Są trudniejsze. Zazwyczaj do obudowy kondensatora stosowane są następujące informacje:

Pojemność znamionowa;

Znamionowe (maksymalne dopuszczalne) napięcie;

TKE (współczynnik temperatury pojemności).

Tolerancja i TKE są wskazane tylko dla „dobrych” kondensatorów, tj. foliowych, ceramicznych i mikowych; dla kondensatorów polarnych te dwa parametry są tak duże, że nawet nie są wskazane. W „istotnych” miejscach urządzenia polaryzacyjne mogą służyć jedynie do filtrowania napięcia zasilającego.

Zacznijmy od domowych kondensatorów niepolarnych. W przypadku kondensatorów do 100 pF parametry na obudowie najczęściej w ogóle nie są wskazywane. Nie wiem, z czym to się wiąże, może szkoda, że ​​producenci marnują farbę na takie „małe rzeczy”. Pojemność takich kondensatorów można znaleźć tylko pośrednio, mierząc je X c przy jakiejś dokładnie znanej częstotliwości f i podstawiając te dane do wzoru:

gdzie U reH - wyjściowe napięcie przemienne generatora, V; 1 s - prąd przepływający, mA; wolne H - , kHz; C to pojemność kondensatora, pF; 2π « 6.28. Zakres pojemności kondensatorów „kolorowych” podano w tabeli. 3.3. Dane zaczerpnięte z artykułu A. Perutsky'ego, Radiomir, nr 8, 2003, s. 3.

Ale na niektórych kondensatorach o tej pojemności i na większości kondensatorów o większej pojemności podane są parametry. Pojemność jest oznaczona cyframi, litera „p” (zgodnie ze starą normą - „P”) oznacza „pikofarady”, „p” („N”) - „nanofarady”, „μ” - „mikrofarady”. Pojemność jest szyfrowana w taki sam sposób jak np. „47H” oznacza 47 nF (0,047 uF), a „H47” lub „470r” - 470 pF (0,47 nF). Jeżeli pojemność kondensatora jest wyrażona w pikofaradach, wówczas zwykle nie jest rysowana litera „p” lub „P” na jego obudowie, to znaczy, jeśli kondensator ma „1000” bez żadnych dodatkowych znaków identyfikacyjnych, to jego pojemność wynosi 1000 pF.

Przybliżoną pojemność kondensatorów foliowych i mikowych można określić na podstawie wielkości ich pakietu: im większa pojemność przy tym samym maksymalnym dopuszczalnym napięciu, tym większy pakiet. Wraz ze wzrostem maksymalnego dopuszczalnego napięcia roboczego zwiększają się również wymiary kondensatora. Kondensatory ceramiczne o różnych pojemnościach wykorzystują różne dielektryki o różnych stałych dielektrycznych, więc dla dwóch kondensatorów tej samej wielkości pojemność może różnić się setki... tysiące razy. Ale im większa stała dielektryczna zastosowanego dielektryka, tj. im mniejszy stosunek „powierzchnia kondensatora x jego pojemność”, tym wyższa wartość wewnętrzna. Dlatego niepożądane jest stosowanie ceramiki do filtrowania zakłóceń i tętnień o wysokiej częstotliwości w szynach zasilających i innych obwodach, przez które przepływa znaczny prąd o wysokiej częstotliwości. Mika jest idealna, ale są „duże” i drogie, dlatego lepiej jest używać łańcuchów foliowych w takich łańcuchach.

Tolerancja kondensatorów mieści się w zakresie 5 ... 20% i jest oznaczona tymi samymi literami (zawsze pisane wielką literą - „duże”) jak w przypadku rezystorów. Ponadto, jeśli pojemnik jest oznaczony literami łacińskimi (p, p, m), to tolerancja jest oznaczona po łacinie. Nawiasem mówiąc, Rosjanie zaznaczają swoje części z 5% tolerancją literą „I”, a wszystkie inne kraje literą „J”.

TKE dla kondensatorów jest najczęściej nieistotny, ale w niektórych urządzeniach (master) pożądane jest, aby w ogóle było zero. Wynika to z faktu, że gdy kondensator jest podgrzewany, jego dielektryk rozszerza się bardzo nieznacznie, zwiększa się odległość między płytami, z tego powodu zmniejsza się pojemność kondensatora. Oznacza to, że dla takiego kondensatora TKE jest ujemne. Istnieje również pozytywny TKE. Współczynnik ten jest maksymalny (w module) dla kondensatorów ceramicznych, a im większa pojemność kondensatora, a jego wymiary są mniejsze, tym większy TKE. W przypadku kondensatorów foliowych TKE jest niezwykle mały (i zwykle ujemny), podczas gdy w przypadku kondensatorów mikowych jest na ogół prawie zerowy.

Możesz dowiedzieć się, jak zmienia się pojemność kondensatora wraz ze zmianą temperatury, korzystając ze wzoru:

gdzie C jest pojemnością kondensatora w temperaturze początkowej; C D1 - pojemność kondensatora przy zmianie temperatury o At (w stopniach Celsjusza lub Kelwina).

Konieczne jest podzielenie przez milion - TKE to niezwykle mała wartość, a jeśli nie zostanie pomnożona przez tę liczbę przed zastosowaniem do obudowy kondensatora, po przecinku będzie zbyt wiele zer.

TKE dla wszystkich kondensatorów jest znormalizowany i może być równy (zgodnie z normą krajową jest oznaczony na obudowie kondensatora jako „MPO”, zgodnie z europejskim - „NPO”, „COG”, „SON”, „SN” - są takie same); -47 (M47 - zgodnie ze starą normą krajową; w przypadku kondensatorów domowych, których nazwa i tolerancja są oznaczone literami łacińskimi, jest to oznaczone literą „U”); -75 (M75, „M”); -750 (M750, N750 - norma europejska, „T”); -1500 (M1500, „V”); +100 (P100). W przypadku dużych kondensatorów (ceramicznych, powyżej 0,01 μF) TKE jest już bardzo duży i pod wpływem temperatury pojemność kondensatora może zmienić się o 30% (NZO, „D”, X7R, X7B), 70% ( H70) lub 90% (H90, „F”); dla importowanych kondensatorów maksymalna zmiana pojemności wynosi 50% (Y5V, Z5U), gdy temperatura zmienia się o 50 ... 80 ° C.

Również pojemność kondensatorów ceramicznych również zmienia się pod wpływem napięcia. W przypadku kondensatorów Y5V wraz ze wzrostem napięcia od 5 do 40 V pojemność spada o 70%.

Ryż. 3.27. Rozszyfrowanie oznaczenia kondensatorów

Na importowanych kondensatorach pojemność jest podana tylko w postaci zaszyfrowanej - bez żadnych liter. Wskazuje się go tak, jak dla rezystorów do montażu powierzchniowego (w pikofaradach pierwsze dwie cyfry to wartość nominalna, trzecia to liczba zer; „100” i „101” to 100 pF; dla kondensatorów do 100 pF, górna część obudowy (około 1/10 , od strony nazwy) jest czasami zamalowana farbą, pojemność kondensatorów 1 ... 9 pF jest oznaczona jedną liczbą i może być dowolna, pojemność wszystkich pozostałych kondensatory są zgodne z serią E24) lub w jednostkach AEC (w mikrofaradach, a zero do przecinka (a raczej kropki) nie jest ustawione, tj. „.0022” zostanie zapisane na kondensatorze 2200 pF, co odpowiada 0,0022 uF). Wartość tolerancji, maksymalna dopuszczalne napięcie a TKE nie ma zastosowania do obudów większości tych kondensatorów.

Najprostszy w kondensatorach elektrolitycznych. Ich pojemność jest wskazana w mikrofaradach („μF” lub „μι”), a napięcie jest podane w woltach („V” lub „V”), Tolerancja i TKE nigdy nie są stosowane, na niektórych importowanych kondensatorach wskazuje zakres temperatur , w ramach którego gwarantuje wydajność kondensatora (tj. płynny elektrolit nie zamarznie ani nie zagotuje się). Na kondensatorach domowych znak „+” jest umieszczony w pobliżu zacisku dodatniego, na importowanych, w pobliżu zacisku ujemnego, równolegle do obudowy, rysują zapętloną linię, wewnątrz której w krótkich odstępach czasu rysowany jest „-”. W spornych przypadkach właściwy można określić za pomocą mikroamperomierza i baterii (akumulatora) na 6 ... 12 V - przy „złej” polaryzacji prąd będzie płynął setki razy więcej niż przy „właściwej” polaryzacji.

Dla lepszego zrozumienia powyższego ryc. 3.27 zawiera przykłady oznakowania większości kondensatorów krajowych i importowanych.

Stabilizacja częstotliwości sprzętu amatorskiego

Stabilizacja częstotliwości domowej roboty nadajnika-odbiornika lub odbiornika dla radioamatorów wszystkich pokoleń nie była łatwym zadaniem. Potrzeba czasu na zdobycie doświadczenia, aby następnie zacząć budować transceivery, których częstotliwość nie „pływa” i nie „płacze”.

Niestabilność częstotliwości generatora parametrycznego, w którym wartość częstotliwości zależy od wartości indukcyjności cewki i pojemności kondensatora pętli, zależy od dwóch głównych parametrów. Pierwsza to stabilność parametrów obwodów zadawania częstotliwości, druga to stabilność parametrów elementów, zarówno pasywnych, jak i aktywnych, tworzących obwód generatora. Ale oczywiście głównym wrogiem stabilności częstotliwości generatorów jest temperatura. Pokonując wpływ zmian temperatury na pracę obwodów zadawania częstotliwości, można stworzyć stabilny generator.

Niestety rzeczywistość nie jest taka prosta. Ponadto obserwuje się obecnie ciekawy trend. Poziom rozwoju elektroniki radiowej rośnie z każdym rokiem, liczba tranzystorów na milimetr powierzchni sięga tysięcy, a stabilność częstotliwości lokalnego oscylatora w większości domowych amatorskich urządzeń radiowych nie wzrasta, a nawet maleje.

Powody, dla których tak się dzieje, dlaczego wiele starych lampowych domowych projektów odbiorników i transceiverów (na przykład słynne „ UW 3DI ”) „utrzymuj” częstotliwość znacznie lepiej niż wiele nowoczesnych domowych nadajników-odbiorników, rozważymy poniżej.

Niestabilność temperatury cewki i kondensatora

Najczęstszym powodem zmiany częstotliwości generatora jest nagrzewanie się jego części podczas pracy. Wynika to z faktu, że wraz ze zmianą temperatury części radiowych zmieniają się ich wymiary. Im szybciej części generatora nagrzewają się, a tym samym zmieniają swój rozmiar, tym większa jest zmiana częstotliwości generatora. Radioamatorzy doskonale zdają sobie sprawę z tego efektu, który nazywa się „przeskakiwaniem częstotliwości początkowej”. Gdy urządzenie jest włączone, w ciągu pierwszych 15-30 minut następuje główne nagrzewanie się części generatora, w wyniku czego częstotliwość generatora zmienia się szczególnie znacząco.

Po podgrzaniu induktor głównego oscylatora powiększa się. W rezultacie indukcyjność tej cewki wzrasta, a częstotliwość generatora maleje. Względna zmiana wartości indukcyjności cewki indukcyjnej od jej temperatury jest wyrażona w TCI.

TKI - współczynnik temperaturowy indukcyjności, pokazuje względną zmianę indukcyjności cewki, gdy jej temperatura zmienia się o 1 stopień C.

Zmienne kondensatory powietrzne są zwykle używane do dostrajania generatorów częstotliwości. Po podgrzaniu kondensatory te powiększają się. Wraz ze wzrostem wszystkich fizycznych wymiarów kondensatora zmiennego wzrasta jego pojemność. Względna zmiana wartości pojemności kondensatora od jego temperatury jest wyrażona w TKE. Niestabilność częstotliwości oscylatora będzie zależeć od rodzaju kondensatora zastosowanego w obwodzie zadawania częstotliwości.

TKE - współczynnik temperaturowy pojemności, pokazuje względną zmianę pojemności kondensatora, gdy jego temperatura zmienia się o 1 stopień C.

Spośród kondensatorów powietrznych o zmiennej pojemności szczególnie niestabilne są kondensatory ze stopu aluminium. Te zmienne kondensatory są szeroko stosowane w radioodbiornikach domowych. TKE kondensatorów zmiennych wykonanych ze stopów aluminium i mających szczelinę między płytami 0,3-0,6 mm mieści się w zakresie (100-200) * 10 -6 st. -1.

Kondensatory zmienne oparte na stopach miedzi (mosiądz kondensatora) są mniej wrażliwe na temperaturę. Do celów specjalnych produkowane są wysoce stabilne kondensatory zmienne ze stopów niewrażliwych na temperaturę, w szczególności z Invaru. Do stabilnych kondensatorów stosowane są wysokiej jakości izolatory. Wysokiej jakości kondensatory zmienne są czasami dostępne z wykończeniem posrebrzanym. Płyty kondensatora wykonane ze stopów miedzi mają zwykle specjalną powłokę ochronną, która umożliwia lutowanie i zapobiega korozji płyt kondensatora pod wpływem wilgoci. Wysoce stabilne kondensatory zmienne są wykonane ze szczeliną między płytami 1-1,5 mm. TKE wysoce stabilnych kondensatorów zmiennych może mieścić się w zakresie (10-30) * 10 -6 deg -1 . 10-20 razy bardziej stabilny niż TKE zwykłych aluminiowych kondensatorów zmiennych do użytku domowego!

Tak więc sytuacja, która rozwija się wraz ze stabilnością temperaturową obwodów nastawiania częstotliwości generatora, okazuje się trudna. TCI cewki znajdującej się w obwodzie zadawania częstotliwości ma wartość dodatnią. Kondensator zmienny ma również dodatni TKE. W konsekwencji, wraz z nagrzewaniem się obwodu nastawiania częstotliwości zawierającego taką cewkę i taki kondensator, jego częstotliwość zmniejszy się. Zjawisko to jest dobrze znane każdemu radioamatorowi. Po włączeniu częstotliwość nadajnika-odbiornika lub odbiornika płynnie spada.

Wprowadzenie źle zaprojektowanego transceivera do transmisji może spowodować dodatkowy wzrost niestabilności częstotliwości. Wynika to z faktu, że podczas transmisji stopień wyjściowy nadajnika-odbiornika prowadzi dodatkowe ogrzewanie wnętrza nadajnika-odbiornika, a w konsekwencji części generatora. Częstotliwość podczas transmisji zaczyna spadać. Po zakończeniu transmisji części stopnia wyjściowego ochładzają się, temperatura wewnątrz transceivera spada, a częstotliwość znów zaczyna się unosić, ale już rośnie.

Obwody ustawiania częstotliwości obejmują nie tylko cewkę indukcyjną ze zmiennym kondensatorem. W tym obwodzie zwykle znajdują się również inne kondensatory stałe. Za pomocą tych dodatkowych kondensatorów wykonywana jest stabilizacja temperatury częstotliwości. Rozważ działanie tych kondensatorów.

Stabilizacja częstotliwości za pomocą kondensatorów

Na pierwszy rzut oka wydaje się logiczne, że wszystkie kondensatory z litym dielektrykiem będą miały również dodatni TKE. To prawda, a większość kondensatorów z solidnym dielektrykiem wykonanym z naturalnych materiałów ma dodatni TKE. Jednak stała dielektryczna syntetycznej ceramiki kondensatorowej zależy od temperatury. Wraz ze wzrostem temperatury, w zależności od rodzaju ceramiki, jej stała dielektryczna może się zwiększać lub zmniejszać. Dlatego stosując specjalne gatunki ceramiki kondensatorowej można wyprodukować kondensatory o stałej pojemności posiadające negatywny TKE .

Poprzez włączenie kondensatora z ujemnym TKE do obwodu zadawania częstotliwości, cewki i zmienny kondensator które mają dodatnie TKE, możliwe jest uzyskanie stabilizacji temperatury częstotliwości. Z tego powodu nazywa się ujemne kondensatory TKE termokompensacja kondensatory.

TKE kondensatora jest zwykle wskazywany na jego obudowie obok wartości pojemności. W przypadku niektórych starszych typów kondensatorów z poprzednich lat ich TKE wskazuje na kolor obudowy. TKE kondensatorów mikowych (typu SGM) można określić po literze na obudowie. Tabela 1 pokazuje wartość TKE dla kondensatorów mikowych literowo, a dla kondensatorów ceramicznych z poprzednich lat produkcji według koloru obudowy.

Tabela 1

Mika TKE i „stare” kondensatory ceramiczne

Kondensatory ceramiczne		Kondensatory mikowe
Kolor	TKE (Grupa)	Grupa TKE	TKE na 1 stopień Celsjusza
czerwony	M700		nie standaryzowany
Pomarańczowy	nie standaryzowany		200×10 -6
Zielony	M1300		100×10 -6
niebieski	P120		50×10 -6
szary	P30		120×10 -6
biały	M80
niebieski	M50

· M - TKE jest ujemne (minus)

· P - TKE dodatni (plus)

Należy pamiętać, że w przypadku kondensatorów mikowych TKE jest oznaczony jako „+-”. W przypadku zdecydowanej większości kondensatorów mikowych TKE jest dodatni. Mika stosowana jako dielektryk w kondensatorach mikowych przed wyprodukowaniem tych kondensatorów poddawana jest specjalnej obróbce, tzw. szkoleniu. W rezultacie właściwości miki są stałe i uzyskuje się produkcję kondensatorów mikowych o znormalizowanym TKE. Ale z biegiem czasu i podczas pracy w określonym zakresie temperatur pewna ilość kondensatorów mikowych może uzyskać ujemny TKE.

Radioamator może założyć, że TKE kondensatorów mikowych jest dodatni. Należy pamiętać, że w szczególności kondensatory mikowe i niektóre ceramiczne mają nieprzyjemny efekt, który nazywa się „migotanie pojemności” .

Efekt „migotania pojemności” objawia się szybkimi, nieregularnymi zmianami pojemności i utratą kondensatora przy zasilaniu wysoką częstotliwością. Jeśli migoczący kondensator znajduje się w obwodzie ustawiania częstotliwości, częstotliwość tego obwodu również zmieni się losowo.

Jeśli taki kondensator wejdzie do obwodu ustawiania częstotliwości, doprowadzi to do smutnych konsekwencji dla działania generatora ... W produkcji kondensatorów ceramicznych bez migotania stosuje się co najmniej trzykrotne srebrzenie ceramiki. Ceramiczny dielektryk ma zwiększoną grubość. Praca kondensatorów przy obniżonym napięciu wysokiej częstotliwości zmniejsza efekt migotania. Jednak produkują specjalne kondensatory bez migotania, które mogą działać pod znacznym napięciem o wysokiej częstotliwości.

Na kondensatorach wielu typów produkowanych w ostatnich latach ich parametry - tolerancja, napięcie i TKE są zakodowane literami łacińskimi. W oznaczeniu takich kondensatorów pierwsza litera po oznaczeniu ich wartości nominalnej wskazuje dopuszczalne odchylenie w procentach, druga - TKE, trzecia (nie może być) - napięcie. W kondensatorach, w których TKE nie jest znaczącą wartością, np. w elektrolitycznych, druga litera zawsze oznacza napięcie. Tabela 2 pokazuje oznaczenie literowe TKE dla nowoczesne typy kondensatory.

Tabela 2Oznaczenie literowe TKE

TKE	P100	P60	P33	MP0	M33	M47	M75	M150	M220
Cechowanie
TKE	M330	M470	M750	M1500	M2200	M3300
Cechowanie		T

· Kondensator MP0 ma zerowe TKE, tj. gdy zmienia się temperatura, pojemność kondensatora się nie zmienia

W przypadku kondensatorów wykonanych z ceramiki niskiej częstotliwości parametr TKE nie jest stosowany. Stosowane są oznaczenia „H10” ... „H90”, gdzie liczba wskazuje możliwe odchylenie pojemności kondensatora w procentach w zakresie temperatur od -60 do +85 stopni w stosunku do pojemności kondensatora w temperaturze 20 stopni. Oczywiście takich kondensatorów nigdy nie należy stosować w obwodach zadawania częstotliwości! W niektórych nowoczesnych typach kondensatorów to odchylenie pojemności jest oznaczone literą łacińską. Tabela 3 podaje te oznaczenia literowe dla kondensatorów ceramicznych o niskiej częstotliwości.

Tabela 3Oznaczenie literowe kondensatorów ceramicznych niskiej częstotliwości

Odchylenie wydajności	H10	H20	H30	H50	H70
Cechowanie

Tak więc za pomocą kondensatora kompensującego termicznie musimy skompensować niestabilność temperatury, po pierwsze kondensator z dielektrykiem powietrznym używanym do dostrojenia częstotliwości tego generatora, a po drugie cewki indukcyjne generatora. Podczas gdy stosunkowo łatwo jest skompensować niestabilność temperatury zmiennego kondensatora powietrzno-dielektrycznego, zapewnienie kompensacji temperatury cewki indukcyjnej może być dość trudne.

Cewka w obwodzie generatora

Cewka indukcyjna jest głównym elementem wprowadzającym niestabilność do obwodu zadawania częstotliwości generatora. W przeciwieństwie do kondensatorów, cewki indukcyjne produkowane przez rosyjskie fabryki radiowe nie są częściami zunifikowanymi. Oznacza to, że fabryki radia nie produkują cewek o określonej indukcyjności i TCI. Podczas produkcji określonego produktu zawierającego cewki indukcyjne, zakład produkujący ten produkt zwykle wytwarza dla niego cewki indukcyjne, stosując własne specyficzne wymagania.

To samo dotyczy teraz wielu radioamatorów. Wykonując jakiś projekt, radioamator często sam wykonuje dla niego cewki indukcyjne. W naszej epoce powszechnej unifikacji ten stan rzeczy wydaje się nawet trochę dziwny ... Jednak na Zachodzie od dawna produkuje się zunifikowane cewki indukcyjne, które są szeroko stosowane zarówno w przemyśle, jak i przez radioamatorów w produkcji domowej roboty Struktury. Oczywiście wykorzystanie gotowych konstrukcji cewek do obwodów nastawiania częstotliwości znacznie ułatwia życie radioamatorowi.

Wykonanie stabilnej cewki zaprojektowanej do pracy w obwodzie zadawania częstotliwości jest trudnym zadaniem. Bez niezbędnego doświadczenia, bez odpowiednich materiałów, radioamator nie będzie w stanie sobie z tym poradzić. Dlatego, jeśli to możliwe, konieczne jest zastosowanie cewki indukcyjnej z jakiegoś urządzenia przemysłowego w obwodzie nastawiania częstotliwości. Co więcej, ta cewka musi być wykonana z uwzględnieniem środków zapewniających jej stabilność.

Co wpływa na stabilność parametrów cewki indukcyjnej? Oczywiście najważniejszym czynnikiem wpływającym na jego wpływ jest temperatura. Wraz ze wzrostem temperatury zwiększają się wymiary cewek, a w konsekwencji ich indukcyjność. Ale temperatura wpływa nie tylko na TCI. Wraz ze wzrostem temperatury zwiększają się straty dielektryczne w materiale, z którego wykonana jest rama cewki oraz wzrasta rezystancja czynna drutu cewki. W rezultacie zmniejsza się współczynnik jakości cewki. Spadek współczynnika jakości w cewkach przemysłowych może wynosić 10% przy wzroście temperatury cewki o 30 stopni. W przypadku cewek domowej roboty spadek ich współczynnika jakości po podgrzaniu może być jeszcze większy. Obniżenie współczynnika jakości cewki zastosowanej w obwodzie zadawania częstotliwości prowadzi do zmniejszenia amplitudy generowanych oscylacji i do wzrostu szumu generatora.

Oczywiście najbardziej nieprzyjemną rzeczą dla radioamatora jest to, że wraz ze wzrostem temperatury cewki wzrasta jej indukcyjność. TCI przemysłowych cewek stosowanych w obwodach zadawania częstotliwości może mieścić się w zakresie (10-300)10 -6 deg -1 . Cewki o małym TCI są bardzo drogie w produkcji. Do produkcji ich ramy stosuje się specjalne materiały, stosuje się specjalne metody nawijania.

Ale z reguły cewka wykonana bez specjalnych elementów kompensacji temperatury będzie miała dodatni, nawet mały, TCI. Zwykle Aby doprowadzić TCI cewki używanej w obwodzie ustawiania częstotliwości do zerowa wartość zastosować kompensację indukcyjności cewki za pomocą jej rdzenia. Cewki wysokiej jakości wykorzystują kompensację za pomocą rdzeni umieszczonych wewnątrz cewki. Wykonane są ze specjalnych niemagnetycznych stopów metali miedzi lub aluminium. Po podgrzaniu rdzeń rozszerza się i zmniejsza indukcyjność cewki. W przypadku niedrogich cewek do kompensacji temperatury stosuje się specjalne rdzenie ferrytowe. Wraz ze wzrostem temperatury zmniejsza się przenikalność magnetyczna rdzeni ferrytowych (TCMP), co prowadzi do spadku indukcyjności cewki.

TCMP - współczynnik temperaturowy przenikalności magnetycznej pokazuje względną zmianę przepuszczalności materiału, gdy jego temperatura zmienia się o 1 stopień C.

TCMP produktów ferrytowych może wynosić od - (20 - 2000) 10 -6 stopni -1. Wysokiej jakości ferryty przeznaczone do stosowania w cewkach obwodów zadawania częstotliwości mają niewielkie wartości TCMP.

Obecność zewnętrznego pola magnetycznego wpływa na przepuszczalność magnetyczną rdzenia. Może to być spowodowane przejściem prąd stały przez cewkę indukcyjną. Aby uniknąć zmiany przepuszczalności magnetycznej rdzenia spowodowanej zmianą zewnętrznego pola magnetycznego, która może wystąpić, gdy zmienia się prąd stały przepływający przez cewkę, generatory wykorzystujące cewkę z rdzeniem ferrytowym są montowane zgodnie ze schematem, gdy przepływ prądu stałego przez cewkę jest wykluczony.

Aby więc cewka indukcyjna miała mały TCI, musi być wykonana w odpowiedni sposób i z odpowiednich materiałów. Na przykład rama cewki musi mieć określoną grubość. Uzwojenie cewki musi mieć określoną liczbę zwojów... Rdzeń kompensacji termicznej musi znajdować się w określonej części cewki... I tak dalej... Aby wykonać naprawdę stabilną cewkę indukcyjną do wyrobu seryjnego , konieczne jest przeprowadzenie wielu praktycznych eksperymentów. Jest to dodatek do wstępnych obliczeń tej cewki. Dlatego moja rada dla radioamatora, w którego ręce spadnie specjalna cewka, zaprojektowana do pracy w obwodzie nastawiania częstotliwości. Używaj go tylko w oryginalnej formie. Nie skręcaj jej rdzenia. Używaj tylko pełnego włączenia zwojów cewki. Włączenie części zwojów cewki zwiększy TCI dla tej cewki. Jeżeli cewka jest umieszczona w hermetycznie zamkniętej obudowie, nie należy jej wylutowywać. Rozlutowanie korpusu cewki doprowadzi do znacznego wzrostu jej TCI, a także do obniżenia współczynnika jakości. Nie lutuj do zwojów cewki, wszystko to z konieczności wpłynie na jej stabilność.

Przy stosowaniu stabilnej cewki ceramicznej w obwodzie generatora potrzebne będą stabilne kondensatory o niskiej wartości TKE. Zazwyczaj wymagane są kondensatory z grupą TKE MP (zero), M33-47, P33-47-100. Z tych kondensatorów połączony jest kondensator z kompensacją termiczną, który jest połączony z cewką indukcyjną. Stosowanie kondensatorów o dużej wartości TKE jest niepożądane. Stabilność temperaturowa częstotliwości generatora w tym przypadku zmniejszy się. Możliwe jest zastosowanie kondensatora o dużej wartości TKE - M330 - 750 tylko wtedy, gdy ten kondensator ma pojemność co najmniej dziesięciokrotnie mniejszą niż całkowita pojemność obwodu złożonego z "dobrych" kondensatorów.

stare cewki

Nie zawsze cewka indukcyjna wyjęta ze sprzętu pracującego w normalnych warunkach wpada w ręce radioamatora. Często zdarzają się cewki lutowane ze sprzętu, który był przechowywany lub z jakiegoś powodu znajdował się w nieodpowiednich warunkach przechowywania, na przykład w wilgotnych pomieszczeniach lub na świeżym powietrzu.

W przypadku wielu cewek jednowarstwowych na ramie ceramicznej wystawienie na działanie wilgotnych warunków nie wpływa na dalsze zmiany ich parametrów. Jeżeli uzwojenie cewki nie uległo korozji pod wpływem wilgoci, to po dokładnym wysuszeniu pierwotne parametry cewki zostają prawie całkowicie przywrócone.

W przypadku cewek wykonanych na ramie z tworzywa sztucznego wystawienie na działanie wilgoci i promieni słonecznych może być śmiertelne. Rama cewki pod wpływem tych warunków może ulec beznadziejnej deformacji, a nawet zniszczeniu. Ramki plastikowe ulegają starzeniu. W rezultacie parametry cewki mogą stać się niezadowalające dla celów wykorzystania cewki w obwodach zadawania częstotliwości. Wężownice wielowarstwowe, które zostały wystawione na działanie wilgoci, mogą nie zregenerować się nawet po dokładnym wysuszeniu.

Wilgoć może uszkodzić rdzeń ferrytowy. Przy niekorzystnym wpływie wilgoci może korodować i kruszyć się.

Lampy i tranzystory

Parametry lamp radiowych praktycznie nie zmieniają się podczas pracy, pod warunkiem, że lampa radiowa pracuje w trybie normalnym. Lub zmiany te mają charakter długoterminowy, co nie może wpływać na zmianę częstotliwości generatora w stosunkowo krótkim czasie, np. godzinie lub dobie. Naturalne zmiany temperatury środowisko ma niewielki wpływ na zmianę parametrów lampy radiowej. Dzieje się tak, ponieważ wewnętrzna struktura mechaniczna lampy jest oddzielona od otoczenia, po pierwsze przez próżnię, a po drugie przez szklaną bańkę lampy. Dlatego lampa, przy umiejętnym doborze obwodu generatora i jego trybów pracy, praktycznie nie wprowadza efektu temperatury do obwodu zadawania częstotliwości. Aby zapewnić stabilność generatora lampy, pozostaje tylko kompensacja temperatury części obwodu ustawiania częstotliwości. Zwykle poradzi sobie z tym nawet niezbyt doświadczony radioamator.

Inną rzeczą jest użycie tranzystorów w generatorze. Parametry tranzystorów zmieniają się wraz ze zmianą temperatury. Dotyczy to bipolarnych tranzystorów krzemowych i germanowych, a także polowych tranzystorów krzemowych.

Dlatego projektując generatory tranzystorowe dążą do maksymalnego osłabienia wpływu zmieniających się parametrów tranzystora na obwód zadawania częstotliwości. W tym celu stosuje się specjalne obwody generatora. Rezystory kompensujące temperaturę można wykorzystać do zmniejszenia wpływu zmian temperatury na tranzystor. Wszystko to komplikuje obwód generatora tranzystorowego.

Wykorzystywane jest słabe połączenie obwodu z tranzystorem. Z jednej strony zmniejsza to wpływ tranzystora na obwód zadawania częstotliwości, ale z drugiej strony zwiększa składową szumową generatora. Prowadzi to do niemożności odbioru słabych stacji, powoduje, że sygnał transceivera jest „zaszumiony”.

Wielu zauważyło różnicę w odbiorze słabych stacji między lampą a tranzystorem, które, wydawałoby się, mają taką samą czułość. Porównanie zwykle nie jest na korzyść urządzenia tranzystorowego. Tylko dzięki zastosowaniu specjalnych metod inżynierii obwodów można osiągnąć wyniki, które w prostym sprzęcie lampowym można uzyskać niejako „samo w sobie”…

Tak więc, stosując oscylator lampowy nadrzędny, konieczne jest zastosowanie środków stabilizacji temperatury tylko do parametrów obwodu zadawania częstotliwości. Za pomocą generatora tranzystorowego konieczne jest ustabilizowanie nie tylko obwodu nastawiania częstotliwości, ale także uwzględnienie zmiany parametrów tranzystora przy zmianie temperatury. Dlatego należy zastosować środki zapobiegające temu wpływowi na parametry obwodu. Nie zawsze jest możliwe zapewnienie proste metody. Jeszcze trudniej jest zapewnić stabilność temperaturową działania generatorów montowanych na mikroukładach, na przykład w generatorach 174XA2, XA10, w których do zmiany częstotliwości stosuje się varicapy.

Jeśli chcesz zbudować stację radiową, z której będziesz korzystać wyłącznie w domu, a nie chcesz długo majstrować przy dostrajaniu lokalnego oscylatora, ale jednocześnie chcesz, aby lokalny oscylator miał przyzwoitą stabilność temperaturową, nie krępuj się zrób lokalny oscylator lampowy. Możesz użyć dowolnych miniaturowych lamp palcowych, zarówno serii 6,3 V, jak i serii 2,4-1,2 V. Co więcej, przy użyciu nowoczesnych miniaturowych lamp można zmontować lokalny oscylator o wielkości nie większej niż tranzystorowy, ale znacznie stabilniejszy w działaniu. Jeśli sprzęt będzie używany w terenie, to oczywiście GPA musi być wykonany na tranzystorach, a tutaj konieczne jest podjęcie najpoważniejszych środków w celu ustabilizowania jego częstotliwości.

Zwróć uwagę na bezwładność temperatury aparatu. Im jest większy, to znaczy im grubsze ścianki nadajnika, z grubsza mówiąc, im więcej waży, tym wyższa jest jego stabilność temperaturowa. Przykładem tego jest działanie starego sprzętu lampowego. Stare odbiorniki lampowe i transceivery były zwykle wykonywane na „solidnej” metalowej obudowie o dużej bezwładności termicznej. Dlatego pokonanie go i zmiana temperatury obudowy, a co za tym idzie parametrów lokalnych obwodów oscylatora, zajmuje dość dużo czasu. Ogrzewanie lampy przestrzeń wewnętrzna Korpus aparatu tworzy pewien efekt termostatyczny, gdy temperatura wewnątrz ciała stabilizuje się w czasie. Szybka zmiana temperatury wewnątrz korpusu lampy wymaga znacznego uderzenia.

Możesz przeprowadzić eksperyment wizualny - umieść stary odbiornik lampowy w przeciągu, nawet nie komunikacyjnym, ale nadawczym klasy 3-4, a obok niego nowy odbiornik tranzystorowy klasy 1-2, dostrojony do jednego radia stacja. Częstotliwość w odbiorniku tranzystorowym „ucieknie” znacznie szybciej niż w odbiorniku lampowym.

Kontrola temperatury

W przypadku korzystania z generatorów tranzystorowych bardzo łatwo jest to osiągnąć dzięki kontroli temperatury stabilna praca generator. W tym przypadku cały generator umieszczony jest w pewnego rodzaju termoizolacyjnej obudowie, w której utrzymywana jest stała temperatura. Takie ciało można skleić z pianki. Do pracy generatora w pomieszczeniu można wybrać temperaturę generatora w zakresie 50-60 stopni. Jeśli urządzenie, w którym używany jest termostatowany generator, ma być używane w terenie lub w samochodzie, należy podjąć środki zapobiegające przegrzaniu tego urządzenia. W przeciwnym razie temperatura termostatowania będzie musiała zostać podniesiona do 70 stopni.

Rezystory i moc

Oczywiście zakłada się, że generator zasilany jest stałym napięciem. Zmiany temperatury rezystancji rezystorów stosowanych w obwodzie oscylatora zwykle mają niewielki wpływ na jego stabilność częstotliwości.

Syntezatory częstotliwości

Gdyby świat stosował stabilizację częstotliwości generatorów wyłącznie metodami kompensacji termicznej, nigdy nie mielibyśmy przenośnych radiotelefonów UKF, telefonów komórkowych i innych cudów techniki XXI wieku. Dopiero zastosowanie syntezatorów częstotliwości umożliwiło stworzenie niewielkich i stabilnych generatorów wysokiej częstotliwości dla tych urządzeń. Co więcej, nowoczesne mikroukłady syntezatorów częstotliwości ułatwiają samodzielne zbudowanie stabilnego i miniaturowego generatora bez użycia drogich, stabilnych cewek ceramicznych i kondensatorów kompensujących termicznie.

Stosowanie syntezatorów częstotliwości w generatorach wysokiej częstotliwości staje się już powszechne dla wielu radioamatorów. Prawdopodobnie w niedalekiej przyszłości problem „sterowania” częstotliwością ze zmianą temperatury po prostu zniknie.

• Tłumaczenie
• instruktaż

Wstęp: byłem zdziwiony.

Kilka lat temu, po ponad 25 latach pracy z tymi rzeczami, dowiedziałem się czegoś nowego o kondensatorach ceramicznych. Pracując nad sterownikiem lampy LED stwierdziłem, że stała czasowa obwodu RC w moim obwodzie nie wygląda zbytnio jak obliczona.

Zakładając, że na płytce zostały przylutowane niewłaściwe elementy, zmierzyłem rezystancję dwóch oporników tworzących dzielnik napięcia - były bardzo dokładne. Potem kondensator został przylutowany - też był wspaniały. Dla pewności wziąłem nowe rezystory i kondensator, zmierzyłem je i przylutowałem z powrotem. Potem włączyłem obwód, sprawdziłem główne wskaźniki i spodziewałem się, że mój problem z łańcuchem RC został rozwiązany ... Gdyby tylko.

Przetestowałem obwód w jego naturalnym środowisku: w obudowie, która z kolei sama była osłonięta, symulując obudowę lampy sufitowej. Temperatura komponentów w niektórych miejscach sięgała ponad 100ºC. Aby się upewnić i odświeżyć pamięć, ponownie przeczytałem arkusz danych dotyczących użytych kondensatorów. W ten sposób zacząłem przemyśleć kondensatory ceramiczne.

Informacje referencyjne o głównych typach kondensatorów ceramicznych.

Dla tych, którzy tego nie pamiętają (jak prawie wszyscy), in Tabela 1 wskazano oznaczenie głównych typów kondensatorów i ich znaczenie. Ta tabela opisuje kondensatory drugiej i trzeciej klasy. Bez wchodzenia w szczegóły, kondensatory pierwszej klasy są zwykle wykonane z dielektryka typu C0G (NP0).

Tabela 1.

Niższa temperatura pracy		Górna temperatura pracy		Zmiana pojemności w zakresie (maks.)
Symbol	Temperatura (ºC)	Symbol	Temperatura (ºC)	Symbol	Zmiana (%)
Z	+10	2	+45	A	±1,0
Tak	-30	4	+65	B	±1,5
X	-55	5	+85	C	± 2,2
–	–	6	+105	D	±3,3
–	–	7	+125	mi	±4.7
–	–	8	+150	F	±7,5
–	–	9	+200	P	±10
–	–	–	–	R	±15
–	–	–	–	S	±22
–	–	–	–	T	+22, -33
–	–	–	–	U	+22, -56
–	–	–	–	V	+22, -82

Spośród opisanych powyżej na swojej życiowej drodze najczęściej spotykałem kondensatory typu X5R, X7R i Y5V. Nigdy nie używałem kondensatorów typu Y5V ze względu na ich ekstremalną wrażliwość na wpływy zewnętrzne.

Kiedy producent kondensatorów opracowuje nowy produkt, dobiera dielektryk tak, aby pojemność kondensatora nie zmieniała się więcej niż w pewnych granicach w określonym zakresie temperatur. Kondensatory X7R, których używam, nie powinny zmieniać swojej pojemności o więcej niż ±15% (trzeci znak) przy zmianie temperatury od -55ºC (pierwszy znak) do +125ºC (drugi znak). Więc albo dostałem złą partię, albo w moim schemacie dzieje się coś innego.

Nie wszystkie X7R są sobie równe.

Ponieważ zmiana stałej czasowej mojego obwodu RC była znacznie większa niż współczynnik temperaturowy pojemności, który mógłby wyjaśnić, musiałem kopać głębiej. Patrząc na to, jak bardzo pojemność mojego kondensatora odpłynęła od przyłożonego do niego napięcia, byłem bardzo zaskoczony. Wynik był bardzo daleki od lutowanego nominału. Wziąłem kondensator 16V do pracy w obwodzie 12V. W arkuszu danych stwierdzono, że moje 4,7 uF zamienia się w 1,5 uF w tych warunkach. to wyjaśnił mój problem.

W arkuszu danych stwierdzono również, że jeśli tylko zwiększysz rozmiar z 0805 do 1206, wynikowa pojemność w tych samych warunkach wyniesie już 3,4 mikrofaradów! Ten punkt wymagał bliższego zbadania.

Odkryłem, że zakłady Murata® i TDK® mają świetne narzędzia do wykreślania zmian pojemności w różnych warunkach. Przepuściłem przez nie kondensatory ceramiczne 4,7 uF dla różnych rozmiarów i napięć znamionowych. Na rysunek 1 pokazano wykresy skonstruowane przez Muratę. Kondensatory X5R i X7R zostały wzięte w rozmiarach od 0603 do 1812 dla napięć od 6,3 do 25V.

Rysunek 1. Zmiana pojemności w zależności od przyłożonego napięcia dla wybranych kondensatorów.

Zauważ, że po pierwsze, wraz ze wzrostem rozmiaru, zmiana pojemności zmniejsza się wraz z przyłożonym napięciem i na odwrót.

Drugą interesującą kwestią jest to, że w przeciwieństwie do typu i rozmiaru dielektryka, napięcie nominalne nie wydaje się na nic wpływać. Spodziewałbym się, że kondensator 25V przy 12V zmieni mniejszą pojemność niż kondensator 16V przy tym samym napięciu. Patrząc na wykres dla X5R o rozmiarze 1206, widzimy, że kondensator 6,3 V faktycznie zachowuje się lepiej niż jego większe napięciowe rodzeństwo.

Jeśli weźmiemy szerszy zakres kondensatorów, zobaczymy, że to zachowanie jest typowe dla wszystkich kondensatorów ceramicznych w ogóle.

Trzecią obserwacją jest to, że X7R, przy tej samej wielkości ramki, jest mniej wrażliwy na zmiany napięcia niż X5R. Nie wiem, jak uniwersalna jest ta zasada, ale w moim przypadku tak jest.

Korzystając z danych wykresu, skomponujemy Tabela 2, pokazujący jak bardzo zmniejszy się pojemność kondensatorów X7R przy 12V.

Tabela 2. Spadek pojemności kondensatorów X7R o różnych rozmiarach przy napięciu 12V.

Widzimy stałą poprawę wraz ze wzrostem rozmiaru obudowy, aż do osiągnięcia rozmiaru klatki 1210. Nie ma sensu dalej zwiększać rozmiaru obudowy.

W moim przypadku wybrałem najmniejszą możliwą wielkość komponentu, ponieważ ten parametr był krytyczny dla mojego projektu. W mojej ignorancji myślałem, że każdy kondensator X7R będzie działał tak samo dobrze, jak inny o tym samym dielektryku - i się myliłem. Aby obwód RC działał poprawnie, musiałem wziąć kondensator o tej samej wartości, ale w większej obudowie.

Wybór odpowiedniego kondensatora

Naprawdę nie chciałem używać kondensatora 1210. Na szczęście udało mi się pięciokrotnie zwiększyć rezystancję rezystorów, jednocześnie zmniejszając pojemność do 1uF. Wykresy włączone Rysunek 2 pokazują zachowanie różnych kondensatorów X7R 1uF przy 16V w porównaniu z ich odpowiednikami X7R 4,7uF przy 16V.

Rysunek 2. Zachowanie różnych kondensatorów 1uF i 4,7uF.

Kondensator 0603 1uF zachowuje się tak samo jak 0805 4,7uF. Łącznie, 0805 i 1206 przy 1uF czują się lepiej niż 4,7uF z 1210. Używając kondensatora 1uF w pakiecie 0805, byłem w stanie spełnić wymagania dotyczące rozmiaru komponentów, jednocześnie uzyskując 85% oryginalnej pojemności podczas pracy, zamiast 30% jak wcześniej.

Ale to nie wszystko. Byłem dość zdziwiony, bo myślałem, że wszystkie kondensatory X7R musi mają podobne współczynniki zmiany pojemności z napięciem, ponieważ wszystkie są wykonane na tym samym dielektryku - czyli X7R. Skontaktowałem się z kolegą, który specjalizuje się w kondensatorach ceramicznych 1 . Wyjaśnił, że istnieje wiele materiałów, które kwalifikują się jako „X7R”. W rzeczywistości każdy materiał, który pozwala komponentowi działać w zakresie temperatur od -55ºC do +125ºC, przy nie więcej niż ±15% zmianie wydajności, można nazwać „X7R”. Powiedział również, że nie ma specyfikacji dotyczących pojemności w stosunku do napięcia ani dla X7R, ani dla żadnego innego typu.

To bardzo ważny punkt i powtórzę to. Producent może nazwać kondensator X7R (lub X5R, czy jakkolwiek), o ile spełnia tolerancje współczynnika temperaturowego pojemności. Niezależnie od tego, jak zły jest jego stosunek napięcia.

Dla inżyniera programisty ten fakt tylko odświeża stary dowcip – „każdy doświadczony inżynier wie: przeczytaj arkusz danych!”

Producenci produkują coraz mniejsze komponenty i zmuszeni są szukać materiałów kompromisowych. Aby zapewnić niezbędne wskaźniki pojemnościowo-wymiarowe, muszą pogorszyć współczynniki napięcia. Oczywiście bardziej uznani producenci dokładają wszelkich starań, aby zminimalizować negatywne skutki tego kompromisu.

A co z typem Y5V, który od razu wyrzuciłem? Do sterowania w głowicy rozważmy zwykły kondensator Y5V. Nie będę wyróżniał żadnego konkretnego producenta tych kondensatorów - wszystkie są prawie takie same. Wybierzmy 4,7uF przy 6,3V w pakiecie 0603 i zobaczmy jego parametry w temperaturze +85ºC i napięciu 5V. Typowa pojemność wynosi 92,3% poniżej nominalnej, czyli 0,33uF. To prawda. Przykładając 5V do tego kondensatora, uzyskujemy 14-krotny spadek pojemności w stosunku do wartości nominalnej.

W temperaturze +85ºC i napięciu 0V pojemność spada o 68,14%, z 4,7uF do 1,5uF. Można założyć, że stosując napięcie 5V uzyskamy dalszy spadek pojemności - z 0,33uF do 0,11uF. Na szczęście te efekty nie łączą się. Spadek pojemności przy 5V w temperaturze pokojowej jest znacznie gorszy niż przy +85ºC.

Żeby było jasne, w tym przypadku przy 0V pojemność spada z 4,7uF do 1,5uF przy +85ºC, natomiast przy 5V pojemność wzrasta z 0,33uF w temperaturze pokojowej do 0,39uF przy +85ºC. To powinno przekonać Cię do naprawdę dokładnego sprawdzenia wszystkich specyfikacji używanych komponentów.

Wniosek

W wyniku tej lekcji nie będę już tylko wskazywał kolegom lub dostawcom typów X7R lub X5R. Zamiast tego wymieniam konkretne partie konkretnych dostawców, których sam zweryfikowałem. Ostrzegam również klientów, aby dokładnie sprawdzali specyfikacje przy rozważaniu alternatywnych dostawców do produkcji, aby upewnić się, że nie napotkają tych problemów.

Główny wniosek z całej tej historii, jak zapewne się domyślasz, brzmi: „przeczytaj arkusze danych!”. Jest zawsze. Bez wyjątków. Poproś o dodatkowe dane, jeśli arkusz danych nie zawiera wystarczających informacji. Pamiętaj, że oznaczenia kondensatorów ceramicznych to X7V, Y5V itp. nie mówią absolutnie nic o ich współczynnikach napięcia. Inżynierowie muszą zweryfikować dane, aby wiedzieć, naprawdę wiedzieć, jak zastosowane kondensatory sprawdzą się w rzeczywistych warunkach. Generalnie należy pamiętać, że w naszym szalonym wyścigu o coraz mniejsze wymiary, jest to coraz więcej ważny punkt codzienny.

o autorze

Mark Fortunato spędził większość swojego życia próbując umieścić te paskudne elektrony we właściwym miejscu we właściwym czasie. właściwe miejsce. Pracował przy różnych rzeczach – od systemów rozpoznawania mowy i urządzeń mikrofalowych po… Lampy LED(te, które są prawidłowo uregulowane, pamiętaj!). Spędził ostatnie 16 lat pomagając klientom ich oswoić. obwody analogowe. Pan Fortunato jest obecnie głównym specjalistą ds. Zintegrowanych Rozwiązań Komunikacyjnych i Motoryzacyjnych Maxim. Kiedy nie zagania elektronów, Mark lubi trenować młodzież, czytać artykuły, patrzeć, jak jego najmłodszy syn gra w lacrosse, a najstarszy gra muzykę. Ogólnie stara się żyć w harmonii. Mark bardzo żałuje, że nie będzie już spotykał się z Jimem Williamsem czy Bobem Pease'em.

Przypisy

1 Autor chciałby podziękować Chrisowi Burkettowi, Inżynierowi Aplikacji w TDK za wyjaśnienie „co tu się do cholery dzieje”.

Murata jest zastrzeżonym znakiem towarowym firmy Murata Manufacturing Co., Ltd.

TDK jest zarejestrowanym znakiem usługowym i zarejestrowanym znakiem towarowym firmy TDK Corporation.

PS Na życzenie pracowników - zdjęcie porównawcze kondensatorów o różnych rozmiarach. Skok siatki 5mm.

Często używane do oceny zależności mi dielektryki, a także pojemność kondensatorów na temperaturę, współczynnik temperaturowy stałej dielektrycznej jest wskazany:

i współczynnik temperaturowy pojemności:

(4)

Zależność między współczynnikami można uzyskać, biorąc pod uwagę wpływ temperatury na wymiary geometryczne kondensatora. Rozważ kondensator z płytkami o powierzchni S i dielektrykiem o przenikalności elektrycznej e i grubości ja.

, (5)

a ja jest współczynnikiem temperaturowym rozszerzalności liniowej materiału dielektrycznego. Biorąc pod uwagę kondensator z kwadratowymi płytkami z boku a, można wykazać, że jeśli współczynnik temperaturowy rozszerzalności liniowej płyt metalowych a Imo, następnie S=2a Imo. Dla kondensatora ze swobodną ekspansją materiału płyt i kondensatora otrzymujemy

TKE=a e +2a Imo-a ja (6)

Jeżeli elektrody mają taki sam współczynnik rozszerzalności liniowej jak dielektryk, na którym osadzone są np. cienkie i mocno połączone warstwy metalu służące jako elektrody, otrzymujemy

TKE=a e +a ja (7)

Jeżeli zależność pojemności od temperatury jest liniowa, to wartość TKE(K-1) można obliczyć ze wzoru

(8)

gdzie C1 , C2- wydajności w temperaturach odpowiednio T1 i T2.

Jeśli chcesz określić wartość współczynnika temperaturowego pojemności, TKE dla kondensatora, to w tym celu, zgodnie z danymi eksperymentalnymi, wykreślany jest wykres C=f(T), zgodnie z którym za pomocą zróżnicowania graficznego, TKE(Rysunek 1.3). W tym celu przez punkt ALE odpowiadające temperaturze T A, dla których wymagane jest ustalenie TKE, rysowana jest styczna. Następnie budowany jest trójkąt (dowolne rozmiary) AVK.

Stosunek pionowych nóg VC do poziomu AB(z uwzględnieniem skali) daje pochodną

(9)

Dzielenie otrzymanej wartości przez S A otrzymujemy TKE dla temperatury T A.

Należy pamiętać, że w ogólnym przypadku pochodna nie jest równoważna stycznej nachylenia stycznej do osi x g, ponieważ tangens dowolnego kąta jest wielkością bezwymiarową, a pochodna w rozpatrywanym przypadku ma wymiar pF/K.

Są polarne i niepolarne. Ich różnice polegają na tym, że niektóre są używane w obwodach napięcia stałego, podczas gdy inne są używane w obwodach prądu przemiennego. Być może zastosowanie trwałych kondensatorów w obwodach Napięcie AC gdy są włączone szeregowo z tymi samymi biegunami, ale nie wykazują najlepszych parametrów.

Kondensatory niepolarne

Niepolarne, podobnie jak rezystory, są stałe, zmienne i dostrajane.

Trymery kondensatory służą do strojenia obwodów rezonansowych w urządzeniach nadawczo-odbiorczych.

Ryż. 1. Kondensatory PDA

Typ PDA. Są to posrebrzane płytki i ceramiczny izolator. Mają pojemność kilkudziesięciu pikofaradów. Możesz spotkać się w dowolnych odbiornikach, radioodbiornikach i modulatorach telewizyjnych. Kondensatory trymera są również oznaczone literami KT. Po nim następuje liczba wskazująca rodzaj dielektryka:

1 - próżnia; 2 - powietrze; 3 - wypełniony gazem; 4 - stały dielektryk; 5 - ciekły dielektryk. Na przykład oznaczenie KP2 oznacza kondensator zmienny z dielektrykiem powietrznym, a oznaczenie KT4 oznacza kondensator tuningowy z dielektrykiem stałym.

Ryż. 2 Nowoczesne kondensatory chipowe do przycinania

Aby dostroić odbiorniki radiowe do żądanej częstotliwości, użyj kondensatory zmienne(KPI)

Ryż. 3 kondensatory KPI

Można je znaleźć tylko w urządzeniach nadawczo-odbiorczych.

1- KPI z dielektrykiem powietrznym, można go znaleźć w każdym radioodbiorniku lat 60-80.
2 - zmienny kondensator do jednostek VHF z noniuszem
3 - kondensator zmienny, używany w urządzeniach odbiorczych z lat 90. do dziś, można znaleźć w każdym centrum muzyczne, magnetofon, magnetofon z odbiornikiem. Wyprodukowane głównie w Chinach.

Rodzajów kondensatorów stałych jest bardzo wiele, w ramach tego artykułu nie da się opisać całej ich różnorodności, opiszę tylko te, które najczęściej występują w sprzęcie gospodarstwa domowego.

Ryż. 4 Kondensatory KSO

Kondensatory KSO - Kondensator z tłoczonej miki. Dielektryk - mika, płytki - napylanie aluminium. Zamknięty w brązowym związku. Występują w sprzęcie z lat 30-70, pojemność nie przekracza kilkudziesięciu nanofaradów, przypadek jest wskazany w pikofaradach, nanofaradach i mikrofaradach. Dzięki zastosowaniu miki jako dielektryka kondensatory te są w stanie pracować przy wysokich częstotliwościach, ponieważ mają niskie straty i mają dużą rezystancję upływu około 10^10 omów.

Ryż. 5 Kondensatorów KTK

Kondensatory KTK - Kondensator ceramiczny rurowy Jako dielektryk zastosowano rurkę ceramiczną, płytki wykonane ze srebra. Były szeroko stosowane w obwodach oscylacyjnych wyposażenia lamp od lat 40. do wczesnych lat osiemdziesiątych. Kolor kondensatora oznacza TKE (współczynnik temperaturowy zmiany pojemności). Obok kontenera z reguły zalecana jest grupa TKE, która ma oznaczenie alfabetyczne lub liczbowe (Tabela 1.) Jak widać z tabeli, najbardziej stabilne termicznie są niebieskie i szare. Generalnie ten typ jest bardzo dobry dla technologii HF.

Tabela 1. Oznaczenie TKE kondensatorów ceramicznych

Podczas konfigurowania odbiorników często konieczne jest dobranie kondensatorów do obwodów heterodynowych i wejściowych. Jeżeli w odbiorniku zastosowano kondensatory KTK, to dobór pojemności kondensatorów w tych obwodach można uprościć. Aby to zrobić, kilka zwojów drutu PEL 0,3 jest ciasno nawiniętych na obudowę kondensatora w pobliżu zacisku, a jeden z końców tej spirali jest przylutowany do zacisku kondensatorów. Rozsuwając i przesuwając zwoje spirali można w niewielkim zakresie regulować pojemność kondensatora. Może się zdarzyć, że podłączając koniec spirali do jednego z zacisków kondensatora nie da się uzyskać zmiany pojemności. W takim przypadku spiralę należy przylutować do innego zacisku.

Ryż. 6 Kondensatory ceramiczne. Na górze sowiecki, na dole sprowadzony.

Kondensatory ceramiczne są zwykle nazywane „czerwonymi flagami”, a czasami spotyka się również nazwę „glina”. Kondensatory te są szeroko stosowane w obwodach wysokiej częstotliwości. Zwykle kondensatory te nie są wymienione i są rzadko używane przez hobbystów, ponieważ kondensatory tego samego typu mogą być wykonane z różnych materiałów ceramicznych i mieć różne właściwości. W kondensatorach ceramicznych, zyskując na wielkości, tracą stabilność termiczną i liniowość. Kontener i TKE są wskazane na obudowie (tabela 2.)

Tabela 2

Wystarczy spojrzeć na dopuszczalną zmianę pojemności dla kondensatorów z TKE H90, pojemność może się prawie podwoić! Z wielu powodów jest to niedopuszczalne, ale nadal nie należy odrzucać tego typu, przy niewielkiej różnicy temperatur i nie ścisłych wymaganiach, można je stosować. Stosując równoległe połączenie kondensatorów o różnych znakach TKE można uzyskać wystarczająco wysoką stabilność wynikowej pojemności. Można je spotkać w dowolnym sprzęcie, Chińczycy szczególnie upodobali sobie w swoim rzemiośle.

Mają oznaczenie pojemności w pikofaradach lub nanofaradach na obudowie, importowane są oznaczone kodem numerycznym. Pierwsze dwie cyfry oznaczają wartość pojemności w pikofaradach (pF), ostatnia - liczbę zer. Gdy kondensator ma pojemność mniejszą niż 10 pF, ostatnią cyfrą może być „9”. Dla pojemności mniejszych niż 1,0 pF, pierwsza cyfra to „0”. Litera R jest używana jako przecinek dziesiętny. Na przykład kod 010 to 1,0 pF, kod 0R5 to 0,5 pF. W tabeli podsumowano kilka przykładów:

Oznaczenie alfanumeryczne:
22p-22 pikofarad
2n2- 2,2 nanofaradów
n10 - 100 pikofaradów

Chciałbym szczególnie zwrócić uwagę na kondensatory ceramiczne typu KM, są stosowane w sprzęcie przemysłowym i urządzeniach wojskowych, mają wysoką stabilność, bardzo trudno je znaleźć, ponieważ zawierają metale ziem rzadkich, a jeśli znajdziesz płytkę, w której to używany jest typ kondensatora, a następnie w 70% przypadków zostały one wycięte).

W ostatniej dekadzie bardzo często stosowano komponenty radiowe do montażu powierzchniowego, oto główne rozmiary pakietów kondensatorów ceramicznych z chipem

Kondensatory MBM - kondensator metalowo-papierowy (ryc. 6.), Z reguły był stosowany w lampowych urządzeniach wzmacniających dźwięk. Teraz wysoko ceniony przez niektórych audiofilów. Także ten typ obejmują kondensatory K42U-2 z wojska, ale czasami można je znaleźć w sprzęcie AGD.

Ryż. 7 kondensatorów MBM i K42U-2

Należy zauważyć osobno takie typy kondensatorów, jak MBGO i MBGCH (ryc. 8), amatorzy są często wykorzystywani jako kondensatory rozruchowe do uruchamiania silników elektrycznych. Jako przykład moja marża na silnik 7kW (rysunek 9.). Zaprojektowany dla Wysokie napięcie od 160 do 1000v, co daje im dużo różne zastosowania w życiu codziennym i przemyśle. Należy pamiętać, że do użytku w sieć domowa, musisz wziąć kondensatory o napięciu roboczym co najmniej 350V. Takie kondensatory można znaleźć w starym gospodarstwie domowym pralki, różne urządzenia z silnikami elektrycznymi oraz w instalacjach przemysłowych. Często używane jako filtry do systemy akustyczne, z dobrymi do tego parametrami.

Ryż. 8. MBGO, MBGCH

Ryż. 9

Oprócz oznaczenia wskazującego cechy konstrukcyjne(KSO - skompresowany kondensator mikowy, KTK - rurka ceramiczna itp.), istnieje system oznaczania kondensatorów o stałej pojemności, składający się z kilku elementów: litera K jest na pierwszym miejscu, liczba dwucyfrowa jest w drugie miejsce, którego pierwsza cyfra charakteryzuje rodzaj dielektryka , a drugie - cechy dielektryka lub operacji, następnie numer seryjny opracowania jest umieszczany przez myślnik.

Na przykład oznaczenie K73-17 oznacza kondensator foliowy z politereftalanu etylenu z 17 numer seryjny rozwój.

Ryż. dziesięć. różne rodzaje kondensatory

Ryż. 11. Kondensator typu K73-15

Główne typy kondensatorów, importowane analogi w nawiasach.

K10 - Ceramiczny, niskonapięciowy (Upa6<1600B)
K50 - Elektrolityczne, foliowe, aluminiowe
K15 - Ceramiczny, wysokonapięciowy (Upa6>1600V)
K51 - Elektrolityczne, foliowe, tantalowe, niobowe itp.
K20 - Kwarc
K52 - elektrolityczny, luzem porowaty
K21 - Szkło
K53 - Półprzewodnik tlenkowy
K22 - Ceramika szklana
K54 - Tlenek-metal
K23 - emalia szklana
K60- Z dielektrykiem powietrza
K31- Mika o niskiej mocy (mika)
K61 - Odkurzacz
K32 - Mika o dużej mocy
K71 - Folia polistyrenowa (KS lub FKS)
K40 - Papier niskonapięciowy (irabski<2 kB) с фольговыми обкладками
K72 - Folia fluoroplastyczna (TFT)
K73 - Folia z politereftalanu etylenu (KT, TFM, TFF lub FKT)
K41 - Papier wysokonapięciowy (Irab> 2 kV) z osłonami foliowymi
K75 - Folia łączona
K76 - Folia lakiernicza (MKL)
K42 - Papier z metalizowanymi płytkami (MP)
K77 - Folia, Poliwęglan (KC, MKC lub FKC)
K78 - Folia polipropylenowa (KP, MKP lub FKP)

Kondensatory z dielektrykiem foliowym są powszechnie nazywane miką, różne dielektryki dają dobrą wydajność TKE. Jako płyty w kondensatorach foliowych stosuje się folię aluminiową lub cienkie warstwy aluminium lub cynku osadzone na folii dielektrycznej. Mają dość stabilne parametry i są używane w dowolnym celu (nie dla wszystkich typów). Można go znaleźć wszędzie w sprzęcie gospodarstwa domowego. Obudowa takich kondensatorów może być metalowa lub plastikowa i mieć kształt cylindryczny lub prostokątny (ryc. 10.) Importowane kondensatory mikowe (ryc. 12)

Ryż. 12. Importowane kondensatory miki

Kondensatory są oznaczone nominalnym odchyleniem od pojemności, które może być pokazane w procentach lub mieć kod literowy. Zasadniczo w sprzęcie gospodarstwa domowego szeroko stosowane są kondensatory o tolerancji H, M, J, K. Litera wskazująca tolerancję jest wskazana po wartości nominalnej pojemności kondensatora, np. 22nK, 220nM, 470nJ.

Tabela do odszyfrowania warunkowego kodu literowego dopuszczalnego odchylenia pojemności kondensatorów. Tolerancja w %

Oznaczenie literowe

Ważna jest wartość dopuszczalnego napięcia roboczego kondensatora, wskazywana po pojemności nominalnej i tolerancji. Jest oznaczony w woltach literą B (stare oznaczenie) i V (nowe oznaczenie). Na przykład tak: 250V, 400V, 1600V, 200V. W niektórych przypadkach litera V jest pomijana.

Czasami stosuje się kodowanie literami łacińskimi. Do dekodowania użyj tabeli kodowania literowego napięcia roboczego kondensatorów.

Napięcie znamionowe, W	litera desygnacyjna

Fani Nikoli Tesli często potrzebują kondensatorów wysokiego napięcia, oto kilka, które można znaleźć, głównie w telewizorach ze skanerami liniowymi.

Ryż. 13. Kondensatory wysokiego napięcia

Kondensatory są polarne

Kondensatory polarne obejmują wszystkie kondensatory elektrolityczne, którymi są:

Aluminiowe kondensatory elektrolityczne mają wysoką pojemność, niski koszt i dostępność. Takie kondensatory są szeroko stosowane w oprzyrządowaniu radiowym, ale mają znaczną wadę. Z biegiem czasu elektrolit wewnątrz kondensatora wysycha i traci on pojemność. Wraz z pojemnością wzrasta równoważna rezystancja szeregowa i takie kondensatory nie radzą sobie już z zadaniami. Zwykle powoduje to awarię wielu urządzeń gospodarstwa domowego. Stosowanie zużytych kondensatorów nie jest pożądane, ale chcąc je wykorzystać, trzeba dokładnie zmierzyć pojemność i esr, aby później nie szukać przyczyny niesprawności urządzenia. Nie widzę sensu wymieniania typów kondensatorów aluminiowych, ponieważ nie ma w nich specjalnych różnic, z wyjątkiem parametrów geometrycznych. Kondensatory są promieniowe (z wyprowadzeniami z jednego końca cylindra) i osiowe (z wyprowadzeniami z przeciwległych końców), występują kondensatory z jednym wyprowadzeniem, jako drugi stosuje się obudowę z gwintowaną końcówką (jest to również łącznik), takie kondensatory można znaleźć w starej lampowej technologii radiowej i telewizyjnej. Warto również zauważyć, że na płyty główne komputery, w bloki impulsowe kondensatory zasilające często spotykane są z niskimi równoważny opór LOW ESR, czyli mają ulepszone parametry i są zastępowane tylko podobnymi, w przeciwnym razie przy pierwszym włączeniu nastąpi eksplozja.

Ryż. 14. Kondensatory elektrolityczne. Spód - do montażu natynkowego.

Kondensatory tantalowe są lepsze niż kondensatory aluminiowe ze względu na zastosowanie droższej technologii. Używają suchego elektrolitu, dzięki czemu nie mają tendencji do „wysychania” aluminiowych kondensatorów. Ponadto kondensatory tantalowe mają niższą rezystancję czynną przy wysokich częstotliwościach (100 kHz), co jest ważne przy stosowaniu w źródła impulsów odżywianie. Wadą kondensatorów tantalowych jest stosunkowo duży spadek pojemności wraz ze wzrostem częstotliwości oraz zwiększona wrażliwość na odwrotną polaryzację i przeciążenia. Niestety ten typ kondensatora charakteryzuje się niskimi wartościami pojemności (zwykle nie więcej niż 100 mikrofaradów). Wysoka czułość na napięcie zmusza programistów do podwojenia lub większego marginesu napięcia.

Ryż. 14. Kondensatory tantalowe. Pierwsze trzy są krajowe, przedostatni jest importowany, ostatni jest importowany do montażu powierzchniowego.

Główne wymiary kondensatorów z chipem tantalowym:

Jednym z rodzajów kondensatorów (w rzeczywistości są to półprzewodniki i niewiele mają wspólnego ze zwykłymi kondensatorami, ale warto o nich wspomnieć) są varicapy. Jest to specjalny rodzaj kondensatora diodowego, który zmienia swoją pojemność w zależności od przyłożonego napięcia. Stosowane są jako elementy o pojemności kontrolowanej elektrycznie w obwodach strojenia częstotliwości. obwód oscylacyjny, podział i mnożenie częstotliwości, modulacja częstotliwości, sterowane przesuwniki fazowe itp.

Ryż. 15 Varicaps kv106b, kv102

Bardzo ciekawe są też „superkondensatory” lub jonizatory. Mimo niewielkich rozmiarów mają kolosalną pojemność i są często używane do zasilania układów pamięci, a czasem zastępują baterie elektrochemiczne. Jonizatory mogą również pracować w buforze z bateriami, aby chronić je przed nagłymi skokami prądu obciążenia: przy niskim prądzie obciążenia bateria doładowuje superkondensator, a jeśli prąd gwałtownie wzrośnie, jonizator uwolni zmagazynowaną energię, co spowoduje zmniejszyć obciążenie akumulatora. W tym przypadku użycia umieszcza się go bezpośrednio obok bateria lub wewnątrz jego ciała. Można je znaleźć w laptopach jako baterię do CMOS.

Wady obejmują:
Energia właściwa jest mniejsza niż w przypadku akumulatorów (5-12 Wh/kg przy 200 Wh/kg w przypadku akumulatorów litowo-jonowych).
Napięcie zależy od stopnia naładowania.
Możliwość przepalenia styków wewnętrznych w przypadku zwarcia.
Duża rezystancja wewnętrzna w porównaniu z tradycyjnymi kondensatorami (10 ... 100 Ohm dla jonizatora 1 F × 5,5 V).
Znacznie większy, w porównaniu z akumulatorami, samorozładowanie: około 1 μA dla jonizatora 2 F × 2,5 V.

Ryż. 16. Jonizatory