hhis2 (558068), страница 3
Текст из файла (страница 3)
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. равное ':((3)1)д4::,:цпбтоянным времени, конденсатор или разряэкается иа 99'Уе.) , 31)тем изменить вхалнае напряжение ,,ф)ювйрть его равньлы, например, нулю) зййййР))йжэще иа конденсаторе () будет Жю))йф)уь, стРеммсь к новомУ зыаченииэ па - ффФ~Жициальному закону в ' "~.
Напри. . йь)щ На ВХОД ПадатЬ ПряыауГОЭ!Ычмй Б! м то сигнал ыл выхалс Б буде! ,-~йй$3ь фарМ), показанную на рис 1 Зэ ~4х Риа. ! 33 Напряжение, енимеемае с коняенсэторз (верхние сигналы), при условии. что нэ нега через резне!ар подается прямажольныа сигнал. Ув)ажнавве 1.13. Доквжиэе, чэо время нервстяиия сигнеия (время, в течение которою очинял изменяегея ог Ю ла 90 й своего максимального влечения) еоагввляе» 2.2 ЛО У вас, наверное, возник вопрос: каков ! закон изменения для произвольного ! ь)м(!)о Для того чтобы ответить на него, ! нужно регшзть иеолнородное дифферен- ! циальное уравнение (стандартные методы ! решения таких уравнений здесь не рас- ,' сматриваются).
В результате получим ()(1) ( () т, -и-.ряс э! э(С Согласно полученному выражению, НС- ,' цепь усредняет входное напряжение с ! коэффициентом пропорциональности ! В Зо"', !дс ЬГ= т — 1. На ПраКтИКЕ. ОдНа ка. такой вопрос возникает редко. Чаше! всего рассматриваются частатнь!с харак- ! теристики и определяю!, какие изменения,' претерпеваеэ каждая частотная составляю-! шая вхадно! а сигнала. Скоро (разо. !.18) ,' мы также перейдем к ю.аму иемалаваи,—, пую ичэпаасэ ч пака рассмотрим паскаль-! ка интересных схем. лля анализа ко юрьы ,' достаточно времснвых зависимостей Ъпрошевые с помощью эквивалентного,.
преобразоваивя Тевеииыа. Можно было бы ! приступи!и к анализу более слаэкных ,' схем пользуясь. как и раыылс. чсталам! решения лиффереипигшьиых оравнсиий.! Олвака чаше всего ыс стоит приаегаэь1 х рсшелию диффсрсышчадьыых уравнений. ~ Большинства схем мажыа свести к )2С-! схеме. показанной па рис. 1.34. Пользуясь| эквивалентным преобразованием лля ле- 32 Глава 1 Основы электроника 33 Рз Рн. !.ЗЕ Р .(РК КМОП-буферные (000 и А~~» 0- выход )0 мхе Й мкс Рис ! 16 Фейдб лителя напряжения, образованного рези- СТОрами Я, и Яз, МОЖНО Определить ()(!) для скачка входного напряжения (7 Уврввоынгн 1.14.
Для схемы, показанной ве рнс. !.Эа, Я, = Я» = )О кОм и С = О,! мкф. Определите () (г) и изобразите полученнуиз зависимость в вида графика. Пример: схема щдержкв. Мы уже упоминали логические уровни — напряжения, определяющие работу цифровых схем. На рис. 1.35 показано, как с помощью конденсаторов можно получить задержанный импульс. В вцле треугольников изображены КМОП-буферные усилители. Онн дают высокий уровень на выходе (более половины величины напряжения питания постоянного тока) и наоборот. Первый буферный усилитель воспроизводит входной сигнал и обеспечивает небольшое выходное сопротивление, предотвращая тем самым воздействие на источник сигнала ЯС-пепн (вопрос о нагрузке схемы мы рассмотрели в разд.
!.05). Согласно Риг. ! 35. Исооль иванне дГ-пепи лля формировдвия задержанного днфровоз о сигнале характеристике ЯС-цепи, выходной сигнал для нее задерживается относительно входного, поэтому выходной буферный усилитель переключается на 10 мкс позже скачка напряжения на входе (напряжение на выхоле ЯС-цепи достигает 50% своего максимального значения через 0,7 ЯС). На практике прихолится принимать во внимание отклонение входного порога буфера от величины, равной половине напряжения питания, так как это отклонение изменяет задержку и ширину выходного импульса.
Иногда подобную схему используют для того, чтобы задержать импульс на время, в течение которого может произойти какое-либо событие. При проектировании схем лучше не прибегать к подобным трюкам, но иногда они бывают полезны. 1.14. Двфференвирующие цени Рассмотрим схему, изображенную на рис. 1.36. Напряжение на конденсаторе С равно (7 — 1), поэтому 1 — -- Сгг'(1) — 1)),(с(! = (7/Я. Если резистор и конденсатор выбрать так, чтобы сопротивление Я и емкость С были достаточно малыми н выполнялось усло- вие г((У,(д(! «г((7 (г(1, то С(г1() 7г7!) = 1)(Я или 1) (1) = = ЯС(АУ (гйггЦ. Таким образом, мы получили, что выходное напряжение пропорционально скорости изменения входного сигнала.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
