припоя при монтаже, особенно у высоковольтных резисторов.

Во избежание перегрева за счет ухудшения теплоотвода в условиях пониженного атмосферного давления у рези­сторов с большими удельными мощностями рассеяния необходимо снижать электрическую нагрузку до значений, указанных в нормативной документации.

Резисторы переменного сопротивления или, как их часто называют, переменные резисторы, применяют для регулирования силы тока и напряжения в электрических цепях. По конструктивному исполнению переменные резисторы бывают: одинарные, сдвоенные и т.д.; однооборотные и многооборотные; с выключателем и без выключателя.

По назначению переменные резисторы подразделяются на подстроечные, предназначенные для разовой или периодической подстройки аппаратуры, и регулировочные, применяющиеся при многократных регулировках в процессе эксплуатации. Подвижная ось подстроечных резисторов обычно выводится под шлиц.

По материалу резистивного элемента различают проволочные и непроволочные переменные резисторы. Последние, в свою очередь, подразделяются на композиционные, керметные.

Непроволочные переменные резисторы бывают с резистивным элементом поверхностного и объемного типов.

Переменные резисторы изготовляются с номинальными сопротивлениями, соответствующими ряду Е6. Более предпочтительные являются значения 1; 2,2 и 4,7 этого ряда. Допуски для непроволочных переменных резисторов установлены ±10, ±20, ±30%, а для проволочных – еще и ±5%. Конструкция переменного непроволочного резистора показана на рис. 7.

Рис. 7. Конструкция переменного непроволочного резистора: 1-резистивный элемент; 2-заклепка; 3, 11, 12-выводные лепестки; 4-основание из пластмассы; 5-токосъемник; 6-контактная щетка; 7-щеткодержатель; 8-ось; 9-втулка; 10-металлическая крышка.

Основные параметры резисторов

Помимо основных параметров, присущих резисторам постоянного сопротивления, переменные резисторы можно охарактеризовать еще и некоторыми другими, например, полным сопротивлением, минимальным сопротивлением, начальным скачком сопротивления, износоустойчивостью, дополнительными контактными шумами, формой функциональной характеристики.

Полным сопротивлением переменного резистора называют сопротивление между выводами неподвижного (11) и подвижного (12) контактов при максимальном угле поворота α м подвижной системы. Начальным или минимальным сопротивлением R мин называют сопротивление между этими же выводами при начальном положении подвижной системы при (α=0).

Начальный скачок сопротивления – это та минимальная величина, с которой начинается плавное изменение сопротивления резистора при перемещении подвижного контакта по резистивному элементу.

Начальный скачок обычно составляет 1-2% полного сопротивления для резисторов с логарифмической функциональной характеристикой и 5-10% для резисторов с линейной характеристикой.

Износоустойчивость характеризует способность резистора сохранять свои параметры при многократных вращениях подвижной системы и оценивается числом циклов перемещения подвижной системы в течение срока службы при сохранении параметров в пределах установленных норм. Износоустойчивость подстроечных резисторов обычно не превышает 1000 циклов, регулировочных резисторов общего применения – 0,5∙10 4 – 2∙10 4 циклов, резисторов, предназначенных для следящих систем, 10 5 – 10 7 циклов.

Дополнительные контактные шумы возникают между резистивным элементом и подвижным контактом как при вращении подвижной системы (шумы вращения), так и при фиксированном положении последней. Уровень шумов вращения значительно превышает уровень тепловых и токовых шумов резистора.

Функциональная характеристика изменения сопротивления , т.е. зависимость изменения сопротивления R между выводами неподвижного и подвижного контактов резистора от угла α поворота подвижной системы, зависит от способа изготовления резистивного элемента. Чаще всего применяются резисторы с линейной (группа А), обратно логарифмической (группа Б) и логарифмической (группа В) функциональными характеристиками (рис. 8).

Рис. 8. Функциональные характеристики переменных резисторов: 1 – линейная; 2 – логарифмическая; 3 – обратно логарифмическая; 4 – S-образная

Встречаются резисторы с функциональными характеристиками и других видов,

например, в приводах различных устройств используются резисторы с синусоидальной, косинусоидальной и другими характеристиками.

Относительное сопротивление резисторов группы А линейно зависит от относительного угла поворота подвижной системы R=R мин +ψR м, где ψ= α/α м – относительное смещение подвижного контакта; R мин – начальное сопротивление резистора; R м – его полное сопротивление.

Для резисторов группы В логарифм относительного изменения сопротивления пропорционален относительному смещению подвижного контакта ψ:

Применяя такой резистор в усилителе в качестве регулятора громкости, можно обеспечить изменение громкости звука (в децибелах) на выходе усилителя, пропорционально углу поворота регулятора.

Обратно логарифмическая функциональная характеристика (кривая 3 на рис. 8) представляет собой кривую 2, повернутую на 180° в плоскости рисунка, и отличается более плавным изменением сопротивления при больших углах поворота. Резисторы с обратно логарифмической функциональной характеристикой применяют обычно в регуляторах тембра приемных и усилительных устройств.

В отличие от постоянных резисторов, о параметрах которых я коротко рассказал в статье, посвященной кодовой и цветовой кодировке, у потенциометров есть еще один, весьма существенный параметр, который многих начинающих самодельщиков часто приводит в замешательство, если не сказать, вводит в ступор. Это – кривая зависимости сопротивления от угла поворота (или от величины линейного перемещения) ползункового вывода. В литературе этот параметр нередко называется иначе – резистивная кривая , тип резистивной зависимости , или «тип функциональной зависимости» .

Обычно данный параметр прямо указывается только для переменных резисторов (потенциометров), предназначенных для оперативной регулировки некоторых характеристик аудиоаппаратуры, и устройств обработки звука. Чаще всего такие потенциометры имеют логарифмическую или обратнологарифмическую кривую резистивной зависимости.

Подстроечные сопротивления (потенциометры, триммеры) как правило, не нормируются по этому параметру, так как имеют линейную резистивную зависимость .

Что же такое – «кривая резистивной зависимости» (КРЗ), как она влияет (и влияет ли вообще) на работу потенциометра, что скрывается за буквами, обозначающими тот или иной тип КРЗ, и можно ли в домашних условиях модифицировать КРЗ имеющегося в наличии потенциометр (как правило, с линейной характеристикой) в КРЗ другого типа?

Но прежде, чем ответить на эти вопросы, напомню, что нелинейные КРЗ обычно применяются в звуковой технике, и расскажу, с чем это связано.

Почти сто лет назад, на заре возникновения первых электронных устройств усиления звука, ученые-психоакустики выявили зависимость чувствительности человеческого уха от частоты акустических колебаний в воздухе (обычных звуков), и звукового давления (уровня громкости). Оказалось, что человек слышит довольно узкий диапазон акустических колебаний, примерно от 20 до 16000 Гц. У разных людей этот интервал может быть другим, кроме того, с возрастом диапазон слышимых частот сужается, особенно в высокочастотной области. И при этом человек по-разному оценивает изменение уровня громкости не только при изменении частоты звука, но и при изменении самой громкости! Проще говоря, изменение амплитуды тихого звука, допустим, в два раза, воспринимается человеком совсем не так, как если бы в два раза изменилась амплитуда громкого звука той же частоты. И совсем другая реакция у человека на аналогичные изменения громкости звуков другой частоты.

Тогда же были построены семейства кривых чувствительности человеческого уха – усредненные графики зависимости этой чувствительности для разных частот слышимых акустических колебаний. На Рис.1 показаны эти графики, получившие название кривых равной громкости , которые были приняты в качестве международного стандарта.

Рис. 1 — Кривые равной громкости

В технике уровень звука оценивается в децибелах (дБ), в психоакустике

нормирование уровня на частоте 1 кГц принято выражать в фонах. На графике показаны кривые, на которых лежат стандартизированные уровни громкости, выраженные в фонах.

Уровень звука 4 фона, и соответствующая ему кривая равной громкости (на рисунке показана пунктирной линией), считается порогом слышимости , ниже которого человеческое ухо не в состоянии отреагировать на внешнее акустическое воздействие. Уровень 120 фон считается болевым порогом , а при звуковом давлении более 130-140 дБ может произойти физическое разрушение уха (разрыв барабанной перепонки).

Из приведенных графиков видно, что максимальная чувствительность уха приходится на диапазон средних частот — примерно от трех до четырех килогерц. Минимальная чувствительность уха приходится на низкие частоты, так же снижение чувствительности происходит и в верхнем участке диапазона слышимых частот, хотя характер изменения чувствительности там сложнее, и имеет значительно большую нелинейность и волнообразность.

Очевидно, что диапазон чувствительности уха максимален в среднем диапазоне слышимых частот, где он достигает, а порой и превышает 120 дБ. Это соответствует соотношению 1:1000000 уровней громкости самого тихого слышимого звука к самому громкому. А в низкочастотной части графика динамический диапазон слышимости минимален, здесь он едва дотягивает до 60 дБ (соотношение уровней громкости 1:1000).

В первых усилителях ЗЧ (звуковой частоты) в качестве регулятора уровня громкости использовались обычные линейные проволочные потенциометры. Здесь термин «линейные» соответствует конструкции устройства, а не его электрическим характеристикам. Такой потенциометр (переменное сопротивление с тремя выводами) является младшим братом проволочного реостата – переменного сопротивления с двумя выводами, один из которых перемещается вдоль диэлектрического стержня, на котором намотана электропроводная проволока, тем самым изменяя электрическое сопротивление этого двухполюсника, или ток в цепи, где был установлен реостат. Максимальное сопротивление реостата зависело от удельного сопротивления материала, из которого была изготовлена проволока, и общей длины проволоки, намотанной на стержень.

Потенциометр изначально предназначался для использования в качестве резистивного делителя напряжения , с помощью которого можно было бы вручную изменять величину напряжения между одним из крайних и подвижным выводом устройства. Схемы включения реостата и потенциометра показаны на Рис.2.

Рис. 6. Модифицированный потенциометр с измененной функциональной характеристикой

Очевидно, что в нижнем положении скользящего контакта резистор R2 окажется «закороченным», и не будет влиять на общее сопротивление цепи ВА, которое в этом случае останется равны R1. Но в верхнем положении скользящего контакта сопротивление цепи ВА уменьшится за счет параллельного включения R1 и R2 и в нашем случае будет равно: (R1*R2)/(R1+R2) = 0,5R . Таким же станет и сопротивление цепи СА.

А как будет изменяться сопротивление цепей ВА и СА при движении скользящего контакта? И останется ли функциональная характеристика такого потенциометра линейной? Проще всего на эти вопросы ответить, построив графики в электронной таблице Excel. Но сначала давайте несколько изменим обозначения сопротивлений.

Далее буквой R я буду называть общее сопротивление цепи ВА при любом положении скользящего контакта. Маленькой буквой r я буду называть сопротивление одиночного потенциометра, буквой r’ я буду называть сопротивление нижнего «кусочка» одиночного потенциометра, буквой r1 я буду называть сопротивление постоянного резистора, а буквам dr я буду называть сопротивление участка СА, состоящего из нижнего «кусочка» потенциометра и включенного параллельно этому «кусочку» постоянного резистора.

Учитывая, что нас интересует не столько характер изменения сопротивления какого-либо участка цепи, сколько коэффициент деления нашего модифицированного резистивного делителя (составного потенциометра), будем рассчитывать именно этот параметр, обозначив его как Kr. Тогда для построения графиков резистивной зависимости в электронной таблице можно будет воспользоваться следующими формулами:

R (в общем случае) = r –r’+dr = r –r’+(r’*r1)/(r’+r1) .

Kr = R/ dr = R/(r’*r1)/(r’+r1) .

Теперь, «наложив» эти формулы на угол поворота скользящего контакта потенциометра, построим интересующие нас графики. Для просмотра графиков скачайте архивный файл .

По умолчанию, в таблице неизменно задано сопротивление исходного потенциометра – оно равно 100 кОм. Сопротивление постоянного резистора «по умолчанию» равно 15 кОм. При таком соотношении сопротивлений итоговая регулировочная кривая довольно точно эмулирует обратнологарифмическую функциональную зависимость. Но при желании вы можете задать иное значение сопротивления добавочного резистора, и тем самым изменить форму итоговой кривой.

Коэффициент деления рассчитывается для напряжения на модифицированном потенциометре, численно равным значению сопротивления исходного потенциометра. Это сделано для того, чтобы получить неизменные масштабные сетки графиков, и не имеет принципиального значения для моделирования резистивных зависимостей. Для ввода или изменения значений добавочного резистора предназначено поле, выделенное желтым цветом. В светло-зеленых полях отображаются итоговые расчетные величины. На графиках красной кривой изображается регулировочная кривая, а синей кривой показана зависимость изменения сопротивления участка ВА от угла поворота скользящего контакта.

Формульные поля таблицы не доступны для модификации, но желающие могут получить у меня исходный незалоченный файл таблицы, или самостоятельно ее повторить, используя приведенные выше формулы.

Разумеется, предложенный способ эмуляции нелинейности не является математически верным. Но в абсолютном большинстве случаев такая методика вполне допустима, так как позволит в случае отсутствия промышленного потенциометра, подобрать ему весьма близкую по параметрам замену.

Наверняка многих из вас смутит то, что общее сопротивление такого сборного потенциометра будет довольно сильно изменяться при регулировке. В варианте «по умолчанию», сопротивление R будет изменяться от 100 кОм (положение регулятора «минимальная громкость»), до 13 кОм («максимальная громкость»).

Так ли это страшно, и как изменение величины R и не идеальность характеристики потенциометра может сказаться на работе устройства в целом?

Прежде всего, вспомним, для каких цепей может потребоваться подобный потенциометр. Если ограничиться исключительно «примочкостроительными» потребностями, то я вижу всего три-четыре основных варианта применения потенциометров с обратнологарифмической зависимостью:

1) Регулятор уровня выходного сигнала педали-эффекта. По сути – это обычный регулятор громкости (РГ). Как показано выше, функциональность РГ определяется физиологическими особенностями человеческого уха. Считается, что такой регулятор должен иметь обратнологарифмическую характеристику. Но обратный логарифм (как и логарифм) – не более чем экспоненциальная функция с определенными коэффициентами «кривизны», и ее направления. Величина этой кривизны (да и ее форма тоже!) не являются жесткими канонами, от которых нельзя отступать. И если наш эмулированный обратный логарифм будет незначительно отличаться от математическог, то вряд ли какое ухо (из здесь присутствующих) это заметит.

2) Промежуточный регулятор усиления (РУ) канала (овердрайв, дист, фузз, и т.п.). Здесь требование нелинейной характеристики регулирования определяется не физиологией, а моторикой. В принципе можно «поймать блоху» и на краешке диапазона регулировки, но гораздо удобнее, если этот краешек будет немного пошире. Следовательно, опять никаких жестких требований к форме регулировочной кривой нет.

3) Регулятор частоты в генераторе LFO и/или VСO. Здесь вообще никаких привязок к человеку нет. Но удобнее регулировать частоту, используя именно логарифмическую шкалу регулятора. Значит, говорить о жестком соответствии регулировочной характеристики и в этом случае не стоит.

4) Темброобразующие цепи. Нелинейность характеристики в регуляторах тембра так же, как и в РГ, является следствием не идеальности наших ушей. Но вряд ли кто станет утверждать, что все уши не идеальны одинаково! Значит, и коррекция этих не идеальностей, по большому счету, должна осуществляться персонифицировано. Но я сомневаюсь, что кто-то будет создавать то, или иное устройство исключительно для одного человека. Получается, опять какое-то усреднение, а значит – расплывчатость или неопределенность! Так что и здесь можно без отрицательных последствий довольно сильно отклониться от «прописанного идеала».

Точно так же я могу объяснить допустимость применения потенциометра с «переменным собственным сопротивлением». Для этого опять рассмотрим предыдущие четыре варианта.

1) Регулятор громкости. Вспомним, что это пассивный трехполюсник, обладающий входным и выходным импедансом (сопротивлением). Входной импеданс нашего сборного потенциометра равен сопротивлению цепи ВА, которая и является обсуждаемой «переменной». Известно, что для нормальной работы двух последовательных каскадов, входной импеданс последующего каскада должен быть как минимум в 10 раз больше выходного импеданса предыдущего каскада. Значит, если в худшем случае входной импеданс нашего потенциометра равен 13 кОм, выходной импеданс предыдущего каскада должен быть не более 1,3 кОм. Обычно источником сигнала для РГ и РУ бывает транзистор или операционный усилитель. Коллекторная нагрузка каскада на биполярном транзисторе обычно выбирается в районе единиц кОм. Именно поэтому в качестве нагрузки для такого каскада применяют потенциометры с сопротивлением не меньше 50 кОм. Значит, сопротивление нашего сборного пота в таком варианте маловато, и его следует увеличить как минимум в 5 раз. Для этого нужно просто выбрать потенциометр не 100 кОм, а 500 кОм, и в пару ему установить резистор не 15, а 75 кОм. В случае, когда источником сигнала является ОУ, можно вообще ничего не делать – выходное сопротивление операционников достаточно низкое, и нагрузкой в 13 кОм их не испугаешь. Единственное, о чем нужно помнить, так это о номинале межкаскадной емкости. Для такого РГ потребуется конденсатор с емкостью не менее 0,47 мкф, но при этом регулятор получится тонкомпенсированным – при снижении уровня громкости автоматически будет увеличиваться уровень низких частот в выходном сигнала. Что же касается выходного импеданса нашего потенциометра, то он изменяется точно так же, как и импеданс одиночного потенциометра – в соответствии с положением регулятора. В нашем случае – от 0 до 13 кОм, что очень хорошо позволит согласовать с ним любой последующий каскад.

2) Случай с РУ рассмотрен выше, а здесь хотелось бы сказать, что в случае использования сборного потенциометра после пассивных темброблоков задача несколько усложняется, т.к. там обычно используют высокоомные РГ (500 кОм-1 МОм). Так что это пожалуй единственное место, куда не просто будет подобрать сборный потенциометр. Не просто, но тем не менее можно!

3) Регуляторы частоты. Обычно в таких цепях потенциометр используют в реостатном включении, т.е. задействуют только 2 вывода – крайний и средний (скользящий). В таких случаях вообще нет никаких препятствий для применения самодельного сборного потенциометра. А так как большинство генераторов собирается на ОУ, то это снимает ограничения и для потенциометрического включения.

4) В темброблоках встречается два способа включения потенциометров – реостатное и потенциометрическое. Все, что было сказано выше относительно реостатной схемы, в полной мере можно отнести и к темброобразующим цепям. Потенциометрическое включение для обсуждения требует конкретных вводных данных, поэтому я просто не буду говорить ничего по этому поводу, кроме одного – и здесь, при необходимости, можно найти возможность применения самодельных сборных потенциометров.

Для гурманов и педантов могу предложить еще один вариант сборного потенциометра, с гораздо меньшим изменением общего сопротивления при регулировке. Для реализации этого вариант потребуется еще один дополнительный постоянный резистор, который нужно будет включить так, как показано на Рис. 7.

Рис. 7. Модифицированный потенциометр с измененной функциональной характеристикой (вариант 2)

Файл архива содержит автоматическую таблицу для расчета и такого потенциометра.