Цель лекции: виды; характеристики; R-C цепи; дифференциальная цепь; интегральная цепь; соединения конденсаторов; полезные схемы; переключатели.
Это двухполюсник с определенным значением емкости, предназначенный для накопления заряда и обладающий свойством Q=CU. обкладки диэлектрик кулон фарада вольт
Постоянной емкости Поляризованный Переменной емкости или подстроечный Варикап Емкость измеряется в фарадах Микро Ф Пико Ф Нано Ф
Фильтры напряжения. В колебательных контурах. В схемах динамической памяти. В импульсных лазерах с оптической накачкой. В фотовспышках. В цепях задержки и формирования импульсов.
Емкость. Точность. Удельная емкость. Плотность энергии. Номинальное напряжение. Полярность. Паразитные параметры : саморазряд; температурный коэффициент; пьезоэффект. Опасный параметр : взрывоопасность для электролитических конденсаторов.
слюда 1 - 0.01 пФ 100-600 В Хорошая точность. Утечка малая Радио частоты керамика 0.5 – 100 пФ 100-600 В Хорошая точность Утечка малая Темпер коэф. полипропилен 100 пФ- 50 мкФ 100-800 В Высокая точность Очень малая Универсальные стеклянные 10 пФ- 1000мкФ 100-600 В Хорошая точность Очень малая Для длит. Эксплуат. электролитические 0.1мкФ-1.6 Ф 3-600В Очень плохая Очень большая Фильтры источники питания вакуумные 1 пФ-5000пФ 2000-36000 В низкая Очень малая Передатчики
Удельная емкость – отношение емкости к объему диэлектрика. Плотность энергии зависит от конструктивного исполнения. Например Конденсатор 12000 мкФ с максимальным напряжением 450 В, массой 1.9 кГ, обладает энергией 639 Дж на кг. Параметр важен для устройств с мгновенным высвобождением энергии как в пушке Гауса.
ПОЛЯРНОСТЬ. Многие конденсаторы с оксидным диэлектриком ( электролитические ) функционируют только при корректной полярности напряжения из-за химических особенностей взаимодействия электролита с диэлектриком. При обратной полярности напряжения электролитические конденсаторы обычно выходят из строя из-за химического разрушения диэлектрика с последующим увеличением тока, вскипанием электролита внутри и, как следствие, с вероятностью взрыва корпуса.
Номинальное напряжение – указывается в маркировке, при эксплуатации конденсатора не должно превышаться. ИНАЧЕ – электрический пробой и выход из строя.
Взрывы электролитических конденсаторов — довольно распространённое явление. Основной причиной взрывов является перегрев конденсатора, вызываемый в большинстве случаев утечкой или повышением эквивалентного последовательного сопротивления вследствие старения (актуально для импульсных устройств). В современных компьютерах перегрев конденсаторов — также очень частая причина выхода их из строя, когда они стоят рядом с источниками повышенного тепловыделения (радиаторы охлаждения).
Многие керамические материалы, используемые в качестве диэлектрика в конденсаторах (например, титанат бария ) проявляют пьезоэффект — способность генерировать напряжение на обкладках при механических деформациях. Пьезоэффект ведёт к возникновению электрических помех,
Электрическое сопротивление изоляции диэлектрика конденсатора, поверхностные утечки Rd и саморазряд. сопротивление утечки определяют через постоянную времени T саморазряда Параметры конденсаторов
Конденсатор более сложный компонент, чем резистор. Ток проходящий через конденсатор пропорционален скорости изменения напряжения. Например, если напряжение на конденсаторе изменится на 1 вольт за 1 сек, то получим ток через конденсатор в 1 ампер. Если подать ток 1 мА на конденсатор емкостью 1мкФ, то напряжение за 1 секунду возрастет на 1000 В. Используется для фотовспышек.
или При последовательном соединении конденсаторов заряды всех конденсаторов одинаковы, так как от источника питания они поступают только на внешние электроды, а на внутренних электродах они получаются только за счёт разделения зарядов, ранее нейтрализовавших друг друга. Эта ёмкость всегда меньше минимальной ёмкости конденсатора, входящего в батарею.
Для получения больших ёмкостей конденсаторы соединяют параллельно. При этом напряжение между обкладками всех конденсаторов одинаково. Общая ёмкость батареи параллельно соединённых конденсаторов равна сумме ёмкостей всех конденсаторов, входящих в батарею.
Рассмотрим простейшую RC цепь При решении этого дифференциального уравнения получим решение: Если конденсатор зарядить до напряжения U, а затем разрядить на резистор R, то можно получить график RC – постоянная времени цепи t 1 сек=1Ом1Ф
При времени значительно большем чем RC напряжение на выходе достигает напряжения U вх. ПОЛЕЗНО ЗАПОМНИТЬ ПРАВИЛО: За время, равное пяти постоянным времени, конденсатор заряжается или разряжается на 99%.
Схема интегрирует входной сигнал по времени!!!
Если вместо источника напряжения на конденсатор подать прямоугольный Сигнал.
U c = U вх - U Это значит, что выходное напряжение пропорционально скорости изменения входного сигнала
Дифференцирующие цепи удобны для выделения переднего и заднего фронта импульсного сигнала.
Эквивалентная схема реального конденсатора и некоторые формулы. C0 — собственная ёмкость конденсатора; Rd — сопротивление изоляции конденсатора; Rs — эквивалентное последовательное сопротивление; Li — эквивалентная последовательная индуктивность. Rd C0 Rs Ls Реальный конденсатор имеет более сложную систему зависимости тока и напряжения. Эта зависимость определяется частотой сигнала и значением реактивного сопротивления
Схема использует постоянный ток для заряда конденсатора. I=C (dU / dt). Или U(t)=(I/C)t Источник тока Для RC цепи, но весьма похоже
Применяются для коммутации линий связи. При переключении происходит фиксация положения контактов
Применяются для кратковременного соединения источника сигнала с приемником сигнала.
