Параметры постоянных конденсаторов

1. Номинальное значение емкости – емкость, значение которой указано в сопроводительной документации и обозначено на конденсаторе.

2. Допустимое отклонение емкости от номинального значения (в %).

3. Тангенс угла потерь или добротность.

4. Температурный коэффициент емкости ТКЕ.

5. Коэффициент старения конденсатора b_С.

6. Сопротивление изоляции и ток утечки, которые характеризуют качество диэлектрика и используются при расчетах высокомегомных, времязадающих и слаботочных цепей. Наименьший ток утечки имеют танталовые конденсаторы.

7. Номинальное напряжение – зависит от конструкции конденсатора и свойств применяемых материалов.

1.2.3. Конденсаторы переменной ёмкости

Конденсаторы переменной емкости по способу управления бывают механически или электрически управляемые. Подстроечные конденсаторы обычно имеют механическое управление и используются в процессе регулировки аппаратуры. Так как емкость конденсатора пропорциональна площади обкладок, диэлектрической проницаемости и обратно пропорциональна расстоянию между обкладками, то при механическом управлении изменяется взаимное перекрытие пластин. Одна обкладка выполняется в виде ротора, а вторая служит статором. Поэтому поворот ротора относительно статора вызывает изменение площади обкладок и изменение самой емкости.

По типу диэлектрика конденсаторы переменной емкости бывают: воздушные; керамические, слюдяные (твердый неорганический диэлектрик); полистироловые, полиэтиленовые (органический диэлектрик). Конденсаторы с твердым диэлектриком чаще всего используются в качестве подстроечных, ибо они не обеспечивают хорошей повторяемости значений емкости из-за наличия воздушных зазоров между подвижными и неподвижными обкладками.

Конденсаторы с воздушными зазорами обладают высокой стабильностью и небольшими потерями, однако имеют большие габариты.

Переменные и подстроечные конденсаторы характеризуются максимальной С_макс и минимальной С_мин емкостью, коэффициентом перекрытия по емкости K = C_макс/C_мин, ТКЕ, tg d, законом изменения емкости. Конденсаторы, выполненные на основе сегнетоэлектриков или сегнетокерамики являются переменными с электрически управляемой емкостью.

При изменении приложенного напряжения происходит изменение диэлектрической проницаемости диэлектрика, что приводит к изменению емкости. Такие конденсаторы называются варикондами.

При изменении обратного напряжения, приложенного к p-n-переходу, происходит расширение запорного слоя перехода, что равносильно изменению расстояния между обкладками конденсатора, устройства, использующие свойства обратносмещенного p-n-перехода, называются варикапами. Они рассматриваются в разделе 2.14.

Катушки индуктивности

Для создания катушек индуктивности используется эффект взаимодействия переменного тока с магнитным полем, наводимым этим током. Коэффициент пропорциональности между переменным напряжением и током с частотой w является реактивным сопротивлением jwL, где L – индуктивность (коэффициент пропорциональности). Для уменьшения габаритов и увеличения индуктивности провод наматывается в виде катушки. При протекании переменного тока через катушку сказывается взаимоиндукция между витками катушки, что приводит к увеличению индуктивности.

Индуктивности классифицируются по различным признакам: наличие или отсутствие сердечника, однослойные (с шагом и без шага), многослойные (рядовая, универсальная, навал), количество обмоток, рабочая частота и т.д.

Индуктивности имеют значительные габариты, поэтому плохо согласуются с интегральными схемами, применение их ограничено. Однако в ряде устройств без них не обойтись.

Катушка индуктивности может быть представлена схемой замещения (рис. 1.11), где L – индуктивность катушки и выводов; C_L – емкость обмоток, выводов, сердечника, экрана; – сопротивление потерь в емкости; R_L – сопротивление потерь в катушке.

Индуктивность катушки может быть рассчитана по формуле

, [мкГн].

Для однослойной катушки

L₀ = f(l_н/D_ср),

где l_н – длина намотки в см; – средний диаметр витка (D_кар – диаметр каркаса, d – диаметр провода); W – количество витков. Для многослойной катушки

и ,

где D_ср – средний диаметр катушки, см; D_ос – наружный диаметр катушки, см; b – глубина намотки, см.

Точный расчет значения индуктивности катушки представляет собой сложную задачу.

Качество катушки, используемой в колебательном контуре, определяется добротностью, характеризующей относительные потери мощности в индуктивности. Добротность определяется отношением реактивного сопротивления к активному сопротивлению

.

Значение добротности зависит от частоты. При отсутствии ферромагнитного магнитопровода и малой емкости C, добротность зависит от соотношения между индуктивностью L и активным сопротивлением провода r_пр, в связи с этим добротность растет при увеличении частоты. Однако на высоких частотах порядка единиц МГц активное сопротивление за счет поверхностного эффекта увеличивается, поскольку ток протекает не по всему сечению провода, а по его поверхности, что приводит к уменьшению добротности.

Для снижения активного сопротивления провода r_пр обмотки катушек наматывают достаточно толстым проводом, применяя специальный многожильный провод, а на высоких частотах провод покрывают серебром. Магнитопроводы и сердечники выбирают с малыми потерями на гистерезис и вихревые токи.

Свойства катушки при изменении температуры характеризуются температурным коэффициентом индуктивности TKL, показывающим относительное изменение индуктивности DL/L к интервалу температур, вызвавшему это изменение

.

Изменение индуктивности во времени (старение) характеризуется коэффициентом старения

.

Для увеличения индуктивности и повышения добротности применяют магнитопроводы с постоянными или регулируемыми параметрами.

Дроссели являются одной из разновидностью катушек индуктивности. Они предназначены обеспечить большое сопротивление для переменных токов и малое для постоянных или низкочастотных токов.

В зависимости от частотного диапазона использования дросселей, они бывают низкочастотными и высокочастотными. Дроссели низкой частоты используются в выпрямительных устройствах. В выпрямительных устройствах дроссели используются в качестве фильтра для получения малых пульсаций постоянного напряжения при большом токе нагрузки и включаются всегда последовательно с сопротивлением нагрузки. Для исключения насыщения магнитной цепи магнитопровода протекаемым постоянным током в магнитопроводе делается воздушный зазор толщиной 0,05…0,1 мм. При расчете индуктивности и активного сопротивления дросселя необходимо учитывать значение постоянного тока в нагрузке и параметры источника питания.

Дроссели высокой частоты предназначены для работы в высокочастотных электронных цепях. Они должны обладать минимально возможной емкостью, для обеспечения которой, катушки индуктивности наматываются на диэлектрический каркас внавал или с определенным шагом намотки.