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TECNOLOGIE ELETTRONICHE
… studiare, studiare ed ancora studiare,
è il solo modo di capire quanto possa
essere grande sia la propria ignoranza!
Le resistenze - Capacità ed Induttanza associate
Capacità e Induttanza associate alle Resistenze
A qualsiasi resistore è associata una certa induttanza
e capacità.
L'induttanza essendo dovuta al flusso di induzione
che si concatena con il conduttore quando questo è
percorso da corrente e la capacità è quella esistente
tra i terminali e tra le varie parti del componente.
Il resistore può quindi essere rappresentato con il
circuito equivalente sotto raffigurato, in cui L tiene
conto del campo di induzione e C rappresenta la
capacita' equivalente all'insieme di quelle distribuite
lungo il componente.
Qualora il resistore sia impiegato in corrente alternata la presenza degli elementi reattivi
non solo conduce ad una alterazione del valore della resistenza, ma anche necessariamente
ad uno sfasamento tra tensione applicata e corrente.
Ciò' può' essere facilmente constatato considerando la parte reale ed immaginaria
dell'impedenza equivalente del sovrastante circuito :
e ponendo
ed essendo
Il circuito esaminato equivale ad una resistenza R' in serie ad una reattanza X'
corrispondenti alle relazioni
Gli effetti dell'induttanza e della capacità possono essere ridotti, rendendo soddisfatte le
relazioni:
e l'angolo di fase è espresso con buona approssimazione dalla relazione:
Le due relazioni indicano che nel caso particolare in cui sempre che le
frequenze siano tali da rendere soddisfatte le condizioni sopramenzionte non
dovrebbero aversi alterazioni nel valore della resistenza. Sempre dallle stesse può'
constatarsi come a seconda dei valori dei parametri reattivi possono verificarsi
angoli di fase sia di anticipo che di ritardo e come la resistenza R' possa aumentare
o diminuire ai crescere della frequenza. In pratica però per molti tipi di resistori al
crescere della frequenza diviene prevaliente l'effetto della reattanza capacitiva che
shunta il resistore e da una certa frequenza in poi si verifica una caduta di impedenza.
Tale fenomeno è specialmente sentito nei resistori ad impasto.
Cosi' ad esempio quelli di ordinaria
fabbricazione e di valore intorno al
10 KOhm rimangono resistenze
praticamente pure sino a frequenze di
diversi MHzi ed a frequenze più elevate
l'impedenza decresce sensibilmente.
Una impostazione teorica più' rispondente alla realtà delle cose e' quella che assimila il
resistore ad una linea a costanti, distribuite chiusa in c.c. Secondo tale teoria dovuta ad
Howe la resistenza del materiale e' ritenuta costante e la caduta di resistenza alle freque-
-nze più elevate è attribuita alle capacità distribuite ed è possibile calcolare per ciascuna
frequenza F il valore di una resistenza Raf e di una capacità Caf che disposte in parallelo
siano da ritenersi equivalenti al resistore in questione.
La curva che si ottiene riportando in diagramma
i risultati teorici così ottenuti è quella indicata in
figura a sinistra.
Un interessante studio del Prof.Tiberio pur
valutando l'effetto della capacità ricollega il
comportamento in A.F. dei resistori ad impasto
a quello della soluzioni elettrolitiche per le quali
la Teoria di Debye e Bucheck interpreta il feno-
-meno come dovuto ad una variazione della
resistività intrinseca della soluzione a causa di
forze elettrostatiche.
Tale teoria, confermata da risultati sperimentali
permette anche di dare una spiegazione alla
diminuzione di resistenza che nel resistori ad
impasto impiegati in c.c. si verifica al crescere
della tensione applicata e fa intravedere la
possibilità' di realizzare dei resistori solidi aventi caratteristiche simili a particolari soluzioni
elettrolitiche la cui resistenza elettrica sia entro larghi limiti praticamente indipendente
dalla frequenza.
Il fenomeno descritto,in maniera più' o meno considerevole è osservato in tutti i resistori
ed e' noto come effetto Boella, che per primo notò e studiò la caduta di impedenza di
alcuni resistori alle alte frequenze.
Rimane poi da valutare e specialmente quando si tratti di resistori a filo lo "Skin Effect",
che come e' noto si manifesta in maniera sensibile al disopra di certe frequenze e conduce
ad aumenti di resistenza.
I resistori a film di carbone hanno una risposta in frequenze assai più' soddisfacente
di quelli ad impasto; costruiti con particolari accorgimenti e materiali leganti a bassissima
perdita possono essere impiegati in maniera soddisfacente sino a varie centinaia di MHz.
Anche gli altri tipi a deposizione possono essere utilmente impiegati ma in ogni caso
molta cura deve essere posta nel fissaggio dei terminali la cui capacita', come si e'
accennato, contribuìsce al fenomeno in maniera decisamente sfavorevole
I diagrammi sotto riportati indicano le variazioni del rapporto Raf / Rdc in funzione
della frequenza per alcuni tipi di resistori ad impasto ed a film di carbone.
RAF
Valore della resistenza ad alta frequenza
RD0
Valore della resistenza in c.c.
RAF/RD0 in funzione della frequenza
RAF/RD0 per resistori a film di carbone
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