Закрыть

Емкость конденсатора как обозначается: расшифровка букв, цифр, смешанных значений

Содержание

Маркировка конденсаторов.

Правила маркировки конденсаторов постоянной ёмкости

При сборке самодельных электронных схем поневоле сталкиваешься с подбором необходимых конденсаторов.

Притом, для сборки устройства можно использовать конденсаторы уже бывшие в употреблении и поработавшие какое-то время в радиоэлектронной аппаратуре.

Естественно, перед вторичным использованием необходимо проверить конденсаторы, особенно электролитические, которые сильнее подвержены старению.

При подборе конденсаторов постоянной ёмкости необходимо разбираться в маркировке этих радиоэлементов, иначе при ошибке собранное устройство либо откажется работать правильно, либо вообще не заработает. Встаёт вопрос, как прочитать маркировку конденсатора?

У конденсатора существует несколько важных параметров, которые стоит учитывать при их использовании.

  • Первое, это номинальная ёмкость конденсатора. Измеряется в долях Фарады.

  • Второе – допуск. Или по-другому допустимое отклонение номинальной ёмкости от указанной. Этот параметр редко учитывается, так как в бытовой радиоаппаратуре используются радиоэлементы с допуском до ±20%, а иногда и более. Всё зависит от назначения устройства и особенностей конкретного прибора. На принципиальных схемах этот параметр, как правило, не указывается.

  • Третье, что указывается в маркировке, это допустимое рабочее напряжение. Это очень важный параметр, на него следует обращать внимание, если конденсатор будет эксплуатироваться в высоковольтных цепях.

Итак, разберёмся в том, как маркируют конденсаторы.

Одни из самых ходовых конденсаторов, которые можно использовать – это конденсаторы постоянной ёмкости K73 – 17, К73 – 44, К78 – 2, керамические КМ-5, КМ-6 и им подобные. Также в радиоэлектронной аппаратуре импортного производства используются аналоги этих конденсаторов. Их маркировка отличается от отечественной.

Конденсаторы отечественного производства К73-17 представляют собой плёночные полиэтилентерефталатные защищённые конденсаторы. На корпусе данных конденсаторов маркировка наноситься буквенно-числовым индексом, например 100nJ, 330nK, 220nM, 39nJ, 2n2M.


Конденсаторы серии К73 и их маркировка

Правила маркировки.

Ёмкости от 100 пФ и до 0,1 мкФ маркируют в нанофарадах, указывая букву H или n.

Обозначение 100n – это значение номинальной ёмкости. Для 100n – 100 нанофарад (нФ) — 0,1 микрофарад (мкФ). Таким образом, конденсатор с индексом 100n имеет ёмкость 0,1мкФ. Для других обозначений аналогично. К примеру:
330n – 0,33 мкФ, 10n – 0,01 мкФ. Для 2n2 – 0,0022 мкФ или 2200 пикофарад (2200 пФ).

Можно встретить маркировку вида 47HC. Данная запись соответствует 47

nK и составляет 47 нанофарад или 0,047 мкФ. Аналогично 22НС – 0,022 мкФ.

Для того чтобы легко определить ёмкость, необходимо знать обозначения основных дольных единиц – милли, микро, нано, пико и их числовые значения. Подробнее об этом читайте здесь.

Также в маркировке конденсаторов К73 встречаются такие обозначения, как M47C, M10C.
Здесь, буква М условно означает микрофарад. Значение 47 стоит после М, т.е номинальная ёмкость является дольной частью микрофарады, т.е 0,47 мкФ. Для M10C — 0,1 мкФ. Получается, что конденсаторы с маркировкой M10С и 100nJ обладают одинаковой ёмкостью. Различия лишь в записи.

Таким образом, ёмкость от 0,1 мкФ и выше указывается с буквой M, m вместо десятичной запятой, незначащий ноль опускается.

Номинальную ёмкость отечественных конденсаторов до 100 пФ обозначают в пикофарадах, ставя букву

П или p после числа. Если ёмкость менее 10 пФ, то ставиться буква R и две цифры. Например, 1R5 = 1,5 пФ.

На керамических конденсаторах (типа КМ5, КМ6), которые имеют малые размеры, обычно указывается только числовой код. Вот, взгляните на фото.


Керамические конденсаторы с нанесённой маркировкой ёмкости числовым кодом

Например, числовая маркировка 224 соответствует значению 220000 пикофарад, или 220 нанофарад и 0,22 мкФ. В данном случае 22 это числовое значение величины номинала. Цифра 4 указывает на количество нулей. Получившееся число является значением ёмкости в пикофарадах. Запись 221 означает 220 пФ, а запись 220 – 22 пФ. Если же в маркировке используется код из четырёх цифр, то первые три цифры – числовое значение величины номинала, а последняя, четвёртая – количество нулей. Так при 4722, ёмкость равна 47200 пФ – 47,2 нФ. Думаю, с этим разобрались.

Допускаемое отклонение ёмкости маркируется либо числом в процентах (±5%, 10%, 20%), либо латинской буквой. Иногда можно встретить старое обозначение допуска, закодированного русской буквой. Допустимое отклонение ёмкости аналогично допуску по величине сопротивления у резисторов.

Буквенный код отклонения ёмкости (допуск).

Так, если конденсатор со следующей маркировкой – M47C, то его ёмкость равна 0,047 мкФ, а допуск составляет ±10% (по старой маркировке русской буквой). Встретить конденсатор с допуском ±0,25% (по маркировке латинской буквой) в бытовой аппаратуре довольно сложно, поэтому и выбрано значение с большей погрешностью. В основном в бытовой аппаратуре широко применяются конденсаторы с допуском H,

M, J, K. Буква, обозначающая допуск указывается после значения номинальной ёмкости, вот так 22nK, 220nM, 470nJ.

Таблица для расшифровки условного буквенного кода допустимого отклонения ёмкости.

Допуск в % Буквенное обозначение
лат. рус.
± 0,05p A  
± 0,1p B Ж
± 0,25p C У
± 0,5p D Д
± 1,0 F
Р
± 2,0 G Л
± 2,5 H  
± 5,0 J И
± 10 K С
± 15 L  
± 20 M В
± 30 N Ф
-0. ..+100 P  
-10…+30 Q  
± 22 S
 
-0…+50 T  
-0…+75 U Э
-10…+100 W Ю
-20…+5 Y Б
-20…+80 Z А

Маркировка конденсаторов по рабочему напряжению.

Немаловажным параметром конденсатора также является допустимое рабочее напряжение. Его стоит учитывать при сборке самодельной электроники и ремонте бытовой радиоаппаратуры. Так, например, при ремонте компактных люминесцентных ламп необходимо подбирать конденсатор на соответствующее напряжение при замене вышедших из строя. Не лишним будет брать конденсатор с запасом по рабочему напряжению.

Обычно, значение допустимого рабочего напряжения указывается после номинальной ёмкости и допуска. Обозначается в вольтах с буквы В (старая маркировка), и V (новая). Например, так: 250В, 400В, 1600V, 200V. В некоторых случаях, буква V опускается.

Иногда применяется кодирование латинской буквой. Для расшифровки следует пользоваться таблицей буквенного кодирования рабочего напряжения.

Номинальное рабочее напряжение, B Буквенный код
1,0 I
1,6 R
2,5 M
3,2 A
4,0 C
6,3 B
10 D
16 E
20 F
25 G
32 H
40 S
50 J
63 K
80 L
100 N
125 P
160 Q
200 Z
250 W
315 X
350 T
400 Y
450 U
500 V

Таким образом, мы узнали, как определить ёмкость конденсатора по маркировке, а также по ходу дела познакомились с его основными параметрами.

Маркировка импортных конденсаторов отличается, но во многом соответствует изложенной.

Главная &raquo Радиоэлектроника для начинающих &raquo Текущая страница

Также Вам будет интересно узнать:

 

керамических, танталовых, обозначение и расшифровка

Основные сведения о характеристиках конденсаторов, являющихся составными частями практически всех электронных схем, принято размещать на их корпусах. В зависимости от типоразмера элемента, производителя, времени производства данные, наносимые на электронный прибор, постоянно изменяются не только по составу, но и по внешнему виду.

С уменьшением размера корпуса состав буквенно-цифровых обозначений изменялся, кодировался, заменялся цветовой маркировкой. Разнообразие внутренних стандартов, используемых производителями радиоэлектронных элементов, требует определенных знаний для правильного интерпретирования информации нанесенной на электронный прибор.

Зачем нужна маркировка?

Цель маркировки электронных компонентов – возможность их точной идентификации. Маркировка конденсаторов включает в себя:

  • данные о ёмкости конденсатора – главной характеристике элемента;
  • сведения о номинальном напряжении, при котором прибор сохраняет свою работоспособность;
  • данные о температурном коэффициенте емкости, характеризующем процесс изменения емкости конденсатора в зависимости от изменения температуры окружающей среды;
  • процент допустимого отклонения емкости от номинального значения, указанного на корпусе прибора;
  • дату выпуска.

Для конденсаторов, при подключении которых требуется соблюдать полярность, в обязательном порядке указывается информация, позволяющая правильно ориентировать элемент в электронной схеме.

Система маркировки конденсаторов, выпускавшихся на предприятиях, входивших в состав СССР, имела принципиальные отличия от системы маркировки, применяемой на тот момент иностранными компаниями.

Маркировка отечественных конденсаторов

Для всех постсоветских предприятий характерна достаточно полная маркировка радиоэлементов, допускающая незначительные отличия в обозначениях.

Ёмкость

Первым и самым важным параметром конденсатора является емкость. В связи с этим значение данной характеристики располагается на первом месте и кодируется буквенно-цифровым обозначением. Так как единицей измерения емкости является фарада, то в буквенном обозначении присутствует либо символ кириллического алфавита «Ф», либо символ латинского алфавита «F».

Так как фарад – большая величина, а используемые в промышленности элементы имеют намного меньшие номиналы, то и единицы измерения имеют разнообразные уменьшительные префиксы (мили-, микро-, нано- и пико). Для их обозначения используют также буквы греческого алфавита.

  • 1 миллифарад равен 10-3 фарад и обозначается 1мФ или 1mF.
  • 1 микрофарад равен 10-6 фарад и обозначается 1мкФ или 1F.
  • 1 нанофарад равен 10-9 фарад и обозначается 1нФ или 1nF.
  • 1 пикофарад равен 10-12 фарад и обозначается 1пФ или 1pF.

Если значение емкости выражено дробным числом, то буква, обозначающая размерность единиц измерения, ставится на месте запятой. Так, обозначение 4n7 следует читать как 4,7 нанофарад или 4700 пикофарад, а надпись вида n47 соответствует емкости в 0,47 нанофарад или же 470 пикофарад.

В случае, когда на конденсаторе не обозначен номинал, то целое значение говорит о том, что емкость указана в пикофарадах, например, 1000, а значение, выраженное десятичной дробью, указывает на номинал в микрофарадах, например 0,01.

Ёмкость конденсатора, указанная на корпусе, редко соответствует фактическому параметру и отклоняется от номинального значения в пределах некоторого диапазона. Точное значение емкости, к которой стремятся при изготовлении конденсаторов, зависит от материалов, используемых для их производства. Разброс параметров может лежать в пределах от тысячных долей до десятков процентов.

Величина допустимого отклонения ёмкости указывается на корпусе конденсатора после номинального значения путем проставления буквы латинского или русского алфавита. К примеру, латинская буква J (русская буква И в старом обозначении) обозначает диапазон отклонения 5% в ту или иную стороны, а буква М (русская В) – 20%.

Такой параметр, как температурный коэффициент емкости, входит в состав маркировки достаточно редко и наносится в основном на малогабаритные элементы, применяемые в электрических схемах времязадающих цепей. Для идентификации используется либо буквенно-цифровая, либо цветовая система обозначений.

Встречается и комбинированная буквенно-цветовая маркировка. Варианты её настолько разнообразны, что для безошибочного определения значения данного параметра для каждого конкретного типа конденсатора требуется обращение к ГОСТам или справочникам по соответствующим радиокомпонентам.

Номинальное напряжение

Напряжение, при котором конденсатор будет работать в течение установленного срока службы с сохранением своих характеристик, называется номинальным напряжением. Для конденсаторов, имеющих достаточные размеры, данный параметр наносится непосредственно на корпус элемента, где цифры указывают на номинальное значение напряжения, а буквы обозначают в каких единицах измерения оно выражено.

Например, обозначение 160В или 160V показывает, что номинальное напряжение равно 160 вольт. Более высокие напряжения указываются в киловольтах – kV. На малогабаритных конденсаторах величину номинального напряжения кодируют одной из букв латинского алфавита. К примеру, буква I соответствует номинальному напряжению в 1 вольт, а буква Q – 160 вольт.

Дата выпуска

Согласно «ГОСТ 30668-2000 Изделия электронной техники. Маркировка», указываются буквы и цифры, обозначающие год и месяц выпуска.

«4.2.4 При обозначении года и месяца сначала указывают год изготовления (две последние цифры года), затем месяц — двумя цифрами. Если месяц обозначен одной цифрой, то перед ней ставят нуль. Например: 9509 (1

Как обозначаются конденсаторы на схемах: основные параметры и емкость

В электротехнике используются конденсирующие элементы разных типов и размеров. При чтении чертежей электрику необходимо знать обозначение конденсаторов на схеме и различать изображения устройств разных видов.

Типы конденсаторных элементов

О конденсаторе

Это устройство обладает способностью хранения электрического заряда. Между его пластинами располагается слой диэлектрика, создающий изоляцию для пары проводящих поверхностей. Основной характеристикой устройства является емкость – способность к накоплению заряда. С точки зрения технологии, наиболее распространенные типы конденсаторов – электролитические и электростатические. Выбор используемого элемента зависит от особенностей электросхемы и того, какую функцию он должен выполнять.

Обозначение конденсаторов на схемах

В отношении того, как именно обозначается конденсатор на схеме, существует строгая стандартизация: устройство узнается по паре параллельных друг другу близко расположенных вертикальных черт. Эти линии символизируют обкладки. Устройство полагается подписывать литерой С, возле нее обозначить порядковый номер устройства в электросхеме. Рядом с этими обозначениями или под ними указывают значение емкости.

Условные обозначения конденсаторов

В России существует система условных графических обозначений, включающая УГО конденсатора. Визуальной репрезентации этих устройств, а также резисторов посвящен отдельный ГОСТ, входящий в Единую систему конструкторской документации. Используются также международные стандарты – IEEE.

Конденсатор с постоянной емкостью

Такие элементы выпускаются с поляризацией и без нее. Неполяризованные изделия мелкого размера имеют широкую сферу применения, их можно подсоединять в разных направлениях. На схеме их обозначают двумя параллельными короткими черточками, находящимися под прямым углом к линиям соединения. На корпусе устройства указывают его емкость, нередко без единиц измерения (0,1 – это 1 микрофарад).

Важно! За рубежом иногда используют аббревиатуру MFD для указания емкости. Она означает микрофарады.

Графическая репрезентация элемента с постоянной емкостью

Код номера конденсатора

Первая пара знаков показывает емкость, цифра следом за ними – количество нулей. Единица измерения – пикофарад. Иногда на такой маркировке присутствуют буквы, они обозначают допуск в процентах и номинальное напряжение.

Поляризованные конденсаторы

Самым распространенным типом полярного конденсаторного элемента является электролитический. Такие изделия выпускаются в форме цилиндров или в осевом исполнении. Первый вариант несколько компактнее и дешевле. Выводы у него находятся с одной из сторон, тогда как у осевых вариантов – на разных. Поскольку устройства относительно крупные, на их корпусах указываются номинальное напряжение (оно у них относительно низкое) и емкость.

Важно! При подключении этих изделий необходимо строго соблюдать полярность, иначе они могут выйти из строя или даже взорваться.

Так в схемах показывают поляризованные элементы

Танталовые конденсаторы

Эти изделия крайне компактны, ставят их в тех случаях, когда важно минимизировать габариты. В прошлом их маркировали двумя цветными полосами (каждый цвет соответствовал цифре) и пятнышком белого или серого цвета (в первом случае значение полос в микрофарадах делили на 10, во втором – на 100). Если повернуть предмет пятном на себя, на правой стороне будет находиться полюс «плюс». Возле выводов также рисовалась полоса, указывающая напряжение. Современные модели маркируются цифровыми значениями параметров.

Переменные конденсаторы

Из-за очень малой емкости эти детали имеют узкую сферу применения – в основном они используются в радиосхемах. Графически переменные элементы изображаются традиционным символом из пары коротких параллелей, зачеркнутых наклонной стрелой. Емкость указывают не четкой цифрой, а диапазоном.

Обозначение переменных изделий

Конденсаторы-триммеры

Это суперминиатюрные изделия, монтируемые прямо на печатную плату. Поскольку показатель емкости меняется только при настроечных работах, такие элементы получили название подстроечных. Графическое представление отличается от стандартного для переменных конденсаторов только тем, что вместо острия стрела снабжена перпендикулярной черточкой.

Ионистор

Это изделие с двухслойным строением и довольно большой емкостью (до 10 Ф). На границе электродной поверхности и электролита у таких устройств возникает пространство статичных носителей заряда. В отличие от электролитических вариаций, способ хранения энергии здесь – электростатическое поле. Сочетание большой площади поверхности и малой толщины пространства обеспечивает столь высокий показатель емкости. Обозначается как символ конденсаторного элемента с перпендикулярной ему вертикальной линией, помещенный в круг. При этом в верхней правой и нижней левой четвертях, на которые символ и вертикаль делят круг, находятся линии, сходные с графиком полусинусоиды.

Температурный коэффициент конденсатора

Этот показатель отражает склонность емкостного значения меняться под действием температурных колебаний. Рабочий показатель температуры сильно влияет на долговечность элемента. Коэффициент зависит от вида элемента, например, у изделий из керамики он небольшой, у электролитических – значительный.

Маркировка отечественных конденсаторов

Постсоветские производители маркируют свои изделия довольно подробно и унифицировано. В редких случаях возможны некоторые отличия в обозначениях.

Ёмкость

Это параметр всегда указывается первым, для дробных чисел его кодировка состоит из трех знаков. Первая цифра – это целая часть числа, отражающего значение емкости, третья – дробная часть, на второй позиции находится буква, обозначающая единицу измерения: m – миллифарад, n – нанофарад, p – пикофарад. Например, 3n6 – 3,6 нанофарад. Целые значения указываются так: число и рядом единица измерения с добавленной буквой F (3 pF – 3 пикофарада).

Важно! Если номинал не указан, целая цифра говорит о том, что значение указывалось в пикофарадах, десятичная дробь – в микрофарадах.

Номинальное напряжение

Если размер изделия достаточный, показатель указывают по стандартной схеме: 180 В (или V) – 180 вольт. На миниатюрных конденсаторах значение кодируют латинской буквой, например, 160 В – литерой Q.

Дата выпуска

Ее принято указывать четырьмя цифрами: первые две – это последние цифры года выпуска, вторые две – месяц (9608 – август 1996 года).

Расположение маркировки на корпусе

Поскольку указание параметров очень важно для монтажа схемы, данные показатели помещают на корпусе устройства самой первой строкой. В начале всегда указывают емкость.

Цветовая маркировка отечественных радиоэлементов

Это кодировка с использованием 4 цветных полос, где каждый цвет соотносится с определенной цифрой. Первые две полосы показывают емкость в пикофарадах, следующая – допустимое отклонение, последняя – номинальное напряжение.

Маркировка конденсаторов импортного производства

У американских и других импортных изделий кодировка емкости выглядит так: начальные две цифры – значение в пикофарадах, третья – число нулей.

Цветовая маркировка импортных конденсаторов

Она состоит из пятерки полос. Начальная пара – емкостной показатель в пФ, следующая полоса – число нулей, четвертая – показатель возможного отклонения, пятая – номинал напряжения.

Данные о конденсаторах на схемах призваны информировать работающих с ними специалистов о видах используемых устройств и их основных характеристиках. При выборе используемого элемента нужно обращать внимание на маркировку.

Видео

Что такое конденсатор, типы конденсаторов и их обозначение на схемах

Радиоэлектроника, схемы, статьи и программы для радиолюбителей.
  • Схемы
    • Аудио аппаратура
      • Схемы транзисторных УНЧ
      • Схемы интегральных УНЧ
      • Схемы ламповых УНЧ
      • Предусилители
      • Регуляторы тембра и эквалайзеры
      • Коммутация и индикация
      • Эффекты и приставки
      • Акустические системы
    • Спецтехника
      • Радиомикрофоны и жучки
      • Обработка голоса
      • Защита информации
    • Связь и телефония
      • Радиоприёмники
      • Радиопередатчики
      • Радиостанции и трансиверы
      • Аппаратура радиоуправления
      • Антенны
      • Телефония
    • Источники питания
      • Блоки питания и ЗУ
      • Стабилизаторы и преобразователи
      • Защита и бесперебойное питание
    • Автоматика и микроконтроллеры
      • На микроконтроллерах
      • Управление и контроль
      • Схемы роботов
    • Для начинающих
      • Эксперименты
      • Простые схемки
    • Фабричная техника
      • Усилители мощности
      • Предварительные усилители
      • Музыкальные центры
      • Акустические системы
      • Пусковые и зарядные устройства
      • Измерительные приборы
      • Компьютеры и периферия
      • Аппаратура для связи
    • Измерение и индикация
    • Бытовая электроника
    • Автомобилисту
    • Охранные устройства
    • Компьютерная техника
    • Медицинская техника
    • Металлоискатели
    • Оборудование для сварки
    • Узлы радиаппаратуры
    • Разные схемы
  • Статьи
    • Справочная и

Что такое конденсатор, как обозначается на схемах, единицы емкости

Знакомство с конденсатором для тех кто только начинает знакомиться с радиоэлектроникой и радиолюбительством. Что такое конденсатор. какие бывают конденсаторы, как они обозначаются на принципиальных схемах, единицы измерения емкости конденсаторов, включение конденсаторов.

Что такое конденсатор

Конденсатор, это радиодеталь, обладающая электрической емкостью. Конденсатор можно зарядить и он будет хранить заряд, апотом готов отдать его «по первому требованию». На первый взгляд это похоже на работу аккумулятора, но только на первый взгляд.

Конденсатор не является химическим источником тока, да и вообще источником тока. Конденсатор можно назвать временным хранилищем заряда. Заряд в нем можно пополнять и забирать. Во время зарядки и разрядки конденсатора через него протекает ток.

Напряжение на разряженном конденсаторе равно нулю. Но в процессе зарядки напряжение увеличивается, и как только достигает величины напряжения источника тока, заряд прекращается. С нарастанием напряжения на конденсаторе 8 процессе его зарядки ток зарядки уменьшается.

Физически конденсатор это две металлические пластины, разделенные тонким слоем изолятора. Так и есть. Выходит, что конденсатор пропускать электрический ток не может. Но в процессе зарядки и разрядки ток есть.

То есть, можно сказать, что конденсатор может пропускать изменяющийся ток. то есть, переменный. А постоянный он не пропускает. Это свойство широко используется в электронике и радиотехники для разделения переменного и постоянного токов, которые есть в одной и той же цепи.

Если сопротивление конденсатора постоянному току бесконечно (активное сопротивление), то на переменном токе он обладает весьма определенным реактивным сопротивлением, зависящим от емкости конденсатора и частоты переменного тока.

Еще конденсаторы применяют для задержки подачи напряжения, в таймерах. Там используется то свойство конденсатора, что скорость его заряда или разряда зависит от силы тока заряда или разряда. А если этот ток ограничить резистором, то чем больше будет сопротивление этого резистора, тем дольше будет процесс заряда или разряда.

Если у

Мастер Винтик. Всё своими руками!КОНДЕНСАТОРЫ. Классификация. Обозначения. Параметры.

КЛАССИФИКАЦИЯ

В основу классификации конденсаторов положено деление их на группы по виду применяемого диэлектрика и по конструктивным особенностям, определяющим использование их в конкретных цепях аппаратуры (табл. 14). Вид диэлектрика определяет основные элект­рические параметры конденсаторов: сопротивление изо­ляции, стабильность емкости, потери и др.

Конструк­тивные особенности определяют характер их приме­нения: помехоподавляющие, подстроечные, дозиметри­ческие, импульсные и др.

СИСТЕМА УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИИ

Условное обозначение конденсаторов может быть со­кращенным и полным.

Сокращенное условное обозначение состоит из букв и цифр. Первый элемент — буква или сочетание букв — обозначают подкласс конденсатора:

  • К — постоянной емкости;
  • КТ — подстроечные;
  • КП — переменной емкости.

Второй элемент обозначает группу конденсаторов в за­висимости от вида диэлектрика (табл. 14). Третий эле­мент пишется через дефис и соответствует порядковому номеру разработки. В состав второго и третьего элемен­тов в отдельных случаях может входить также буквен­ное обозначение.

Условное обозначение конденсаторов в зависимости от материала диэлектрика

Таблица 14.

 

 * комбинированный диэлектрик состоит из определенного сочетания слоев различных материалов.

 Для старых типов конденсаторов в основу условных обозначений брались конструктивные, технологические, эксплуатационные и др. признаки (КД — конденсаторы дисковые, ФТ — фторопласовые  теплостойкие; КТП — конденсаторы трубчатые про­ходные)

Маркировка на конденсаторах может быть буквенно-цифровая, содержащая сокращенное обозначение кон­денсатора, номинальное напряжение, емкость, допуск, группу ТКЕ, дату изготовления, либо цветовая.

В зависимости от размеров конденсаторов приме­няются полные или сокращенные (кодированные) обо­значения номинальных емкостей и их допускаемых откло­нений. Незащищенные конденсаторы не маркируются, а их характеристики указываются на упаковке.

Полное обозначение номинальных емкостей состоит из цифрового значения номинальной емкости и обозна­чения единицы измерения (пФ — пикофарады, мкФ — микрофарады, Ф — фарады).

Кодированное обозначение номинальных емкостей состоит из трех или четырех знаков, включающих две или три цифры и букву. Буква из русского или латинского алфавита обозначает множитель, состав­ляющий значение емкости, и определяет положение запятой десятичного знака. Буквы П (р), Н (n), М (м), И (m), Ф (F) обозначают множители 10е-12, 10е-9, 10е-6, 10е-3  и 1. Например, 2,2 пФ обозначается 2П2 (2р2), 1500 пФ— 1Н5 (1n5), 0,1 мкФ —M1 (м1), 10 мкФ — 10 М (10м), 1 Ф — 1Ф0 (1F0).

Допускаемые отклонения емкости (в процентах или в пикофарадах) маркируются после номинального значения цифрами или кодом (табл. 15).

  Допускаемые отклонения емкости от номинального значения

Таблица 15

Допускаемое отклонение емкости, %

Код Допускаемое отклонение емкости, % Код Допускаемое отклонение емкости, % Код

±0,1

В (Ж)

±20

М (В)

±0,1

В

+ 0,2

С (У)

+30

N (Ф)

±0,25

        С

+0,5

D (Д)

— 10      +30

О —

±0,5

D

+ 1

F (Р)

— 10      +50

Т (Э)

±1

F

+2

G (Л)

— 10     +100

Y (Ю)

±5

I (И)

— 20      +50

S (Б)

+20

К (С)

— 20      +80

Z (А)

(В скобках указаны старые обозначения)

Цветовая кодировка применяется для маркировки номинальной емкости, допускаемого отклонения емко­сти, номинального напряжения до 63 В (табл. 16) и группы ТКЕ (см. табл. 18, 19). Маркировку наносят в виде цветных точек или полосок.

ПАРАМЕТРЫ КОНДЕНСАТОРОВ

Номинальная емкость и допускаемое отклонение емкости.

 Номинальная емкость (Сн) — емкость, значе­ние которой обозначено на конденсаторе или указано в сопроводительной документации. Фактическое значе­ние емкости может отличаться от номинальной на вели­чину допускаемого отклонения. Номинальные значения емкости стандартизированы и выбираются из опреде­ленных рядов чисел путем умножения или деления их на 10n, где n — целое положительное или отрицательное число. Наиболее употребляемые ряды номинальных ем­костей приведены в табл. 17 (значения допускаемых отклонений емкостей см. в табл. 15).

Цветовые коды для маркировки конденсаторов

Таблица 16

Цветовой

код

Номинальная емкость, пФ

 

номинальное

напряжение, В

1 и 2 цифра

множитель допустимые отклонения
Черный 10 1 +/-20% 4
Коричневый 12 10 +/-1% 6. 3
Красный 15 х10е2 +/-2% 10
Оранжевый 18 х10е3 +/-0.25пФ 16
Желтый 22 х10е4 +/-0.5пФ 40
Зеленый 27 х10е5 +/-5% 25 или 20
Голубой 33 х10е6 +/-1% 32 или 30
Фиолетовый 39 х10е7 -20..+50% 50
Серый 47 х10е-2 -20. .+80% 3.2
Белый 56 х10е-1 +/-10% 63
Серебристый 68 2.5
Золотой 82 1.6

 

Наиболее употребляемые ряды номинальных значений емкостей

Таблица 17

Номинальное напряжение (UH).

Это напряжение, обозначенное на конденсаторе (или указанное в доку­ментации), при котором он может работать в заданных условиях в течение срока службы с сохранением пара­метров в допустимых пределах. Номинальное напря­жение зависит от конструкции конденсатора и свойств применяемых материалов. При эксплуатации напряже­ние на конденсаторе не должно превышать номиналь­ного. Для многих типов конденсаторов с увеличением температуры (как правило, более 70…85 °С) допускаемое напряжение (Ut) снижается.

 Тангенс угла потерь (tg б).

Характеризует активные потери энергии в конденсаторе. Значения тангенса угла потерь у керамических высокочастотных, слюдяных, полистирольных и фторопластовых конденсаторов лежат в пределах (10…15)х10е-4 , поликарбонатных (15…25)х10е-4, керамических низкочастотных 0,035, оксидных конденсаторов (5…35)%, полиэтилентерефталатных 0,01… 0,012.

Величина, обратная тангенсу угла потерь, называется добротностью конденсатора.

Сопротивление изоляции и ток утечки.

Эти пара­метры характеризуют качество диэлектрика и исполь­зуются при расчетах высокомегомных, времязадающих и слаботочных цепей. Наиболее высокое сопротивление изоляции у фторопластовых, полистирольных и полипропиленовых конденсаторов, несколько ниже у низко­частотных керамических, поликарбонатных и лавсановых конденсаторов. Самое низкое сопротивление изоляции у сегнетокерамических конденсаторов.

Для оксидных конденсаторов задают ток утечки, зна­чения которого пропорциональны емкости и напряжению. Наименьший ток утечки имеют танталовые конденсаторы (от единиц до десятков микроампер), у алюминиевых конденсаторов ток утечки, как правило, на один-два порядка выше.

Температурный коэффициент емкости (ТКЕ).

Это параметр, применяемый для характеристики конденса­торов с линейной зависимостью емкости от темпера­туры. Определяет относительное изменение емкости от температуры при изменении ее на один градус Цель­сия. Значения ТКЕ керамических конденсаторов и их ко­дированные обозначения приведены в табл. 18.

Значения ТКЕ керамических конденсаторов и их условные обозначения

Таблица 18. 

 * *В случаях, когда для обозначения группы ТКЕ требуется два цвета, второй цвет может быть представлен цветом корпуса.


 Слюдяные и полистирольные конденсаторы имеют ТКЕ в пределах (50…200)х10е-61/°С, поликарбонатные ±50х10е-61/°С . Для конденсаторов с другими видами диэлектрика ТКЕ не нормируется. Допускаемое измене­ние емкости сегнетокерамических конденсаторов с нели­нейной зависимостью ТКЕ приведено в табл. 19.

Изменение емкости керамических конденсаторов с не нормируемым ТКЕ

Таблица 19

Условное обозна­чение групп

Допускаемое изменение ем­кости в интер­валах температур от —60 до +85 °С

Новое обозначение*

Старое обозначение

цвет покрытия

цвет

маркировочного знака

Н10 ± 10

Оранжевый + черный

Оранжевый

Черный

Н20

+ 20

Оранжевый + красный

»

Красный

Н30 + 30

Оранжевый + зеленый

»

Зеленый

Н50

+ 50

Оранжевый + голубой

»

Синий

Н70

— 70

Оранжевый + фиолетовый

»

Н90

— 90

Оранжевый + белый

»

Белый

* В случаях, когда для обозначения группы требуется два цвета, второй цвет может быть представлен цветом корпуса.

Источник: В. Присняков. В Помощь Радиолюбителю №109 



ПОДЕЛИТЕСЬ С ДРУЗЬЯМИ



П О П У Л Я Р Н О Е:

  • Схемы включения операционных усилителей
  • Типы и схемы включения операционных усилителей. Всё про обратную связь усилителей.

    Операционные усилители часто используются для выполнения различных операций: суммирования сигналов, дифференцирования, интегрирования, инвертирования и т. д. А также операционные усилители были разработаны как усовершенствованные
    балансные схемы усиления.
    Подробнее…

  • Цветовая маркировка транзисторов.
  • Таблица определения типа транзистора по цветовой маркировке Подробнее…
  • Распиновка всех разъёмов компьютера
  • Цоколёвка внутренних и внешних разъёмов персонального компьютера, ноутбука.

    В компьютере есть много разных разъёмов для подключения множества различных устройств: клавиатуры, мышь, принтеры, модемы, монитор, игровой джойстик и тд.

    В таблицах, ниже приведены цоколёвка и распиновка внутренних и внешних разъёмов персонального компьютера.

    Подробнее…


Популярность: 20 054 просм.

Конденсаторы

  • • Определите распространенные типы конденсаторов и способы их использования.
  • • Основные обозначения схем конденсаторов

Рис. 2.1.1 Основные обозначения схем конденсаторов

Конденсаторы (и катушки индуктивности) обладают способностью накапливать электрическую энергию, катушки индуктивности накапливают энергию в виде магнитного поля вокруг компонента, а конденсатор хранит электрическую энергию в виде ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОГО ПОЛЯ, которое создается между двумя тонкими листами металла, называемыми «пластинами», которые у каждого свой электрический потенциал (или напряжение).

На рис. 2.1.1 показаны обозначения схем в Великобритании и США для различных типов конденсаторов. Основной конденсатор с фиксированным номиналом состоит из двух пластин, сделанных из металлической фольги, разделенных изолятором. Это может быть сделано из различных изоляционных материалов с хорошими ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИМИ свойствами. Некоторые основные типы конструкции конденсатора показаны на рис. 2.1.2а.

Рис. 2.1.2 Общие типы конденсаторов

Конденсаторы

имеют много применений.

Конденсаторы

находят множество применений в электронных схемах.Каждая цель использует одну или несколько функций, описанных в этом модуле. На рис. 2.1.2 показаны различные конденсаторы. Типичное использование может включать:

  • Высоковольтный электролитик, используемый в источниках питания.
  • Электролитический осевой; меньшее напряжение меньшего размера для общего назначения, где требуются большие значения емкости.
  • Диск керамический высоковольтный; малый размер и значение емкости, отличные характеристики допуска.
  • Металлизированный полипропилен; небольшой размер для значений до 2 мкФ, хорошая надежность.
  • Субминиатюрный конденсатор с многослойным керамическим чипом (поверхностный монтаж). относительно высокая емкость для размера, достигаемая за счет нескольких слоев. Фактически несколько конденсаторов параллельно.

Рис. 2.1.3 Конструкция — Конденсаторы постоянной величины

Конструкция конденсатора

Конструкция неполяризованных конденсаторов аналогична конструкции многих типов. Различия заключаются в площади пластин и типе диэлектрического материала, используемого для данной емкости; В идеале диэлектрик, выбранный для любого конденсатора, должен соответствовать трем основным критериям.

1. Он будет как можно тоньше, потому что емкость обратно пропорциональна расстоянию между пластинами.

2. Диэлектрическая проницаемость материала должна быть максимально высокой, поскольку диэлектрическая проницаемость напрямую влияет на эффективность диэлектрика.

3. Диэлектрическая прочность должна быть достаточной, чтобы выдерживать требуемое номинальное напряжение конденсатора.

Каждый из основных типов конденсаторов, показанных на рис. 2.1.3 (кроме типов миниатюрных керамических микросхем), будет покрыт изолирующим слоем (часто эпоксидной смолой).

Рис. 2.1.4 Конструкция электролитического конденсатора

Конденсаторы электролитические

Конструкция электролитических конденсаторов в некотором роде похожа на конденсатор из фольги. За исключением того, что, как показано на рис. 2.1.4, слои между фольгой теперь представляют собой два очень тонких слоя бумаги, один из которых образует изолятор (3), разделяющий свернутые пары слоев, а другой — слой ткани (4). между положительной (1) и отрицательной (2) пластиной из фольги, пропитанной электролитом, который делает ткань проводящей!

Из предыдущего абзаца может показаться, что намокшая ткань вызывает короткое замыкание между пластинами.Но настоящий диэлектрический слой создается после завершения строительства в процессе, называемом «Формование». Через конденсатор пропускается ток, и под действием электролита на положительной пластине образуется очень тонкий слой оксида алюминия (5). Именно этот чрезвычайно тонкий слой используется в качестве изолирующего диэлектрика. Это обеспечивает конденсатор очень эффективным диэлектриком, что дает значения емкости во много сотен раз больше, чем это возможно для обычного пластикового пленочного конденсатора аналогичного физического размера.

Обратной стороной этого процесса является то, что конденсатор поляризован и к нему не должно подаваться напряжение обратной полярности. Если это происходит, изолирующий оксидный слой очень быстро отделяется от положительной пластины, позволяя конденсатору пропускать большой ток. Когда это происходит в запечатанном контейнере, «жидкий» электролит быстро закипает и быстро расширяется. Это может привести к сильному взрыву в считанные секунды! НИКОГДА не подключайте электролитический конденсатор неправильно! Из-за этой опасности электролитические конденсаторы имеют маркировку, показывающую полярность их соединительных проводов.Общая маркировка полярности (6) показана на рис. 2.1.4 и состоит из полосы минусовых (-) символов, обозначающих отрицательный вывод конденсатора.

Обратите также внимание на то, что на конце конденсатора есть три канавки, обеспечивающие слабое место в герметичном корпусе, так что в случае взрыва верхняя часть корпуса выйдет из строя, что, как мы надеемся, минимизирует повреждение окружающих компонентов.

Все конденсаторы, независимо от их типа, также имеют максимально безопасное рабочее напряжение (Vwkg). Если напряжение, указанное на конденсаторе (7), превышено, существует высокий риск того, что изоляция диэлектрического слоя, разделяющего две пластины, выйдет из строя и вызовет короткое замыкание между пластинами, это также может вызвать быстрый и сильный перегрев, что приведет к возможный взрыв.

Рис. 2.1.5 Переменные конденсаторы

Конденсаторы переменные

Переменные конденсаторы, показанные на рис. 2.1.5 используются в качестве настроечных конденсаторов в AM-радиоприемниках, хотя в значительной степени они были заменены диодами «варикап» (переменной емкости), имеющими небольшую емкость, которая может изменяться путем приложения переменного напряжения. но конденсаторы с механической регулировкой все еще можно найти на принципиальных схемах и в каталогах поставщиков для замены.

Настроечные конденсаторы, независимо от их типа, обычно имеют очень малые значения емкости, обычно от нескольких пФ до нескольких десятков пФ. Большие типы воздушных диэлектриков, такие как анимированный на рис. 2.1.5, были заменены миниатюрными типами диэлектриков из ПВХ, как показано в правом верхнем углу на рис. 2.1.5. Вид спереди и сзади показывает крошечные предустановленные или подстроечные конденсаторы, доступ к которым осуществляется через отверстия в задней части корпуса).

Обозначения переменных конденсаторов

Рис. 2.1.6 Обозначения переменных и предварительно установленных конденсаторов

Обозначения для переменных конденсаторов приведены на рис. 2.1.6. Переменные конденсаторы часто доступны как компоненты GANGED. Обычно два переменных конденсатора регулируются с помощью одного управляющего винта. Символ стрелки указывает на переменный конденсатор (настраивается пользователем оборудования, а диагональ Т-образной формы указывает на предварительно установленный конденсатор, только для технической настройки. Пунктирная линия, соединяющая пару переменных конденсаторов, указывает на то, что они объединены в группу.

Эти небольшие предустановленные конденсаторы доступны во множестве очень маленьких конструкций и работают аналогично более крупным переменным, с крошечными вращающимися пластинами и, как правило, диэлектрическими слоями из ПВХ-пленки между ними.Их емкость составляет всего несколько пикофарад, и они часто используются в сочетании с более крупными переменными конденсаторами (и даже устанавливаются внутри корпуса настроечных конденсаторов) для повышения точности.

Паразитная емкость

— полное руководство, которое вам нужно знать

Вы слышали термин «емкость»? Прежде чем мы погрузимся в обсуждение емкости и паразитной емкости, важно понять, что такое конденсатор.

Конденсатор — это жизненно важная электронная деталь, которая в полной мере использует способность нескольких электрических полей проходить через изолятор (Ng and Saran, 1996).Конденсаторы (часто называемые конденсаторами) — это энергосберегающие компоненты, которые широко используются в телевизорах, радиоприемниках и другом типе электронного оборудования.

Теперь мы подробно обсудим емкость и паразитную емкость, а также ее влияние на схемы печатных плат.

1 、 Что такое паразитная емкость?

Емкость — это свойство набора проводников или электрического проводника, которое точно измеряется количеством разделенного электрического заряда (Geaghan, 2013).Емкость часто сохраняется на единицу изменения или колебания электрического потенциала.

Стоит отметить, что емкость также указывает на соответствующее накопление электроэнергии.

Паразитная емкость — это тип емкости; нежелательная, избыточная или предпочтительно неизбежная емкость, индуцированная в различных электронных компонентах из-за их параллельного выравнивания, обычно известна как паразитная емкость.

Обратите внимание, что паразитная емкость — это особый вид погрешности измерения, который часто определяется как емкость между различными соединениями в приспособлении или / и на конце пинцета.К измерению конденсатора добавляется разумное количество паразитной емкости, если учреждение открыто.

При этом, если компенсация открывается полностью, она может быть точно компенсирована паразитной емкостью, генерируемой в зажимном приспособлении. Инженеры знают, что высокочастотная система, работающая в радиочастотном и микроволновом диапазоне, обычно сталкивается с этим эффектом.

Стоит отметить, что в катушках индуктивности паразитная емкость порождает ряд сопротивлений, в то время как на печатных платах обычно наблюдается изменение рабочей точки наведенной емкости.

Все основные элементы схемы, такие как диоды, катушки индуктивности и транзисторы, как правило, имеют внутреннюю емкость, и это может привести к тому, что их поведение или рисунок будут немного отличаться от «идеальных» элементов схемы. Кроме того, между любыми двумя проводниками существует ненулевая емкость (McAllister, 1991).

Имейте в виду, что это может быть значительным или более выраженным на более высокой частоте, особенно когда проводники расположены близко друг к другу, например, печатная плата или следы проводов.

Изображение 1: Паразитная емкость

в печатной плате

В высоковольтных и высокочастотных системах проводникам не нужен другой проводник для создания емкости между ними.Это потому, что это вызвано просто взаимодействием с окружающей средой. Обратите внимание, что в печатных платах (PCB) это часто приводит к появлению большого количества нежелательной или ненужной емкости, которая может повлиять на производительность системы.

Компьютеризированные программы автоматизации проектирования электроники, которые используются при проектировании большинства коммерческих печатных плат, могут вычислять паразитную емкость и другие паразитные воздействия как дорожек печатной платы, так и компонентов и, как правило, включать их в бесценное моделирование работы схемы. Это известно как паразитарная экстракция (Kao, Lo, Singh, & Basel, 2001).

Стоит отметить, что паразитной емкостью обычно можно пренебречь; Сказав это, во многих высокочастотных электрических цепях это может оказаться огромной проблемой.

В большинстве схем усилителя с расширенными частотными характеристиками паразитная емкость между входом и выходом может действовать как активный путь обратной связи, который заставляет электрическую цепь часто колебаться с более высокой частотой.Имейте в виду, что эти нежелательные и неизбежные колебания известны как паразитные колебания (Palmer & Joyce, 2003).

Используя рисунок ниже, мы можем легко рассчитать паразитную емкость для проводника в любой подложке печатной платы. Обратите внимание, что эту емкость теоретически можно использовать в различных местах, где требуются небольшие дискретные конденсаторы, но в большинстве случаев это неэффективный способ.

Кроме того, высокочастотные системы могут создавать емкость между нижним и верхним слоями; При этом из-за изоляции между этими слоями она будет в пренебрежимо малом диапазоне — около трех пФ на см2.

Теперь мы обсудим влияние паразитной емкости.

Эффекты

Важно помнить, что в большинстве высокочастотных усилителей паразитная емкость может легко сочетаться с некоторой паразитной индуктивностью, такой как выводы компонентов, с образованием различных резонансных цепей, которые также могут приводить к явлению, называемому паразитными колебаниями.

Почти во всех катушках индуктивности паразитная емкость может резонировать с индуктивностью на некоторой высокой частоте, что приводит к саморезонансной индукции; это известно как собственная резонансная частота.Выше этой частоты индуктор имеет емкостное реактивное сопротивление.

Разработчики электрических цепей стараются минимизировать или исключить паразитные емкости, если это возможно. Они часто делают это, тщательно сохраняя краткость всех выводов электронных компонентов и группируя эти части таким образом, чтобы исключить емкостную связь. Паразитная емкость цепи нагрузки, жестко подключенной к выходу операционных усилителей, может снизить их полосу пропускания.

Для большинства высокочастотных электрических цепей требуются специальные методы проектирования, такие как тщательное разделение компонентов и проводов, защитные кольца, плоскости питания, плоскости заземления, экранирование между выходом и входом, заделка полосковых линий и линий, чтобы минимизировать влияние нежелательной емкости .

В этом разделе мы охватили большую территорию. В следующем разделе мы обсудим разницу между паразитной и паразитной емкостью. Хотя эти термины часто используются как синонимы, есть некоторые важные различия, о которых вам следует знать.

Изображение 2: Паразитная емкость

2 、 Разница между паразитной и паразитной емкостями

Когда два электрических проводника или части находятся в физической близости, несут заряд и между ними существует определенный потенциал напряжения, они, скорее всего, образуют между собой виртуальный конденсатор; это верно, даже если все проводники должным образом изолированы.

Обратите внимание, что виртуальный конденсатор между этими проводниками часто называют паразитной емкостью.

Паразитная емкость определяется как неизбежная, избыточная и нежелательная емкость между 2 или более электрическими проводниками, которая имеет тенденцию существовать из-за близости и обычно вызывает неидеальное поведение электрической цепи.

Паразитная емкость, как ее часто считают, представляет собой разновидность паразитной емкости. Обратите внимание, что это емкость от проводника к конкретному окружению, которая является суммой электрических проводников в окружающей среде и обратно пропорциональна точному расстоянию до каждого из проводников окружающей среды.

Паразитная емкость на более высоких частотах
Стоит отметить, что на более высокой частоте на протекание тока в цепи часто влияет паразитная емкость. Это связано с тем, что конденсаторы, как правило, становятся намного лучше проводниками при увеличении частоты.

Обратите внимание, что чем выше частота в цепи, тем больше конденсатор будет проводить как резистор, приближаясь к короткому замыканию. Также имейте в виду, что конденсатор действует скорее как провод с бесконечной частотой.В результате вы можете представить, что паразитная емкость может быть реальной проблемой на более высоких частотах, так как ее эффекты не сильно влияют на вещи на более низких частотах (Queiroz and Calôba, 1990). Паразитная емкость, возникающая на более высоких частотах, может случайно соединить опорную плоскость любой печатной платы с шасси.

Также стоит упомянуть, что паразитная емкость может образовываться между проводящими телами, несущими заряд. Паразитная емкость может возникать между металлическим столом или стулом и печатной платой, расположенной на нем (это менее вероятно, если стол или стул сделаны из изоляционного материала, например дерева).Вот почему проектирование схемы для более высоких частот часто означает, что больше внимания следует уделять общему дизайну, особенно в отношении компоновки печатной платы или конкретного размещения проводящего тела по отношению к другому проводящему телу.

В следующем разделе мы обсудим тенденции паразитной емкости и то, как на них влияют три переменных.

3 、 Тенденции рассеянной емкости

Три основных фактора в конструкции конденсатора определяют количество создаваемых паразитных емкостей.Все эти факторы влияют на паразитную емкость, влияя на величину потока электрического поля, который будет развиваться при определенной величине силы электрического поля (это напряжение между любыми двумя пластинами) (Shen, 2005).

Расстояние между пластинами

Если все остальные факторы остаются постоянными, большее расстояние между пластинами дает меньшую паразитную емкость; с другой стороны, более близкое расстояние между пластинами может привести к увеличению паразитных емкостей. Более близкое расстояние между пластинами может привести к более высокой силе поля. И для любого конкретного напряжения, приложенного к двум пластинам, это приводит к относительно высокому потоку поля (заряд, накопленный на обеих шкалах).

Площадь плиты

Все остальные переменные постоянны; Большая площадь пластины обеспечивает большую паразитную емкость, а меньшая площадь пластины создает меньшую паразитную емкость.

Диэлектрический материал

При сохранении постоянных всех других переменных более высокая диэлектрическая проницаемость диэлектрического материала создает большую паразитную емкость, а меньшая диэлектрическая проницаемость диэлектрического материала создает меньшую паразитную емкость.

Относительная диэлектрическая проницаемость указывает диэлектрическую проницаемость материалов; он близок к вакууму (чистому) (Rubin, Ho, 2018).Например, стекло с относительной диэлектрической проницаемостью семь в семь раз больше стандартной диэлектрической проницаемости вакуума. Следовательно, это приведет к созданию потока электрического поля, который в семь раз сильнее, чем в чистом вакууме, когда все другие переменные равны.

В этой главе мы обсудили различные тенденции паразитных емкостей и факторы, которые влияют на паразитную емкость. В следующем разделе мы рассмотрим некоторые способы снижения паразитной емкости.

Изображение 3: Паразитная емкость

4 、 Как уменьшить паразитную емкость

Во многих приложениях паразитная емкость между несколькими сигнальными линиями может истощить или повлиять на всю конструкцию.Стоит отметить, что на более низких частотах паразитной емкостью часто можно пренебречь. Однако на высоких частотах это могло быть основной проблемой в электрических цепях. Мы можем контролировать паразитные емкости на уровне макета.

Паразитные емкости часто возникают из-за электрической связи, возникающей между сигнальной линией и другой сигнальной линией или подложкой и сигнальной линией. Стоит отметить, что во многих конструкциях может стать существенным снижение паразитной емкости конкретной цепи относительно других сигналов.

Это некоторые из наиболее эффективных методов уменьшения паразитной емкости:

1. Увеличение расстояния между различными цепями из конкретного набора имеет решающее значение (для чего очень важна паразитная емкость).

2. Я использую более высокие металлы для тех сетей, где паразитная емкость жизненно важна.

3. Предотвращение чрезмерной параллельной фрезерования металлов

4. Поместите другой опорный сигнал между различными сетями, для которых требуется низкая паразитная емкость (где паразитная емкость не существенна).Это называется экранированием.

В этой главе рассматриваются четыре способа уменьшения паразитной емкости. В следующем разделе мы обсудим паразитную емкость трансформаторов.

Изображение 4: емкости на уровне схемы

Паразитная емкость 5 Ом в трансформаторе

Трансформаторы являются необходимыми и важными элементами схемы, такими как индукторы и резисторы (Смил, 2017). Они используются практически во всех электронных системах, работающих от сети переменного тока.Следовательно, они широко используются.

Идеальные трансформаторы передают напряжение во вторичную обмотку из первичной обмотки с использованием чистой магнитной взаимной индукции (Han, Chau, and Zhang, 2017). Поскольку первичная обмотка полностью индуктивна, любые скачки напряжения, вероятно, подавляются. Кроме того, имейте в виду, что высокочастотные гармоники и шум не обладают достаточной энергией, чтобы вызвать магнитное напряжение. Другими словами, идеальные трансформаторы можно рассматривать как фильтры нижних частот.

Стоит отметить, что любые два проводника, расположенные рядом друг с другом, должны образовывать конденсатор.

Неблагоприятные эффекты емкости трансформатора

• Высокие скачки напряжения переходного характера могут передаваться от первичного трансформатора ко вторичному через емкостную связь.

Решение

• Используйте медный экран между первичным и вторичным трансформатором.

• Используйте качественный трансформатор второй шпульки.

Изображение 5: Неблагоприятные эффекты емкости трансформатора

6 、 Вывод

Это был учебник по паразитной емкости, содержащий всю информацию. Мы надеемся, что вам понравилось, и вы воспользуетесь им по максимуму.

OurPCB — ваш надежный источник бесплатной информации о производителях печатных плат. Если вы ищете прототип печатной платы или нуждаетесь в сборке печатной платы, у нас есть то, что вам нужно. Если вы ищете решение, отвечающее вашим потребностям, вы можете связаться с нами. Наша команда инженеров и экспертов ответит на все ваши вопросы в ближайшее время. Наша печатная плата знает, как позаботиться о ваших интересах и потребностях. Не могли бы вы написать нам по адресу sales @ ourpcb.сеть?

Что такое емкостной преобразователь? — Определение, принцип, преимущества, недостатки и использование

Определение: Емкостной преобразователь используется для измерения смещения, давления и других физических величин. Это пассивный преобразователь, поэтому для работы ему требуется внешнее питание. Емкостной преобразователь работает по принципу переменной емкости. Емкость емкостного преобразователя изменяется по многим причинам, таким как перекрытие пластин, изменение расстояния между пластинами и диэлектрическая проницаемость.

Емкостной преобразователь содержит две параллельные металлические пластины. Эти пластины разделены диэлектрической средой, которая представляет собой воздух, материал, газ или жидкость. В обычном конденсаторе расстояние между пластинами фиксировано, но в емкостном преобразователе расстояние между ними варьируется.

Емкостной преобразователь использует электрическую величину емкости для преобразования механического движения в электрический сигнал. Входная величина вызывает изменение емкости, которая напрямую измеряется емкостным преобразователем.

Конденсаторы измеряют как статические, так и динамические изменения. Смещение также измеряется напрямую путем подсоединения измеримых устройств к подвижной пластине конденсатора. Он работает как в контактном, так и в бесконтактном режимах.

Принцип работы

Уравнения ниже выражают емкость между пластинами конденсатора

Где A — площадь перекрытия пластин в м 2
d — расстояние между двумя пластинами в метрах
ε — диэлектрическая проницаемость среды в Ф / м
ε r — относительная диэлектрическая проницаемость
ε 0 — диэлектрическая проницаемость свободной площади

Принципиальная схема емкостного преобразователя с параллельными пластинами показана на рисунке ниже.

Изменение емкости происходит из-за физических переменных, таких как смещение, сила, давление и т. Д. Емкость преобразователя также изменяется из-за изменения их диэлектрической проницаемости, что обычно связано с измерением уровня жидкости или газа.

Емкость преобразователя измеряется по мостовой схеме. Выходное сопротивление преобразователя равно

.

Где, C — емкость
f — частота возбуждения в Гц.

Емкостной преобразователь в основном используется для измерения линейного смещения.Емкостной преобразователь использует следующие три эффекта.

  1. Изменение емкости преобразователя из-за перекрытия пластин конденсатора.
  2. Изменение емкости связано с изменением расстояний между пластинами.
  3. Емкость изменяется из-за диэлектрической проницаемости.

Для измерения смещения используются следующие методы.

1. Преобразователь, использующий изменение площади пластин — Уравнение ниже показывает, что емкость прямо пропорциональна площади пластин. Соответственно изменяется и емкость с изменением положения пластин.

Емкостные преобразователи используются для измерения большого смещения от 1 мм до нескольких см. Площадь емкостного преобразователя изменяется линейно в зависимости от емкости и смещения. Изначально нелинейность в системе возникает из-за ребер. В противном случае он дает линейный отклик.

Емкость параллельных пластин равна

.

где x — длина перекрывающейся части пластин
ω — ширина перекрывающейся части пластин.

Чувствительность смещения постоянна, и поэтому она дает линейную зависимость между емкостью и смещением.

Емкостной преобразователь используется для измерения углового смещения. Он измеряется подвижными пластинами, показанными ниже. Одна из пластин преобразователя неподвижная, а другая подвижная.

Векторная диаграмма преобразователя показана на рисунке ниже.

Угловое перемещение изменяет емкость преобразователей.Емкость между ними максимальна, когда эти пластины перекрывают друг друга. Максимальное значение емкости выражается как

Емкость под углом θ выражается как

θ — угловое смещение в радианах. Чувствительность к изменению емкости определяется как

180 ° — это максимальное значение углового смещения конденсатора.

2. Преобразователь, использующий изменение расстояния между пластинами — Емкость преобразователя обратно пропорциональна расстоянию между пластинами.Одна пластина преобразователя неподвижна, а другая подвижна. Смещение, которое необходимо измерить, связано с подвижными пластинами.

Емкость обратно пропорциональна расстоянию, из-за которого конденсатор показывает нелинейный отклик. Такой тип преобразователя используется для измерения малых перемещений. Векторная диаграмма конденсатора представлена ​​на рисунке ниже.

Чувствительность преобразователя непостоянна и варьируется от места к месту.

Преимущество емкостного преобразователя

Ниже приведены основные преимущества емкостных преобразователей.

  1. Для работы требуется внешнее усилие, поэтому он очень полезен для небольших систем.
  2. Емкостной преобразователь очень чувствителен.
  3. Он дает хорошую частотную характеристику, поэтому используется для динамического исследования.
  4. Преобразователь имеет высокое входное сопротивление, следовательно, они имеют небольшой эффект нагрузки.
  5. Для работы требуется небольшая выходная мощность.

Недостатки емкостного преобразователя

Основные недостатки преобразователя следующие.

  1. Металлические части преобразователей требуют изоляции.
  2. Рама конденсатора требует заземления для уменьшения влияния паразитного магнитного поля.
  3. Иногда преобразователь демонстрирует нелинейное поведение из-за краевого эффекта, который контролируется с помощью защитного кольца.
  4. Кабель, соединяющий датчик, вызывает ошибку.

Использование емкостного преобразователя

Ниже приведены варианты использования емкостного преобразователя.

  1. Емкостной преобразователь используется для измерения как линейного, так и углового смещения. Он чрезвычайно чувствителен и используется для измерения очень малых расстояний.
  2. Используется для измерения силы и давления. Сила или давление, которые должны быть измерены, сначала преобразуются в смещение, а затем смещение изменяет емкости преобразователя.
  3. Он используется в качестве датчика давления в некоторых случаях, когда диэлектрическая проницаемость датчика изменяется в зависимости от давления.
  4. Влажность газов измеряется емкостным датчиком.
  5. Преобразователь использует механический модификатор для измерения объема, плотности, веса и т. Д.

Точность преобразователя зависит от изменения температуры до высокого уровня.

ШАПКИ ВМЕСТИМОСТИ

И ЯГИС

МОДЕЛИРОВАНИЕ И ПОНИМАНИЕ МАЛЕНЬКИХ БАЛКОВ

ЧАСТЬ 8: ВМЕСТИМОСТЬ ШАПКИ И ЯГИС

Л.Б. Чебик, W4RNL

Что касается горизонтальных антенн, кажется, что шляпы емкости вышли из моды. Однако мы можем упускать из виду полезные средства сокращения антенн Яги, пренебрегая тем, что некоторые называют «загрузка емкости». Фактически, используя шляпы, мы можем построить весьма полезную двухэлементную Яги и получить что-то сверх индуктивной нагрузки.

Элементы предлагаемого Яги были чуть менее 75% от полного размера, поэтому я рассчитал предполагаемый размер шляпы с использованием обычных средств для антенн до примерно 2/3 нормальной длины.В результаты были далеки от размеров, смоделированных на NEC-2. Емкость укороченная 2-х элементная Яги для 10-метровой дистанции, построенный в качестве тестового прототипа, полностью соответствовал результатам NEC. Успех антенны предположил, что традиционные методы расчета шляп могут потребовать некоторых доработка для калибровки под модели NEC. Стоит отметить и калибровку, и антенну, если не по какой-либо другой причине, кроме как восстановить способность шляп к репертуару техник построения укороченные лучи яги.

Моделируемые антенны со шляпами

Шляпа — это «нагружающий» узел, прикрепленный к концу (-ям) антенного элемента. Имеет два очень важные свойства. Во-первых, он используется для приведения укороченной антенны в резонанс или другой специфический набор характеристик. Пример использования шляпы не для точки подачи резонанс — это сокращение паразитного элемента в Яги. Во-вторых, шляпа не способствует излучению всего антенного элемента.

В этих двух характеристиках шляпа действует как сосредоточенная постоянная нагрузка, вставленная в точка питания (центральная нагрузка для диполя, базовая нагрузка для вертикальной) или вдоль антенного элемента (средняя нагрузка для диполя, центральная нагрузка для вертикальной). Для данной длины антенны примерно до 60 градусов (для вертикали или для каждой стороны диполя) шляпа обычно обеспечивает большую эффективность чем другие формы загрузки.

Шляпа выполняет свою функцию как значимая физическая конструкция, а не как совокупность составная часть.Для таких программ, как NEC и MININEC, антенна — это просто физическая структура вдоль какие токи текут. Индуктивные и емкостные нагрузки рассматриваются как сосредоточенные константы. Шляпы, однако они являются частями структуры и моделируются как таковые. Таким образом, модели могут дать некоторое представление в шляпу.


Рис. 1. Течение тока по «изогнутой» вертикальной антенне.

К шляпе относится изогнутая антенна, элемент которой начинается в одном направлении. и в определенный момент взлетает в направлении на 90 градусов.Согнутый вертикальный поверх идеального Земля, смоделированная в Рисунок 1 , иллюстрирует ток, протекающий вдоль антенны. Обратите внимание, что ток в изогнутой части значительно влияет на общую диаграмму направленности антенны, как показано в диаграмме направленности в дальней зоне, смоделированной в Рисунок 2 .


Рис.2 Диаграмма дальнего поля изогнутой вертикали, показывающая как вертикальную, так и горизонтальную поляризацию составные части.

Шляпа, напротив, представляет собой симметричную конструкцию.Хотя Рисунок 3 показывает тройник конфигурации, любое количество симметричных структур достигает той же цели. Среди более распространенными формами являются спицы, круглые диски и другие конструкции открытого типа с периметрами, включая квадраты, шестиугольники и восьмиугольники. Подойдут даже треугольники или простые встречные провода хорошо, пока сохраняется симметрия. Рисунок 4 показывает несколько примеров шляпных структур.


Рис. 3 Течение тока по элементам конструкции шляпы.
Рис. 4 Некоторые примеры шляпных конструкций.

В соответствующих точках наружу от конца элемента, к которому прикреплена шляпа, токи равны, но текут в противоположных направлениях. В результате (если идеально) нет результирующего поля. или (в пределах строительства) незначительное поле. Рисунок 5 моделирует дальнее поле для антенны тот же вертикальный размер, что и у антенны Рис. 2 , но со шляпкой вместо изогнутой вершины.Там не является горизонтальной составляющей дальнего поля диаграммы направленности антенны.


Рис. 5 Схема дальней зоны заштрихованной вертикали. Обратите внимание на отсутствие горизонтальной составляющей.

Ток антенны распределяется по центру шляпки и течет равномерно, но на уменьшение значений вдоль шляпных спиц. Если конструкция имеет провод по периметру, ток тогда проходит от кончика спицы в двух направлениях, достигая минимального значения в середине периметра точки каркаса.Предполагая вертикальную часть антенны фиксированной длины, текущий уровень на ступица шляпы будет несколько выше текущего уровня на изгибе антенны, если Рисунок 1 . Нижний уровень изогнутой вертикали обусловлен взаимодействием полей при и возле точки изгиба.

Хорошо смоделированные антенны со шляпками обеспечивают тесную корреляцию со сконструированными антеннами. В моделях, которые я использовал, в основном элементе достаточно сегментов проводов, чтобы длина каждого сегмента аналогична длине сегмента в шляпе.Результаты были такими точен, поскольку мое скромное торговое оборудование позволяет мне воспроизводить.

Однако в моделях шляп как NEC-2, так и MININEC, как правило, точность, но по-разному. Некоторые модели шляп в NEC могут легко превышать рекомендуемые пределы для многопроволочных соединений и минимальных углов между прилегающими проводами. Если материал шляпы диаметра, отличного от диаметра основного антенного элемента, NEC-2 может реагировать на некоторые комбинации с маловероятными значениями усиления и импеданса источника.Хотя MININEC справляется с такими стыки, как само собой разумеющееся, чувствительны к острым углам между шляпными спицами. Более того, сложные конструкции шляп могут быстро превысить допустимое количество сегментов, разрешенных программа. Обе программы чувствительны к другим ограничениям. Тем не менее, модели закрытых конструкции шляп (со спицами и проволокой по периметру) показали тесную корреляцию между программами, в то время как отклонение между программами со шляпами, состоящими только из спиц, обычно было в пределах 2% или около того.Подозреваю, что гашение тока антенны внутри шляпных сборок имеет много чего делать с лучшими, чем ожидалось результатами моделирования.


Рис. 6 Переход от очень случайных методов моделирования к более точным. Стрелки указывают направления проводов от конца 1 к концу 2 в условных обозначениях таблицы проводов NEC. Образец диполя состоит из алюминиевого элемента размером 10,6 футов 1 дюйм и материала толщиной 1 дюйм, также используемого в шляпе, которая имеет 0,8 ‘спицы.

Моделирование грузоподъемности головных уборов также требует внимательного отношения к деталям в зависимости от данных. человек ищет от модели.Как показано на рис. 6 в части А, предполагает наиболее случайную технику в моделирование заключалось бы в создании диполя и затем добавлении обращенных наружу спиц на каждом конце. В заключение, соедините кончики спиц проводом по периметру. Хотя эта модель вернет правильные значения для усиления и импеданса точки питания, токи вдоль спиц будут неверными по отношению к фаза на левом (или начальном) конце модели. Например, в одной 10-метровой модели текущая фаза по спице составляет примерно -4.6 вместо 175,3, что случайный модель возвращается.

Переворачивание спиц на начальном конце для их моделирования от точки к ступице (основной элемент) исправит эту ошибку, как показано в части B. Однако использование одинарных проводов для соединения спиц приведет к вернуть ошибочное изменение фаз в средних точках проводов на обоих концах. Текущий наименьший в середине проводов периметра: это точка, в которой модель должна начинаться на одном конец и конец на другом.Для наиболее точного моделирования тока антенны каждый периметр сегмент следует разделить посередине на две жилы, как показано в части C. На начальном конце начните от середины и протяните провод до точки спицы. По окончании отделки моделируем последний провода от спиц до середин периметра.

Если вам требуется лишь немного данных от вашей модели вертикальной емкости, диполя или яги, подойдут более быстрые повседневные модели. Однако, если вы хотите получить максимальное понимание Характеристики и свойства антенны, моделировать с большой осторожностью.Даже с величайшей осторожностью в модели, остаются пределы того, какие модели могут рассчитывать по методу моментов, особенно в рамках неинженерных версий программ. Для дальнейших заметок о размещении головных уборов не на концах элемента атненна, см. Где Повесить шляпу? на этом сайте.

Итак, у нас есть укороченная антенна с симметричной физической концевой структурой, которая называется шапка. Однако такой взгляд на антенну еще не оправдывает называние сборки емкость шляпа.

Вместимость шляпы

Согласно классической аналогии с линиями передачи для антенн, мы можем рассматривать антенна как одиночная линия передачи с открытым проводом. Обычные виды антенн, исследованные из эта перспектива равна или короче четверти длины волны вертикалей или половины длины волны диполи. В случае отсутствия резонанса эти антенны будут иметь емкостное реактивное сопротивление. Следовательно, сосредоточены компонентные индуктивные нагрузки могут использоваться для увеличения их электрической длины.

В качестве альтернативы можно рассчитать величину, на которую антенна короче резонансной в электрических степенях. Если мы знаем характеристическое сопротивление линии передачи антенны, мы можем использовать этот показатель так же, как и для емкостных шлейфов параллельной линии, чтобы рассчитать необходимый размер соответствующего однопроволочного «шлейфа» для конца антенны.

Ответвитель для однопроводной линии передачи будет иметь конструкцию, отличную от параллельной. заглушки линии.Он будет представлять собой симметричную поверхность или каркас размера, обеспечивающего необходимый емкостное реактивное сопротивление, требуемое при расчете недостающего сегмента антенны. Это емкость шляпа.

Представление о шляпе как о «пластине» конденсатора может привести ко многим ошибочным представлениям о шляпы. Хотя реальные антенны имеют емкостную связь со многими проводящими объектами и поверхностями, емкость шляпы емкости не является функцией связи с чем-либо.Например, емкость между емкостными «пластинами» для диполя в свободном пространстве на частоте 3 МГц и 2/3 резонанса длина менее 0,05 пФ. «Емкость» шляпы — это функция емкостного реактивного сопротивления, необходимого для довести укороченную антенну до резонанса (или какой-либо другой спецификации) под линией передачи расчет по аналогии. Значение его расчета — преобразовать электрическое свойство реактивного сопротивления в физическую собственность: площадь. Стандартной модельной поверхностью для шляпы долгое время была круглая диск без толщины в изолированном свободном пространстве.Стандартные ссылки соотносят его диаметр с определенная емкость.

, где C — емкость в пФ, а d — диаметр диска в дюймах. 1

Емкость шляп с открытым каркасом, состоящих из спиц и (необязательно) периметр провода не такой, как у плоского диска. Шляпы с открытой рамой имеют конечную толщина. Более того, емкость шляпы будет зависеть от количества спиц в комплексе. манера.Следовательно, простая корреляция между диаметром диска и емкостью не работает. для этих типов головных уборов.

В качестве упражнения я сконструировал модели головных уборов на частоте 3 МГц для антенны длиной 60 и диаметром 1 дюйм. использование увеличивающегося количества спиц для конфигураций как для спиц, так и для проводов по периметру. В шляпы в моделях использовали проволоку № 28, чтобы приблизиться к состоянию, когда толщина была незначительной. относительно площади поверхности. Упражнение прекратилось на 32 спицах, что приближается или превышает рекомендованное NEC-2 количество соединений проводов в любой точке антенны.Данные точки включали 3, 4, 6, 8, 12, 16, 24 и 32 спицы, которые затем были преобразованы в кривые, соответствующие следующие уравнения:

, где L T — длина спицы, L S — самая короткая длина спицы (32 спицы), L L самый длинный длина спицы (на 3 спицах), N H — максимальное количество рассматриваемых спиц (32), а N X — максимальное количество спиц, о которых идет речь. Показатель EE равен

.

, где N L — наименьшее количество рассматриваемых спиц (3).Это простое упражнение по подгонке кривой сделало можно создавать графики на линейной базовой линии, как показано на рис. 7 .


Рис. 7 Зависимость требуемой длины спиц от количества спиц в головках «только спица» и в шляпках «спица плюс периметр провода» (от 3 до 32 спиц) на частоте 3 МГц для длинных 60-дюймовых диаметров алюминиевая антенна.

Значение кривых состоит в том, что они указывают на конвергенцию в районе примерно 60 дюймов.Это значение будет приблизительно соответствовать твердому диску, поскольку добавление дополнительных спиц не приведет к еще больше уменьшите длину каждой спицы. Диск диаметром 120 дюймов будет имеют емкость примерно 108 пФ. Это значение от 30% до 60% отличается от значений. генерируется любым из уравнений аналогии с линиями передачи. Тем не менее, можно соотнести шляпы с открытой рамкой в ​​соответствии с требованиями к нагрузке на антенный элемент и смоделированные шляпы в грубом, но систематическим образом.См. Приложение для дальнейших примечаний по калибровке аналогии передачи. расчеты к шляпам по модели NEC.

Какая бы ни была взаимосвязь между грузоподъемностью и требованиями к нагрузке, он будет работать одинаково хорошо для вертикального над идеальным грунтом и для каждого конца диполя в свободном пространстве без наземная справка любого рода. То же самое можно сказать и о шляпных конструкциях с открытой рамкой. Короче говоря, Это следует рассматривать так же, как мы думаем о емкостных шлейфах параллельных линий передачи: оба обеспечивают необходимое реактивное сопротивление там, где это необходимо.Как и заглушки, емкостные шляпы сброшены с их предписанной задачи из-за слишком тесной связи с внешними объектами.

Для некоторых дальнейших исследований вертикалей вместимости-шляпы — наряду с вариациями строгой «шляпной» верхней загрузки — см. 80-метровые вертикальные монополи половинной длины: лучший способ загрузки деталей 1-5.

Расчет вместимости Шляпы

Моделирование вместительной шляпы — это метод проб и ошибок без каких-либо ориентировочных приближений. шляпы подходящего размера.Однако, без значительных модификаций, классические VLF-вычисления шляпы размер дает сбивающее с толку руководство, если оно вообще есть. Дополнительные примечания по этому поводу см. В Приложении. Здесь мы кратко рассмотрим традиционную аналогию с линиями передачи.


Рис. 8 Биконическая линия передачи антенны и тонкопроволочная антенна.

На рисунке 8 показаны основные элементы двух антенн: конический диполь и провод. диполь. Для конической дипольной или биконической линии передачи отношение напряжения к току будет везде одинаково по длине диполя (без учета концов).Следовательно, антенна-передающая линия имеет постоянный или характеристический импеданс Z O . Только тонкопроволочные антенны Примерно это условие: полное сопротивление меняется вдоль провода и имеет наибольшее значение на концах. Однако полезно вычислить средний импеданс антенны и использовать это значение как если бы это было характеристическое сопротивление.

Как отметил Белроуз в своем обзоре разрешений интегралов, описывающих среднее характеристического импеданса (Zo) антенн существует как минимум четыре различных формулировки: Шелкунов, Лапорт, Хоу и Лабус (в редакции Джордана и Балмейна).Все были разработаны для низкочастотных приложений. 2 Все методы дают разные значения для Zo и, следовательно, для требуемого емкостного реактивного сопротивления нагрузки и связанной с ним емкости на частоте интерес. Рисунок 9 демонстрирует различия на частоте 30 МГц с использованием емкостного реактивного сопротивления в качестве сравнительный показатель для компенсирующей шляпы 30. Ни один близко не приближается к эталонной кривой реактивных сопротивлений, полученных из моделей NEC 30-длинных антенн, которые наиболее близко значения емкости, указанные в упражнениях, показанных ранее в Рис. 7 .


Рис. 9 Сравнение расчетных «нагрузочных» (компенсирующих) реактивных сопротивлений, полученных из нескольких формулировки уравнения характеристического сопротивления. Строка с надписью «NEC» — это кривая значений, полученных из реактивного сопротивления точки питания 30-длинных вертикалей над идеальным земля и 60-ти диполи в свободном пространстве.

Belrose применяет уравнение Хоу для получения результатов для импедансов точки питания, которые согласуются наиболее близко к результатам измерений.Для целей, объясненных в Приложении, отмечу Уравнение Шелкунова для иллюстрации методики расчета. Эта версия также используется Шульца и который появляется в публикациях ARRL. 3 Для дипольных антенн менее половины длина волны длинная,

, где Z 0 (av) — «средний» характеристический импеданс антенны, h — общая высота или длина антенного элемента, а — его радиус (где h и a в одних и тех же единицах, а h — намного больше, чем а).Для вертикальной антенны высотой четверть длины волны или менее множитель делится пополам:

Для ясности, следующее обсуждение будет ограничено укороченными вертикальными антеннами по крайней мере 60 электрических градусов в длину, то есть не менее двух третей полного размера. Чтобы применить обсуждение к диполям в свободном пространстве представьте себе диполь как две вертикали, расположенные между основанием.

Ни уравнение 5, ни примечания к другим версиям выше не являются основанием для соотнесение емкостных шляп с открытой рамкой с длинами антенных элементов различного диаметра по всей длине частотный диапазон ВЧ (от 3 до 30 МГц).Поскольку диаметр антенны составляет значительный процент длины антенны на ВЧ и изменяющейся по мере увеличения частоты, необходимо ввести корректирующий, основанный на отношении диаметра (или радиуса) к длине. Корректирующий диаметр будет дают стабильные результаты, поскольку диаметр главного элемента меняется на любой заданной частоте, но корреляция меняется с увеличением частоты. Следовательно, дополнительная частотная коррекция необходимо.

Остальная часть необходимых расчетов предоставлена ​​самыми последними выпусками ARRL Антенная книга .Разница (в электрических градусах) между укороченной антенной и полноразмерной антенной представляет собой количество градусов емкостного реактивного сопротивления, которое должно обеспечивать емкость шляпа. Требуемая емкостная нагрузка может быть найдена двумя простыми уравнениями:

, где Z O — только что рассчитанный средний характеристический импеданс, X C — требуемый емкостной реактивное сопротивление нагрузки в омах и является требуемой длиной нагрузки в электрических градусах, т. е. недостающая часть четверти длины волны.От емкостного реактивного сопротивления переходим к требуемому емкость

, где f — частота в МГц, а C — емкость в пФ. Якобы нам нужно только двигаться к уравнению 1, чтобы преобразовать это значение в диаметр емкости. Однако у нас уже есть Видно, что сложные конструкции шляп с открытой рамой не поддаются этому простому маневру.

Диполи емкости и Яги

Чтобы построить диполь с емкостной шляпкой, просто соорудите две вертикальные антенны, основание-основание, и подавать на базовом стыке.Размеры шапки емкости для любой заданной частоты и выбора материалы будут практически идентичны рассчитанным для вертикали. Ожидайте точки питания Импеданс 120-диполя должен быть примерно вдвое больше, чем у соответствующего 60-го вертикального: около 59 Ом. по сравнению с 28 Ом.

Горизонтальные диполи с ограничением емкости не испытывают тех же потерь на землю, что и устанавливаемые на землю вертикали. Предполагая, что структурные потери аналогичны вертикальным из-за выбора антенны и материалы шляпы, а также методы изготовления, диполь емкости-шляпы подлежит стандартным потери на отражение от земли, которые зависят от качества земли.Емкость-шляпа диполей радикально не изменяют импеданс их точки питания при моделировании на земле, что делает их разумными близкие совпадения для 50-коаксиальных линий питания. Более того, они почти не страдают от суженная полоса КСВ, характерная для диполей с центральной нагрузкой.

Сравнительное усиление 120 диполей (вдвое длиннее 60 вертикалей), когда центр загружены индуктором 300 Ом (щедрая цена на открытом воздухе), а при загрузке с высокой емкостью примерно 1.85 дБи и 2,05 дБи соответственно. Рисунок 10 демонстрирует причину разница: емкость диполя поддерживает близкие к тому же уровням тока — приращение для инкремент — как полноразмерный диполь, тогда как диполь с центральной нагрузкой показывает более низкие уровни тока везде вдоль элемента. Дифференциал усиления для диполя невелик, возможно, достаточно мал игнорировать в работе. Однако, когда такие диполи помещаются в двухэлементную Яги конфигурации, их достаточно для более значительного изменения производительности.


Рис. 10 Упрощенный портрет уровней тока вдоль полноразмерного, с центральной загрузкой, с средней загрузкой, и диполь с нагрузкой на шляпу.

Yagi с центральной загрузкой может достигать более высокого отношения передней части к задней части, которое может быть адаптировано к в некоторой степени за счет изменения индуктора Q отражателя. Однако это увеличение происходит за счет форвардного усиления. Шляпа-емкость Yagi демонстрирует более высокое усиление, приближающееся к значению полноразмерного Яги такого же интервала.В то же время его переднее / заднее соотношение существенно ограничено уровни достигаются полноразмерным двухэлементным Яги. Рисунок 11 показывает сравнительное свободное пространство азимутальные диаграммы для двух типов Яги с использованием одинаковых длин, диаметров и интервалы. Рисунок 12 показывает в графической форме усиление в 10-метровом диапазоне центральной нагрузки и яги с емкостной шляпой с элементами одинаковой длины, диаметра и расстояния. Рисунок 13 показывает соотношение передней и задней части по полосе для тех же антенн.


Рис.11 Диаграммы азимута в свободном пространстве для двухэлементных Яги с центральной загрузкой и грузоподъемностью. используя элементы одинаковой длины.
Рис. 12 Сравнительное усиление от 28 до 29,5 МГц двухэлементного Яги с центральной и высокой нагрузкой.
Рис.13 Сравнительные соотношения между передней и задней панелями в диапазоне от 28 до 29,5 МГц для центральной загрузки и максимальной нагрузки. загружен 2-х элементный Яги.

Вес, связанный с относительными преимуществами центрально-загруженной и вместительной шляпы Yagis зависит от требований приложения.Для общей любительской работы наибольший Преимущество Yagi с высокой пропускной способностью может заключаться в его более широкой кривой КСВ-полосы. Рисунок 14 сравнивает 10-метровые двухэлементные Яги сопоставимого расстояния. Модель вместимость-шляпа Подробнее примерно соответствует характеристикам полноразмерной антенны, чем модель с центральной загрузкой (установлен на нагрузку Q 300). Кроме того, емкость Яги сохраняет и другие свои характеристики — коэффициент усиления. и соотношение передней и задней части — в более широкой полосе пропускания.Емкость-шляпа Яги по крайней мере кандидат в небольшую моно-группу Yagi — если можно ее построить.


Рис.14 Кривые ширины полосы КСВ для полноразмерных двухэлементных элементов с центральной нагрузкой и высокой нагрузкой. Яги, относительно импеданса точки питания.
Создание потенциала — Hat Yagi

Испытательная антенна представляла собой 10-метровую двухэлементную Яги следующих размеров: управляемая элемент: 11 футов 7 дюймов; отражатель: 12 футов 2 дюйма; шаг 4’3 «; элементы: 0.Алюминий для строительного магазина диаметром 75 дюймов (Толщина стенки 0,05 дюйма). Эти размеры такие же, как у антенны с линейной нагрузкой. используется как тестовая модель. Фактически, антенна-шляпка была создана путем снятия линейных нагрузок. и добавление шляп вместимости к концам элементов. Рисунок 15 обзор общей конструкции методы, используемые для стрелы из ПВХ и листовых элементов из полудюймовой фанеры.


Рис. 15 Общая конструкция двухэлементной 10-метровой нагруженной шляпы Яги.

Поскольку линейные нагрузки (или соответствующие индуктивные нагрузки) имели одинаковую величину для приводимых Я ожидал, что для этих элементов потребуются защитные шляпы одинакового размера. Модели показали, что для квадратной шляпы №12 с проволокой по периметру потребуется спица от 10,6 дюйма. и длиной 10,8 дюйма для обоих элементов. Я сделал четыре «одинаковых» шляпы из проволоки дома №12 с шумоизоляция снята. Используя кусок фанеры площадью около 2 квадратных футов, я просверлил отверстие диаметром 3/4 дюйма в центре. и разложил карандашом спицы и провода по периметру.Я положил небольшой кусок диаметром 3/4 дюйма алюминиевые трубки в отверстии. Провода со спицами были обрезаны длинными с 1,5-дюймовым U на одном конце, изогнутым на 90 к говорящему. Четырехспицевые Us были прижаты к алюминиевой трубке и зажаты хомут для шланга из нержавеющей стали. США разместили спицы равномерно по внешней стороне трубы. Излишек U на изогнутом конце был немного согнут наружу, чтобы зажим не упал. выключается при ослаблении. Спицы были временно прикреплены скобами к плинтусу вдоль их надписи. пути.Каждая была примерно на полдюйма длиннее правильной длины спиц.

Сборка шляпы была задачей тяжелого (100 ватт) паяльника или пистолета. Запуск в одном углу загнул конец спицы по периметру провода и припаял переход. Гибка провод по периметру 90, я перешел к следующему углу и повторил процесс, наконец закончив туда, где я начал. Рисунок 16 показывает очертания шляпы на зажимном приспособлении. После постройки каждый Шляпка была снята с кондукторной трубки путем ослабления шлангового зажима и перенесена на ее элемент.поскольку медь встретилась с алюминием на стыке, оба металла были покрыты контактным «маслом» во время сборка. При длительной установке на открытом воздухе место примыкания должно быть максимально уплотнено. для замедления выветривания и других биметаллических проблем.


Рис. 16 Простая конструкция шляпки для 10-метровой балки.

Модели показали, что отдельные элементы Яги, если они питаются как диполи, должны резонируют на частоте 28,25 МГц для ведомого элемента и 27.3 МГц для отражателя. Я предварительно настроил каждый элемент, резонируя его независимо. Требуемая максимальная регулировка размещения шляпы была примерно на четверть дюйма вниз по длине элемента, перемещение, вероятно, вызвано неточностью Моя простая техника магазина, или расширяющейся структурой на стыке шляпы и элемента — или обоими способами. В модели оказались довольно точными, и каждый диполь резонировал с импедансом точки питания, близким к 60 Ом.

Для объединения элементов в Yagi потребовалось два шага помимо установки диполей на бум.Сначала пространство точки питания отражателя было закрыто полусекцией трубы поперек бывшее отверстие точки питания. Во-вторых, было компенсировано реактивное сопротивление точки питания ведомого элемента. двумя конденсаторами серии 300 пФ, по одному с каждой стороны центра элемента. Эта компенсация обеспечивал смоделированный КСВ под 2: 1 от 28 до 29,5 МГц без ущерба для антенны спектакль.


Рис. 17 Азимутальные диаграммы в свободном пространстве для 10-метровой шляпы Yagi через полосу.

На рисунке 17 показаны смоделированные характеристики антенны в 10-метровом диапазоне. Хотя цифра не позволяет разобрать строки, общая согласованность исполнения по срокам об усилении и соотношении передних и задних частей ясно. Рисунок 18 показывает смоделированный КСВ в диапазоне. Хотя оба рисунка приведены для моделей в свободном пространстве на высоте 20 футов над средним уровнем земли, антенна не показали значительных изменений.


Инжир.18 Расчетный КСВ компенсированной 2-элементной емкости Яги на расстоянии 10 метров.

Предварительная настройка элементов по отдельности привела к получению Yagi, не требующего дополнительных настроек после окончательной сборки. Значения КСВ по краю были немного выше, чем смоделированные, и выросли до примерно 2,2: 1. Локальный двухточечный тест подтвердил производительность, аналогичную моей полноразмерной двухэлементной Яги, с учетом разницы в высоте 15 футов. Несколько месяцев использования также подтвердили способность простых головных уборов, чтобы ускользнуть от ветра и оставаться в удобном положении, так как характеристики не меняются КСВ были отмечены.Однако следует осмотреть разнородный металлический стык и обновляется не реже одного раза в год.

Как и его предшественник с линейной загрузкой, вместительный колпак Yagi можно частично разобрать. для транспортировки на переносные рабочие площадки. Шестифутовая платформа грузовика или фургон обслуживает 10-метровый антенна с легкостью.

Заключение

Это упражнение началось с простого вопроса: подходят ли шапки для краткости? 2-х элементные Яги.Первоначальная модель 10-метровой балки была обнаружена методом проб и ошибок. процесс после того, как справочные процедуры расчетов сильно промахнулись. Эта неудача привела к более подробному исследованию применимости классической аналогии с линиями передачи процедуры расчета к ВЧ антеннам.

Шапка емкости — очень разумный способ получить максимально приближенное полноразмерное исполнение. из укороченного элемента Яги. Хотя конструкция шляпы несколько более неуклюжая, чем у линейная или индуктивная нагрузка точки питания, емкость-шляпа Yagi демонстрирует более широкую полосу пропускания для основные рабочие характеристики, такие как усиление, переднее-заднее отношение и импеданс точки питания.Если эти факторов важны для конкретной операционной системы, тогда наращивание потенциала — то, что Яги стоит серьезное рассмотрение.

Другой артефакт упражнения, простая программа GW Basic, приложенная к этой статье, в сочетании с одной из программ моделирования MININEC или NEC-2 может помочь вам начать работу. 4

Ноты

1. Ф. Э. Терман, Справочник радиоинженеров (Нью-Йорк: McGraw-Hill, 1943), стр.113.

2. См. John S. Belrose, «Антенны VLF, LF и MF», в Rudge, et al. , Ed., Справочник по Дизайн антенны , Том 2 (Лондон: Peregrinus, 1983), стр. 562-565, 598-599. Также E.C. Джордан и К. Г. Балмейн, Электромагнитные волны и излучающие системы , 2-е изд. (Энглвуд Cliffs: Prentice-Hall, 1968), стр. 390-96, для обработки работ Зигеля и Лабуса. Также рекомендуется E. A. Laport, Radio Antenna Engineering (New York: McGraw-Hill, 1952), Глава 1 («Низкочастотные антенны»).Лапорт отмечает, что даже на этих низких частотах мы надо «довольствоваться» приближениями (стр. 28). Наконец, см. С. А. Щелкунов, Электромагнитный Волны (Нью-Йорк: Ван Ностранд, 1943), стр. 290, а также Jordan и Balmain, стр. 384–88.

3. Вальтер Шульц, K3OQF, «Проектирование вертикальной антенны», QST (сентябрь 1978 г.), 19–21. Графики Шульца были заменены уравнениями в последних выпусках The ARRL Antenna Book , 17-е изд.(Ньюингтон: ARRL, 1994), стр. 2-40.

4. Все модели NEC-2 были созданы на EZNEC 1.06, доступном от Roy Lewallen, W7EL.

Приложение A КАЛИБРОВКА РАСЧЕТОВ АНАЛОГИЧЕСКОЙ ЛИНИИ ПЕРЕДАЧИ ДЛЯ МОДЕЛЕЙ NEC

Классический процесс расчета необходимого размера грузоподъемной шляпы для загрузки укороченного Вертикальная антенна в резонанс представляет собой модель кажущейся простоты в 4 этапа. Используя высота и радиус основного антенного элемента, вычисляется средняя характеристика сопротивление, рассматривая антенну как однопроводную линию передачи.Из характеристики импеданс и «недостающая» длина антенны относительно резонансной четверти длины волны антенны, вычисляется необходимое емкостное реактивное сопротивление для достижения резонанса. Это реактивное сопротивление, в свою очередь, преобразуется в емкость для рассматриваемой частоты. Наконец, используя твердый диск без Толщина в качестве модели рассчитывается диаметр конечной емкостной шляпки.

К сожалению, для любительских антенн в КВ диапазоне расчеты и теория лежащие в их основе чреваты проблемами на каждом этапе.Однако казалось возможным хотя бы соотнесите это независимое средство расчета размера шляпки емкости с моделируемой шляпкой антенны комбинации в диапазоне ВЧ частот. Попытка кратко описана в прилагаемой БАЗОВАЯ программа. Целью не было добавить что-либо существенное к фундаментальной теории. лежащая в основе аналогии с линией передачи, на которой основана схема расчета. Вкратце рассмотрение ряда препятствий, встречающихся на этом пути, может быть полезным для понимания применения этого метода к КВ антеннам в диапазоне 60 длин, независимо от того, превышает ли вертикаль идеальный грунт или диполи в свободном пространстве.

Для текущего проекта — сопоставления расчетов шляп с моделями NEC-2 и MININEC — точные значения среднего характеристического сопротивления, реактивного сопротивления и емкости не важны кроме как в самом производном смысле, потому что реактивное сопротивление точки питания может быть определено моделирование. Для расчетов потребовались значения Zo, Xc и C, поддающиеся простым соответствие длине спиц различных конфигураций шапок с открытой рамой. В Уравнение Шелкунова оказалось наиболее подходящим для использования в качестве основы этих корреляций.Финал вид модифицированного уравнения Щелкунова для расчета Zo для ВЧ диапазона стал

где h — высота антенны, M — величина, обратная K (коэффициент сокращения концевого эффекта антенны), d — диаметр основного элемента, F — интересующая частота в МГц (а 30 — максимальное интересующая частота в МГц), а N — расчетная константа. Поскольку исправления только приблизительно, выбор N смещает уравнение для определенных типов емкостных шляп в предпочтение другим.Использование N = 0,583 смещает уравнение в сторону квадратной спицы и провода по периметру. закрытые шапки малых диаметров шляпной проволоки. Результатом будут ошибки до 5% для некоторых типов. шляп.

Есть две отдельные модификации основного уравнения Шелкунова для учета различные диаметры антенных элементов и изменения частоты в КВ диапазоне. Прежде всего использовались различные методы, помещающие коэффициент укорочения антенны (K или M в уравнении 1) в фундаментальная формулировка высоты антенны дала наиболее правильную кривую влияния Рассмотрены диаметры антенного элемента по размаху безрамочных емкостей.Та же цель могло быть достигнуто с помощью уравнения внешней коррекции, но это добавило бы значительная сложность расчета.

Первым шагом в процессе поиска полезного значения K является получение из моделей NEC адекватное приближение. Резонирующие модели полноразмерных четвертьволновых вертикалей на максимуме и самые низкие частоты, представляющие интерес — здесь 3 МГц и 30 МГц — на идеальной земле позволяют расчет промежуточных значений для К.(Всюду резонанс модели определяется как реактивное сопротивление в точке питания менее 0,01 Ом.) Очень хорошее приближение —

, где K — коэффициент укорочения антенны, K hf — K резонансной четвертьволновой антенны. заданного диаметра на самой высокой частоте, K lf — это K резонансной четвертьволновой антенны. заданного диаметра на самой низкой частоте, F H — самая высокая частота (для K hf ), а F — любая частота в интересующем диапазоне.Показатель K V также зависит от частоты,

для диапазона частот от 3 до 30 МГц. 1 Полученные значения неявны в моделях NEC-2 и поэтому наиболее подходят для целей сопоставления независимых расчетов с моделированными структурами.

Коэффициент частотной коррекции был применен к коэффициенту настройки логарифма в уравнении 1 путем уменьшения уменьшения логарифма высоты по сравнению со стандартным значением 1.Опять же, эту поправку можно было бы внести извне в основной расчет Zo, но потребовалась бы более сложная формулировка, форма которой напоминала бы эту вычисления K, но с другой прогрессией показателя степени. Даже данная форма регулировка является чрезмерным упрощением, так как разрешение N = 0,583 дает точность в пределах 1% только для небольших квадратные шляпы диаметром с проволокой по периметру того же диаметра, что и спицы. Сосредоточение на других части матрицы рассматриваемых конфигураций шляп могли изменять значение N на целых 10%.

Значение C, необходимая емкость, которая переводится в набор физических размеров. для емкостной шляпы это несколько произвольно, даже если оно полезно в этом упражнении. Значение емкости данные в сопроводительной программе предназначены только для расчетов и не должны рассматриваться как надежная фигура. Расчет величины C, необходимой для шляпы, дает удобный число, которое при умножении на константу для общей конфигурации шляпы дает приблизительное значение длины спицы, необходимой для шляпы.Шляпы низкого порядка обычно состоят из 4, 6 или 8 спиц с открытым концом. В качестве альтернативы они могут состоять из 4, 6 или 8 спиц, соединенных периметр провода. И моделирование, и расчеты здесь предполагают, что провод периметра одинаков. диаметр как спицы. Это предположение может не соответствовать действительности и привести к дальнейшему отклонения от расчетных размеров. Квадраты, шестиугольники и восьмиугольники, пожалуй, самые радиолюбители с обычной геометрией шляпы будут использовать на ВЧ, и Рисунок 19 иллюстрирует эти три.Ключ Размер — это длина спицы, по которой все остальное можно рассчитать вручную или разложить на лавка магазина. В радиолюбителях используются элементы различных размеров, обычно от 0,5 до 2 дюймов. диаметры. Материал шляпы, вероятно, будет варьироваться от проволоки №12 (диаметр 0,0808 дюйма) до примерно 1 дюйма. трубки.


Рис. 19 Очертания шляп квадратной, шестиугольной и восьмиугольной формы.

Определение конечной константы корреляции между ранее рассчитанным значением емкость и длина спицы для различных конфигураций требует моделирования шляп на четырех углы матрицы: 3 МГц и 0.5-дюймовый антенный элемент, 3 МГц и 2,0-дюймовый элемент, 30 МГц и Элемент 0,5 дюйма и элемент 30 МГц и 2,0 дюйма. Для материала спиц любого размера смоделированная длина делится на емкость, чтобы получить константу. Четыре константы усредняются. В процесс повторяется для каждой конфигурации шляпки и для каждого размера материала спиц.

При выборе значения N, указанного выше, отклонения от моделируемой антенны-шляпы комбинаций увеличивается с количеством спиц и увеличением размера шляпной спицы материал.Однако точность метода составляет около 5% от смоделированного размера шляпы на крайности матрицы отмечены частотным диапазоном и диапазоном материала шляпы. Слишком много матрицы отклонения от моделируемых антенн находятся в пределах 1%.

Точность расчетов можно повысить, введя дополнительную «подгонку кривой» поправки к окончательному определению длины спиц. Они здесь опущены, так как моя цель должен был предоставить только начальные рекомендации по разработке подробных моделей емкости.

Выбор параметров моделирования NEC, конечно, изменит базовую линию калибровки. В модели, которые я использовал, разместили 25 сегментов в основном элементе так, чтобы их длина была достаточно близкой длина отрезков в спицах и по периметру. На спицы использовалось по 3 сегмента. Квадрат стороны периметра использовали 5 сегментов, в то время как стороны шестиугольника и восьмиугольника периметра использовали 3 сегмента.

Расчет размера шляпы настолько точен, насколько точны модели плюс или минус факторы ошибок в уравнениях и забота о калибровке.Рассмотренные нами методы не они настолько разработаны для лабораторной точности, что являются удобной отправной точкой для других задач. Один из этих задач моделируется емкость антенны на новой частоте. Другой строит шляпа в домашней ветчине. При использовании с должной осторожностью применяемая здесь методика расчета может быть адекватным обеим задачам.

Прилагаемый листинг GW Basic предоставляет удобную служебную программу для начинающих. расчеты на строительство емкостных шляп квадрата, шестиугольника и восьмиугольника конфигурации.Учитывая модификации фундаментальных уравнений аналогии с линиями передачи к произвести калибровку, значения характеристического импеданса, емкостного реактивного сопротивления, емкость и стандартный размер диска следует рассматривать только как артефакты расчетов, не такие точные значения.

Эти исследования показывают, что классическая теория аналогии с линиями передачи сталкивается с серьезными проблемами. проблемы, если расширить его до КВ диапазона, где диаметр элемента антенны практически равен всегда довольно значительный процент от высоты антенны и вылета антенны форма из конической снижает надежность того, что осторожные теоретики всегда называли приближение даже на очень низких частотах.Сложность калибровки классических расчетов под модели с методом моментов — двойное препятствие, поскольку ни один из методов на данный момент не обеспечивает окончательная базовая линия для другого. В лучшем случае модификации основных уравнений, собранные в простая программа GW BASIC, сопровождающая эти заметки, может предоставить приблизительное руководство по моделированию усилия по увеличению емкости антенн в диапазоне 60 и более. Программа возвращает результаты, которые менее точно, но, возможно, намного лучше, чем слепое предположение. 2

  Приложение B

                                               Программа

10 'файл "CAPHAT.BAS" - Вычисление с поправкой уравнения Zo capcity-hat с
        усредненные результаты, используемые для расчета длины спиц шляпки
20 ЦВЕТ 11,1,3
30 CLS: LOCATE 1,12: PRINT «Расчет емкостных шляп для вертикальных антенн»: LOCATE
        2,28: ПЕЧАТЬ "Л. Б. Чебик, W4RNL"
40 ПЕЧАТЬ: ПЕЧАТЬ "Запрошенная информация дает приблизительные значения для спиц шляп с открытой рамкой.
         с 4, 6 и 8 сторонами для обычных материалов, используемых радиолюбителями в ВЧ диапазонах от "
50 PRINT »от 3 до 30 МГц.Длина спиц в пределах 5% от моделей NEC-2. ": ПЕЧАТЬ
60 'Выбор частоты
70 LOCATE 8,1: X $ = STRING $ (79,32): PRINT X $: LOCATE 8,1: INPUT "Введите частоту
        проценты в МГц », F
80 FL = 3: FH = 30: ЕСЛИ FFH ТО 70 ИНАЧЕ 90
90 LOCATE 8,1: X $ = STRING $ (79,32): PRINT X $: LOCATE 8,1: PRINT «Выбранная частота в МГц.
                          "; F
Выбор диаметра элемента антенны 100 футов
110 МЕСТО 9,1: ПЕЧАТЬ "Выберите букву по диаметру основного элемента (в дюймах), ближайшую к
        ваш.": ПЕЧАТЬ" a. 0,50 г. 0,75 с. 1.00 дн. 1.25 эл. 1.50 ф. 1,75 г. 2,00 "
120 A $ = INKEY $: ЕСЛИ A $ = "a" ТО 130 ЕЩЕ ЕСЛИ A $ = "b" ТО 140 ЕЩЕ ЕСЛИ A $ = "c" ТО 150
        ИНАЧЕ ЕСЛИ A $ = "d" ТО 160 ИНАЧЕ ЕСЛИ A $ = "e" ТО 170 ИНАЧЕ ЕСЛИ A $ = "f" ТО 180 ИНАЧЕ
        ЕСЛИ A $ = "g", ТО 190 ИНАЧЕ 120
130 KL = .9688: KH = .953: D = .5: GOTO 200
140 KL = 0,9669: KH = 0,9483: D = 0,75: GOTO 200
150 KL = 0,9654: KH = 0,9445: D = 1: GOTO 200
160 KL = 0,9641: KH = 0,9412: D = 1,25: GOTO 200
170 KL = 0,963: KH = 0,9383: D = 1,5: GOTO 200
180 КЛ =.КВ) * (КЛ-КН):
        LK = KQ * 245,8928: MQ = 1 / KQ
210 LOCATE 9,1: X $ = STRING $ (79,32): PRINT X $: LOCATE 9,1: PRINT "Выбранный основной элемент
        диаметр в дюймах "; D
220 'Выбор диаметра троса или трубы для открытого каркаса: предполагается проволока по периметру
        диаметр должен совпадать с диаметром спицы.
230 LOCATE 10,1: X $ = STRING $ (79,32): PRINT X $: LOCATE 10,1: PRINT "Выберите букву
        материал, который вы планируете использовать для шапки емкости. ": ПЕЧАТЬ" a. # 12 =.0808 б. # 10 = .1019 в.
        # 8 = .1285 г. .25 e. .50 f. 0,75 г. 1,00 "
240 A $ = INKEY $: ЕСЛИ A $ = "a" ТОГДА 260 ЕЩЕ ЕСЛИ A $ = "b" ТО 290 ИНАЧЕ ЕСЛИ A $ = "c" ТО 320
        ИНАЧЕ ЕСЛИ A $ = "d" ТО 350 ИНАЧЕ ЕСЛИ A $ = "e" ТО 380 ИНАЧЕ ЕСЛИ A $ = "f" ТО 410 ИНАЧЕ
        ЕСЛИ A $ = "g", ТО 440 ИНАЧЕ 240
250 'Калибровочные константы, полученные из моделей
260 KCL = 1,2397: HKCL = 1,1042: OKCL = 1,0359
270 KCLS = 2,1124: HKCLS = 1,7032: OKCLS = 1,483: KLC = 0,9745: KHC = 0,9664
280 DCAP = .0808: GOTO 470
290 KCL = 1.2272: HKCL = 1.0913: OKCL = 1.0234
300 KCLS = 2,0761: HKCLS = 1,6726: OKCLS = 1,4542: KLC = 0,974: KHC = 0,9652
310 DCAP = .1019: GOTO 470
320 KCL = 1,2143: HKCL = 1,078: OKCL = 1,0106
330 KCLS = 2,0385: HKCLS = 1,6416: OKCLS = 1,4312: KLC = 0,9732: KHC = 0,9639
340 DCAP = .1285: GOTO 470
350 KCL = 1,1747: HKCL = 1,0376: OKCL = 0,9723
360 KCLS = 1,9122: HKCLS = 1,5441: OKCLS = 1,3508: KLC = .9713: KHC = .9593
370 DCAP = 0,25: GOTO 470
380 KCL = 1,1276: HKCL = 1,0037: OKCL = 0,9293
390 KCLS = 1,7822: HKCLS = 1,449: OKCLS = 1,2625: KLC = 0,9688: KHC =.953
400 DCAP = .5: GOTO 470
410 KCL = 1,096: HKCL = 0,9678: OKCL = 0,9028
420 KCLS = 1,6889: HKCLS = 1,3598: OKCLS = 1.2007: KLC = 0,9669: KHC = 0,9483
430 DCAP = 0,75: GOTO 470
440 KCL = 1.0707: HKCL = .9372: OKCL = .8831
450 KCLS = 1,6244: HKCLS = 1,3067: OKCLS = 1,1576: KLC = 0,9654: KHC = 0,9445
460 DCAP = 1!: GOTO 470
470 МЕСТО 10,1: ПЕЧАТЬ X $
480 МЕСТО 10,1: ПЕЧАТЬ «Выбранный диаметр материала шляпки в дюймах»; DCAP
490 'Выбор длины антенны от 60 до 85 электрических градусов
500 кВ = (((F / 3) -1) *.КВ) * (KLC-KHC)
510 KF = LK * 12: KA = KF / 90
520 HS = (KA * 60) / F: HL = (KA * 85) / F: HSF = HS / 12: HLF = HL / 12
530 LOCATE 11,1: PRINT X $: LOCATE 11,1: PRINT "Для частоты"; F; "МГц, емкостная шляпа
        вертикальный должен быть между ": PRINT" "; HSF;" футов длиной и "; HLF;" футов длиной ".
540 INPUT «Введите желаемую длину антенны в футах», HF: IF HF> HLF OR HFnother run или  uit? »
820 A $ = INKEY $: ЕСЛИ A $ = "A" ИЛИ A $ = "a" ТО 30 ИНАЧЕ, ЕСЛИ A $ = "Q" ИЛИ A $ = "q" ТОГДА КОНЕЦ ИНАЧЕ
        820
   
Банкноты

1.Для получения дополнительных сведений о корреляции коэффициента укорочения антенны с моделями NEC-2 см. «Калибровка K по NEC», QEX , 170 (март 1996 г.), 3-8.

2. Включенная здесь более точная (и более длинная) версия программы является частью HAMCALC. сборник составлен Джорджем Мерфи, VE3ERP.

Вернуться на страницу указателя статей

Паразитная емкость, индуктивность и ток смещения

Когда два электрических проводника находятся близко друг к другу, несут заряд и между ними существует потенциал напряжения, они создают виртуальный конденсатор между ними, даже если проводники изолированы.Виртуальный конденсатор между ними известен как паразитная или паразитная емкость.

Это может произойти где угодно, но больше всего проблем возникает между дорожками на печатных платах, особенно когда задействованы высокочастотные сигналы. Как правило, емкость обратно пропорциональна расстоянию между проводниками. Для дорожек печатной платы рекомендуется прокладывать проводники таким образом, чтобы паразитная емкость была менее вероятной, но паразитная емкость могла образоваться между проводником и землей или пластиной питания, между проводами и между проводом и экраном провода.Между передающей антенной и землей может образоваться паразитная емкость. Величина паразитной емкости определяется по формуле C = q / V, где C — емкость в фарадах, V — потенциал или напряжение в вольтах, а q — заряд в кулонах.

Рисунок 1. Паразитная емкость существует между проводящими выводами любого компонента. Провода также будут иметь некоторую паразитную индуктивность и сопротивление, связанные с самими выводами. (Источник: Википедия) Резисторы

(или все, что имеет сопротивление по отношению к электрическому заряду) обладают паразитной емкостью, которая ведет себя как конденсатор, подключенный параллельно резистивному элементу.Фактически, распределение электрического заряда отвечает за паразитную емкость, а то же распределение заряда отвечает в первую очередь за проводимость в резисторе. Если скорость изменения электрического заряда мала, влиянием паразитной емкости можно пренебречь.

Однако влияние паразитной емкости на резистор обратной связи, например, может иметь большое значение. Емкость Миллера — это паразитная емкость, которая образуется в цепи обратной связи операционного усилителя.Влияние паразитного конденсатора в петле обратной связи таково, что эффект усиливается операционным усилителем; это известно как эффект Миллера. Это правда, что интегрированные чипы дают больше преимуществ, чем экономия места; Опыт проектирования, который вкладывается в интегрированные микросхемы для самых заезженных проектов, также ценен.

Ток смещения

Электрические поля, которые изменяются и существуют между заряженными телами, вызовут нечто вроде протекания тока, называемого током смещения, так что изменение электрического поля на одном теле влияет на электрическое поле на соседнем теле.Идея тока смещения впервые появляется в уравнениях Максвелла и имеет те же единицы, что и электрический ток, но представляет собой изменяющееся во времени электрическое поле на больше, чем электрический ток, состоящий из движущихся зарядов. Легче понять, как конденсатор может проводить ток даже на низких частотах, если вы знаете о токе смещения. На высоких частотах картина меняется.

Паразитная емкость на высоких частотах

На более высоких частотах на протекание тока влияют паразитные конденсаторы, потому что с увеличением частоты конденсаторы становятся все лучше проводниками.Другая формула показывает взаимосвязь между током, емкостью и скоростью изменения потенциала (напряжения) во времени (также известной как частота): где i — ток, C — емкость, а dv / dt — скорость изменения напряжения в время (частота). Приведенная выше формула показывает, что существует взаимосвязь между током, емкостью и потенциалом напряжения во времени. Электрический сигнал, который является постоянным во времени и не меняется, называется постоянным током (DC), и поэтому dv / dt = 0, так как потенциал напряжения с течением времени не меняется.Независимо от амплитуды постоянного напряжения постоянное напряжение не дает тока ( i = 0) из приведенной выше формулы, и, таким образом, конденсатор ведет себя как разомкнутая цепь. Батарея, управляющая контуром цепи, будет видеть конденсатор в этом контуре как разомкнутую цепь, как если бы провода были перерезаны. Но если у вас есть изменение в потенциале напряжения (амплитуда напряжения меняется со временем), частота изменения амплитуды влияет на ток, и dv / dt сходится к значению. Глядя на приведенную выше формулу, если dv / dt отличное от нуля значение, то ток течет.[i]

Чем выше частота, тем больше проводимость конденсатора, как у резистора, приближающегося к короткому замыканию. На бесконечной частоте конденсатор действует как провод. Таким образом, паразитная емкость представляет собой реальную проблему на высоких частотах, поскольку ее эффекты не сильно влияют на вещи на более низких частотах. Однако паразитная емкость, возникающая на высоких частотах, неожиданно соединяет опорную плоскость печатной платы с шасси, среди прочего. Обратите внимание, что паразитная емкость будет формироваться между любым проводящим телом , несущим заряд, поэтому паразитная или паразитная емкость может образоваться между антенной и грязью / землей / землей (и тем более, если земля влажная и, следовательно, более проводящая).Паразитная емкость может образоваться между металлическим столом и печатной платой, расположенной на нем (но в меньшей степени, если стол сделан из изоляционного материала). Конструкция схемы для высоких частот означает, что необходимо уделить дополнительное внимание конструкции, особенно в отношении компоновки печатной платы или размещения любого проводящего тела по отношению к другому проводящему телу.

[i] PDF: Конденсаторы и индукторы, П. И. Хатчинсон, 2004, MIT.edu

Что такое емкость? (с иллюстрациями)

Способность удерживать электрический заряд известна как емкость по напряжению.Чаще всего он встречается в электромагнитных полях, которые оказывают на частицы какую-то физическую силу. Сила заставляет частицы двигаться, что приводит к возникновению электрического заряда.

Емкость измеряется в фарадах. В электронике

в качестве основного компонента используется емкость.Устройства, известные как полупроводники, помогают потоку электронов проходить через проводники из неметаллических материалов. Они работают с другими электронными устройствами, в первую очередь с конденсаторами, чтобы заставить этот поток работать для питания и управления большим количеством компонентов.

Емкость — основная составляющая электроники.

Конденсаторы являются основным компонентом, собирающим электрический заряд. По сути, это пара проводников, содержащих подвижный электрический заряд, разделенных диэлектриком или изолятором. Чтобы электрическое поле присутствовало внутри изолятора, должна присутствовать разница между напряжением каждого проводника — это называется разностью потенциалов.По мере накопления энергии между проводниками возникает механическая сила. Это наиболее часто встречается между плоскими и узко разделенными проводниками.

Когда два конденсатора размещаются близко друг к другу на некоторое время, они создают эффект, известный как «паразитная емкость».Это означает, что электрический заряд теряет часть своего сигнала и начинает течь в пределах изолированных токов. Эффект отрицательно сказывается на правильном функционировании высокочастотных токов.

Собственная емкость также должна использоваться в ряде электрических устройств.Это происходит за счет увеличения электрического заряда на величину, необходимую для повышения потенциала на один вольт. Один из способов позволить этому случиться — поместить между проводником полую проводящую сферу, которая заставит конденсатор саморегулироваться в отношении электрического заряда.

Емкость обычно считается обратной величиной индуктивности, т.е. концепции сопротивления изменению тока.Оба явления можно измерить, заменив значения напряжения и тока в каждом уравнении на противоположное измерение. Точно так же катушка индуктивности компенсирует функцию конденсатора.

Удержание электрического заряда измеряется в фарадах. Это величина потенциала электрического заряда, которая может изменить один вольт внутри конденсатора.Он также измеряет количество электрического заряда, которое может быть перенесено за одну секунду постоянным током.

Концепция емкости была впервые изобретена в 1861 году Джеймсом Клерком Максвеллом. Он изобрел понятие тока смещения, который представляет собой скорость изменения электромагнитного поля.Максвелл понимал концепции изоляторов и то, как через них протекает электричество, а также то, как электродвижущая сила вызывает состояние поляризации в его частях.

Джеймс Клерк Максвелл задумал емкость в 1861 году.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.