Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники (5-е изд.,1998), страница 8

который формирует синусои- 1К((З~))()й))~" Прямоугольные и треугольные 4ф((вб(ьт': (а также импульсы, линейно- 41'Р)йй(йцнеея сигналы, сигналы. изменяю)хт((рья'квк функпия )так х и з. д.), в диана З1)ие чвезот от 0,001 Гц ло 50 МГп. Часчч1Р)з'::жт. :амплитуда (от 1О мВ ло 16 В от К(П(ФФ0 инка) задаются програьлзно. с по~4фййзбопрограммьт определяется также 4$4йнбе или логарифмическое изменснис !~Ывяы во времени. Помимо всег ° про- Чего устройство может работать как триг-Кяр, логическая схема, формироваз ь и(зхлескн, произволить амтьзигуднуттх ~ас.

:вйкикю, импульсную молуляпию. форми'рииать частоту. управляемую напряжещ"., ем, и одиночные тзикды. И последнее. если ,Ввм хотелось бы иметь один источник Скгнанов на все случаи жизни. то лдя пой -Мели лучше подойдет генератор функций. ! КОНДЕНСАТОРЫ И ЦЕПИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА 1 Коль скоро мы начинаем рассматривать изменяющиеся сигналы напряжения и тока, нам необходимо познакомиться с двумя очень занятными элементами, которые не находят применения в цепях постоянного тока,— речь идет о конденсаторах и индуктивностях.

Скоро вы убедитесь, что эти компоненты вместе с резисторами являются основными элементами пассивных линейных цепей, сосгавляющих основу почти всей схемотехники. Особенно следует подчеркнуть роль конденсаторов †б них не обходится почти ни одна схема. Они используются при генерации колебаний, в схемах фильтров, для блокировки и шунтирования сигналов. Их используют в интегрирующих и дифференцируюших схемах.

На основе конденсаторов и индуктивностей строят схемы формирующих фильтров для выделения нужных сигналов из фона. Некоторые примеры подобных схем вы надаете в этой главе, а еше большее число интересных примеров использования конденсаторов и индуктивностей встретится вам в посдедутоших главах. Приступим к более детальному изучению конденсаторов. Явления, протекающие в конденсаторе. описываются математическими зависимостями, поэтому читателям, которые имеют недостаточную полготовку в области математики.

полезно прочитать приложение Б. Не огорчайтесь, если некоторые детали не будут сразу' вполне понятны, главное-. это общее ~тонимание вопроса. Котшенсш р !рн .. С ':,' .тто устройство. имеющее два вывода н обладающее еде дующим свонством Конденсатор. имеющий емкость с фаран. к кт торому приложено напряжение 88 Глава т Рис ! 23 Налрюкенне на «анденсаторе изменяется, когда черш него протекает ток. вольт, накапливает заряд Д кулон на одной пластине и — (1 — на другой. В первом приближении конденсаторы— зто частотно-зависимые резисторы.

Они позволяют создавать, например, частотно-зависимые делители напряжения. Для решения некоторых задач (шунтирование, связывание контуров) больших знаний о конденсаторе и не требуется, другие задачи (построение фильтров, резонансных схем, накопление энергии) требуют более глубоких знаний. Например, конденсаторы не рассеивают энергию, хотя через них и протекает ток,— дело в том, что ток и напряжение на конденсаторе смещены друг относительно друга по фазе на 90'. Продифференцировав выражение для (б (см. приложение Б), получим 1 = С(21(1,:ге(т) .

Итак, конденсатор — это более сложный элемент, чем резистор; ток пропорционален не просто напряжению: а скорости изменения напряжения. Если напряжение на конденсаторе, имеющем емкость 1 Ф, изменится на 1 В за 1 с, то получим ток 1 А. И наоборот, протекание тока 1 А через конденсатор емкостью 1 Ф вызывает изменение напряженна на 1 В за 1 с. Емкость. равная одной фараде, очень велика, и поэтому чаще имеют дело с микрофарадами (мкФ) или пнкофарадами (пФ). Для того чтобы сбить с толку непосвященных, на принципиальных схемах иногда опускают обозначения единиц измерения. Их приходится угадывать из контекста. Например, если подать ток 1 мА на конденсатор емкостью 1 мкФ, то напряжение за 1 с возрастет на 1000 В. Импульс тока продолжительностью 10 мг вызовет увеличение напряжения на конденсаторе на !О В !рис. 1.28)! Промышленность выпускает конденсаторы разнообразных форм и размеров, через некоторое время вы познакомитесь с наиболее распространенными представителямн этого обширного семейства.

Простейший конденсатор состоит ш двух проводников, расположенных на небольшом расстоянии друг от друга (но не соприкасающихся между собой), настоящие простейшие конденсаторы имеют именно такую конструкцию. Чтобы получить большую емкость, нужны большая плошадь и меньший зазор между проводниками, обычно для этого один из проводников покрывают тонким слоем изолирующего материала (называемого диэлектриком), для таких конденсаторов используют, например, алитированную (покрытую алюминием) майларовую пленку.

Широкое распространение получили следующие типы конденсаторов: керамические, электролвтические (изготовленные нз металлической фольги с оксндной пленкой в качестве изолятора), слюдяные (изготовленные нз металлнзированной слюды). Каждому типу конденсаторов присущи свои качества, краткий перечень отличительных особенностей каждого типа конденсаторов приведен мелким шрифтом в разделе «Конденсаторы». В общем можно сказать, что для некритичных схем подходят керамические и майларовые конденсаторы, в схемах, где требуется большая емкость, применяются танталовые конденсат оры, а для фильтрадни в источниках питания используют электролнтнческие конденсаторы.

Параллельное и последовательное еаедииеиве конденсаторов. Емкость нескольких параллельно соединенных конденсаторов равна сумме их емкостей. Нетрудно в этом убедиться: приложим напряжение ому соединению, тогда + (1, + (2, + ... = с,(!+с,п+ ..= 2+ Сз + ''')(' +Сз+ вательного соединения конимеем такое же выражение, аллельного соединения рези- (С, + 12'С, КОНДЕНСАТОРЫ ае для двух конденсаторов: +С). яжающнй конденсатор (1 = обладает некоторыми особы- ф~й"*!Улик.г . Диапазон емкости Максимальное Точность температур- Утечка Примечание напряиеиие ная стабиль- ность Хорошая Очень хорошие рекомендуются для радиочастот Ноиолько значений температурного козффипиента, включая О Малые габариты, недороги, широко используются Хорошие.

недорогие, пшроко испальзуютс» Варьирует Срелняя Низка» Низка» тб 30000 Хорошая Низкая Отличная Высокал Очень маза» Отея шая Озлнчлая Малая % аи ! ш — ОФ.' Г П.за .ная Высокая Очень малая От .н:шая Оз личная 50 2Ш' Стыдливые !О пф НХЮ мкф !Ю-ООО :«Варфоровые р О аф мьф я' 400 Харалия зп гъллая Высекал Очев1 малая Малая Таиталовые Ол мхф рю мкф а .'ОО Незк х Наткал ,.'цй)йрадлельн ',:::.;. ~6=0=02 = С;(т+ =(С +С .:~(шланг + ."'" ~щйцвторов "" ' ~ ~~':фля пар 1 :~::::;:::;;-:::)/Се+1 -; -;бы()ттрйдм случ ",' -~з",,':;,.Х2СлЛС2 '~::БИЛ)т), ' ~М~ЩИФ !пф-ОО! .Ф ,Их(еанкдсйвал 'фд Пф — !00 Пф йю,ф; ч ЛИМИУФИРИЬЮ 0,00! МКФ вЂ” ЗО мкф фпйтисоло- !О пф-Хт мкф еожзяарбо- 200 гф % мкф 8182ширалиле- 200 аф О, кф Тефлоновые !00 лф " мкф ми свойствами. В отличие от тока, протекыошего через резистор, он пропорцновален не напряжению, а скорости изменения напряжения (т.е.

его производной по времени). Далее, мощность (ьт умноженное на 1), которая связана с протекающим через конденсатор током, не обращается в тепло, а сохраняется в виде энергии внутреннего электрического поля в конденсаторе. Прн разряде конденсатора происходит извлечение энергии. Эти занятные свойства мы рассмотрим с другой точки зрения, когда будем изучать реактивность (начиная с разд. 1.18).

Промышленностью выпускается много тинов конденсатороа. Здесь перечислены основные преимушества и недоспп.ки различных типов Очевилно, что ланная ашика имеет несколько субъективный характер !см таблипух Высококачестенные. «рупнагабарнтные, рекоменлттшся для фильтров Высококачественные, з имеют малые габариты Высококачественные. низкое диэлектрическое гш лоюение Высококачестаенныс, са.

мое низкОе лизлектри ческое поглошенле Сзабильны прн длительной зксплуатапии Хорошие лабильные зрв шительнай зксплуат пан Большая емкость. поля рнзованные. малогаба ритаые.небольшая индуктивность 30 Глава 1 !усвоим элеитринвкв 31 Продолжение «эпбл Тип Диапазон емкости Мяксимаэьнае Точнаазь Температур- Утечка Примечание напряжение нзя аэзбильн ость Фильтры источников питания. поляриэовянные, короткий срок службы Поддержке пяьнпи; высокое поаледаветельное сопротивление Высоковольтные Филь!'- ры, крупногабаритные, длительиыя срок службы Передетчики Ужасная Элекеролити- О,! мкФ. !,б Ф чеьине Хуже ие Хуже не быввеэ бывяег О двойным О,! Ф-10 Ф диэлектрика Миалиные О,! мкФ-20 мкФ Низквя Низкая Малая более низкая чееюоэпе 200 — 10000 Вякуумиые ! пФ вЂ” 5000 пФ Очень мвэяя С(г((Тэг11) = 1 = — П Л о „'=КО - -'й! Ри* ! .!О Оитнзл рээряээ ЛС'-юпи ' Ряс.

1.32. Уирикэичхве 1.12. По эучиэе выряжение лля емкости двух последовательно соединенных конденсаторов. Подсказка: хек квк точка аоелииения кавденсеэоров не имеет внешних подключений, то эзрал. ввкопленный двум» конленсхтарями, лоджен быть одинаков 1,13. ЯС-цепнэ изменения во времеви напряжения в тока Для анализа цепей переменного тока (или в общем случае схем, работающих с изменяющимися напряжениями и токами) можно использовать характеристики двух типов. Во-первых, можно рассмаэривать изменения напряжения () и тока 1 ва вРемени, а во-вторых.

— изменение амплитуды при изменении частоты сигнала. И те, и другие характеристики имеют свои преимушества, и в каждом практическом случае приходится выбирать наиболее подходящие Мы ыачыем изучение испей переменного тока с временных зависимостей, а в разд. 1.18 перейдем к частотным характеристикам. Каковы жс свойства схем. в состав которых входят конденсаторы". Для того *ггабы ответить ыа пот вопрос.

рассь101- рим простейшую 31С-цепь хрис 1."9! Воспользуемся полученным ранее пы)л!женыем для емкости. Это выражение представляет собой диф- ференциальное уравнение, решение кото- рого имеет вид ()=А Отсюда следует, чта если заряженный конденсатор подключить к резистору, та он будет разряжаться так. как показано ыа рис. 1.30. Постоянная времени. Произведение эх С называют постоянной времени цепи. Если 31 измерять в омах, а С вЂ” в фарадах, та произведение )1С будет измеряться в секуылах Для конденсатора емкостьга 1 мкф. падключеиног а к резистору сопротивлением 1 кОм.

постоянная времени составляет 1 мс, если конденсатор был предварительно заряжен и напряжение на нем составляет 1 В, та прн полключеыии резистора в цепи появится ток. равный 1 МА )2 жккм„,,раис, 1,31 показана несколько инаЯ , В момент. времени 1 =- О схема под- Ы батарее. Уравнение, описыва ";Работу такой с)семы, выглядит слеффй()цкмь образам.

фй)В)(1113/Щ. ' (П вЂ” 1))1'Я фарт рчяпенне - —.3)й1рВИ лр Ае -иК 1(угвйтесь, если не поняли„как вы— э~во математическое преобразование ."йф~~рр зкпоьэнить полученный результат =- "~Щадя)фейшем мы'будем многократно его ть, не прибегая к математи- ,зрйкллдкам. Постоянная величина "':4 .~йь)М(еКДЕЛЯЕтея ИЗ НаЧаЛЬНЫХ уСЛОВИй ' . 1.32): В = О прн 1= О, откуда А = .П и ()=Ьт (1 — и ис) э э ь~ь. )йй))уй(явные Равновесии. ПРи Условии э ь и . 4ййир)пкеные достигает значения ч(ь 13йркуе)уг запомнить хорошее прак- Правила, называемое правилом '~$р~':,~Ю,' Оно гласит: за время.