Они бывают полярные и неполярные. Различия их в том, что одни применяются в цепях постоянного напряжения, а другие в цепях переменного. Возможно, применение постоянных конденсаторов в цепях переменного напряжения при включении их последовательно одноименными полюсами, но они при этом показывают не лучшие параметры.

Конденсаторы неполярные

Неполярные, так же как и резисторы бывают постоянные, переменные и подстроечные.

Подстроечные конденсаторы применяются для настройки резонансных цепей в приемо-передающей аппаратуре.

Рис. 1. Конденсаторы КПК

Тип КПК. Представляют из себя посеребренные обкладки и керамический изолятор. Имеют емкость в несколько десятков пикофарад. Встретить можно в любых приемниках, радиолах и телевизионных модуляторах. Подстроечные конденсаторы также обозначаются буквами КТ. Затем следует цифра, указывающая тип диэлектрика:

1 - вакуумные; 2 - воздушные; 3 - газонаполненные; 4 - твердый диэлектрик; 5 - жидкий диэлектрик. Например, обозначение КП2 означает конденсатор переменной емкости с воздушным диэлектриком, а обозначение КТ4 - подстроечный конденсатор с твердым диэлектриком.

Рис. 2 Современные подстроечные чип-конденсаторы

Для настройки радиоприемников на нужную частоту применяют конденсаторы переменной емкости (КПЕ)

Рис. 3 Конденсаторы КПЕ

Их можно встретить только в приемо-передающей аппаратуре

1- КПЕ с воздушным диэлектриком, найти можно в любом радиоприемнике 60- 80-х годов.
2 - переменный конденсатор для УКВ блоков с верньером
3 - переменный конденсатор, применяется в приемной технике 90-х годов и по сей день, можно встретить в любом музыкальном центре, магнитофоне, кассетном плеере с приемником. В основном китайского производства.

Типов постоянных конденсаторов существует великое множество, в рамках этой статьи невозможно описать все их разнообразие, опишу лишь те, что в бытовой аппаратуре чаще всего встречаются.

Рис. 4 Конденсатор КСО

Конденсаторы КСО - Конденсатор слюдяной опресованный. Диэлектрик - слюда, обкладки - алюминиевое напыление. Залит в корпус из коричневого компаунда. Встречаются в аппаратуре 30-70-х годов, емкость не превышает несколько десятков нанофарад, на корпусе указывается в пикофарадах нанофарадах и микрофарадах. Благодаря применению слюды в качестве диэлектрика, эти конденсаторы способны работать на высоких частотах, поскольку имеют малые потери и имеют большое сопротивление утечки около 10^10 Ом.

Рис. 5 Конденсаторы КТК

Конденсаторы КТК - Конденсатор трубчатый керамический В качестве диэлектрика используется керамическая трубка, обкладки из серебра. Широко применялись в колебательных контурах ламповой аппаратуры с 40-х по начало восьмидесятых годов. Цвет конденсатора означает ТКЕ(температурный коэффициент изменения емкости). Рядом с емкостью, как правило прописывается группа ТКЕ, которая имеет буквенное или цифровое обозначение (Таблица1.) Как видно из таблицы, самые термостабильные - голубые и серые. Вообще этот тип очень хорош для ВЧ техники.

Таблица 1. Маркировка ТКЕ керамических конденсаторов

При настройке приемников часто приходится подбирать конденсаторы гетеродинных и входных контуров. Если в приемнике используются конденсаторы КТК, то подбор емкости конденсаторов в этих контурах можно упростить. Для этого на корпус конденсатора рядом с выводом наматывают плотно несколько витков провода ПЭЛ 0,3 и один из концов этой спиральки подпаивают к выводу конденсаторов. Раздвигая и сдвигая витки спиральки, можно в небольших пределах регулировать емкость конденсатора. Может случиться, что, подключив конец спиральки к одному из выводов конденсатора, добиться изменения емкости не удается. В этом случае спираль следует подпаять к другому выводу.

Рис. 6 Керамические конденсаторы. Вверху советские, внизу импортные.

Керамические конденсаторы, их обычно называют «красные флажки», также иногда встречается название «глиняные». Эти конденсаторы широко применяются в высокочастотных цепях. Обычно эти конденсаторы не котируются и редко применяются любителями, поскольку конденсаторы одного и того же типа могут быть изготовлены из разной керамики и имеют различные характеристики. В керамических конденсаторах выигрывая в размерах, проигрывают в термостабильности и линейности. На корпусе обозначается емкость и ТКЕ (таблица 2.)

Таблица 2

Достаточно взглянуть на допустимое изменение емкости у конденсаторов с ТКЕ Н90 емкость может изменяться почти в два раза! Для многих целей это не приемлемо, но все же не стоит отвергать этот тип, при небольшом перепаде температур и не жестких требованиях ими вполне можно пользоваться. Применяя параллельное включение конденсаторов с разными знаками ТКЕ можно получить достаточно высокую стабильность результирующей емкости. Встретить их можно в любой аппаратуре, особенно любят китайцы в своих поделках.

Имеют на корпусе обозначение емкости в пикофарадах или нанофарадах, импортные маркируются числовой кодировкой. Первые две цифры указывают на значение емкости в пикофарадах (пФ), последняя - количество нулей. Когда конденсатор имеет емкость менее 10 пФ, то последняя цифра может быть "9". При емкостях меньше 1.0 пФ первая цифра "0". Буква R используется в качестве десятичной запятой. Например, код 010 равен 1.0 пФ, код 0R5 - 0.5 пФ. Несколько примеров собраны в таблице:

Маркировка цифробуквенная:
22р-22 пикофарада
2n2- 2.2 нанофарада
n10 - 100 пикофарад

Хотелось бы особо отметить керамические конденсаторы типа КМ, применяются в промышленном оборудовании и военных аппаратах, имеют высокую стабильность, найти весьма сложно, потому как содержат редкоземельные металлы, и если вы нашли плату, где применяется данный тип конденсаторов, то в 70 % случаев их вырезали до вас).

В последнее десятилетие очень часто стали применяться радиодетали для поверхностного монтажа, вот основные типоразмеры корпусов для керамических чип-конденсаторов

Конденсаторы МБМ – металлобумажный конденсатор(рис 6.), применялся как правило в ламповой звукоусилительной аппаратуре. Сейчас весьма ценятся некоторыми аудиофилами. Также к данному типу относятся конденсаторы К42У-2 военной приемки, но их иногда можно встретить и в бытовой вппаратуре.

Рис. 7 Конденсатор МБМ и К42У-2

Следует отметить отдельно такие типы конденсаторов как МБГО и МБГЧ(рис.8), любителями зачастую используются как пусковые конденсаторы для запуска электродвигателей. Как пример, мой запас на двигатель на 7кВт (рис 9.). Рассчитаны на высокое напряжение от 160 до 1000в, что им дает много различных применений в быту и промышленности. Следует помнить, что для использования в домашней сети, нужно брать конденсаторы, с рабочим напряжением не менее 350в. Найти такие конденсаторы можно в старых бытовых стиральных машинах, различных устройствах с электродвигателями и в промышленных установках. Часто применяются в качестве фильтров для акустических систем, имея для этого неплохие параметры.

Рис. 8. МБГО, МБГЧ

Рис. 9

Кроме обозначения, указывающего конструктивные особенности (КСО - конденсатор слюдяной спрессованный, КТК -керамический трубчатый и т. д.), существует система обозначений конденсаторов постоянной емкости, состоящая из ряда элементов: на первом месте стоит буква К, на втором месте -двухзначное число, первая цифра которого характеризует тип диэлектрика, а вторая - особенности диэлектрика или эксплуатации, затем через дефис ставится порядковый номер разработки.

Например, обозначение К73-17 означает пленочный полиэтилен-терефталатный конденсатор с 17 порядковым номером разработки.

Рис. 10. Различные типы конденсаторов

Рис. 11. Конденсатор типа К73-15

Основные типы конденсаторов, в скобочках импортные аналоги.

К10 -Керамический, низковольтный (Upa6<1600B)
К50 -Электролитический, фольговый, Алюминиевый
К15 -Керамический, высоковольтный (Upa6>1600B)
К51 -Электролитический, фольговый, танталовый,ниобиевый и др.
К20 -Кварцевый
К52 -Электролитический, объемно-пористый
К21 -Стеклянный
К53 -Оксидо-полупроводниковый
К22 -Стеклокерамический
К54 -Оксидно-металлический
К23 -Стеклоэмалевый
К60- С воздушным диэлектриком
К31- Слюдяной малой мощности (Mica)
К61 -Вакуумный
К32 -Слюдяной большой мощности
К71 -Пленочный полистирольный(KS или FKS)
К40 -Бумажный низковольтный(ираб<2 kB) с фольговыми обкладками
К72 -Пленочный фторопластовый (TFT)
К73 -Пленочный полиэтилентереф-талатный (KT ,TFM, TFF или FKT)
К41 -Бумажный высоковольт-ный(ираб>2 kB) с фольговыми обкладками
К75 -Пленочный комбинированный
К76 –Лакопленочный (MKL)
К42 -Бумажный с металлизированными Обкладками (MP)
К77 -Пленочный, Поликарбонатный (KC, MKC или FKC)
К78 – Пленочный полипропилен (KP, MKP или FKP)

Конденсаторы с пленочным диэлектриком в простонародье называют слюдяными, различные применяемые диэлектрики дают хорошие показатели ТКЕ. В качестве обкладок в пленочных конденсаторах используют либо алюминиевую фольгу, либо напыленные на диэлектрическую пленку тонкие слои алюминия или цинка. Они имеют достаточно стабильные параметры и применяются для любых целей (не для всех типов). Встречаются в бытовой аппаратуре повсеместно. Корпус таких конденсаторов может быть как металлическим, так и пластмассовым и иметь цилиндрическую или прямоугольную форму(рис. 10.) Импортные слюдяные конденсаторы(рис.12)

Рис. 12. Импортные слюдяные конденсаторы

На конденсаторах указывается номинальное отклонение от емкости, может быть показано в процентах или иметь буквенный код. В основном в бытовой аппаратуре широко применяются конденсаторы с допуском H, M, J, K. Буква, обозначающая допуск указывается после значения номинальной ёмкости конденсатора, вот так 22nK, 220nM, 470nJ.

Таблица для расшифровки условного буквенного кода допустимого отклонения ёмкости конденсаторов. Допуск в %

Важным является значение допустимого рабочего напряжения конденсатора, указывается после номинальной ёмкости и допуска. Обозначается в вольтах с буквы В (старая маркировка), и V (новая маркировка). Например, так: 250В, 400В, 1600V, 200V. В некоторых случаях, буква V опускается.

Иногда применяется кодирование латинской буквой. Для расшифровки следует пользоваться таблицей буквенного кодирования рабочего напряжения конденсаторов.

Поклонники Николы Тесла имеют частую потребность в высоковольтных конденсаторах, вот некоторые которые можно встретить, в основном в телевизорах в блоках строчной развертки.

Рис. 13. Высоковольтные конденсаторы

Конденсаторы полярные

К полярным конденсаторам относятся все электролитические, которые бывают:

Алюминиевые электролитические конденсаторы обладают высокой емкостью, низкой стоимостью и доступностью. Такие конденсаторы широко применяются в радиоприборостроении, но имеют существенный недостаток. Со временем электролит внутри конденсатора высыхает и они теряют емкость. Вместе с емкостью увеличивается эквивалентное последовательное сопротивление и такие конденсаторы уже не справляются с поставленными задачами. Это как правило служит причиной неисправности многих бытовых приборов. Использование б/у конденсаторов не желательно, но все же если возникло желание их использовать, нужно тщательно измерить емкость и esr, чтоб потом не искать причину неработоспособности прибора. Перечислять типы алюминиевых конденсаторов не вижу смысла, поскольку особых отличий в них нет, кроме геометрических параметров. Конденсаторы бывают радиальные(с выводами с одного торца цилиндра)и аксиальные(с выводами с противоположных торцов), встречаются конденсаторы с одним выводом, в качестве второго-используется корпус с резьбовым наконечником(он же и является крепежом), такие конденсаторы можно встретить в старой ламповой радиотелевизионной технике. Также стоит заметить, что на материнских платах компьютеров, в импульсных блоках питания часто встречаются конденсаторы с низким эквивалентным сопротивлением, так называемые LOW ESR, так вот они имеют улучшенные параметры и заменяются только на подобные, иначе при первом включении будет взрыв.

Рис. 14. Электролитические конденсаторы. Снизу - для поверхностного монтажа.

Танталовые конденсаторы, лучше чем алюминиевые, за счет использования более дорогой технологии. В них применяется сухой электролит, поэтому им не свойственно «высыхание» алюминиевых конденсаторов. Кроме того, танталовые конденсаторы имеют более низкое активное сопротивление на высоких частотах (100 кГц), что важно при использовании в импульсных источниках питания. Недостатком танталовых конденсаторов является относительно большое уменьшение емкости с увеличением частоты и повышенная чувствительность к переполюсовке и перегрузкам. К сожалению, этот тип конденсаторов характеризуется невысокими значениями емкости (как правило, не более 100 мкФ). Высокая чувствительность к напряжению заставляет разработчиков делать запас по напряжению Увеличенным в два и более раз.

Рис. 14. Танталовые конденсаторы. Первые три отечественные, предпоследний импортный, последний импортный для поверхностного монтажа.

Основные размеры танталовых чип-конденсаторов:

К одной из разновидностей конденсаторов (на самом деле это полупроводники и с обычными конденсаторами имеют мало общего, но упомянуть их все же имеет смысл) относятся варикапы. Это особый вид диодо-конденсатора, который изменяет свою емкость в зависимости от приложенного напряжения. Применяются в качестве элементов с электрически управляемой ёмкостью в схемах перестройки частоты колебательного контура, деления и умножения частоты, частотной модуляции, управляемых фазовращателей и др.

Рис. 15 Варикапы кв106б, кв102

Также весьма интересны «суперконденсаторы» или ионисторы. При малых размерах они обладают колоссальной емкостью и часто используются для питания микросхем памяти, и иногда ими подменяют электрохимические батареи. Ионисторы могут работать и в буфере с батареями в целях защиты их от резких скачков тока нагрузки: при низком токе нагрузки батарея подзаряжает суперконденсатор, и если ток резко возрастет, ионистор отдаст запасенную энергию, чем уменьшит нагрузку на батарею. При таком варианте использования его размещают либо непосредственно возле аккумуляторной батареи, либо внутри ее корпуса. Их можно встретить в ноутбуках в качестве элемента питания для CMOS.

К недостаткам можно отнести:
Удельная энергия меньше, чем у аккумуляторов (5-12 Вт·ч/кг при 200 Вт·ч/кг для литий-ионных аккумуляторов).
Напряжение зависит от степени заряженности.
Возможность выгорания внутренних контактов при коротком замыкании.
Большое внутреннее сопротивление по сравнению с традиционными конденсаторами (10...100 Ом у ионистора 1 Ф × 5,5 В).
Значительно больший, по сравнению с аккумуляторами, саморазряд: порядка 1 мкА у ионистора 2 Ф × 2,5 В.

Рис. 16. Ионисторы

ESL MLCC-конденсаторов, произведен магнитным потоком, который появляется тогда, когда электрические токи протекают через внешние и внутренние электроды, как показано на Рис. 3.11. Поэтому, мы можем изменить ESL, изменяя путь тока и распределение в результате изменения в конфигурации электродов.

Пример конденсатора с уменьшенным ESL за счет новой конфигурации электродов показан на Рис. 3.12. Из рисунка видно, что конденсатор с уменьшенной индуктивностью из-за его широкого и короткого электрода, реверсивная длина на ширину или LW-конденсатор. Как видно из внутренней структуры на Рис. 3.13(a), внутренний электрод более широк и короче по сравнению с общим MLCC-конденсатором.

Рис. 3.11. Механизм возникновения ESL в MLCC-конденсаторе

Рис. 3.12. Конструкции конденсаторов с низким ESL

Рис. 3.13. Структура конденсатора с низким ESL

На Рис. 3.12(б) и (в) показан многовыводной конденсатор с увеличенным числом внешних электродов, где соседние электроды полностью изменили полярности. Как показано во внутренних структуры на Рис. 3.13(б) и (в), внутренние электроды сформированы толстыми и короткими проводниками и дополнительно внутренние электроды сформированы так, чтобы они могли поочередно связываться с внешним электродом. Выбирая такую структуру, в которой взаимная индуктивность происходит между токами, когда они текут в противоположных направлениях, компенсируя индуктивность друг друга. Для компонентов, где токи протекают между соседними электродами, петля тока имеет тенденцию быть чрезвычайно маленькой в противоположность токам, текущим в противоположных направлениях. Кроме того, эти индуктивности соединены параллельно, реализуя чрезвычайно малую ESL как общую для компонента.

Рис. 3.14. Пример особенностей полного сопротивления для конденсатора с низким ESL

Рис. 3.14 показывает пример сравнения полных сопротивлений обычного MLCC-конденсатора и конденсатора с малым ESL. Все конденсаторы имеют размер 1,6Ч0,8 мм и емкость 1 мкФ. Полное сопротивление уменьшается приблизительно на 1/5 для LW-конденсатора в частотном диапазоне выше 100 МГц. По сравнению с обычным конденсатором ESL многовыводного конденсатора должен быть меньше 1/10.

Характеристики, показанные на Рис.3.14, являются таковыми из преобразования от S параметра к полному сопротивлению, когда конденсатор установлен на стороне обхода микрополосковой линии (МПЛ) для измерения. Поэтому, они представляют характеристики, определенные для компонента (и могут быть представлены сосредоточенными параметрами).

Вообще, устанавливая конденсатор на печатной схеме, влияние индуктивности (ESLpcb) образца, связанного с конденсатором и отверстием, в дополнение к ESL конденсатора, является существенным. Как показано на диаграмме, когда многовыводной конденсатор установлен на основании, эффект компенсации индуктивности между токами, текущими в противоположных направлениях рядом друг с другом, влияет на токи в контактной площадке и отверстии, как на Рис. 3.15, делая влияние ESLpcb относительно малым. Поэтому, по сравнению с использованием MLCC-конденсаторов с обычным контактными площадками и отверстиями, использование площадок и отверстий, специализированных для многовыводных конденсаторов, привел бы к более высокому эффекту усовершенствования полного сопротивления, превосходящему разницу в показателях, обозначенную на Рис. 3.14.

Рис. 3.15. Подавление эффекта индуктивности при установке многовыводного конденсатора

Перечень конденсаторов с низким ESL

Краткий обзор конденсаторов с низким ESL показан ниже. LW-конденсаторный ряд LLL-серии

Конденсатор с 3 терминалами

Другой метод уменьшения ESL является использование конденсаторов с 3 терминалами. Пример конденсатора с 3 терминалами показан на Рис. 3.16. Это тип проходного конденсатора, которым является MLCC с превосходными частотными характеристики, имея цепи соединения для уменьшения ESL.

Рис. 3.16 Пример конденсатора с 3 выводами для цепи питания

Рис. 3.17 Механизм уменьшения ESL при использовании конденсатора с 3 выводами

Как показано Рис. 3.17, конденсатор с 3 терминалами структурирован с терминалами входа/выхода, чтобы подтянуть путь помех в компонент. Следовательно, возникновение индуктивности во внутреннем электроде расширяется на три пути, формируя T-образную цепь. Когда присоединяются терминалы входа/выхода конденсатора с 3 выводами к помеховому пути, ESL в направлениях входа/выхода включается в путь помех последовательно, увеличивая вносимые потери (улучшающий эффект подавления помех). Кроме того, ESL в направлении обхода только на участке заземления, в два раза меньше, чем для MLCC. Конденсатор с 3 терминалами, показанный на Рис. 3.16, дополнительно уменьшает индуктивность в области заземления, проектируя это с двумя электродами заземления на левых и правых сторонах конденсатора.

Эти новшества делают ESL конденсатора с 3 терминалами в направлении обхода приблизительно от 10 к 20 пГн, что является меньше 1/30 от обычного MLCC конденсатора некоторых моделей. Поэтому, мы можем ожидать хороший эффект обхода на высокой частотой более 1 ГГц.

Вносимые потери для MLCC и конденсатора с 3 терминалами сравнены Рис. 3.18. Они оба имеют размеры 1,6Ч0,8 мм и емкость 1 мкФ, но конденсатор с 3 терминалами показывает уменьшение потерь приблизительно на 35 дБ в частотном диапазоне более 100 МГц.

Рис. 3.18. Вносимые потери конденсатора с 3 терминалами

В дополнение к эффекту, описанному выше, конденсаторы с 3 терминалами характеризуются увеличением вносимых потерь, формируя фильтр T-типа, не вмешиваясь в ток, текущий в направлении обхода, так как его индуктивность (ESLpcb) от контактной площадки и отверстия расположена последовательно с путем помех, где терминалы входа/выхода установлены. Хотя его ESLpcb в области, где монтируются терминалы заземления, входят в направлении обхода, это может быть минимизировано в многослойной плате соединением с плоскостью заземления с многократным отверстиями в этой области непосредственно ниже компонента.

По этим причинам конденсаторы с 3 терминалами могут обеспечить большие вносимые потери по сравнению с MLCC, даже когда они установлены на печатной плате. Кроме того, уменьшение потерь, когда они установлены в цепи низкого полного сопротивления, меньше чем MLCC (из-за ESLpcb, расположенного последовательно с помеховым путем).

На Рис. 3.19 дан пример, подтверждающий, что эффект подавления помех конденсатора с различным полным сопротивлением определяется посредством эксперимента. Конденсаторное действие обхода наблюдается, в этом случае, проводя измерения распределения магнитного поля в ближней зоне вокруг конденсатора. Это визуально иллюстрирует путь, по которому помеха направляется к земле через конденсатор, так как магнитное поле, очевидно, связано с током.

Волновое сопротивление проводки, используемой в этом эксперименте, (a) приблизительно 60 Ом и (б) 3 Ом. Оба конца проводки согласованы. Частота измерения составляла 100 МГц, в то время как диапазон измерения составлял 40Ч30 мм с конденсатором, установленным в центре. Диаграмма показывает, что помеха поступает с правой стороны, и эффект ее подавления конденсатором зависит от тока, уходящего с левой стороны. Интенсивность тока отмечена в цвете, указывая на более сильный ток изменением от синего до красного.

Мы могли подтвердить экспериментально (Рис. 3.19), что MLCC управляет помехами относительно хорошо для (a) 60 Ом, но его эффект фильтрования имеет тенденцию уменьшаться для (б) 3 Ом (электрические токи протекают через него налево). Тем временем, конденсатор с 3 выводами управлял помехами хорошо и для (a) и для (б). Найдено, что у конденсаторов с 3 выводами есть тенденция для меньшего распространения помех к земле по сравнению с MLCC. Это, как предполагается, - потому что конденсатор с 3 выводами связан с землей через отверстие непосредственно под компонентом.

Рис. 3.19. Изменение в распределении тока вокруг конденсатора, когда волновое сопротивление измерения различно: а) 60 Ом, б) 3 Ом

Широкий проводник с низким волновым сопротивление имеет тенденцию использоваться для цепей электропитания, и конденсатор с 3 выводами лучший выбор для подавления помех.

Набор конденсаторов с 3 выводами для цепей питания

Набор конденсаторов с 3 выводами, подходящих для питаний ИМС, упомянут ниже.

Выводы

Два важных фактора влияют на рассмотрение проблем целостности сигнала:

Повышение частоты ведёт к увеличению скоростей изменения токов

dI /dt и напряжений dV /dt в цепях аппаратуры. Это означает, что проблемы, не оказывающие никакого влияния на низкочастотные проекты, могут иметь катастрофические последствия в проектах следующего поколения быстродействующих узлов;

Эффективное решение проблем целостности сигнала базируется на

понятиях полных сопротивлений межсоединений. Если мы имеем глубокое представление о полном сопротивлении и сможем установить

при конструировании соответствие параметров конструкции печатной

платы и соответствующих полных сопротивлений, то можно устранить

проблемы целостности сигнала на этапе проектирования. Для более

Результатами выполнения этих задач являются:

• ? для концептуальной стадии рекомендации относительно реализуемости требований технического задания по быстродействию; рекомендации по выбору материалов и технологии изготовления;
• ? для стадии схемотехнического проектирования - уточнение требований к электрическим параметрам микросхем; получение рекомендаций по установке помехоподавляющих элементов; получение рекомендаций по выбору корпусов микросхем; платы и сборки печатного узла;
• ? для стадии топологического проектирования - выработка топологических норм и рекомендаций для трассировки платы; получение данных для расположения компонентов на плате; определение требований к

Увеличение рабочих частот цифровых интегральных схем является сейчас основной устойчивой тенденцией в электронике. Но наряду с увеличением частоты часто происходит и увеличение энергопотребления. Потому актуальна задача стабилизации питания высокочастотных узлов и снижение влияния их работы на остальную часть электронной схемы – так называемая развязка по питанию.

Обычно для этих целей используются многослойные керамические конденсаторы, монтируемые непосредственно в цепи питания высокочастотных узлов. Но на частотах свыше 10 МГц эффективность фильтрации пульсаций ими резко падает. Связано это с ростом импеданса конденсатора из-за наличия у него индуктивности и, соответственно, эквивалентного последовательного индуктивного сопротивления. Потому инженеры начали обвешивать высокочастотные микросхемы и узлы множеством соединенных параллельно керамических чип-конденсаторов, подобно гирляндам для новогодних елок. Об использовании выводных конденсаторов здесь не может идти речи из-за дополнительной индуктивности выводов.

Большинство производителей конденсаторов для решения этой проблемы выпускают специальные серии конденсаторов со сниженной эквивалентной последовательной индуктивностью (ESL). Для этих целей выводы конденсаторов располагают по длинной стороне (рис.1). При подобном исполнении удается снизить конструктивную индуктивность примерно вдвое.

Но даже этот уровень индуктивности не является достаточно низким для современных высокочастотных схем, зачастую работающих в диапазоне свыше 100 МГц. Да и емкость подобных конденсаторов у большинства производителей, ограниченная, обычно, номиналом в 0.2 мкФ, не позволяет добиться высокой эффективности подавления высокочастотных помех при их использовании в силовых цепях высокочастотных устройств.

Интересное решение в этой области предлагает японская фирма Murata. Ею разработана серия трехвыводных проходных конденсаторов высокой емкости и высокой нагрузочной способности, включающая исключительно компактные изделия размером 1.6´0.8 мм и емкостью в 1мкФ на основе диэлектрика X7R. Внешний вид этих изделий представлен на рис.1. Эквивалентная электрическая схема – на рис.2, а в таб.1 даны основные характеристики некоторых изделий данной серии.

Таб.1

Рис.2

Сравнение одного из конденсаторов новой серии NFM18PC105R с обычными многослойными керамическими конденсаторами и с конденсаторами с пониженной индуктивностью аналогичных емкостей, представлено на рис.3. Там показано примерно 10-кратное снижение импеданса у NFM18PC105R на высоких частотах, связанное с его сниженной конструктивной индуктивностью.

Рис.3

Примечание к рисунку: Так как конденсаторы с выводами по длинной стороне корпуса с размерами 1.6х0.8 на 1мкФ серийно не выпускаются, исследователи использовали для данного сравнения такой же конденсатор с размерами 2.0х1.25.

Известно, что при параллельном включении конденсаторов суммарная эффективная индуктивность подобной схемы уменьшается. На рис.4 представлены результаты сравнения одного и десяти параллельно включенных многослойных конденсаторов с одним трехвыводным конденсатором NFM18P. Как видно, один трехвыводной конденсатор заменяет по качеству фильтрации высокочастотных помех 10 обычных многослойных керамических.

Рис.4

Следует отдельно отметить высокую для номиналов 0.1-1.0мкФ стабильность емкости, благодаря диэлектрику X7R, использованному при производстве большинства представленных в таб.1 конденсаторов. Малые габариты, высокая нагрузочная способность – до 6А, исключительно низкий импеданс на частотах свыше 10 МГц делает использование этих изделий исключительно привлекательным во множестве высокочастотных схем, и безальтернативными в современных компактных устройствах, таких как переносные ВЧ/СВЧ передатчики, игровые приставки, карманные компьютеры.

Валерий Степуков

Одним из основных свойств конденсатора является его способность пропускать

переменный ток и не пропускать постоянный.

Подключения конденсатора к источнику напряжения.

А) К одному полюсу Б) К двум полюсам В) Заряды на пластинах образованы эл.полем.Основным параметром конденсатора является электрическая емкость.Емкость можноувеличить тремя способами:

1). Увеличить площадь пластин.

2). Уменьшить расстояние между пластинами.

3). Поставить между пластинами диэлектрик с большойотносительной диэлектрической проницаемостью. - ЕЕ = 1 для воздуха Е = 50 -1000 для сегнемоэлектриковЕ = 3-12 стеклоЕ = 6-8 Слюда

Свойства различных конденсаторов в основном определяется особенностямииспользуемого диэлектрика.

3.1 Классификация и схема у словных обозначений конденсаторов. Классификацию конденсаторов можно проводить на основе различных признаков (виддиэлектрика, вид исполнения функциональное назначение и т.д)В настоящее время конденсаторы делятся на 2 группы:

1). Силовые - применяются в энергетических и электротехническихустройствах.

2). Применяемые в электрических и радиотехнических устройствах.Мы будем рассматривать только 2 группу.

В основу классификации конденсаторов положено делении их на группы по видуприменяемого диэлектрика и его конструктивными особенностями, определяющихиспользование их в конкретных ценах аппаратуры.

С н - номинальная емкость и допускаемое отклонение от емкости. Параметробозначается на конденсаторе или указывается в сопроводительное документации.Номинальное значение емкости стандартизированы и выбираются из определённыхрядов чисел путем умножения или деления их на 10 П где п целое положительное илиотрицательное число.

U н номинальное напряжение. (Это напряжение указано на конденсаторе или вдокументации) при котором он может работать в заданных условиях в течении срокаслужбы с сохранением параметров в допустимых пределах. Параметр зависит отконструкции конденсатора и свойств применяемых материалов. При эксплуатациинапряжение на конденсаторе не должно превышать номинального. Для многих типовконденсаторов с увеличением температуры (как правило далее 70 - 85 градусовЦельсия) допускаемое напряжение снижается.

tg b- тангенс угла потерь. Характеризует абсолютные потери энергии вконденсаторе. Значение угла потерь у керамических высокочастотных, слюдяныхконденсаторов лежат в пределах (10..15)*! О" 4 . Величина обратная tg b называетсядобротностью конденсатора.

Соляризирование изоляции - этот параметр характеризует качестводиэлектрика. Наиболее высокое сопротивление изоляции у ферропластмассовых иполимированных конденсаторов, несколько ниже у низкочастотных, керамических,поликарбоновых и др. Самое низкое у сегнетокерамических конденсаторов. Дляоксидных конденсаторов задают ток утечки, значение которого пропорциональноемкости и напряжению. Наименьший ток утечки имеют таниаковые конденсаторы (отединиц до десятков микроампер), у алюминиевых как правило, на один два порядкавыше.

Температурный коэффициент емкости(ТКЕ) - это параметр применяемый дляхарактеристики конденсаторов с линейной зависимостью емкости от температуры.Определяет относительное изменение емкости от температуры при изменении ее наодин градус Цельсия.

3.3 Маркировка конденсаторов.

Маркировка на конденсаторах может быть буквенно-цифровая, содержащаясокращенное обозначение конденсатора, номинальное напряжение, емкость допуск,группу ТКЕ, дату изготовления.

В зависимости от размеров конденсатора применяются полные илисокращенные (кодированные) обозначения номинальных емкостей и их допустимыхотклонений. Не защищенные конденсаторы не маркируются, а их характеристикиуказываются на упаковке.

Полное обозначение номинальных емкостей состоят из цифрового значенияноминальной емкости и обозначения ед.изм.

Кодированное обозначение номинальных емкостей состоит из трех иличетырех знаков включающих две или три цифры и букву. Буква из русского илилатинского алфавита обозначает множитель, составляющие значение емкости, иопределяет положение запятой десятичного знака. Буквы П(р), Н(п),М(ц),Ф(Р)обозначают множитель 10~ 12 , 10~ 9 , 10~ 6 , 10" 3 и 1.

Допускаемые отклонения емкости (в процентах или микрофарадах) маркируютсяпосле номинально значения цифрами или кодом.

Цветовая кодировка применяется для маркировки номинальной емкости,номинального напряжения до 63В и группы ТКЕ. Маркировку наносят в виде цветныхточек или полосок.

3.4 Применение конденсаторов в РДА.

В зависимости от цели, в которой используется конденсаторы к ним предъявляетсяопределенные требования. Так конденсатор работающий в колебательном контуредолжен иметь маленькие потери на рабочей частоте, высокую стабильность емкостипри изменениях окружающей температуры, влажности и давления. В зависимости отконструкции и диэлектрика конденсаторы характеризуются различными ТКЕ, которыемогут быть положительными либо отрицательными. Для сохранения настройкиколебательных контуров при работе в широком интервале температуры частоиспользуются последовательные и параллельные соединения конденсаторов, ТКЕкоторых имеют разные знаки. Благодаря этому при изменении температуры частотанастройки такого термокомпенсированного контура остается практически неизменнойво времени. Для работы в диапазоне низкой частоты, а так же для фильтрации

выпрямленных напряжений необходимы конденсаторы емкость которых измеряетсясотнями и тысячами мкФ. Такую емкость достаточно малых размерах обеспечиваюттолько оксидные конденсаторы. Полярность включения оксидного конденсаторапоказана на схемах знаком «+» у той обкладки, которая символизирует анод. Длязащиты от помех, которые могут проникнуть в аппаратуру через цепи питания,используют проходной конденсатор с тремя выводами, два из которых представляютсобой сплошной токопроводящий стержень, проходящий через корпус конденсатора.К измерению присоединяется одна из обкладок. Третьим выводом являетсяметаллический корпус с которым соединена вторая обкладка. Корпус проходногоконденсатора закрепляют непосредственно на шасси или экране, а цепь питанияпроводят через его средний вывод. Благодаря такой конструкции токи высокойчастоты замыкаются на шасси или экран устройства, в то время как постоянный токпроходит без препятствий. С той же целью применяется опорные конденсаторы,представляющие собой миниатюрные стойки, устанавливаемые на металлическиешасси. Конденсаторы переменной емкости применяются для настройки иперенастройки колебательных контуров радиоприемников, диапазонныхрадиопередатчиков и радио измеряемой аппаратуры. Конденсаторы переменнойемкости состоят из двух групп металлических пластин, одна из которых может плавноперемещаться по отношению к другой и входить в зазор между пластинами второйгруппы. В результате такого движения пересечения одних пластин другимиизменяется и соответственно изменяется и емкость. Основными параметрамиконденсаторов переменной емкости, позволяющими оценивать его работу внастраиваемом колебательном контуре, являются min и max емкости. В большинстверадиоприемников требуется одновременная перестройка нескольких колебательныхконтуров (например антенный контур, контур гетеродина). Для этого применяютблоки конденсаторов состоящие из двух и более секций. Подвижные пластины в такихблоках закреплены на общем валу, вращая который можно одновременно изменятьемкости всех секций. Построечные конденсаторы применяют для настройки начальнойемкости колебательного контура определяет max частоту его настройки. Емкость всехконденсаторов можно изменять от единиц до нескольких десятков микрофарад.Подстраиваемый конденсатор состоит из керамического основания и подвижно

закреплённого на нем керамического диска обкладки конденсатора (тонкие слои

серебра) наносятся методом вжигания.

Литература.

1). Электрические конденсаторы и конденсаторные установки. Справочник 1987.

2). Вершинин О.В Мироненко И.Г Монтаж радиоэлектронной аппаратуры и

приборов.

ГОСТ 25519-82 Конденсаторы постоянной емкости.

ГОСТ 28896-91 Конденсаторы постоянной емкости для электронной промышленности,

общие тех.условия

ГОСТ 28884-90 Роды предпочтительных значений для резисторов и конденсаторов.

ГОСТ 14611-78 Конденсаторы постоянной емкости.