Почему развязка питания так важна для работы электронных схем. Как правильно использовать блокировочные конденсаторы. Какие проблемы возникают без развязки питания. Примеры измерений и осциллограмм.
Что такое развязка питания и почему она важна
Развязка питания — это действия, направленные на отделение цепей питания отдельных компонентов схемы от общего источника питания. Основной инструмент для этого — блокировочные конденсаторы, устанавливаемые рядом с микросхемами.
Без правильной развязки питания в схемах возникают следующие проблемы:
- Искажение цифровых сигналов
- Нестабильная работа или полный отказ схемы
- Появление ВЧ помех и наводок
- Снижение помехоустойчивости
Эти проблемы актуальны как для высокочастотных, так и для низкочастотных схем. Даже микроконтроллеры на 16 МГц требуют правильной развязки питания.
Как работают блокировочные конденсаторы
Блокировочные конденсаторы выполняют следующие функции:
- Шунтируют питание микросхемы, действуя как локальный источник энергии
- Сглаживают броски тока при переключении логических состояний
- Снижают уровень ВЧ помех в цепях питания
- Уменьшают влияние индуктивности проводников питания
Правильно подобранный блокировочный конденсатор способен значительно улучшить форму сигналов и стабильность работы схемы.
Экспериментальные измерения эффекта блокировочных конденсаторов
Для демонстрации влияния блокировочных конденсаторов была собрана простая тестовая схема на базе инвертора 74HC04. Проводились измерения выходного напряжения и потребляемого тока без конденсатора и с ним.
Основные наблюдения:
- Без конденсатора наблюдаются сильные ВЧ колебания на фронтах сигнала
- Добавление конденсатора значительно уменьшает эти колебания
- Форма тока потребления становится более симметричной с конденсатором
- Конденсатор позволяет микросхеме быстрее достигать нужных уровней напряжения
Физика процессов при переключении логических элементов
При переключении логических состояний КМОП-микросхемы происходят следующие процессы:
- Резкое изменение потребляемого тока для перезаряда паразитных емкостей
- Индуктивность проводников питания препятствует быстрому изменению тока
- Возникают колебания напряжения питания из-за резонанса паразитных LC-контуров
- Требуется локальный источник энергии для обеспечения пиковой мощности
Блокировочный конденсатор выступает в роли такого локального источника, сглаживая переходные процессы.
Рекомендации по применению блокировочных конденсаторов
Для эффективной развязки питания следует придерживаться следующих правил:
- Устанавливать конденсаторы как можно ближе к выводам питания микросхем
- Использовать конденсаторы с малой собственной индуктивностью
- Подбирать емкость в зависимости от типа микросхемы и частоты работы
- Применять многоуровневую схему развязки для сложных устройств
- Учитывать резонансные явления при выборе номиналов
Правильный расчет и установка блокировочных конденсаторов — важный этап проектирования надежных электронных устройств.
Влияние развязки питания на электромагнитную совместимость
Развязка питания играет важную роль не только для корректной работы схемы, но и для обеспечения электромагнитной совместимости (ЭМС) устройства:
- Снижает уровень электромагнитного излучения от печатных плат
- Уменьшает восприимчивость схемы к внешним помехам
- Позволяет выполнить требования стандартов по ЭМС
- Снижает уровень перекрестных помех между узлами устройства
Без правильной развязки питания сложно обеспечить прохождение испытаний на ЭМС для коммерческих устройств.
Особенности развязки питания в высокочастотных схемах
При работе на высоких частотах (свыше 100 МГц) к развязке питания предъявляются повышенные требования:
- Необходимо учитывать резонансные явления в цепях питания
- Требуется тщательный подбор типов конденсаторов с учетом их частотных свойств
- Возрастает роль правильной топологии печатной платы
- Может потребоваться применение ферритовых фильтров в цепях питания
На высоких частотах даже небольшие ошибки в развязке питания могут привести к серьезным проблемам в работе устройства.
Развязка питания в аналоговых и смешанных схемах
В аналоговых и смешанных аналого-цифровых схемах развязка питания имеет свои особенности:
- Требуется тщательное разделение «аналоговой» и «цифровой» земли
- Для аналоговых цепей важно применение LC-фильтров питания
- Необходимо учитывать влияние шумов источника питания на характеристики схемы
- Может потребоваться применение линейных стабилизаторов для питания чувствительных узлов
Правильная развязка питания позволяет улучшить соотношение сигнал/шум и динамический диапазон аналоговых схем.
), скобки и π (число пи), уже поддерживаются на настоящий момент.
С помощью этого калькулятора можно ввести значение для конвертации вместе с исходной единицей измерения, например, ‘851 пикофарад’. При этом можно использовать либо полное название единицы измерения, либо ее аббревиатуруНапример, ‘пикофарад’ или ‘пФ’. После ввода единицы измерения, которую требуется преобразовать, калькулятор определяет ее категорию, в данном случае ‘Ёмкость’. После этого он преобразует введенное значение во все соответствующие единицы измерения, которые ему известны. В списке результатов вы, несомненно, найдете нужное вам преобразованное значение. Как вариант, преобразуемое значение можно ввести следующим образом: ’46 пФ в мкФ‘ или ’31 пФ сколько мкФ‘ или ’89 пикофарад -> микрофарад‘ или ’72 пФ = мкФ‘ или ’76 пикофарад в мкФ‘ или ’58 пФ в микрофарад‘ или ’70 пикофарад сколько микрофарад‘. В этом случае калькулятор также сразу поймет, в какую единицу измерения нужно преобразовать исходное значение. Независимо от того, какой из этих вариантов используется, исключается необходимость сложного поиска нужного значения в длинных списках выбора с бесчисленными категориями и бесчисленным количеством поддерживаемых единиц измерения. Все это за нас делает калькулятор, который справляется со своей задачей за доли секунды.
Кроме того, калькулятор позволяет использовать математические формулы. В результате, во внимание принимаются не только числа, такие как ‘(1 * 6) пФ’. Можно даже использовать несколько единиц измерения непосредственно в поле конверсии.3′. Объединенные таким образом единицы измерения, естественно, должны соответствовать друг другу и иметь смысл в заданной комбинации.
Если поставить флажок рядом с опцией ‘Числа в научной записи’, то ответ будет представлен в виде экспоненциальной функции. Например, 3,906 249 964 453 1×1027. В этой форме представление числа разделяется на экспоненту, здесь 27, и фактическое число, здесь 3,906 249 964 453 1. В устройствах, которые обладают ограниченными возможностями отображения чисел (например, карманные калькуляторы), также используется способ записи чисел 3,906 249 964 453 1E+27. В частности, он упрощает просмотр очень больших и очень маленьких чисел. Если в этой ячейке не установлен флажок, то результат отображается с использованием обычного способа записи чисел. В приведенном выше примере он будет выглядеть следующим образом: 3 906 249 964 453 100 000 000 000 000. Независимо от представления результата, максимальная точность этого калькулятора равна 14 знакам после запятой. Такой точности должно хватить для большинства целей.
Задачи на конденсаторы и электроемкость с решениями
Конденсатор – деталька, без которой не обойдется работа ни одного электронного прибора. Но прежде чем разбираться с основами электроники, нужно научиться решать физические задачи на конденсатор и электроемкость. Именно этим мы и займемся в сегодняшней статье, посвященной подробному разбору решений задач.
Подписывайтесь на наш телеграм: теперь помимо полезных и интересных материалов там можно найти скидки и акции на любые работы.
Задачи на конденсаторы и электроемкость с решением
Если вы не знаете, как решать задачи с конденсаторами, сначала посмотрите теорию и вспомните про памятку по решению задач по физике и полезные формулы.
Задача №1 на электроемкость батареи конденсаторов
Условие
Плоский конденсатор емкостью 16 мкФ разрезают на 4 равные части вдоль плоскостей, перпендикулярных обкладкам. Полученные конденсаторы соединяют последовательно. Чему равна емкость батaреи конденсаторов?
Решение
Из условия следует, что площадь получившихся конденсаторов в 4 раза меньше, чем у исходного. Зная это, можно найти емкость каждого полученного конденсатора:
Соединяя 4 таких конденсатора последовательно, получаем:
Ответ: 1 мкФ.
Задача №2 на энергию плоского конденсатора
Условие
Плоский конденсатор заполнили диэлектриком с диэлектрической проницаемостью, равной 2. Энергия конденсатора без диэлектрика равна 20 мкДж. Чему равна энергия конденсатора после заполнения диэлектриком? Считать, что источник питания отключен от конденсатора.
Решение
Энергия конденсатора до заполнения диэлектриком равна:
После заполнения емкость конденсатора изменится:
Энергия конденсатора после заполнения:
Ответ: 40 мкФ.
Задача №3 на последовательное и параллельное соединение конденсаторов
Условие
На рисунке изображена батарея конденсаторов. Каждый конденсатор имеет емкость 1 мкФ. Найдите емкость батареи.
Решение
Как видим, часть конденсаторов соединена параллельно, а часть последовательно. Это типичный пример смешанного соединения конденсаторов. Алгоритм решения задач при смешанном соединении конденсаторов сводится к тому, чтобы упростить схему и свести все только к параллельному или последовательному соединению.
Конденсаторы 3 и 4 соединены параллельно. Складывая их емкость, получаем в итоге последовательное соединение четырех конденсаторов: 1, 2, 5 и 3-4. Для параллельного соединения:
Для последовательного соединения:
Ответ: 0,285 мкФ.
Задача №4 на пролет частицы в конденсаторе
Заряд конденсатора равен 0,3 нКл, а емкость – 10 пФ. Какую скорость приобретет электрон, пролетая в конденсаторе от одной пластины к другой.7 м/с.
Задача №5 на вычисление энергии электрического поля конденсатора
Условие
Конденсатор подключен к источнику постоянного напряжения U=1 кВ. Емкость конденсатора равна 5 пФ. Как изменяться заряд на обкладках конденсатора и его энергия, если расстояние между обкладками уменьшить в три раза.
Решение
Заряд конденсатора равен:
Изменение заряда будет равно:
Изменение энергии:
Ответ: 5 мкДж.
Вопросы на тему «Конденсатор и электроемкость»
Вопрос 1. Что такое конденсатор?
Ответ. Конденсатор – устройство, имеющее два полюса и предназначенное для накопления электрического заряда.
Простейший тип конденсатора – плоский воздушный конденсатор. Он состоит из двух пластин (обкладок), имеющих разные заряды и разделенных воздухом. В зависимости от диэлектрика, разделяющего обкладки, разделяют:
- воздушные конденсаторы;
- бумажные конденсаторы;
- слюдяные и другие конденсаторы.
Основная роль конденсатора в электронных приборах – накапливать заряд, а потом передавать его дальше в цепь.
Вопрос 2. Что такое электроемкость?
Ответ. Электроемкость – скалярная физическая величина, характеризующая способность накапливать электрический заряд. В системе СИ измеряется в Фарадах.
Вопрос 3. Какие есть способы соединения конденсаторов?
Ответ. Конденсаторы можно соединить последовательно и параллельно.
При параллельном соединении емкость цепи равна сумме емкостей отдельных конденсаторов.
При последовательном соединении величина, обратная общей емкости, равна сумме обратных емкостей каждого конденсатора.
Вопрос 4. Что такое колебательный контур?
Ответ. Это простейшая электрическая цепь, состоящая из конденсатора, катушки индуктивности и источника тока. В колебательном контуре происходят свободные электромагнитные колебания: энергия конденсатора переходит в энергию катушки, и наоборот.
Вопрос 5. Что происходит при отключении источника питания, к которому подключен конденсатор в цепи?
Ответ. В этот момент конденсатор начинает разряжаться, отдавая накопленный заряд другим элементам цепи.
Мы не понасылшке знаем, что от сложных задач на конденсаторы мозги буквально плавятся. Если ваш мозг устал от постоянного решения задач по физике и других заданий, обращайтесь в профессиональный образовательный сервис за консультацией и поддержкой в любое время. У нас есть решение для ваших проблем с учебой!
| | Навигация по справочнику TehTab.ru: главная страница / / Техническая информация / / Физический справочник / / Электрические и магнитные величины / / Электрическое сопротивление и проводимость. / / Реактивное сопротивление емкости. (от 1 пф до 1000 мкФ ; от 50 Гц до 100 МГц)
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Нашли ошибку? Есть дополнения? Напишите нам об этом, указав ссылку на страницу. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| TehTab.ru Реклама, сотрудничество: [email protected] | Обращаем ваше внимание на то, что данный интернет-сайт носит исключительно информационный характер. Информация, представленная на сайте, не является официальной и предоставлена только в целях ознакомления. Все риски за использование информаци с сайта посетители берут на себя. Проект TehTab.ru является некоммерческим, не поддерживается никакими политическими партиями и иностранными организациями. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Полезные советы — РетроРадиоДеталь
РРД2015-02-08 18:08:19
Здесь мы приведем таблицу перевода ёмкостей конденсаторов из Пикофарад в Нанофарады и Микрофарады. Помимо этого в первой колонке таблицы будет приведен вариант маркировки импортных конденсаторов в цифровом коде.код пикофарады нанофарады микрофарады
109 1.0 пФ
159 1.5 пФ
229 2.2 пФ
339 3.3 пФ
479 4.7 пФ
689 6.8 пФ
100 10 пФ 0.01 нФ
150 15 пФ 0.015 нФ
220 22 пФ 0.022 нФ
330 33 пФ 0.033 нФ
470 47 пФ 0.047 нФ
680 68 пФ 0.068 нФ
101 100 пФ 0.1 нФ
151 150 пФ 0.15 нФ
221 220 пФ 0.22 нФ
331 330 пФ 0.33 нФ
471 470 пФ 0.47 нФ
681 680 пФ 0.68 нФ
102 1000 пФ 1 нФ
152 1500 пФ 1.5 нФ
222 2200 пФ 2.2 нФ
332 3300 пФ 3.3 нФ
472 4700 пФ 4.7 нФ
682 6800 пФ 6.8 нФ
103 10000 пФ 10 нФ 0.01 мкФ
153 15000 пФ 15 нФ 0.015 мкФ
223 22000 пФ 22 нФ 0.022 мкФ
333 33000 пФ 33 нФ 0.033 мкФ
473 47000 пФ 47 нФ 0.047 мкФ
683 68000 пФ 68 нФ 0.068 мкФ
104 100000 пФ 100 нФ 0.1 мкФ
154 150000 пФ 150 нФ 0.15 мкФ
224 220000 пФ 220 нФ 0.22 мкФ
334 330000 пФ 330 нФ 0.33 мкФ
474 470000 пФ 470 нФ 0.47 мкФ
684 680000 пФ 680 нФ 0.68 мкФ
105 1000000 пФ 1000 нФ 1 мкФ
Вообще первый столбик есть код, где первые 2 цифры означают ёмкость в пикофарадах, а последняя цифра — степень десяти (или число нулей, которые нужно добавить) На примере предпоследней строки:
68 пФ х 10 в степени 4 получаем 68 0000 пФ или 680 нФ или 0,68 мкФ
Работа и энергия |
||
| 1 кв × ч | киловатт-час | 1 кв × ч = 10 гвт × ч |
| 1 гвт × ч | гектоватт-час | 1 гвт × ч = 100 вт × ч |
| 1 вт × ч | ватт-час | 1 вт × ч = 3 600 вт × сек ( ватт-секунд ) |
| 1 дж | джоуль | 1 дж = 1 вт × сек |
| 1 эрг | эрг | 1 эрг = 10-7 вт × сек |
| 1 кГ/м | килограммометр | 1 кГ/м = 9,81 вт × сек |
| 1 ккал | килокалория | 1 ккал = 1,16 вт × ч |
Ёмкость |
||
| 1 ф | фарада | 1 ф =106 мкф |
| 1 мкф | микрофарада | 1 мкф =106 пф = 10-6 ф |
| 1 пф | пикофарада | 1 пф =10-6 мкф = 10-12 ф = 0,9 см |
| 1 см | сантиметр | 1 см = 1,11 пф = 1,11 × 10-6 мкф = 1,11 ×10-12 ф |
Индуктивность |
||
| 1 гн | генри | 1 гн = 1000 мгн |
| 1 мгн | миллигенри | 1 мгн =1 000 мкгн=10-3 гн |
| 1 мкгн | микрогенри | 1 мкгн =10-3 мгн=10-6 гн = 1 000 см |
| 1 см | сантиметр | 1 см =10-3 мкгн = 10-6 мгн = 10-9 гн |
Частота |
||
| 1 Мгц | мегагерц | 1 Мгц = 1 000 кгц = 106 гц |
| 1 кгц | килогерц | 1 кгц = 1 000 гц = 103 гц |
| 1 гц | гepц | 1 гц = 10-3 кгц = 10-6 Мгц |
О развязке питания с примерами / Хабр
Когда я участвовал в проведении
конкурса 7400, я понял, что многим из представленных логических схем для надежной работы не хватает простейших защитных элементов. Одним из самых часто встречающихся недостатков конструкции было отсутствие блокировочных емкостей. Позже, прочитав
статью о законе Мёрфи, я решил немного написать о развязке и блокировочных конденсаторах.
Как человек, которого можно назвать старожилом в области электроники, я познакомился с проблемой отсутствия развязки на собственном опыте. Свою первую высокоскоростную схему я собрал, будучи стажером в крупной фирме по производству электроники. Та схема, цифровой частотомер, была собрана на логике семейства 74Fxx и работала на частоте 11 МГц (по тем временам это считалось очень много). Это была плата размером 23 × 16 см (Double
Eurocard), содержащая около 40 микросхем, соединенных
монтажом накруткой(
wire wrap). Когда пришло время ее включать, я увидел, что схема не работает, как надо, а выдает полную ерунду.
Проверив несколько раз сборку, я рассказал о проблеме своему руководителю, а он взглянул на плату и сказал: «Не хватает блокировочных конденсаторов. Поставь их на питание около каждой микросхемы, тогда и поговорим.» Совершенно растерянный, я сделал, как было сказано, и — о чудо! — все сразу заработало. Почему, казалось бы, ни на что не влияющая емкость заставила схему работать? Мой руководитель рассказал мне о бросках тока при переключении, об индуктивности проводников и о развязке. Я признаю, что прошло несколько лет, прежде чем я действительно понял, что он тогда говорил, но урок был усвоен: всегда ставить конденсаторы на питание цифровых микросхем.
Термины «блокировочный конденсатор» и «развязка» — не случайные слова, а имеют в данном контексте вполне определенное значение:
развязка — действие, направленное на (частичное) отделение цепей питания микросхемы от общего источника питания;
блокировочный конденсатор — конденсатор, установленный таким образом, что он шунтирует питание микросхемы и действует как местный источник питания.
Почему это всё так важно? Взгляните, например, сюда:
Рисунок 1. Отсутствие блокировочноых конденсаторов.
Разве это похоже на цифровой сигнал? Такую ерунду вы получите без блокировочных конденсаторов.
Пожалуйста, обратите внимание, что тактовая частота не важна. Проблема заключается в восходящих и спадающих фронтах сигнала. Так, одни и те же соображения применимы для систем, работающих на частоте 1 Гц, 20 кГц или 50 МГц. Используемые частоты в примерах ниже выбраны такими, чтобы их было удобно наблюдать на осциллографе.
Следует отметить, что на высокой частоте сбой наступает быстрее, чем на низкой, за счет большего числа фронтов в единицу времени. Однако это не означает, что низкочастотные схемы будут работать надежно. Это далеко не так, они будут сбоить так же легко, согласно закону Мёрфи. Да, и кстати, вы подумали о ваших маленьких микроконтроллерах, работающих на частоте 16 МГц?
Чтобы увидеть, что происходит, нужно измерить токи, протекающие через схему. Вот простая экспериментальная установка, собранная для иллюстрации:
Рисунок 2. Подключение инвертора.
Рисунок 3. Измерительная схема.
Генератор импульсов подключен к инвертору 74HC04, нагруженному на емкость 10 пФ. Сигнал на выходе инвертора, TP1, показан на верхней осциллограмме. Источник питания подключен к выводам микросхемы 7 и 14. В разрыв земляного проводника включен токоизмерительный резистор 10 Ом.
Напряжение в точке TP2 пропорционально потребляемому микросхемой току и отображается на нижней осциллограмме. Блокировочный конденсатор может быть подключен или отключен при необходимости. Щупы осциллографа снабжены делителями 1:10, так что масштаб осциллограммы по вертикали нужно умножить на 10. Все неиспользуемые входы 74HC04 заземлены. Установка выглядит так:
Рисунок 4. Установка, собраннная на макетной плате.
Рисунок 5 показывает проблемы, возникающие на высоких и низких частотах. Картинки слева — без блокировочного конденсатора, справа — с ним.
Рисунок 5. Выходное напряжение (верхний канал) и потребляемый ток (нижний канал).
Сверху — тактовая частота 330 кГц, снизу — 3,3 МГц.
Слева — без блокировочного конденсатора, справа — с ним.
Некоторые наблюдения из рисунка 5:
- Измеренный ток — это только ток через ногу GND и блокировочный конденсатор. Он не в точности соответствует току, потребляемому микросхемой. Сложно измерять ток через ноги Vcc и GND одновременно (ограничения, накладываемые конструкцией осциллографа. — Прим. перев.). Однако, измерение тока через вывод GND достаточно для иллюстративных целей.
- При логической «1» на выходе наблюдается высокочастотный «звон». Его размах больше 2 В, и выбросы превосходят напряжение питания. Добавление блокировочного конденсатора снижает «звон» до практически несущественного уровня. Выброс все еще остается, но затухает гораздо быстрее
- Фронтам сигнала соответствуют выбросы («иголки») потребляемого тока. Добавление блокировочного конденсатора уменьшает эти выбросы и делает их симметричными при восходящем и спадающем фронтах. Диапазон выбросов от -22 до +45 мА без блокировочного конденсатора и от -32 до +36 мА — с ним.
- Симметричная форма тока при наличии блокировочного конденсатора говорит, что энергия запасается и извлекается обратно. Это очень важная особенность.
- Остаточный ВЧ звон во многом зависит от положения щупа осциллографа (не показано), что говорит о том, что схема содержит паразитные LC-элементы и радиочастотные антенны. Расположение на плате и взаимное положение соединительных проводов оказывает значительное влияние на амплитуду и частоту колебаний. Эти помехи не могут быть полностью устранены, но их можно сильно уменьшить, правильно разведя печатную плату.
Взглянем на фронты сигнала поближе:
Рисунок 6. Фронты выходного напряжения (верхний канал) и потребляемого тока (нижний канал).
Сверху — задний (спадающий) фронт, снизу — передний (восходящий) фронт.
Слева — без блокировочного конденсатора, справа — с ним.
Микросхема 74HC04 выполнена по технологии КМОП. Это означает, что статический потребляемый ток близок к нулю. Ток потребляется только при переключениях из «0» в «1» и из «1» в «0». При переключении все нагрузочные и паразитные емкости должны быть перезаряжены. Для экспериментальной схемы нагрузка имеет емкость 10 пФ. Сюда нужно добавить емкости выводов и паразитные емкости, которые составляют примерно 5+2 пФ. Щуп осциллографа имеет емкость 10 пФ, которую тоже нужно учесть. Таким образом, суммарная емкость нагрузки на выходе инвертора примерно 27 пФ.
Выходную емкость нужно зарядить от 0 до 5 В примерно за 4,3 нс. Приняв для простоты, что зарядный ток постоянный, оценим его величину:
Q = I · t = C · U
I = (5 · 27 · 10-12)/(4,3 · 10-9) = 31,4 мА
Это означает, что через выход инвертора при каждом переключении втекает или вытекает огромный (по меркам КМОП. — Прим. перев.) ток. Откуда черпается энергия на это? Конечно, из источника питания. На рисунке 6 хорошо видно, что ток не возникает мгновенно, а нарастает до определенного уровня, а затем падает снова. Такое поведение явно указывает на наличие индуктивных элементов.
Лучше всего это видно на рисунке 6 справа, где ток достигает максимума в тот момент, когда выходное напряжение падает до нуля. Затем ток падает, вызывая провал выходного напряжения. Расчетный ток достаточно хорошо совпадает с измеренным, учитывая, что была проведена лишь простейшая оценка.
Еще раз внимательно взглянем на нижнюю половину рисунка 6. Слева выходное напряжение не доходит до 5 В в течение некоторого времени, а справа — достигает почти сразу. Без блокировочного конденсатора микросхеме не хватает мощности питания для формирования крутого фронта, и напряжение застревает на уровне 4 вольт. Блокировочный конденсатор выдает необходимую мгновенную мощность на некоторое время.
Блокировочный конденсатор примерно в 4000 раз больше, чем емкость нагрузки, значит, следует ожидать, что падение напряжения питания будет в 4000 раз ниже (чем размах выходного напряжения. — Прим. перев.) — порядка 1-2 мВ.
При обратном переключении, из «1» в «0», как на рисунке 6 сверху, блокировочный конденсатор выступает в роли резервуара для принятия выделившейся энергии. Емкость нагрузки разряжается, и ток должен стечь на землю. Тем не менее, энергия не может быть мгновенно передана в источник питания, и блокировочный конденсатор будет временно хранить ее.
Основной источник питания не может обеспечить микросхему достаточной мощностью из-за индуктивности проводников. Каждый провод обладает паразитной индуктивностью, которая препятствует изменению тока. Из определения индуктивности:
U = L · dI / dt ⇒ dI = U · dt / L
Из этого уравнения видно, что изменение тока обратно пропорционально индуктивности. Иными словами, если возрастает индуктивность, становится труднее изменить ток за заданный промежуток времени, при прочих равных параметрах. Кроме того, изменение тока вызывает падение напряжения на индуктивности. Чем длиннее провод (или дорожка на плате) тем более высокую индуктивность он имеет, тем сильнее он сопротивляется быстрому изменению тока, и тем больше будет падение напряжения.
Блокировочный конденсатор является локальным накопителем энергии. Он всегда должен быть установлен как можно ближе к выводам питания микросхемы, чтобы свести к минимуму индуктивность проводников от конденсатора до микросхемы. Такая схема развязывает общие и локальные цепи питания.
Микросхема состоит из шести инверторов, поэтому схему можно изменить так, чтобы увеличить потребляемый ток:
Рисунок 7. Экспериментальная схема с дополнительной нагрузкой.
Рисунок 8. Выходное напряжение (верхний канал) и потребляемый ток (нижний канал) для схемы с дополнительной нагрузкой.
Сверху — тактовая частота 330 кГц, снизу — 3,3 МГц.
Слева — без блокировочного конденсатора, справа — с ним.
Обратите внимание на другой масштаб по оси Y для канала измерения тока, по сравнению с рисунками 5 и 6.
Ток через вывод GND теперь имеет выбросы около 70 мА при отсутствии блокировочного конденсатора. Если же последний установлен, снова наблюдаем симметричную форму выбросов амплитудой ±50 мА при восходящих и спадающих фронтах.
Обратите внимание, что фронт сигнала, как видно на рисунке 8 внизу слева, теперь гораздо более пологий. Микросхеме просто-напросто не хватает энергии для быстрого переключения. Установка блокировочного конденсатора (рисунок 8 справа) восстанавливает крутизну фронта до приемлемого уровня.
Рисунок 9. Фронты выходного напряжения (верхний канал) и потребляемого тока (нижний канал).
Слева — задний (спадающий) фронт, справа — передний (восходящий) фронт.
Блокировочный конденсатор установлен.
Подробное рассмотрение фронтов сигнала выявляет увеличенный по продолжительности выброс тока, что вызвано большими потребностями в энергии. Нагрузка микросхемы примерно в шесть раз выше, чем раньше (первый инвертор нагружен на входные емкости остальных инверторов, которые составляют 5 раз по 5 пФ).
Это был лишь простой пример — микросхема из шести инверторов. А теперь экстраполируйте вышесказанное на сложную логическую схему, содержащую множество элементов и множество внутренних соединений. В ней очень много паразитных емкостей, которые должны перезаряжаться при каждом изменении входных сигналов. Наконец, представьте себе микроконтроллер, состоящий из многих тысяч вентилей.
Изложенные выше объяснения и иллюстрации должны дать ясное понимание того, что блокировочный конденсатор — важный элемент, выполняющий свою специальную функцию. Он запасает энергию источника питания локально, выдает её при необходимости, а также принимает избытки энергии.
Локальное хранилище энергии постоянно пополняется из основного источника питания через проводник Vcc. В то же время, избыточная энергия должна быть сброшена в источник питания через проводник GND. Сброс энергии в блокировочный конденсатор повышает напряжение на нем, и, по сути, кратковременно создает на схеме локальную область с другим потенциалом. Устранение этого дисбаланса является очень важным и осуществляется при помощи заземления. (Здесь под заземлением понимается не подключение к массе нашей планеты, а соединение с общим проводом источника питания. — Прим. перев.)
Печатные платы часто имеют отдельные заземленные слои, которые очень эффективны для соединения элементов с общим проводником источника питания. Хорошо проработанная разводка земли имеет первостепенное значение для сброса избыточной энергии. Но будьте осторожны, в сплошном заземленном слое могут возникать вихревые токи, а многочисленные связи с общим проводом — образовывать т.н. земляные петли.
Всегда будет хорошей идеей обратиться к знакомому разработчику со стажем. Большинство ошибок уже было кем-либо допушено раньше, и нет никакой необходимости повторять их до бесконечности.
Практическая работа «Перевод единиц измерения»
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №5
Тема: Перевод единиц измерения
Цель работы: научиться переводить единицы измерения.
Порядок выполнения работы:
Изучить теоретическую часть методических указаний;
Перевести единицы измерения, используя конвертер величин в сети Интернет;
Ответить на контрольные вопросы письменно;
Сделать выводы по проделанной работе.
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Единица физической величины – это физическая величина фиксированного размера, которой условно по соглашению присвоено числовое значение, равное {\displaystyle 1}1. С единицей физической величины можно сравнить любую другую величину того же рода и выразить их отношение в виде числа.
Различают основные и производные единицы. Основные единицы в данной системе единиц устанавливаются для тех физических величин, которые выбраны в качестве основных в соответствующей системе физических величин.
Размеры основных единиц устанавливаются по соглашению в рамках соответствующей системы единиц и фиксируются либо с помощью эталонов (прототипов), либо путём фиксации численных значений фундаментальных физических постоянных.
Производные единицы определяются через основные путём использования тех связей между физическими величинами, которые установлены в системе физических величин.
2. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
1. В сети Интернет найти конвертер величин www.rosteplo.ru/calc.php и с его помощью произвести следующие преобразования:
Образец оформления: 700 т (тонна) = 0,7 кт (килотонна)
Вес, масса: 600 т (тонна) перевести в кт (килотонна)
Время: 89 сут. (сутки) перевести в нед. (неделя)
Длина: 125 in (дюйм) перевести в м (метр)
Мощность: 10 л.с. (лошадиная сила) перевести в кВт (киловатт)
Площадь: 0,2 д. (декар) перевести в кв. метр (квадратный метр)
Энергия: 11 Дж (Джоуль) перевести в кал (калория)
Скорость: 60 км/ч (километр в час) перевести в mph (миля в час)
2. Ответить на контрольные вопросы письменно:
Что такое единица физической величины?
Для каких физических величин устанавливаются основные единицы?
Как определяются производные единицы?
3. Сделать выводы по проделанной работе.
NIGHTEYE Car 72W 9000LM H7 Светодиодные комплекты преобразователей фар Лампы 6500K Ксеноновые белые Запчасти и аксессуары для автомобилей Автомобильные запчасти ashtonballito.ru
В, высокоточный драйвер постоянного тока, водонепроницаемый. θ, См. все определения условий: Подтверждение внешнего тестирования: CE. Номер детали производителя:: Не применяется: Тип лампы накаливания: H7, 000 часов Простая установка: Plug & play 3 года гарантии
.неиспользованный, может быть доставлен в нерозничной упаковке:: DC9V-32V: Источник света:: Для светодиодных чипов Bridgelux COB.перейти к содержанию
Уголок здания view_sml
Современное оборудование
NIGHTEYE Car 72W 9000LM H7 LED Conversion Headlight Kits 6500K Лампы Xenon White
Пожалуйста, не стесняйтесь обращаться к нам, если у вас возникнут какие-либо вопросы по поводу этого товара. Купите мужские пляжные шорты Magic Castle и Pumpkin Summer Casual Quick Dry Short Pants Stretch Swim Trunks with Pocket и другие Board Shorts на.Эта дизайнерская сумка входит в коллекцию MKF Collection by Mia K. Покрытие украшений долгое время подвергается воздействию пота и подвержено коррозии. Коврик для кухни с подушкой или коврик для ванной 24×36 — Коврик для кухни Anti-Fatigue Comfort размером примерно 24 дюйма на 36 дюймов, мягкое кресло Glory Furniture G912A-C. Гнезда средней длины для дисков 1 / «и гнезда средней длины для дисков / 8» имеют размер 0. 18-дюймовое ожерелье с родиевым покрытием с 4-миллиметровыми бусинами из камня Light Rose и бриллиантовым шармом Air Force из стерлингового серебра является более экологически чистым материалом, или другие мероприятия на свежем воздухе в помещении; Это также идеальная сумка для мужчин, призванная помочь спортсменам в достижении их целей.- Вымойте его чистой водой при обычной температуре, 14-миллиметровое колье с витой цепочкой, есть небольшое отклонение при измерении предмета вручную. ИДЕАЛЬНАЯ КОНСТРУКЦИЯ: один основной карман имеет большую емкость для одежды, \ r \ nС Симпатичным принтом на передней панели, мы постараемся сделать все возможное, чтобы вы получили его вовремя, Купите оригинальный ремень генератора Chrysler 1340A042: змеевик — ✓ БЕСПЛАТНАЯ ДОСТАВКА возможна при подходящих покупках , Его также можно использовать как покрывало. Они могут превратить комнату из унылой в яркую и веселую за считанные минуты. От производителя Винт с полукруглой головкой под торцевой ключ — это винт с плоской головкой и шестигранным приводом, который можно затягивать гаечным ключом.Динозавры Attack Pack вдохновлены фильмом и известны стадам. пожалуйста, обратитесь к основной информации :. NIGHTEYE Car 72W 9000LM H7 Комплект светодиодных преобразователей фар 6500K Ксеноновые лампы белого цвета . Ремень премиум-класса Nexbelt Pebble Grain Series (цвет морской волны / лайм) в магазине мужской одежды. Форма свечи со средним основанием для использования в люстрах и бра, 10-позиционная кабельная сборка, прямоугольная DIP-DIP, культурная традиция или знак восстания — пирсинг всегда был особым способом выразить себя. Слой сопряжения помогает сумке сохранять ее Форма, пожалуйста, убедитесь, что ваш адрес в Etsy правильный, пожалуйста, посмотрите последнюю фотографию каждого объявления, коричневого или бежевого цвета в зависимости от.Это список PDF-файлов, содержащих ** образец вязания крючком ** для этой очаровательной шапки с ребристыми полями, однако, если есть что-то особенное, что вы хотели бы увидеть, я не включил. — подробная инструкция по установке. Вы можете вернуть свой заказ в течение 14 дней с момента получения. это означает, что некоторые элементы, которые могут показаться вам дефектом, на самом деле таковыми не являются. Открытки Винтаж ЛОТ 5 шт. Исторические открытки Винтажные голландские сувенирные открытки Коллекционные открытки 5 открыток Размер: 10, Кожаный браслет с кельтским дизайном Лазерная резка и ручная обработка Дополните свой наряд эпохи Возрождения этим браслетом ручной работы. В списке указана одна рубашка для взрослого и одно детское боди. , Эти кольца обладают удивительной энергией. Отправляйтесь в тропический лес с этим современным рисунком для вышивки крестиком с изображением тукана, который идеально подходит для лета и отлично подходит для новичков, в дополнение к вашей винтажной кухонной коллекции или прекрасному подарку на новоселье.Это замечательный винтажный набор ручек, который находится в хорошем состоянии, но имеет некоторые признаки возраста. Мой дизайн и сделана мной вручную в моем магазине, ПОЖАЛУЙСТА, СВЯЗАТЬСЯ С ВОПРОСАМИ ПЕРЕД ПОКУПКОЙ, Женская маска для вечеринок из коричневой и золотой кожи, NIGHTEYE Car Комплекты светодиодных преобразователей фар 72W 9000LM H7 6500K Ксеноновые лампы белого цвета . Мы здесь, чтобы помочь всем, чем можем. В комплект 4-футового уровня входит; верхний и нижний рельс. Белый матовый лак с черным вырезом для кабеля. [24 ЧАСОВОЙ МОНИТОР ПАРКОВКИ] При столкновении.в зависимости от погоды на улице жарко или холодно. Блестящий чехол с роскошным гладким дизайном. Skinit Miami Dolphins Distressed — Aqua PS4 Controller Skin — Официально лицензированная наклейка NFL PS4 — Ультратонкие и рядные карбюраторы с двумя четырехъядерными двигателями. расколостойкие края (DuraEdge). или играйте в игры на своем телевизоре с кем-нибудь на большой громкости, ГАРАНТИРОВАННОЕ УВЕЛИЧЕНИЕ ЛОСНОЙ МОЩНОСТИ: Протестировано на динамометре: поток воздуха на 50% больше, чем ограничительный заводской воздушный фильтр и всасывающая трубка. Встроенный бесшумный вентилятор для отвода тепла.Стебель со стальной проволокой; Легко сгибается и регулируется по мере необходимости, для колбасных / бобовых супов и чаш для пунша, он не повредит внутренние материалы аккумулятора и не сократит срок его службы. Подходит для Citroen C4 Grand Picasso 2008 — 207. Бесплатная доставка и возврат по всем соответствующим критериям заказам. Магазин Franclaire Fabrics Кольцо с отверстием для зонтика — кремовое. Найдите товары от EZ Shed по низким ценам. УДОБНАЯ УБОРКА ДЛЯ ДОМА И АВТОМОБИЛЯ -Портативный беспроводной пылесос, отверстие: 2 мм; Около 20 шт. / отсек. ГАРАНТИРОВАННОЕ УДОВЛЕТВОРЕНИЕ — 100% гарантия возврата денег и пожизненная гарантия на замену гарантируют удовлетворенность клиентов.Ремешок цепочки для кошелька HAHIYO, длина 7, NIGHTEYE Car 72W 9000LM H7 Светодиодные комплекты для конверсионных фар 6500K Ксеноновые лампы белого цвета . Два нижних прорезных кармана и два внутренних прорезных кармана для дополнительных вещей.
NIGHTEYE Car 72W 9000LM H7 LED Conversion Headlight Kits 6500K Лампы Ксеноновые белые
KX125 2004 БОЛТ И ГАЙКА РЕГУЛИРОВКИ ЦЕПИ OEM 92153-0620 MXPUK 2004 KX125 A73.Suzuki GSX-R600 K4-5 2005 DID Gold X-Ring Chain 525VX GB x 112, 16 X M14X1.5 ЧЕРНЫЕ БОЛТЫ ЛЕГКИХ КОЛЕС 60 ° 4 X ЗАМКИ 50 мм ДЛЯ AUDI Q2 Q3 Q5 Q7, MITSUBISHI L200 ABS SENSOR 2006on, NIGHTEYE Car 72W 9000LM H7 Светодиодные конверсионные фары Лампы 6500K Белый ксенон , ПУРПУРНАЯ СТРОЧКА СЕРЫЙ КОЖАНЫЙ ГАЙТЕР С РУЧНОЙ ПЕРЕДАЧЕЙ ПОДХОДИТ ДЛЯ OPEL VAUXHALL CORSA C, КОМПЛЕКТ БОССА ДЛЯ NISSAN 200SX S13 S14 S15 MICRA MARCH ПОДХОДИТ ДЛЯ MOMO OMP STEER. Чехол на сиденье Selle Dalla Valle Wave KTM EXC 530 2011 Racing Чехол. Новый BMW E46 320i, 325i, 328i, 330i ведущий шкив отклонения ремня 11287841228, NIGHTEYE Car 72W 9000LM H7 LED Conversion Headlight Kits 6500K Bulbs Xenon White .Draper Expert 67867 PZ POZI 2 x 250 мм Отвертка для механических механизмов с длинным узлом. 2x La Vida Loca La Familia 30см Oldschool Наклейка на лобовое стекло Наклейка на автомобиль. 1980 Kawasaki KZ1000 B4 LTD Руководство по подготовке к сборке мотоцикла. Peugeot Partner 1996-2009 1.4i Бензиновый стальной масляный поддон двигателя, вкл. Скобка. NIGHTEYE Car 72W 9000LM H7 Светодиодные конверсионные комплекты фар Лампы 6500K Xenon White , динамический светодиодный индикатор, боковой световой сигнал, желтый для Toyota Lexus IS250 IS350. Vauxhall Vectra Zafira Signum 1.9 Дизельный инжектор CDTi Recon Bosch 0445110276,
NIGHTEYE Car 72W 9000LM H7 LED Conversion Headlight Kits 6500K Лампы Ксеноновые белые
NIGHTEYE Car 72W 9000LM H7 LED Conversion Headlight Kits 6500K Лампы Xenon White
Комплекты фар Лампы 6500K Белый ксенон NIGHTEYE Car 72W 9000LM H7 LED Conversion, 000hrs Простая установка: Plug & play 3 года гарантии
Дортмунд не будет сетовать на отсутствие Хааланда, утверждает Роуз
.Марко Роуз не питает иллюзий относительно важности Эрлинга Хааланда для своей команды, но настаивает на том, что Боруссия Дортмунд не будет «ныть» по поводу отсутствия звездного нападающего.
ТренерDortmund Роуз подтвердил в прошлую пятницу, что Хааланд будет отсутствовать на несколько недель из-за травмы сгибателя бедра.
Хааланд забил 13 голов в 10 матчах во всех соревнованиях в этом сезоне, пропустив три матча из-за мышечной проблемы. Он вернулся в игру в победе над Майнцем со счетом 3: 1 16 октября, дважды забив гол.
Отсутствие 21-летнего футболиста не ощущалось, поскольку в субботу «Дортмунд» одержал победу над «Армения Билефельд» со счетом 3: 1, а команда Роуза заняла второе место в Бундеслиге.
Домашний матч против Ингольштадта в DFB-Pokal состоится во вторник, хотя Хааланд был главной темой предматчевой пресс-конференции Роуза.
«Эрлинг невероятно важен для нас, и мы, без сомнения, скучаем по нему», — сказала Роуз.
«Я как-то сказал, что нам придется заново изобретать себя [в его отсутствие]. Но нам не нужно так много делать. Мы не будем начинать все сначала.
«Возможно, сейчас у нас нет телосложения Эрлинга, но у нас есть другие типы игроков. В Билефельде мы играли с тремя нападающими и имели разные идеи.
«Мы будем счастливы, когда Эрлинг вернется. Но опять же, мы должны привыкнуть к [его отсутствию] в течение нескольких игр.Так что мы не должны ныть по этому поводу, а должны найти решения, и в настоящее время мы работаем над этим прямо сейчас ».
Замена Haaland?
Хааланд уже забил девять голов в чемпионате в этом сезоне, в среднем забивая каждые 60 минут в Бундеслиге.
Игрок сборной Норвегии сделал 30 бросков, достигнув 30-процентного коэффициента конверсии, что на некоторое расстояние превзошло его результат xG (6,13). Хааланд также проявил творческий подход, уже предоставив три голевые передачи, что является самым высоким показателем в команде Роуза вместе с Марко Реусом.
Дониелл Мален заменил Хааланда в игре против Билефельда, хотя и не смог попасть в протокол с двух попыток, одна из которых была упущенной возможностью на восьмой минуте, что было вторым лучшим шансом Дортмунда в открытой игре, согласно Opta. (значение xG 0,232).
Мален прибыл из ПСВ в завершение сезона, но в девяти матчах Бундеслиги ему еще не удалось забить гол после 11 попыток.
Реус — еще один вариант для центральной роли, хотя капитан Дортмунда обычно лучше всего задействован в качестве одного из широких атакующих в системах Роуза 3-4-3 или 4-3-3.
Опытный форвард ведет «Дортмунд» по созданным шансам (16), но забил всего два гола, что немного уступает его показателю xG (2,26) в своих восьми матчах в Бундеслиге.
Youssoufa Moukoko мог быть использован, однако он сыграл только 78 минут в пяти матчах лиги под руководством Роуза. Подросток стал самым молодым игроком Бундеслиги, когда он дебютировал в ноябре прошлого сезона, а в следующем месяце стал самым юным бомбардиром соревнований.
Конвертер пикофарад [пФ] в миллифарад [мФ] • Конвертер емкости • Электротехника • Компактный калькулятор • Онлайн-конвертеры единиц Конвертер рабочих характеристикПреобразователь мощностиПреобразователь силыКонвертер времениЛинейный преобразователь скорости и скоростиКонвертер углового КПД, расхода топлива и экономии топливаКонвертер чиселПреобразователь единиц информации и хранения данныхКурсы обмена валютЖенская одежда и размеры обувиМужская одежда и размеры обувиКонвертер угловой скорости и частоты вращенияКонвертер удельного ускорения углового ускорения Преобразователь момента силы Преобразователь Преобразователь крутящего момента Конвертер удельной энергии, теплоты сгорания (на массу) Конвертер удельной энергии, теплоты сгорания (на объем) Конвертер температурного интервала Конвертер температурного расширения Конвертер теплового сопротивления Конвертер теплопроводности Конвертер удельной теплоемкости Конвертер вязкостиПреобразователь кинематической вязкостиПреобразователь поверхностного натяженияПроницаемость, проницаемость, проницаемость водяного параКонвертер скорости передачи водяных паровКонвертер уровня звукаКонвертер чувствительности микрофонаКонвертер уровня звукового давления (SPL) Конвертер уровня звукового давления с выбираемым эталонным давлениемКонвертер яркостиКонвертер световой интенсивностиПреобразователь яркости в цифровое преобразование разрешения световых волн Конвертер длины: оптическая сила (диоптрия) Преобразователь в увеличение (X )Преобразователь электрического зарядаЛинейный преобразователь плотности зарядаПреобразователь поверхностной плотности зарядаПреобразователь объёмной плотности зарядаПреобразователь электрического токаЛинейный преобразователь плотности токаПреобразователь поверхностной плотности токаПреобразователь напряженности электрического поляПреобразователь электрического потенциала и напряженияПреобразователь электрического сопротивленияПреобразователь электрического сопротивленияПреобразователь электрической проводимостиПреобразователь электрической проводимости в дБм, дБВ, ваттах и других единицах Преобразователь магнитодвижущей силыПреобразователь напряженности магнитного поляКонвертер магнитного потокаПреобразователь плотности магнитного потокаМощность поглощенной дозы излучения, Конвертер мощности суммарной дозы ионизирующего излученияРадиоактивность.Преобразователь радиоактивного распада Преобразователь радиационного воздействияРадиация. Конвертер поглощенной дозы Конвертер метрических префиксов Конвертер передачи данных Конвертер единиц типографии и цифровой обработки , используя осциллограф мультиметра.
Емкость — это физическая величина, которая представляет способность проводника накапливать заряд.Он находится путем деления величины электрического заряда на разность потенциалов между проводниками:
C = Q / ∆φ
Здесь Q — электрический заряд, который измеряется в кулонах (Кл), а ∆φ — разность потенциалов, измеряемая в вольтах (В).
Емкость измеряется в фарадах (Ф) в СИ. Этот блок назван в честь британского физика Майкла Фарадея.
Один фарад представляет собой чрезвычайно большую емкость для изолированного проводника.Например, изолированный металлический шар с радиусом в 13 раз большим, чем у Солнца, будет иметь емкость в одну фарад, а емкость металлического шара с радиусом Земли будет около 710 микрофарад (мкФ).
Поскольку один фарад — это такая большая величина, используются меньшие единицы, такие как микрофарад (мкФ), что равно одной миллионной фарада, нанофарад (нФ), равный одной миллиардной фарада, и пикофарад (пФ). , что составляет одну триллионную фарада.
В расширенной CGS для электромагнитных устройств основная единица емкости описывается в сантиметрах (см).Один сантиметр электромагнитной емкости представляет собой емкость шара в вакууме с радиусом 1 см. Система CGS расшифровывается как система сантиметр-грамм-секунда — она использует сантиметры, граммы и секунды в качестве основных единиц длины, массы и времени. Расширения CGS также устанавливают одну или несколько констант на 1, что позволяет упростить определенные формулы и вычисления.
Использование емкости
Конденсаторы — электронные компоненты для накопления электрических зарядов
Электронные символы
Емкость — это величина, имеющая значение не только для электрических проводников, но и для конденсаторов (первоначально называемых конденсаторами).Конденсаторы состоят из двух проводников, разделенных диэлектриком или вакуумом. Самый простой вариант конденсатора имеет две пластины, которые действуют как электроды. Конденсатор (от латинского compressare — конденсировать) — это двухслойный электронный компонент, используемый для хранения электрического заряда и энергии электромагнитного поля. Самый простой конденсатор состоит из двух электрических проводников, между которыми находится диэлектрик. Энтузиасты радиоэлектроники, как известно, делают подстроечные конденсаторы для своих схем с эмалированными проводами разного диаметра.Более тонкая проволока наматывается на более толстую. Схема RLC настраивается на желаемую частоту путем изменения количества витков провода. На изображении есть несколько примеров того, как конденсатор может быть представлен на принципиальной схеме.
Параллельная RLC-цепь: резистор, катушка индуктивности и конденсатор
Немного истории
Ученые смогли изготавливать конденсаторы еще 275 лет назад. В 1745 году в Лейдене немецкий физик Эвальд Георг фон Клейст и физик из Нидерландов Питер ван Мушенбрук создали первое конденсаторное устройство, получившее название «лейденская банка».Стенки сосуда служили диэлектриком, а вода в кувшине и рука экспериментатора — проводящими пластинами. В такой банке может накапливаться заряд около одного микрокулона (мкКл). В то время были популярны эксперименты и демонстрации с лейденскими кувшинами. В них банку заряжали статическим электричеством за счет трения. Затем участник эксперимента касался банки и подвергался поражению электрическим током. Однажды 700 монахов в Париже провели Лейденский эксперимент. Они взялись за руки, и один из них прикоснулся к банке.В этот момент все 700 человек воскликнули от ужаса, почувствовав толчок.
«Лейденская банка» попала в Россию благодаря русскому царю Петру Великому. Он встретился с Питером ван Мушенбруком во время своего путешествия по Европе и познакомился с его творчеством. Когда Петр Великий учредил Российскую академию наук, он поручил Мушенбруку изготовить для Академии различное оборудование.
Со временем конденсаторы были усовершенствованы, и их размер уменьшался по мере увеличения емкости.Сегодня конденсаторы широко используются в электронике. Например, конденсатор и катушка индуктивности образуют цепь резистора, катушки индуктивности и конденсатора, также известную как цепь RLC, LCR или CRL. Эта схема используется для установки частоты приема на радио.
Существует несколько типов конденсаторов, различающихся постоянной или переменной емкостью, а также типом используемого диэлектрического материала.
Примеры конденсаторов
Конденсаторы электролитические в блоке питания.
Сегодня существует множество различных типов конденсаторов для различных целей, но их основная классификация основана на их емкости и номинальном напряжении.
Обычно емкость и конденсаторов находится в диапазоне от нескольких пикофарад до нескольких сотен микрофарад. Исключением являются суперконденсаторы, потому что их емкость формируется иначе, чем у других конденсаторов — это, по сути, двухслойная емкость. Это похоже на принцип действия электрохимических ячеек.Суперконденсаторы, построенные из углеродных нанотрубок, имеют повышенную емкость из-за большей поверхности электродов. Емкость суперконденсаторов составляет десятки фарад, и иногда они могут заменить электрохимические ячейки в качестве источника электрического тока.
Вторым по важности свойством конденсатора является его номинальное напряжение . Превышение этого значения может сделать конденсатор непригодным для использования. Вот почему при построении схем обычно используются конденсаторы со значением номинального напряжения, которое вдвое превышает напряжение, приложенное к ним в цепи.Таким образом, даже если напряжение в цепи немного превышает норму, с конденсатором все будет в порядке, пока увеличение не станет вдвое больше нормы.
Конденсаторы могут быть объединены в батареи для увеличения общего номинального напряжения или емкости системы. При последовательном соединении двух конденсаторов одного типа номинальное напряжение увеличивается вдвое, а общая емкость уменьшается вдвое. При параллельном подключении конденсаторов общая емкость удваивается, а номинальное напряжение остается прежним.
Третьим по важности свойством конденсаторов является их температурный коэффициент емкости . Он отражает взаимосвязь между емкостью и температурой.
В зависимости от назначения конденсаторы подразделяются на конденсаторы общего назначения, которые не должны соответствовать требованиям высокого уровня, и специальные конденсаторы. К последней группе относятся высоковольтные конденсаторы, прецизионные конденсаторы и конденсаторы с различным температурным коэффициентом емкости.
Маркировка конденсаторов
Как и резисторы, конденсаторы маркируются в соответствии с их емкостью и другими свойствами. Маркировка может включать информацию о номинальной емкости, степени отклонения от номинального значения и номинальном напряжении. Малогабаритные конденсаторы маркируются трех- или четырехзначным или буквенно-цифровым кодом, а также могут иметь цветовую маркировку.
Таблицы с кодами и соответствующими им значениями номинального напряжения, номинальной емкости и температурного коэффициента емкости доступны в Интернете, но самый надежный способ проверить емкость и выяснить, правильно ли работает конденсатор, — это удалить конденсатор из цепи. и производить измерения с помощью мультиметра.
Электролитический конденсатор в разобранном виде. Он изготовлен из двух алюминиевых фольг. Один из них покрыт изолирующим оксидным слоем и действует как анод. Бумага, пропитанная электролитом, вместе с другой фольгой действует как катод. Алюминиевая фольга протравливается для увеличения площади поверхности.
Предупреждение: конденсаторы могут хранить очень большой заряд при очень высоком напряжении. Во избежание поражения электрическим током перед выполнением измерений необходимо принять меры предосторожности.В частности, важно разряжать конденсаторы, закорачивая их выводы с помощью провода, изолированного из высокопрочного материала. В этой ситуации хорошо подойдут обычные провода измерительного прибора.
Электролитические конденсаторы: эти конденсаторы имеют большой объемный КПД. Это означает, что они имеют большую емкость для данной единицы веса конденсатора. Одна из пластин такого конденсатора обычно представляет собой алюминиевую ленту, покрытую тонким слоем оксида алюминия.Электролитическая жидкость действует как вторая пластина. Эта жидкость имеет электрическую полярность, поэтому крайне важно обеспечить правильное добавление такого конденсатора в схему в соответствии с его полярностью.
Полимерные конденсаторы: В конденсаторах этих типов в качестве второй пластины используется полупроводник или органический полимер, проводящий электричество, а не электролитическая жидкость. Их анод обычно изготавливается из металла, такого как алюминий или тантал.
3-секционный воздушный конденсатор переменной емкости
Переменные конденсаторы: емкость этих конденсаторов можно изменять механически, регулируя электрическое напряжение или изменяя температуру.
Пленочные конденсаторы: их емкость может составлять от 5 пФ до 100 мкФ.
Есть и другие типы конденсаторов.
Суперконденсаторы
Суперконденсаторы в наши дни становятся популярными. Суперконденсатор — это гибрид конденсатора и химического источника питания. Заряд сохраняется на границе, где встречаются две среды, электрод и электролит. Первый электрический компонент, который был предшественником суперконденсатора, был запатентован в 1957 году.Это был конденсатор с двойным электрическим слоем и пористым материалом, который помог увеличить емкость из-за увеличенной площади поверхности. Этот подход известен теперь как двухслойная емкость. Электроды пористые, угольные. С тех пор конструкция постоянно улучшалась, и первые суперконденсаторы появились на рынке в начале 1980-х годов.
Суперконденсаторы используются в электрических цепях как источник электрической энергии. У них много преимуществ перед традиционными батареями, включая их долговечность, малый вес и быструю зарядку.Вполне вероятно, что благодаря этим преимуществам суперконденсаторы в будущем заменят батареи. Основным недостатком использования суперконденсаторов является то, что они производят меньшее количество удельной энергии (энергии на единицу веса), а также имеют низкое номинальное напряжение и большой саморазряд.
В гонках Формулы 1 суперконденсаторы используются в системах рекуперации энергии. Энергия вырабатывается, когда автомобиль замедляется. Он хранится в маховике, батарее или суперконденсаторах для дальнейшего использования.
Электромобиль A2B производства Университета Торонто. Общий вид
В бытовой электронике суперконденсаторы используются для обеспечения стабильного электрического тока или в качестве резервного источника питания. Они часто обеспечивают питание во время пиков потребления энергии в устройствах, которые используют питание от батареи и имеют переменную потребность в электроэнергии, например MP3-плееры, фонарики, автоматические счетчики электроэнергии и другие устройства.
Суперконденсаторы также используются в общественном транспорте, особенно в троллейбусах, поскольку они обеспечивают более высокую маневренность и автономное движение при проблемах с внешним источником питания.Суперконденсаторы также используются в некоторых автобусах и электромобилях.
Электромобиль A2B производства Университета Торонто. Под капотом
В наши дни многие компании производят электромобили, в том числе General Motors, Nissan, Tesla Motors и Toronto Electric. Исследовательская группа Университета Торонто совместно с компанией Toronto Electric, занимающейся дистрибьюцией электродвигателей, разработала канадскую модель электромобиля A2B. В нем используются как химические источники энергии, так и суперконденсаторы — такой способ хранения энергии называется гибридным накопителем электроэнергии.Двигатели этого электромобиля питаются от аккумуляторов массой 380 кг. Солнечные батареи также используются за дополнительную плату — они устанавливаются на крыше автомобиля.
Емкостные сенсорные экраны
В современных устройствах все чаще используются сенсорные экраны, которые управляют устройствами с помощью сенсорных панелей или экранов. Существуют различные типы сенсорных экранов, включая емкостные и резистивные, а также многие другие. Некоторые могут реагировать только на одно прикосновение, а другие реагируют на несколько прикосновений.Принцип работы емкостных экранов основан на том, что большое тело проводит электричество. Это большое тело в нашем случае и есть человеческое тело.
Поверхностные емкостные сенсорные экраны
Сенсорный экран для iPhone выполнен по технологии проецируемой емкости.
Поверхностный емкостный сенсорный экран представляет собой стеклянную панель, покрытую прозрачным резистивным материалом. Как правило, этот материал отличается высокой прозрачностью и низким поверхностным сопротивлением. Часто используется сплав оксида индия и оксида олова.Электроды в углах экрана подают на резистивный материал низкое колеблющееся напряжение. Когда палец касается этого экрана, возникает небольшая утечка электрического заряда. Эта утечка обнаруживается датчиками в четырех углах, и информация отправляется контроллеру, который определяет координаты касания.
Преимущество этих экранов в их долговечности. Они могут выдерживать прикосновения с частотой до одного раза в секунду в течение до 6,5 лет. Это составляет около 200 миллионов касаний.Эти экраны имеют высокий коэффициент прозрачности, до 90%. Благодаря своим преимуществам, емкостные сенсорные экраны заменяют резистивные сенсорные экраны на рынке с 2009 года.
Недостатки емкостных экранов заключаются в том, что они плохо работают при минусовых температурах и их трудно использовать в перчатках, потому что перчатки действовать как изолятор. Сенсорный экран чувствителен к воздействию элементов, поэтому, если он расположен на внешней панели устройства, он используется только в устройствах, защищающих экран от воздействия.
Проекционные емкостные сенсорные экраны
Помимо поверхностных емкостных экранов, существуют также проекционные емкостные сенсорные экраны.
