Конденсаторы их виды, характеристики, способы проверки

Конденсаторы (от лат. condenso — уплотняю, сгущаю) — это радиоэлементы с сосредоточенной электрической емкостью, образуемой двумя или большим числом электродов (обкладок), разделенных диэлектриком (специальной тонкой бумагой, слюдой, керамикой и т. д.). Емкость конденсатора зависит от размеров (площади) обкладок, расстояния между ними и свойств диэлектрика.

Важным свойством конденсатора является то, что для переменного тока он представляет _ собой сопротивление, величина которого уменьшается с ростом частоты.

Как и резисторы, конденсаторы разделяют на конденсаторы постоянной емкости, конденсаторы переменной емкости (КПЕ), подстроечные и саморегулирующиеся. Наиболее распространены конденсаторы постоянной емкости. Их применяют в колебательных контурах, различных фильтрах, а также для разделения цепей постоянного и переменного токов и в качестве блокировочных элементов.

Конденсаторы постоянной емкости. Условное графическое обозначение конденсатора постоянной емкости—две параллельные липни — символизирует его основные части: две обкладки и диэлектрик между ними . Около обозначения конденсатора на схеме обычно указывают его номинальную емкость, а иногда и номинальное напряжение. Основная единица измерения емкости — фарад (Ф) — емкость такого уединенного проводника, потенциал которого возрастает на один вольт при увеличении заряда на один кулон. Это очень большая величина, которая на практике не применяется. В радиотехнике используют конденсаторы емкостью от долей пикофарада (пФ) до десятков тысяч микрофарад (мкФ).

Согласно ГОСТ 2.702—75 номинальную емкость от 0 до 9 999 пФ указывают на схемах в пикофарадах без обозначения единицы измерения, от 10 000 пФ до 9 999 мкФ — в микрофарадах с обозначением единицы измерения буквами мк.

Номинальную емкость и допускаемое отклонение от нее, а в некоторых случаях и номинальное напряжение указывают на корпусах конденсаторов.

В зависимости от их размеров номинальную емкость и допускаемое отклонение указывают в полной или сокращенной (кодированной) форме. Полное обозначение емкости состоит из соответствующего числа и единицы измерения, причем, как и на схемах, емкость от 0 до 9 999 пФ указывают в пикофарадах (22 пФ, 3 300 пФ и т. д.), а от 0,01 до 9 999 мкФ —в микрофарадах (0,047 мкФ, 10 мкФ и т. д.). В сокращенной маркировке единицы измерения емкости обозначают буквами П (пикофарад), М (микрофарад) и Н (нанофарад; 1 нано-фарад=1000 пФ = 0,001 мкФ). При этом емкость от 0 до 100 пФ обозначают в пикофарадах, помещая букву П либо после числа (если оно целое), либо на месте запятой (4,7 пФ — 4П7; 8,2 пФ —8П2; 22 пФ — 22П; 91 пФ — 91П и т. д.). Емкость от 100 пФ (0,1 нФ) до 0,1 мкФ (100 нФ) обозначают в на нофарадах, а от 0,1 мкФ и выше — в микрофарадах. В этом случае, если емкость выражена в долях нанофарада или микрофарада, соответствующую единицу измерения помещают на месте нуля и запятой (180 пФ=0,18 нФ—Н18; 470 пФ=0,47 нФ —Н47; 0,33 мкФ —МЗЗ; 0,5 мкФ —МбО и т. д.), а если число состоит из целой части и дроби — на месте запятой (1500 пФ= 1,5 нФ — 1Н5; 6,8 мкФ — 6М8 и т. д.). Емкости конденсаторов, выраженные целым числом соответствующих единиц измерения, указывают обычным способом (0,01 мкФ —ЮН, 20 мкФ — 20М, 100 мкФ — 100М и т. д.). Для указания допускаемого отклонения емкости от номинального значения используют те же кодированные обозначения, что и для резисторов.

Потери в конденсаторах, определяемые в основном потерями в диэлектрике, возрастают при повышении температуры, влажности и частоты. Наименьшими потерями обладают конденсаторы с диэлектриком из высокочастотной керамики, со слюдяными и пленочными диэлектриками, наибольшими — конденсаторы с бумажным диэлектриком и из сегнетокерамики. Это обстоятельство необходимо учитывать при замене конденсаторов в радиоаппаратуре. Изменение емкости конденсатора под воздействием окружающей среды (в основном, ее температуры) происходит из-за изменения размеров обкладок, зазоров между ними и свойств диэлектрика. В зависимости от конструкции и примененного диэлектрика конденсаторы характеризуются различным температурным коэффициентом емкости (ТКЕ), который показывает относительное изменение емкости при изменении температуры на один градус; ТКЕ может быть положительным и отрицательным. По значению и знаку этого параметра конденсаторы разделяются на группы, которым присвоены соответствующие буквенные обозначения и цвет окраски корпуса.
Для сохранения настройки колебательных контуров при работе в широком интервале температур часто используют последовательное и параллельное соединение конденсаторов, у которых ТКЕ имеют разные знаки. Благодаря этому при изменении температуры частота настройки такого термокомпенсированного контура остается практически неизменной.
Как и любые проводники, конденсаторы обладают некоторой индуктивностью. Она тем больше, чем длиннее и тоньше выводы конденсатора, чем больше размеры его обкладок и внутренних соединительных проводников.
Наибольшей индуктивностью обладают бумажные конденсаторы, у которых обкладки выполнены в виде длинных лент из фольги, свернутых вместе с диэлектриком в рулон круглой или иной формы. Если не принято специальных мер, такие конденсаторы плохо работают на частотах выше нескольких мегагерц. Поэтому на практике для обеспечения работы блокировочного конденсатора в широком диапазоне частот параллельно бумажному подключают керамический или слюдяной конденсатор небольшой емкости.

Однако существуют бумажные конденсаторы и с малой собственной индуктивностью. В них полосы фольги соединены с выводами не в одном, а во многих местах. Достигается это либо полосками фольги, вкладываемыми в рулон при намотке, либо смещением полос (обкладок) к противоположным концам рулона и пропайкой их
Для защиты от помех, которые могут проникнуть в прибор через цепи питания и наоборот, а также для различных блокировок используют так называемые проходные конденсаторы. Такой конденсатор имеет три вывода, два из .которых представляют собой сплошной токонесущий стержень, проходящий через корпус конденсатора. К этому стержню присоединена одна из обкладок конденсатора. Третьим выводом является металлический корпус, с которым соединена вторая обкладка. Корпус проходного конденсатора закрепляют непосредственно на шасси или экране, а токоподводящий провод (цепь питания) припаивают к его среднему выводу. Благодаря такой конструкции токи высокой частоты замыкаются на шасси или экран устройства, в то время как постоянные токи проходят беспрепятственно. На высоких частотах применяют керамические проходные конденсаторы, в которых роль одной из обкладок играет сам центральный проводник, а другой — слой металлизации, нанесенный на керамическую трубку.
С той же целью, что и проходные, применяют опорные конденсаторы, представляющие собой своего рода монтажные стойки, устанавливаемые на металлическом шасси. Обкладку, соединяемую с ним, выделяют в обозначении такого конденсатора тремя наклонными линиями, символизирующими «заземление»
Для работы в диапазоне звуковых частот, а также для фильтрации выпрямленных напряжений питания необходимы конденсаторы, емкость которых измеряется десятками, сотнями и даже тысячами микрофарад. Такую емкость при достаточно малых размерах имеют оксидные конденсаторы (старое название — электролитические). В них роль одной обкладки (анода) играет алюминиевый или танталовый электрод, роль диэлектрика — тонкий оксидный слой, нанесенный на него, а роль другой обкладки (катода) — специальный электролит, выводом которого часто служит металлический корпус конденсатора. В отличие от других большинство типов оксидных конденсаторов полярны, т. е. требуют для нормальной работы поляризующего напряжения. Это значит, что включать их можно только в цепи постоянного или пульсирующего напряжения и только в той полярности (катод — к минусу, анод — к плюсу), которая указана на корпусе. Невыполнение этого условия приводит к выходу конденсатора из строя, что иногда сопровождается мощнейшим взрывом.
Оксидные конденсаторы очень чувствительны к перенапряжениям, поэтому на схемах часто указывают не только их номинальную емкость, но и номинальное напряжение.

 С целью уменьшения размеров в один корпус иногда заключают два конденсатора, но выводов делают только три (один — общий).

Конденсаторы переменной емкости (КПЕ). Конденсатор переменной емкости состоит из двух групп металлических пластин, одна из которых может плавно перемещаться по отношению к другой. При этом движении пластины подвижной части (ротора) обычно вводятся в зазоры между пластинами неподвижной части (статора), в результате чего площадь перекрытия одних пластин другими, а следовательно, и емкость изменяются. Диэлектриком в КПЕ чаще всего служит воздух. В малогабаритной аппаратуре, например в транзисторных карманных приемниках, широкое применение нашли КПЕ с твердым диэлектриком, в качестве которого используют пленки из износостойких высокочастотных диэлектриков (фторопласта, полиэтилена и т. п.). Параметры КПЕ с твердым диэлектриком несколько хуже, но зато они значительно дешевле в производстве и размеры их намного меньше, чем КПБ с воздушным диэлектриком.

Основными параметрами КПЕ, позволяющими оценить его возможности при работе в колебательном контуре, являются минимальная и максимальная емкость, которые, как правило, указывают на схеме рядом с символом КПЕ.
В большинстве радиоприемников и радиопередатчиков для одновременной настройки нескольких колебательных контуров применяют блоки КПЕ, состоящие из двух, трех и более секций. Роторы в таких блоках закреплены на одном общем валу, вращая который можно одновременно изменять емкость всех секций. Крайние пластины роторов часто делают разрезными (по радиусу). Это позволяет еще на заводе отрегулировать блок так, чтобы емкости всех секций были одинаковыми в любом положении ротора.

В измерительной аппаратуре, например в плечах емкостных мостов, находят применение так называемые дифференциальные (от лат. differentia — различие) конденсаторы. У них две группы статорных и одна — роторных пластин, расположенные так, что когда роторные пластины выходят из зазоров между пластинами одной группы статора, они в то же время входят между пластинами другой. При этом емкость между пластинами первого статора и пластинами ротора уменьшается, а между пластинами ротора и второго статора увеличивается. Суммарная же емкость между ротором и обоими статорами остается неизменной.
Подстроечные конденсаторы. Для установки начальной емкости колебательного контура, определяющей максимальную частоту его настройки, применяют подстроечные конденсаторы, емкость которых можно изменять от единиц пикофарад до нескольких десятков пикофарад (иногда и более). Основное требование к ним — плавность изменения емкости и надежность фиксации ротора в установленном при настройке положении. Оси подстроечных конденсаторов (обычно короткие) имеют шлиц, поэтому регулирование их емкости возможно только с применением инструмента (отвертки). В радиовещательной аппаратуре наиболее широко применяют конденсаторы с твердым диэлектриком.
Конструкция керамического подстроечного конденсатора (КПК) одного из наиболее распространена. Он состоит из керамического основания (статора) и подвижно закрепленного на нем керамического диска (ротора). Обкладки конденсатора—тонкие слои серебра — нанесены методом вжигания на статор и наружную сторону ротора. Емкость изменяют вращением ротора. В простейшей аппаратуре применяют иногда проволочные подстроечные конденсаторы. Такой элемент состоит из отрезка медной проволоки диаметром 1 … 2 и длиной 15 … 20 мм, на который плотно, виток к витку, намотан изолированный провод диаметром-0,2… 0,3 мм. Емкость изменяют отматыванием провода, а чтобы обмотка не сползла, ее пропитывают каким-либо изоляционным составом (лаком, клеем и т. п.).
Саморегулируемые конденсаторы. Используя в качестве диэлектрика специальную керамику, диэлектрическая проницаемость которой сильно зависит от напряженности электрического поля, можно получить конденсатор, емкость которого зависит от напряжения на его обкладках. Такие конденсаторы получили название варикондов (от английских слов vari (able) — переменный и cond(enser) —конденсатор). При изменении напряжения от нескольких вольт до номинального емкость вариконда изменяется в 3—6 раз.
Вариконды можно использовать в различных устройствах автоматики, в генераторах качающейся частоты, модуляторах, для электрической настройки колебательных контуров и т. д.
Условное обозначение вариконда — символ конденсатора со знаком нелинейного саморегулирования и латинской буквой U.
Аналогично построено обозначение термоконденсаторов, применяемых в электронных наручных часах. Фактор, изменяющий емкость такого конденсатора—температуру среды — обозначают символом t°.
Допускаемое отклонение емкости любого конденсатора  от номинала обычно указывают в процентах, но на конденсаторах очень малых емкостей допускаемое отклонение от номинала обозначают в пикофарадах. Если на конденсаторе указано «100± 10%», это означает, что емкость его не может быть меньше 90,и больше 11О пФ. Если в маркировке допуск не указан, то у такого конденсатора допускаемое отклонение от номинала ±20%. На конденсаторах, изготовляемых только с одним, определенным допускаемым отклонением от номинала, например, оксидных (старое название — электролитические) конденсаторов серии КЭ, сегнетокерамических КДС, допуск также не указывается.
При работе конденсатора в цепи, где имеется и переменная и постоянная составляющие, общая сумма напряжения постоянного тока и амплитудного значения напряжения, переменного тока не должна превышать номинального напряжения. Если переменная составляющая напряжения мала (что имеет место во всех каскадах усиления высокой и промежуточной частот приемника), то, выбирая конденсатор, достаточно учитывать только постоянное напряжение на нем. Но в цепях оконечного каскада и выпрямителя надо учитывать также и переменную составляющую..
Следует, однако, иметь в виду, что запас по напряжению не должен слишком завышаться, так как у конденсаторов с большим номинальным напряжением обычно больше габариты, что приводит к увеличению габаритов всего устройства в целом, а также в конечном итоге к повышению стоимости устройства.
Оксидные конденсаторы (или как их ранее называли — электролитические) не рекомендуется использовать при напряжениях переменной составляющей, близких к половине рабочего напряжения конденсатора. Это объясняется особенностями устройства и режимом их работы.
При нормальной температуре фактическая емкость оксидного конденсатора может быть на 20% меньше и на 80% больше обозначенной на его корпусе. При максимальной рабочей температуре, которая для конденсатора широкого применения составляет 70 — 80°С, емкость может увеличиваться на 20 — 30% по сравнению с измеренной при нормальной температуре. У конденсаторов, предназначенных для бытовой аппаратуры, емкость при температуре — 10° С может уменьшиться в два раза но сравнению с емкостью при нормальной температуре (кондсенсаторы К50-6, К50-7). В аппаратуре для полевых, условий работы используются конденсаторы (К50-3, К50-ЗА, К50-ЗБ), у которых емкость снижается не более чем в два раза при температуре — 40 … — 60° С.
Оксидные конденсаторы полярны. Они хорошо работают в цепях постоянного и пульсирующего напряжения. Вместе с тем выпускаются и неполярные оксидные конденсаторы с алюминиевыми и танталовыми фольговыми электродами. Такие конденсаторы могут работать в цепях переменного тока.
Номинальные напряжения выпускаемых промышленностью оксидных конденсаторов находятся в пределах от 3 до 450 В, а номинальные емкости — от долей микрофарады до нескольких тысяч микрофарад, причем конденсаторы с большой емкостью, как правило, имеют меньшие номинальные напряжения.
Так как максимально допустимое напряжение включает в себя и амплитуду переменной составляющей, то для полярных оксидных конденсаторов с рабочим напряжением 100 — 450 В величина переменной составляющей не должна превышать 8% от этих напряжений. Чем больше емкость и номинальное напряжение, тем меньше допустимая амплитуда переменного тока. Если переменная составляющая имеет большую величину, оксидный конденсатор перегревается. В таких случаях оксидные конденсаторы следует заменять конденсаторами других типов, например, бумажными большой емкости.
К особенностям оксидных конденсаторов относится и то, что в фильтрах выпрямителей их можно применять лишь на частотах до 1000 Гц. При повышении частоты (выше 50 Гц) действующая емкость их будет становиться все меньше и меньше по отношению к номинальной, При более высоких частотах допустимая амплитуда переменной составляющей также уменьшается обратно пропорционально частоте. Так, при частоте 100 Гц допустимая амплитуда вдвое меньше, чем при частоте 50 Гц.

Оксидные конденсаторы имеют сравнительно низкое сопротивление изоляции. При номинальном для данного типа конденсаторов рабочем напряжении ток утечки может доходить до 0,1 мА на каждую микрофараду емкости. Утечка свыше этой нормы свидетельствует о плохом качестве конденсатора. Такой конденсатор необходимо заменить.

Оксидные конденсаторы применяют преимущественно в фильтрах блоков питания, в развязывающих фильтрах, а в транзисторной аппаратуре — в цепях связи между транзисторными каскадами и для шунтирования резисторов в цепях эмиттеров транзисторов.

Как и для других радиодеталей, требования к жесткости допускаемых отклонений емкости от номинального значения определяются для конденсаторов в зависимости от того, какую функцию они выполняют в том или другом аппарате. Так, для конденсаторов, шунтирующих резисторы в цепях катодов ламп усилителей ВЧ и ПЧ, конденсаторов фильтра и блокирующих в анодных и экранных цепях, емкости могут быть сколь угодно большие, но не меньше номинальной, указанной на схеме; для разделительных конденсаторов, применяемых в усилителях низкой частоты, отклонения от номинала могут составлять 20 — 30%. Емкость конденсаторов, применяемых в корректирующих цепях, улучшающих частотную характеристику усилителей низкой частоты, не должна отличаться более чем на ±10% от расчетной.

Тип диэлектрика, используемого в конденсаторе, играет решающую роль при определении области применения конденсатора. В колебательных контурах диапазона длинных и средних волн можно использовать практически конденсаторы самых разных типов, в том числе и со слюдяным диэлектриком, хотя такие конденсаторы не всегда обладают достаточно малыми потерями.

Во всех цепях токов высокой частоты можно применять керамические конденсаторы (при емкостях до 1000 — 5000 пФ) или безындукционные бумажные (при емкостях более 1000 — 5000 пФ).

В цепях экранирующих сеток ламп и в анодных фильтрах высокочастотных, каскадов для развязывания цепей допустимо применять безындукционные бумажные конденсаторы; при этом должна быть заземлена или соединена с проводом общего минуса наружная обкладка конденсатора (этот вывод помечается соответствующим знаком на корпусе или торце безындукционных конденсаторов). В низкочастотных каскадах все конденсаторы могут быть бумажные.

Конденсаторы переменной емкости для настройки колебательного контура приемников желательно иметь с воздушным диэлектриком. Еще в большей мере это от- носится к колебательным контурам измерительных приборов. Из подстроечных конденсаторов лучшими являются конденсаторы с воздушными и керамическими диэлектриками.

Основные неисправности конденсаторов: пробой изоляции (короткое замыкание между обкладками), большой ток утечки (плохая изоляция между обкладками), обрыв выводов, а у оксидных (электролитических) — и потеря емкости.

Проверка исправности конденсаторов. Неисправности конденсаторов, особенно большой емкости, такие, как потеря емкости, короткое замыкание и большой ток утечки, могут быть легко обнаружены с помощью мегаомметра, а также омметра или даже простейшего пробника.

Если конденсатор большой емкости исправен, то при подключении к нему пробника стрелка прибора сначала резко отклонится вправо, причем отклонение это будет тем больше, чем больше емкость конденсатора, а затем относительно медленно начнет возвращаться влево и установится над одним из делений в начале шкалы. Если же конденсатор неисправен, то есть потерял емкость или имеет утечку, то в первом случае стрелка прибора вообще не отклонится вправо, а во втором — отклонится почти на всю шкалу, а затем установится на одном из делений в конце ее в зависимости от величины сопротивления утечки. Проверяя конденсатор этим способом, следует всегда обращать внимание на то, не превышает ли напряжение питания прибора допустимого напряжения конденсатора, иначе в конденсаторе может произойти пробой изоляции уже при проверке.

Состояние изоляции у конденсаторов емкостью порядка микрофарад, а иногда и десятых долей микрофарады может быть оценено и по интенсивности искры, если конденсатор подключить сначала к источнику напряжения и зарядить, а затем замкнуть его выводы. Таким способом можно проверять конденсаторы любых типов (кроме электролитических).

В ряде случаев вызывает затруднение проверка конденсаторов малой емкости (порядка десятков и сотен пикофарад), у которых искра при разряде незначительна, а сопротивление утечки настолько велико, что конденсатор с обрывом вывода может быть легко принят за вполне исправный с высоким сопротивлением утечки.
С помощью омметра или авометра в режиме измерения сопротивлений можно в случае необходимости определить полярность оксидного конденсатора (типа К50-6 и др.). При подключении к конденсатору прибор в. зависимости от того, как подключены щупы, в одном положении покажет большее, а в другом меньшее сопротивление. Большее сопротивление соответствует тому случаю, когда плюсовой щуп прибора соединен с положительным полюсом конденсатора.
Оксидные (электролитические) конденсаторы, имеющие полярные выводы, также могут быть включены и параллельно и последователыю. Однако при последовательном их включении всегда следует принимать дополнительные меры для предотвращения пробоя изоляции. Особенно это важно, когда при отсутствии оксидных конденсаторов на нужные рабочие напряжения их заменяют конденсаторами меньше-го рабочего напряжения. Чтобы выровнять напряжения, параллельно каждому из последовательно соединенных конденсаторов  подключают резисторы одинакового сопротивления (0,5 — 1,5 МОм). Потери, которые вызываются подключением таких резисторов, незначительны, и практически не отражаются на-работе выпрямителя. Общая емкость двух одинаковых по емкости конденсаторов, последовательно соединенных, равна половине емкости каждого из них.

При конструировании и ремонте электронной техники часто возникает необходимость в проверке радиоэлементов, в том числе и конденсаторов. О том, как с достоверной точностью проверить исправность конденсаторов перед их использованием и пойдёт речь.
Самым доступным и распространённым прибором, с помощью которого можно проверить практически любой конденсатор, является цифровой мультиметр, включенный в режим омметра.

Наиболее важным является проверка конденсатора на пробой.
Пробой конденсатора – это неисправность, связанная с изменением сопротивления диэлектрика между обкладками конденсатора вследствие превышения допустимого рабочего напряжения на обкладках конденсатора.
При значительном превышении рабочего напряжения на конденсаторе, между его обкладками происходит электрический пробой. На корпусе пробитых конденсаторов можно обнаружить потемнения, вздутия, тёмные пятна и другие внешние признаки неисправности элемента.
Поскольку конденсатор не пропускает постоянный ток, то сопротивление между его выводами (обкладками) должно быть очень большим и ограничиваться лишь так называемым сопротивлением утечки. В реальных конденсаторах диэлектрик, несмотря на то, что он является, по сути, изолятором, пропускает незначительный ток. Этот ток для исправного конденсатора очень мал и не учитывается. Он называется током утечки.

Данный способ подходит для проверки неполярных конденсаторов. В неполярных конденсаторах, в которых диэлектриком является слюда, керамика, бумага, стекло, воздух, сопротивление утечки бесконечно большое и если измерить сопротивление между выводами такого конденсатора цифровым мультиметром, то прибор зафиксирует бесконечно большое сопротивление.

Обычно, если у конденсатора присутствует электрический пробой, то сопротивление между его обкладками составляет довольно малую величину – несколько единиц или десятки Ом. Пробитый конденсатор, по сути, является обычным проводником.

На практике проверить на пробой любой неполярный конденсатор можно так:

Переключаем цифровой мультиметр в режим измерения сопротивления и устанавливаем самый большой из возможных пределов измерения сопротивления.
Далее подключаем измерительные щупы к выводам проверяемого конденсатора. При исправном конденсаторе прибор не покажет никакого значения и на дисплее засветиться единичка. Это свидетельствует о том, что сопротивление утечки конденсатора более 2 Мегаом. Этого достаточно, чтобы в большинстве случаев судить об исправности конденсатора. Если цифровой мультиметр чётко зафиксирует какое-либо сопротивление, меньшее 2 Мегаом, то, скорее всего, конденсатор неисправен.

Следует учесть, что держаться обеими руками выводов и щупов мультиметра при измерении нельзя. Так как в таком случае прибор зафиксирует сопротивление Вашего тела, а не сопротивление утечки конденсатора. Поскольку сопротивление тела человека меньше сопротивления утечки, то ток потечёт по пути наименьшего сопротивления, то есть через ваше тело по пути рука – рука. Поэтому не стоит забывать о правилах при проведении измерения сопротивления.

Проверка полярных электролитических конденсаторов с помощью омметра несколько отличается от проверки неполярных.

Сопротивление утечки полярных конденсаторов обычно составляет не менее 100 кОм. Для более качественных полярных конденсаторов это значение не менее 1 Мегаом. При проверке таких конденсаторов омметром следует сначала разрядить конденсатор, замкнув выводы накоротко.

Далее необходимо установить предел измерения сопротивления не ниже 100 килоОм. Для упомянутых выше конденсаторов это будет предел 200k (200.000 Ом). Далее соблюдая полярность подключения щупов, измеряют сопротивление утечки конденсатора. Так как электролитические конденсаторы имеют довольно высокую емкость, то при проверке конденсатор начнёт заряжаться. Этот процесс занимает несколько секунд, в течение которых сопротивление на цифровом дисплее будет расти, и будет расти до тех пор, пока конденсатор не зарядится. Если значение измеряемого сопротивления перевалило за 100 килоОм, то в большинстве случаев можно с достаточной уверенностью судить об исправности конденсатора.

Ранее, когда среди радиолюбителей были распространены стрелочные омметры, проверка конденсаторов проводилась аналогичным образом. При этом конденсатор заряжался от батареи омметра и сопротивление, показываемое стрелочным прибором росло, в конечном итоге достигая значения сопротивления утечки.

По скорости отклонения стрелки измерительного прибора от нуля и до конечного значения оценивали емкость электролитического конденсатора. Чем дольше проходила зарядка (дольше отклонялась стрелка прибора), тем соответственно, была больше ёмкость конденсатора. Для конденсаторов с небольшой ёмкостью (1 – 100 мкф) стрелка измерительного прибора отклонялась достаточно быстро, что свидетельствовало о небольшой ёмкости конденсатора, а вот при проверке конденсаторов с большой ёмкостью (1000 мкф и более), стрелка отклонялась значительно медленнее.
Проверка конденсаторов с помощью омметра является косвенным методом. Более точную и правдивую оценку об исправности конденсатора и его параметрах позволяет получить мультиметр с возможностью измерения ёмкости конденсатора.

При проверке электролитических конденсаторов необходимо перед проведением измерения ёмкости полностью разрядить проверяемый конденсатор. Особенно этого правила стоит придерживаться при проверке полярных конденсаторов, имеющих большую ёмкость и высокое рабочее напряжение. Если этого не сделать, то можно испортить измерительный прибор.

Например, часто приходиться проверять исправность конденсаторов, которые выполняют роль фильтрующих, и применяются в импульсных блоках питания. Их ёмкость и рабочее напряжение достаточно велики и при неполном разряде могут привести к порче измерительного прибора.

Поэтому такие конденсаторы перед проверкой следует разрядить, закоротив выводы накоротко (для низковольтных конденсаторов с малой ёмкостью), либо подсоединив к выводам резистор, сопротивлением 5-10 килоОм (для высоковольтных конденсаторов). При проведении данной операции не стоит касаться руками выводов конденсатора, иначе можно получить неприятный удар током при разряде обкладок. При закорачивании выводов заряженного электролитического конденсатора проскакивает искра. Чтобы исключить появление искры, выводы высоковольтных конденсаторов и закорачивают через резистор.
Одной из существенных неисправностей электролитических конденсаторов является частичная потеря ёмкости, вызванная повышенной утечкой. В таких случаях ёмкость конденсатора заметно меньше, чем указанная на корпусе. Определить такую неисправность при помощи омметра довольно сложно. Для точного обнаружения такой неисправности, как потеря ёмкости потребуется измеритель ёмкости, который есть не в каждом мультиметре.
Также с помощью омметра трудно обнаружить такую неисправность конденсатора как обрыв. При обрыве конденсатор электрически представляет собой два изолированных проводника не имеющих никакой ёмкости.
Для полярных электролитических конденсатором косвенным признаком обрыва может служить отсутствие изменения показаний на дисплее мультиметра при замере сопротивления. Для неполярных конденсаторов малой ёмкости обнаружить обрыв практически невозможно, поскольку исправный конденсатор также имеет очень высокое сопротивление.
Обнаружить обрыв в конденсаторе возможно лишь с помощью приборов для измерения ёмкости конденсатора.
На практике обрыв в конденсаторах встречается довольно редко, в основном при механических повреждениях. Куда чаще при ремонте аппаратуры приходиться заменять конденсаторы, имеющие электрический пробой либо частичную потерю ёмкости.
Например, люминесцентные компактные лампы частенько выходят из строя по причине электрического пробоя конденсаторов в электронной схеме преобразователя.

Причиной неисправности телевизора может служить потеря ёмкости электролитического конденсатора в схеме источника питания.
Потеря ёмкости электролитическими конденсаторами легко обнаруживается при замере ёмкости таких конденсаторов с помощью мультиметров с функцией измерения ёмкости.
Неисправность конденсатора можно определить при внешнем осмотре, например, корпус электролитических конденсаторов имеет разрыв насечки в верхней части корпуса. Это свидетельствует о том, что на конденсатор действовало завышенное напряжение, вследствие чего и произошёл, так называемый «взрыв” конденсатора. Корпуса неполярных конденсаторов при значительном превышении рабочего напряжения имеют свойство раскалываться, на поверхности образуются расколы и трещины.
 
Такие дефекты конденсаторов появляются, например, при воздействии мощного электрического разряда на электронный прибор во время грозовых разрядов и сильных скачков напряжения электроосветительной сети.

Купить конденсаторы оптом

Что такое электрическая емкость конденсатора можно узнать из этой статьи.

Две металлические пластины (обкладки) или два проводника любой формы, разделенные диэлектриком, называются электрическим конденсатором. Электрическая емкость конденсатора будет зависеть от площади пластины и расстояния между пластинами.  Конденсатором, так же, являются два провода электрической сети. Каждый провод, изолированный от земли, можно тоже рассматривать как конденсатор, причем одной из его обкладок будет служить провод, а другой — земля.
Конденсаторы электрическая емкость которых может быть любой, образуются не только в естественных условиях, но и специально изготовляются на электротехнических заводах.

Конденсаторы обладают свойством накапливать и удерживать равные по величине и разные по знаку (разноименные) электрические заряды.
Конденсатор будет заряжен, если на его обкладках накоплены разноименные электрические заряды. В этом случае между обкладками конденсатора, как и вокруг любых заряженных тел, существует электрическое поле и возникает электрическое напряжение между любыми точками поля. В частности, существует напряжение и между обкладками конденсатора U, которое пропорционально величине электрического заряда q на любой из обкладок. Эта зависимость становится понятной, если вспомнить, что электрическое напряжение зависит от напряженности электрического поля, а последняя пропорциональна величине заряда, вокруг которого создается электрическое поле.
Свойство конденсатора накапливать и удерживать электрические заряды характеризуется емкостью конденсатора.

Емкостью конденсатора (обозначение С) называется постоянная величина, равная отношению величины заряда одной из обкладок конденсатора к напряжению между обкладками.

Таким образом, расчетная электрическая емкость конденсатора формула размещена ниже:

Емкость конденсатора измеряется в фарадах (Ф). Емкостью в одну фараду обладает конденсатор, у которого при напряжении в 1 в (1 вольт) заряды на каждой обкладке составляют 1 к (1 кулон), т. е.

Однако фарада является очень крупной единицей, поэтому на практике чаще пользуются более мелкими единицами:
микрофарадой (мкф), составляющей миллионную долю фарады,
1 мкф = 10^-6 ф
и пикофарадой (пф), составляющей миллионную долю микрофарады,
1 пф= 10^-6 мкф = 10^-12 ф.
На чертежах конденсатор условно изображается, как показано на рисунке ниже.

Что такое конденсаторы и электрическая емкость смотрите видео ниже:

Как измерить очень большую емкость, например, супер / ультра конденсаторы

Недавно я приобрел пару таинственных ультра / супер конденсаторов у моего брата. Очевидно, он не помнит никаких спецификаций или даже марки … Чтобы еще больше усложнить ситуацию, у них нет значимой идентификационной информации, проштампованной или напечатанной на них. (Существует этикетка со штрих-кодом с буквенно-цифровым кодом, но быстрый поиск в Google по ней ничего не нашел.)

Похоже, пришло время запустить Mystery Buss Скуби-Ду, потому что собирались на приключения.

Сначала я решила измерить емкость. Поскольку мой измеритель LCR не предназначен для таких огромных конденсаторов, мне пришлось проявить творческий подход к своему испытательному оборудованию.

Принимая во внимание базовую физику, мы получаем, что емкость пропорциональна накопленному заряду на вольт на конденсаторе:

С= qВСзнак равноQВ

где накопленный заряд в конденсаторе является интегралом тока через конденсатор:

∫я ( т ) дt = q∫я(T)dTзнак равноQ

Используя источник тока для зарядки конденсатора, мы можем упростить вычисления, используя только дельта-измерения заряда и напряжения на конденсаторе.

С= Δ qΔ V= Я Δ тΔ VСзнак равноΔQΔВзнак равнояΔTΔВ

С моим источником тока Advantest R6144 я могу заряжать конденсатор с заданным током и просто измерять напряжение на конденсаторе, используя мой Tektronix DMM4050 в режиме графика.

Рисунки тестовой настройки

Однако здесь я начинаю видеть довольно большие цифры. Возможно, что конденсатор действительно составляет ~ 2200 фарад, но это кажется немного высоким. По общему признанию, конденсатор довольно большой на ~ 5,5 «в длину на ~ 1» радиус.

А теперь несколько вопросов для знатоков электротехнической биржи: является ли этот метод эффективным средством измерения суперконденсаторов? Или есть более подходящий метод, который я могу применить для их измерения? Кроме того, существенно ли изменяется емкость супер / ультра конденсаторов по сравнению с напряжением конденсатора? Например, являются ли эти результаты измерений прогнозирующими / показательными для более высоких зарядных напряжений. Я считаю, что емкость должна колебаться, но я сильно сомневаюсь в этом. Возможно, в худшем случае это несколько сотен фарадов, но я не специалист по этому вопросу.

Кроме того, и, что более важно, как я могу найти максимальное зарядное напряжение, не разрушая конденсатор? Будет ли заряд постоянного тока, скажем, 100 мкА в течение нескольких недель, пока напряжение не достигнет своего рода равновесия с работой саморазряда. Затем отпустите пару сотен милливольт и назовите это максимальным зарядным напряжением. Или он просто достигнет точки отключения и самоуничтожится, распыляя электролит по всей моей лаборатории?

Наконец, как вы определяете ориентацию полярности конденсаторов? Они никак не обозначены, и оба терминала идентичны. Я сделал ставку с остаточным напряжением, хранящимся в конденсаторе. Я предполагаю, что эффект диэлектрического поглощения / памяти от предыдущей зарядки знает правильное направление …

В любом случае, забавно попытаться определить характеристики этих конденсаторов. Но это все еще немного отягчает, что на них нет полезных отметок, таких как ориентация полярности, производитель, т. Д.

Измеритель емкости конденсаторов своими руками: принцип, схема

Почему вредно большое значение ESR

На нулевой частоте (постоянный ток) и низких частотах, как вы помните из статьи , конденсатор сам оказывает большое сопротивление электрическому току. В этом случае какие-то паразитные доли Ома сопротивления ESR не будут влиять на параметры электрической цепи. Все самое интересное начинается тогда, когда конденсатор работает в высокочастотных цепях (ВЧ).

Мы с вами знаем, что конденсатор пропускает через себя переменный ток. И чем больше частота, тем меньше сопротивление самого конденсатора. Вот вам формула, если позабыли:

где, Х_С  — это сопротивление конденсатора, Ом

П — постоянная и равняется приблизительно 3,14 

F — частота, измеряется в Герцах

С — емкость,  измеряется в Фарадах

Но, одно то мы не учли… Сопротивление выводов и пластин с частотой не меняется! Так… и если пораскинуть мозгами, то получается, что на бесконечной частоте сопротивление конденсатора будет равняться его ESRу? Получается, наш конденсатор превращается в резистор? А как ведет себя резистор в цепи переменного тока? Да точно также как и в цепи постоянного тока: греется! Следовательно на этом резисторе будет рассеиваться мощность P в окружающую среду. А как вы помните, мощность через сопротивление и силу тока выражается формулой:

P=I2xR

где

I — это сила тока, в Амперах

R — сопротивление резистора ESR, в Омах

Значит, если ESR будет больше, то и мощность рассеивания тоже будет больше! То есть этот резистор будет хорошенько нагреваться.

Догоняете о чем я вам толкую? 😉

Из всего выше сказанного можно сделать простенький вывод: конденсатор с большим ESR в высокочастотных цепях с большими токами будет нагреваться. Ну да ладно, пусть себе греется… Резисторы и микросхемы тоже ведь греются и ничего! Но весь косяк заключается в том, что с увеличением температуры конденсатора меняется и его емкость! Есть даже такой интересный параметр конденсатора,  как ТКЕ или Температурный Коэффициент Емкости. Этот коэффициент показывает, насколько поменяется емкость при изменении температуры. А раз уже «плавает» емкость, то вслед за ней «плывет» и схема.

Порядок проверки

Касание контактов щупами

Мультиметр может выявить такие причины неисправности, как пробой, влекущее за собой разрушение диэлектрика, разделяющего пластины, и ток идёт напрямую, при этом, сам конденсатор, по сути, становится простым проводником. Либо делает это частично, теряя свою ёмкость, становясь дополнительно активным сопротивлением в электрической цепи.

Сам конденсатор в силу своего принципа работы пропускает только переменный ток, а постоянный ни в коем случае, поэтому его сопротивление, замеряемое между выводами, достаточно большое и ограничивается очень малым током утечки через диэлектрик, разделяющий его рабочие пластины, накапливающие в себе заряд.

В неполярных конденсаторах, роль диэлектрика которых играет слюда, керамика, бумага, стекло, воздух ток утечки бесконечно мал, а сопротивление очень большое и при его измерении между выводами цифровым мультиметром прибор покажет бесконечность в виде 1 на цифровом табло. Поэтому, в случае пробоя, его сопротивление, замеряемое на выводах, составляет довольно малую величину — до нескольких десятков Ом.

Как правильно использовать прибор

Если номинальное напряжение неизвестно, то можно действовать исходя из того, что оно составляет 10-12 В. Обычно используют резисторы, имеющие сопротивление 5-10 КОм.

Чтобы проверить деталь, не выпаивая ее из схемы, параллельно с ней можно подсоединить конденсатор с такими же параметрами в рабочем состоянии. Если схема восстановит свою работу, то это означает, что деталь была неисправна и ее следует заменить.

Мостовая схема

Измерение емкости без выпаивания с платы сложно и доступно только профессиональному специалисту. Прибор для проверки электролитических конденсаторов без выпайки может быть использован только с учетом схемы подключения конденсатора. Дело в том, что полученный результат будет существенно зависеть от способа подключения детали и в различных ситуациях может показать труднообъяснимые результаты. Например, если параллельно с ним включена катушка, то при измерении емкости без выпайки будет показано нулевое сопротивление.

Вам это будет интересно  Рейтинг лучших паяльных станций

Если неисправен конденсатор, надо его проверить, применив один из имеющихся методов. В случае неисправности потребуется его заменить, чтобы плата восстановила свою работоспособность.

Электрические цепи, состоящие из проводников и полупроводников, включают в себя элементы, позволяющие накапливать заряды и отдавать их в нужный момент. Из-за этой особенности такие элементы изначально стали называть ёмкостью. Название пришло со времён, когда электричество считали жидкостью, а её накопитель – сосудом. Это не совсем удачное определение применяется до сих пор, хотя сам элемент называется конденсатор.

Типы конденсаторов и их внешний вид

Схема измерения

Для определения ёмкости неизвестного конденсатора следует включить его в цепь из резистора и источника питания. Входное напряжение выбирается несколько меньшим номинального напряжения конденсатора, если оно неизвестно — достаточно будет 10–12 вольт. Ещё необходим секундомер. Для исключения влияния внутреннего сопротивления источника питания на параметры цепи, на входе надо установить выключатель.

Сопротивление подбирается экспериментально, больше для удобства отсчёта времени, в большинстве случаев в пределах пяти — десяти килоом. Напряжение на конденсаторе контролируется вольтметром. Время отсчитывается с момента включения питания — при зарядке и выключении, если контролируется разряд. Имея известные величины сопротивления и времени, по формуле t = RC вычисляется ёмкость.

Удобнее отсчитывать время разрядки конденсатора и отмечать значения в 90 % или 95 % от начального напряжения, в этом случае расчёт ведётся по формулам 2.2t = 2.2RC и 3t = 3RC. Таким способом можно узнать ёмкость электролитических конденсаторов с точностью, определяемой погрешностями измерений времени, напряжения и сопротивления. Применение его для керамических и других малой ёмкости, с использованием трансформатора 50 Hz, вычислением емкостного сопротивления — даёт непрогнозируемую погрешность.

Вычисления с помощью формул электротехники

Простейшая RC — цепь состоит из параллельно включённых резистора и конденсатора.

Выполнив математические преобразования (здесь не приводятся), определяются свойства цепи, из которых следует, что если заряженный конденсатор подключить к резистору, то он будет разряжаться так, как показано на графике.

Произведение RC называют постоянной времени цепи. При значениях R в омах, а C — в фарадах, произведение RC соответствует секундам. Для ёмкости 1 мкФ и сопротивления 1 кОм, постоянная времени — 1 мс, если конденсатор был заряжен до напряжения 1 В, при подключении резистора ток в цепи будет 1 мА. При зарядке напряжение на конденсаторе достигнет Vo за время t ≥ RC. На практике применяется следующее правило: за время 5 RC, конденсатор зарядится или разрядится на 99%. При других значениях напряжение будет изменяться по экспоненциальному закону. При 2.2 RC это будет 90 %, при 3 RC — 95 %. Этих сведений достаточно для расчёта ёмкости с помощью простейших приспособлений.

Видео

Конденсатор — элемент электрической цепи, состоящий из проводящих электродов (обкладок), разделённых диэлектриком. Предназначен для использования его электрической ёмкости. Конденсатор, ёмкостью С, к которому приложено напряжение U, накапливает заряд Q на одной стороне и — Q — на другой. Ёмкость здесь в фарадах, напряжение — вольтах, заряд — кулоны. Когда ток силой 1 А протекает через конденсатор ёмкостью 1 Ф напряжение изменяется на 1 В за 1 с.

Одна фарада ёмкость огромная, поэтому обычно применяются микрофарады (мкФ) или пикофарады (пФ). 1Ф = 106 мкФ = 109 нФ = 1012 пФ. На практике используются значения от нескольких пикофарад до десятков тысяч микрофарад. Зарядный ток конденсатора отличается от тока через резистор. Он зависит не от величины напряжения, а от скорости изменения последнего. По этой причине для измерения ёмкости требуются специальные схемные решения, применительно к особенностям конденсатора.

Как сделать прибор для проверки конденсаторов своими руками

Провести измерение емкости можно с помощью несложного прибора. Для него необходимы следующие детали:

• источник постоянного тока;
• резистор;
• конденсатор;
• вольтметр.

Эта схема подойдет для проверки электролитических конденсаторов. Нужно выбрать входное напряжение таким, чтобы оно было немного меньше по сравнению с номинальным напряжением конденсатора. Один из выводов конденсатора к источнику питания подсоединяют через резистор. Вольтметр присоединяют к выводам конденсатора.

Схема проверки

После подключения измерителя начинается процесс зарядки конденсатора. Нужно засечь время, в течение которого он будет длиться. Величину сопротивления можно подобрать в значительной степени произвольно. При этом нужно ориентироваться на скорость зарядки. Нужно, чтобы она была такой, которую удобно измерять.

При проведении зарядки на вольтметре можно будет увидеть возрастание напряжения. В какой-то момент оно достигнет предельной величины и перестанет расти. Это будет конечный момент отсчета времени. Для вычисления емкости достаточно воспользоваться формулой: t=RC. В ней известно время и величина сопротивления резистора. Емкость можно определить из соотношения C=t/R.

Использование мультиметра

Проверяют конденсатор на наличие пробоя с помощью схемы самоделки — последовательно соединенной с ним лампочки 40 Вт, включенных в обычную сеть переменного тока. Если лампочка светит в половину накала, то деталь исправна. При ярком свете имеется пробой, при отсутствии — повреждены контакты.

Устройство и характеристики конденсатора

Конструкция конденсатора представляет собой две токопроводящие пластины, разделённые диэлектриком. Если приложить к пластинам напряжение от источника постоянного тока, то ток короткое время будет протекать через конденсатор, и он зарядится. На его пластинах (обкладках) накопится напряжение, равное напряжению источника. Длительность протекания тока и ёмкость его заряда зависят от площади обкладок и расстояния между ними. Ёмкость обозначается буквой С и измеряется в фарадах. Единица измерения в системе СИ – 1Ф (F). Обозначение принято в честь физика из Англии М. Фарадея.

Внимание! Ёмкость 1Ф – очень большая величина. Если рассматривать Землю как уединённый проводник в форме шара, то ёмкость составила бы около 700 мкФ

Поэтому электротехнические элементы измеряют в малых величинах: пикофарадах (пФ), нанофарадах (нФ), микрофарадах (мкФ).

Единицы измерения ёмкости

В цепях постоянного и переменного тока ёмкостной элемент ведёт себя по-разному. Если постоянный ток конденсатор через себя не пропускает, то переменному току, проходящему через него, оказывает определённое сопротивление. Это ещё одна важная характеристика конденсатора – ёмкостное сопротивление RC.

Сопротивление из разряда реактивных сопротивлений, рассчитывается по формуле:

Rс =1/6,28*f*C,

где:

• Rc – емкостное сопротивление, Ом;
• 6,28 – 2 π;
• f – частота тока, Гц;
• C – емкость данного конденсатора, Ф.

Важно! Как видно из формулы, для токов разной частоты сопротивление одного и того же элемента меняется. Чем выше частота тока, тем ниже ёмкостное сопротивление конденсатора

Различают конденсаторы постоянной и переменной ёмкости. Вторые имеют конструкцию, в результате которой изменяется расстояние между пластинами.

По типу исполнения конденсаторы постоянной ёмкости бывают:

• полярные электролитические;
• однослойные и многослойные керамические;
• высоковольтные керамические;
• полиэстеровые;
• танталовые;
• полипропиленовые конденсаторы.

Конструкция зависит от порядкового разряда ёмкости элемента, применяемого материала для пластин и диэлектрика.

Самодельный С — метр

Не принимая во внимание разные экзотические решения, такие как баллистический гальванометр и мостовые схемы с магазином сопротивлений, изготовить простой прибор или приставку к мультиметру по силам и начинающему радиолюбителю. Широко распространённая микросхема серии 555 вполне подходит для этих целей. Это таймер реального времени со встроенным цифровым компаратором, в данном случае используется как генератор

Это таймер реального времени со встроенным цифровым компаратором, в данном случае используется как генератор.

Частота прямоугольных импульсов задаётся выбором резисторов R1–R8 и конденсаторов С1, С2 переключателем SA1 и равняется: 25 kHz, 2.5 kHz, 250 Hz, 25Hz — соответственно положениям переключателя 1, 2, 3 и 4–8. Конденсатор Сх заряжается с частотой следования импульсов через диод VD1, до фиксированного напряжения. Разряд происходит во время паузы через сопротивления R10, R12–R15. В это время образуется импульс длительностью, зависимой от емкости Сх (больше ёмкость — длиннее импульс). После прохождения интегрирующей цепи R11 C3 на выходе появляется напряжение, соответствующее длине импульса и пропорциональное величине ёмкости Сх. Сюда и подключается (Х 1) мультиметр для измерения напряжения на пределе 200 mV. Положения переключателя SA1 (начиная с первого) соответствуют пределам: 20 пФ, 200 пФ, 2 нФ, 20 нФ, 0.2 мкФ, 2 мкФ, 20 мкФ, 200 мкФ.

Наладку конструкции необходимо делать с прибором, который будет применяться в дальнейшем. Конденсаторы для наладки надо подобрать с ёмкостью, равной поддиапазонам измерений и как можно точнее, от этого будет зависеть погрешность. Отобранные конденсаторы поочерёдно подключаются к Х1. В первую очередь настраиваются поддиапазоны 20 пФ–20 нФ, для этого соответствующими подстроечными резисторами R1, R3, R5, R7 добиваются соответствующих показаний мультиметра, возможно придётся несколько изменить номиналы последовательно включённых сопротивлений. На других поддиапазонах (0.2 мкФ–200 мкФ) калибровка проводится резисторами R12–R15.

Провода, соединяющие резисторы с переключателем должны быть как можно короче, а если позволяет конструкция — размещены на его выводах. Переменные желательно использовать многооборотные, лучше вообще — постоянные, но это не всегда возможно. Тщательнейшим образом необходимо отмыть печатную плату от флюса и другой грязи, иначе паразитные ёмкости и сопротивления между проводниками могут привести к полной неработоспособности изделия.

При выборе источника питания следует учитывать, что амплитуда импульсов напрямую зависит от его стабильности. Интегральные стабилизаторы серии 78хх вполне здесь применимы Схема потребляет ток не более 20–30 миллиампер и конденсатора фильтра ёмкостью 47–100 микрофарад будет достаточно. Погрешность измерений, при соблюдении всех условий, может составить около 5 %, на первом и последнем поддиапазонах, по причине влияния ёмкости самой конструкции и выходного сопротивления таймера, возрастает до 20 %. Это надо учитывать при работе на крайних пределах.

Принцип действия прибора для проверки конденсаторов

Перед тем, как производить измерение, нужно выполнить разрядку конденсатора. Для этого его выводы соединяют друг с другом.

Щупы мультиметра обеспечивают разность потенциалов, которая может быть использована для зарядки конденсатора. По времени зарядки можно приблизительно оценить емкость. Измеряя сопротивление, можно определить наличие повреждений или пробой конденсатора.

Вам это будет интересно  Все об проводах для сварки

При измерении параметра ESR используются сложные алгоритмы. В таком тестере используются специальные микросхемы для управления процессом проверки.

Виды конденсаторов

Снижение напряжения пробоя конденсатора

Снижение максимально возможного напряжения – это так называемый обратимый пробой. Его не определить тестером. Но в схеме при работе при номинально допустимом значении напряжения элемент ведёт себя как пробитый. При этом он будет измеряться тестером как рабочий.

Определить можно постепенной подачей напряжения от отдельного источника питания до величины, указанной на корпусе. У неисправного конденсатора пробой будет происходить раньше этой величины. Электролит закипит, и корпус начнёт греться.

Внимание! Если на маркировке стоит значение «60V», то при плавной подаче напряжения на выводы от нуля до 50V элемент должен вести себя нормально. Пробоя быть не должно

Измерение ёмкости конденсаторов с помощью измерительных приборов заводского изготовления или самодельных устройств позволяет производить ремонт и наладку электронных схем. Выявление неисправного конденсатора путём измерения его физических ёмкостных значений сохранит работоспособность электронного устройства и снизит время, затраченное на ремонт.

Что такое тестер конденсаторов

Конденсатор представляет собой радиодеталь, состоящую из двух обкладок, сделанных из проводников и диэлектрического слоя между ними. Электрическая емкость элемента измеряется в фарадах. Эта величина очень большая, поэтому на практике используются микрофарады или пикофарады.

Конденсаторы обычно бывают электролитическими или пленочными. В последних параметры мало меняются с течением времени. У электролитических ситуация другая. Жидкий состав, находящийся внутри, постепенно высыхает, и деталь теряет свои полезные свойства. Часто по внешнему виду нельзя судить по его исправности. Для проверки его нужно выпаивать.

Другая ситуация, когда важно проверить емкость, — это нарушение его работы от различных причин случайного характера — скачков напряжения или работы в условиях повышенной температуры. Неисправный элемент может послужить причиной неисправной работы всего устройства

Чтобы изучить ситуацию, необходимо определить, соответствует ли емкость конденсатора номинальному значению. Для этой цели применяют тестеры конденсаторов.

Они могут быть цифровыми или аналоговыми. Во время проверки может определяться емкость или ESR, параметр, который представляет собой последовательное эквивалентное сопротивление.

В некоторых мультиметрах имеется возможность непосредственной проверки емкости.

ESR-измерители производят определение эквивалентного последовательного сопротивления. Здесь речь идет о реактивном сопротивлении, которое обусловлено емкостью. Оно может существенно возрастать при увеличении частоты. Этот параметр оценивают с помощью сложных алгоритмов. Если он принимает слишком большую величину, то в некоторых ситуациях может быть нарушен температурный режим работы элемента. Это особенно опасно для электролитических элементов.

Вам это будет интересно  Особенности набора электрика

Существуют специальные измерители емкости.

ESR-метр

Такой измерительный прибор оснащен жидкокристаллическим дисплеем. У него имеются 2 щупа: красный и черный. Первый считается положительным, второй — отрицательным. Перед тем, как проверять, элемент разряжают, закорачивая выводы друг на друга. Чтобы провести измерение, щупы соединяют с выводами конденсатора. Если используется полярная модель, необходимо при этом учитывать полярность щупов.

Затем прибор включают и через несколько секунд на экране появляются величины емкости и параметра ESR.

Измеритель емкости

Мультиметр

Для определения исправности конденсатора мультиметр можно перевести в режим определения сопротивления. Переключатель нужно установить на 2 МОм или 200 Ком. Нужно подобрать этот параметр таким образом, чтобы зарядка происходила не сразу, а в течение нескольких секунд.

К его выводам элемента, который нужно выпаять из схемы, подключают красный и черный щупы. Теперь необходимо следить за данными на дисплее. Если там 0, то это означает обрыв контактов или другое механическое повреждение. Если tester показывает увеличивающиеся цифры и в конце концов появляется 1, то это говорит о работоспособности детали. Если сразу появляется единица, то это означает, что в конденсаторе произошел пробой.

При использовании аналогового прибора у исправной детали можно будет увидеть постепенное движение стрелки. Мгновенная установка минимального значения говорит об обрыве, а максимального — свидетельствует о пробое.

В мультиметре предусмотрена возможность непосредственного измерения емкости. Для этого нужно установить переключатель аппарата для ее измерения и выбрать наиболее подходящую шкалу. Обычно для контактов конденсатора предусматриваются особые клеммы. Если их нет, надо воспользоваться красным и черными щупами. В последнем случае необходимо воспользоваться такими же клеммами, как при измерении сопротивления.

Если значение емкости равно или близко к номинальному, то элемент исправен и может быть использован. В противном случае он неработоспособен. Считается, что совпадение с разницей не более 20% говорит о радиотехнической пригодности детали.

Протечка электролита

Измерительные приборы

Самым доступным методом замера ёмкости является широко распространённый мультиметр с такой возможностью.

В большинстве случаев, подобные устройства имеют верхний предел измерений в десятки микрофарад, что достаточно для стандартных применений. Погрешность показаний не превышает 1% и пропорциональна ёмкости. Для проверки достаточно вставить выводы конденсатора в предназначенные гнёзда и прочитать показания, весь процесс занимает минимум времени. Такая функция присутствует не у всех моделей мультиметров, но встречается часто с разными пределами измерений и способами подключения конденсатора. Для определения более подробных характеристик конденсатора (тангенса угла потерь и прочих), используются другие устройства, сконструированные для конкретной задачи, не редко являются стационарными приборами.

В схеме измерения, в основном, реализован мостовой метод. Применяются ограничено в специальных профессиональных областях и широкого распространения не имеют.

Прибор для измерения ёмкости конденсаторов

Из заголовка статьи понятно, что сегодня речь пойдет о приборе для измерения ёмкости конденсаторов. Не в каждом простом мультиметре есть данная функция. А ведь при изготовлении очередной самоделки мы очень часто задумываемся: будет ли она работать, исправны ли конденсаторы, которые мы применили, как их проверить.Да и просто в процессе ремонта данный прибор будет необходим. Проверить на целостность электролитический конденсатор, конечно, можно при помощи тестера. Но мы узнаем: живой он или нет, а вот определить ёмкость , насколько он сухой, мы не сможем.

В некоторых дешевых мультиметрах, которые присутствуют сейчас на рынке, имеется эта функция. Но предел измерения ограничен цифрой в 200 микрофарад. Что явно мало. Нужно хотя бы четыре тысячи микрофарад. Но такие мультиметры стоят на порядок выше. Поэтому я наконец-то решил купить измеритель ёмкости конденсаторов. Выбирал самый дешевый с приемлемыми характеристиками. Остановил свой выбор на XC6013L:

Поставляется это устройство в красивой коробке. Правда, на коробке изображение другого мультиметра:

А сверху наклейка с моделью данного прибора, наверно, у китайцев не хватает коробок:

Прибор заключён в защитный желтый кожух из мягкой пластмассы, похожей на резину. В руках чувствуется увесистость, что говорит о серьезности прибора. С нижней стороны имеется откидная подставка, которая многим может и не пригодиться:

Питается измеритель ёмкости от батарейки напряжением 9 вольт типа крона, которая поставляется в комплекте:

Характеристики прибора просто великолепны. Он может производить измерения от 200 пикофарад до 20 тысяч микрофарад. Что вполне достаточно для радиолюбительских целей:

Сверху прибора расположился большой и информативный жидкокристаллический дисплей. Под ним находятся две кнопки. Слева — красная кнопка, при помощи которой можно зафиксировать на дисплее текущее показание ёмкости. А справа — синяя кнопка, которая очень порадовала, — подсветкой экрана, что, несомненно, является плюсом данного прибора. Между кнопками имеется коннектор для измерения малогабаритных конденсаторов. Правда, проверить бушные конденсаторы, выпаянные из плат доноров, не получается, так как контактные площадки расположены достаточно глубоко. Поэтому данным коннектором можно воспользоваться, только проверяя конденсаторы с длинными выводами:

Под селектором выбора диапазонов измерений находится коннектор для подключения щупов. Кстати, щупы выполнены из такого же материала, как защитный кожух прибора, наощупь они довольно-таки мягкие:

Там же находится, несомненно, самая важная функция прибора — это установка нулевых показаний при измерении ёмкостей в разряде пикофарад. Что наглядно видно на следующих двух фотографиях. Здесь умышленно извлечен один щуп и при помощи регулятора выставлен ноль:

Здесь щуп поставлен на место. Как видите, ёмкость щупов влияет на показания. Теперь достаточно при помощи регулятора выставить ноль и произвести измерения, что будет достаточно точно:

Теперь давайте протестируем прибор в работе и посмотрим, на что он способен.

Тестируем измеритель ёмкости конденсаторов

Для начала будем проверять конденсаторы заведомо исправные, новые и извлечённые из плат доноров. Первым будет подопытный на 120 микрофарад. Это новый экземпляр. Как видите, показания слегка занижены. Кстати, таких конденсаторов у меня штуки 4, и ни один не показал 120 микрофарад. Возможна погрешность прибора. А может, сейчас делают одну некондицию:

Вот одна тысяча микрофарад, весьма точно:

Две тысячи двести микрофарад, тоже неплохо:

А вот десять  микрофарад:

Ну а теперь сто микрофарад, очень хорошо:

Давайте посмотрим на показания прибора, которые он покажет при проверке дефектных конденсаторов, которые были извлечены во время ремонта монитора samsung. Как видите, разница ощутима:

Вот такие получились результаты. Конечно, в некоторых случаях неисправность электролитического конденсатора видна визуально. Но в большинстве случаев без прибора обойтись сложно. К тому же я тестировал данный прибор на двух платах, проверяя конденсаторы, не выпаивая их. Устройство показало неплохие результаты, только в некоторых случаях нужно соблюдать полярность. Поэтому я советую купить такой прибор, и вы сможете измерять ёмкость конденсаторов своими руками.

Смотрим видеоверсию данной статьи:

.

Измеритель емкости конденсаторов — Меандр — занимательная электроника

Схем приборов для измерения емкости кон­денсаторов существуют очень много. Они выпол­нены на самой различной элементной базе, отли­чаются степенью сложности, доступностью ис­пользуемых деталей и точностью измерений.

Именно с позиции построения простого уст­ройства для измерения емкости конденсаторов на самых распространенных в настоящее время радиокомпонентах и была разработана схема рис.1. В качестве измерительного прибора ис­пользуется широко распространенный цифровой мультиметр типа M830-B.

Рис. 1

В принципе, идея построения практически всех распространенных устройств для измере­ния емкости конденсаторов одинакова. Задаю­щий импульсный генератор формирует последо­вательность импульсов. Она подается на измеря­емый конденсатор. В зависимости от его емкос­ти меняется величина заряда, который он успе­вает получить. Этот заряд и измеряется. Точнее — измеряется на­пряжение, до ко­торого заряжает­ся измеряемый конденсатор.

Резистивный делитель R1-R2 напряжения ис­точника +6 В обеспечивает возможность питания микросхе­мы операционно­го усилителя DA1 типа КР140УД708 от однополярного источника. Ком­мутируемые переключателем SA1 RC-цепочки и резистор поло­жительной обратной связи R3 обеспечивают ра­боту ОУ в автоколебательном (генераторном) ре­жиме.

При наличии высокого положительного напря­жения на выходе микросхемы DA1 через конден­сатор С4 и диод VD1 обеспечивается заряд изме­ряемого конденсатора Сх. В моменты нулевого напряжения на выходе DA1 конденсаторы Сх и С4 разряжаются через эмиттерно-базовый переход транзистора VT1. Диод VD1 при этом находится в запертом состоянии и на работу схемы в этом ре­жиме влияния не оказывает. Импульс тока кол­лектора транзистора проходит через резистор R10 и заряжает конденсатор С5. Напряжение на С5 измеряется высокоомным вольтметром тес­тера М830-В.

Схема измерительной части устройства очень проста. Она известна, в частности, из иностран­ной печати. Предварительно ее работа была проверена экспериментально на макете.

Следует подчеркнуть, что с изменением вели­чины напряжения питания микросхемы DA1 в этой и аналогичных схемах будут изменяться и показа­ния мультиметра, подключенного к контактам XS2. Чтобы этого не происходило, использован стабилизатор напряжения питания схемы DA2. Его выходное напряжение в данной схеме 6 В, по­этому минимальное напряжение источника, под­ключаемого к контактам колодки XS3, должна быть не менее 8,5…9 В.

На рис.2 показана топография печатной пла­ты устройства и расположение радиокомпонен­тов на плате.

Рис. 2

Измеряемый конден­сатор Сх подключается к схеме последовательно с конденсатором С4. Это сделано для защиты ми­кросхемы DA1 от выхода из строя при случайном замыкании между собой выводов измеряемого конденсатора или, если он окажется пробитым. Номинал конденсатора С4 не критичен. Главное, чтобы его значение было в несколько раз больше измеряемого конденсатора самого большого номинала. Так, если при­бором измерять, например, конденсаторы до 10 мкФ, то емкость С4 должна быть 47…100 мкФ. На более низких пределах измеряемых емкостей это условие будет выполняться автоматически.

При переключении пределов измерений при­бора необходимо обеспечить кратность емкос­тей конденсаторов С1…С3. Если предварительно подобрать эти конденсаторы по емкости, то наст­ройка схемы упростится.

Настройка устройства

Возможная методика настройки состоит в следующем.

К контактам гнезда XS1 подключаем «эталон­ный» конденсатор емкостью, например, 10 мкФ. Переключатель пределов измерений прибора SA1 «Поддиапазоны» устанавливается положе­ние «3». Подбирая положение движка подстроен­ного сопротивления R5 добиваются показаний мультиметра РА1 — 1 В.

Аналогично, за счет регулировки значения со­противления R6 (R8) и подключении калибровоч­ного конденсатора С2 (С3) производят настройку устройства измерения емкостей конденсаторов в поддиапазоне «2» («1»). При этом, естественно, к контактам XS1 подключается эталонный кон­денсатор другой емкости 0,1 мкФ (1000 пФ).

Измеряемые и эталонные конденсаторы большой емкости, естественно, электролитические. Необходимо лишь соблюдать полярность их включения в схему.

При емкости конденсатора С1 10 мкФ прибор обеспечивает измерение емкостей конденсато­ров на «3» поддиапазоне практически от 0,1 мкФ до 10 мкФ.

При емкости конденсатора С2 0,1 мкФ (100 нФ) рабочий диапазон «2» прибора составит 1000 пФ…0,1 мкФ, а при С3 — 1000 пФ — 50 пФ…1000 пФ. Значения вариантов выбора номиналов конденсаторов С1…С3 и достигаемые при этом пределы измерения емкостей конденсаторов Сх показаны в таблице 1.

Таблица 1

№	Емкость Cn	Пределы измерения Сх
1	С3- 1нФ	50 пФ…1 нФ
2	С2-0,1мкФ	1 нФ…0,1 мкФ
3	C1-10мкФ	0,1…10 мкФ

При настройке схемы емкости задающих конденсаторов С1…С3 и эталонные измери­тельные конденсаторы (для проверки рабочих поддиапазонов прибора Сх) проверялись и подбирались с использованием промышленно­го измерителя емкостей конденсаторов типа СМ 9601А.

Наличие подстроечных сопротивлений R5, R7, R9 в схеме позволяет использовать в качестве С1 …С3 конденсаторы не только указанных на схе­ме номиналов, но и других близких к ним. При этом, возможно, потребуется лишь подобрать но­миналы резисторов R4, R6, R8.

Следует подчеркнуть и тот факт, что фактичес­ки в каждом из поддиапазонов измерений можно проверять конденсаторы вдвое большего номи­нала, чем это было указано ранее. Так, при экспе­рименте оказалось, что на первом поддиапазоне можно измерять емкость конденсаторов номина­лом почти до 20 мкФ.

Расширение диапазона измерений за счет увеличения емкости конденсатора, например С1, в схеме рис.1 теоретически также вполне возможно, но практически мною это не проверялось.

Автор: Андрей Попович, г. Самара

Лабораторная работа № 4. Определение емкости конденсатора баллистическим методом

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: Ознакомление с методом измерения емкости конденсатора баллистическим методом.

КРАТКАЯ ТЕОРИЯ. Электрическая емкость конденсатора (далее просто емкость) связана с зарядом, находящимся на его обкладках, соотношением:

(1)

Напряжение на конденсаторе легко определить по напряжению источника тока, заряжающего конденсатор.

Для получения необходимой емкости на практике (в электротехнике) конденсаторы соединяют в батареи, соединяя их параллельно и последовательно. При параллельном соединении общая емкость:

. (2)

При последовательном:

. (3)

Существует несколько способов измерения емкости: метод электростатического вольтметра, метод моста переменного тока, метод баллистического гальванометра. Заряд конденсатора для определения С, согласно (1), можно измерить с помощью гальванометра, работающего в баллистическом режиме, а напряжение — на источнике тока перед разрядом.

Гальванометрами называются приборы для измерения малых токов (или напряжений) порядка 10^-6  10^-12А (10^-6  10^-10В). Главной частью гальванометра магнитоэлектрической системы является подвешенная на вертикальной нити рамка, помещенная в поле постоянного магнита со специальными полюсными наконечниками. При протекании по рамке тока взаимодействие магнитных полей тока и постоянного магнита приводит рамку в движение. Скрепленная с рамкой стрелка (зеркальце для отражения луча) позволяет измерять угол поворота рамки. В баллистическом гальванометре к рамке подвешивается полый цилиндр из мягкого железа, увеличивающий её момент инерции. Кроме того, поле вблизи витков становится радиально симметричным.

При протекании тока на рамку будут действовать:

а) вращающий момент М₁, возникающий в результате действия магнитного поля магнита на ток;

б) момент М₂, обусловленный закручиванием нити подвеса;

в) тормозящий момент М₃, определяющий действие магнита на индукционный ток в катушке при её вращении.

Моментом трения, ввиду его малости (М_тр << М₁; М₂; М₃), пренебрегают.

Если В – индукция магнитного поля в зазоре, N – число витков в катушке, S – площадь витка, D – момент сил закручивания подвеса при повороте рамки на единицу угла, R – сопротивление в цепи гальванометра, i – ток, протекающий по катушке, i_i – индукционный ток; , – угол поворота и угловая скорость, то указанные выше моменты будут равны:

Уравнение движение рамки гальванометра с моментом инерции I :

.

(5)

_{Если время прохождения тока разряда конденсатора через рамку значительно меньше периода ее собственных колебаний ( Т), то с достаточной степенью точности можно считать, что за это время  рамка практически не успевает выйти из положения равновесия. При этом из уравнения движения приближенно получим:}

I = BSNi = BSNq (5)

Откуда

, (6)

где q – прошедший через рамку заряд, – угловая скорость рамки,

– постоянный коэффициент, определяемый конструкцией прибора.

Кинетическая энергия, приобретенная рамкой вследствие прохождения тока (без учета потерь) при ее максимальном отклонении, превращается в потенциальную энергию закрученного подвеса:

= , (7)

где _m  максимальный угол первого отклонения.

Из уравнений (6) и (7) находим:

_m (8)

Из соотношения (8) следует, что заряд, прошедший через рамку, пропорционален ее первому отклонению.

Отклонение рамки в баллистическом гальванометре пропорционально отклонению стрелки гальванометра, поэтому можно записать соотношение:

q = An , (9)

где n – число делений шкалы, на которое отклоняется стрелка гальванометра,

А  баллистическая постоянная гальванометра (Кулон/деление шкалы).

Значение постоянной А определяется экспериментально. Конденсатор известной емкости С_эт, заряженный до разности потенциалов U, разряжают через баллистический гальванометр. По значению n в соответствии с (9) и (1) вычисляют баллистическую постоянную:

(10)

Э КСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ: Экспериментальная установка собирается по схеме, приведенной на рисунке. Пунктиром выделена монтажная панель. На ней закреплены кнопочные переключатели П, К и клеммы для подключения приборов. Исследуемый конденсатор С заряжается источником регулируемого напряжения (ИРН). Напряжение на конденсаторе измеряется вольтметром V. При нажатии на кнопку П происходит разряд конденсатора через гальванометр G. Фиксируется число делений при первом отклонении стрелки. После этого указатель совершает колебания. Для остановки необходимо замкнуть цепь гальванометра при прохождении указателя через нулевое положение шкалы кнопкой К. По измеренным значениям вычисляется емкость конденсатора:

C = (11)

ЗАДАНИЕ.

1. Ознакомиться со схемой подключения кнопок и клемм на монтажной панели, элементами управления источника напряжения.

2. Определить баллистическую постоянную гальванометра А. Для этого провести измерения с эталонным конденсатором известной емкости С_э. Измерения отклонений стрелки гальванометра n произвести не менее 10 раз при различных напряжениях U. Результаты измерений занести в Таблицу 1. Рассчитать значения баллистической постоянной по формуле для каждого измерения и найти среднее значение А_ср. Рассчитать погрешность измерения баллистической постоянной А.

3. Определить емкости двух различных конденсаторов, поочередно включая их в схему. Для этого измерить отклонения n при различных значениях U (не менее чем по пяти отсчетам). Результаты измерений занести в Таблицы 2 и 3.

4. Измерить емкость батареи из этих двух конденсаторов при их параллельном и последовательном соединениях. Результаты измерений занести в Таблицы 4 и 5.

5. Рассчитать средние значения емкостей С₁, С₂, С_посл. и С_пар и случайные погрешности их измерений.

6. Оценить приборные погрешности измерения емкостей С₁, С₂, С_посл. и С_пар, сравнить их со случайными погрешностями и записать окончательные результаты измерений.

7. Рассчитать значения емкостей батарей при параллельном С_пар и последовательном С_посл соединении конденсаторов по соответствующим формулам (2,3).

8. Расчетные и экспериментальные значения емкостей занести для сравнения в Таблицу 6.

9. Сделать выводы.

Примечание: С целью уменьшения погрешности определения С напряжение подбирается таким, чтобы первое отклонение стрелки гальванометра составляло не менее 7-10 делений.

Значения баллистической постоянной гальванометра А. Таблица 1

Емкость первого конденсатора. Таблица 2

№ /п	А, …	U, …	n,	Ci , …	Ci , …	C1 =  C  C
1
2
3
4
5
Средн		XXXXX	XXXXX

Емкость второго конденсатора. Таблица 3

№п/п	А, …	U, …	n	Ci , …	Ci , …	C2 =  C  C
1
2
3
4
5
Средн		XXXXX	XXXXX

Параллельное соединение конденсаторов. Таблица 4

№п/п	А, …	U, …	n	Ci , …	Ci ,..	Cпар =  C  C
1
2
3
4
5
Средн		XXXXX	XXXXX

Последовательное соединение конденсаторов. Таблица 5

№п/п	А, …	U, …	n	Ci , …	Ci , …	Cпосл =  C  C
1
2
3
4
5
Средн		XXXXX	XXXXX

Таблица 6

Теоретические значения	Экспериментальные значения
Спар = C  C = ………………………	Спар = C  C = …………………….
Спосл = C  C = …………………..	Спосл = C  C = ………………………

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ:

1. Что понимают под электрической емкостью? Что такое конденсатор?

2. В чем заключается принцип измерения емкостей баллистическим методом.

3. Покажите, из каких уравнений выводится выражение для баллистической постоянной гальванометра.

4. Опишите, как определяется баллистическая постоянная гальванометра в выполняемой Вами лабораторной работе.

5. Докажите формулу для расчета емкости последовательно соединенных конденсаторов.

6. Докажите формулу для расчета емкости параллельно соединенных конденсаторов.

ЛИТЕРАТУРА.

1. Трофимова Т.И. Курс физики. М.: Высш.шк., 1985., Гл.11, §§ 91-93.

2. Савельев И.В. Курс общей физики. Кн.2. Электричество и магнетизм. Волны. Оптика, М.:”Наука”, 1998, Гл.3, §§ 26, 27.

3. Практикум по общей физике. Под ред. проф. В.Ф.Ноздрева. М., «Просвещение», 1971, Гл.III, С.180.

Что измеряется в емкости конденсатора? — Sluiceartfair.com

Что измеряется в емкости конденсатора?

Значение емкости конденсатора измеряется в фарадах (Ф), единицах, названных в честь английского физика Майкла Фарадея (1791–1867). Фарад — это большая емкость.

Что такое измерение емкости?

Емкость — это мера того, сколько электроэнергии хранится в объекте, таком как конденсатор, используемый в электронной схеме.Единицей измерения емкости является фарад (Ф), определяемый как 1 кулон (Кл) электрического заряда на вольт (В) разности потенциалов.

Что такое единица измерения конденсатора в системе СИ?

фарад
Как в практической, так и в научной системе метр-килограмм-секунда единицей электрического заряда является кулон, а единицей разности потенциалов является вольт, так что единица емкости — фарад (обозначенная буквой F) — один кулон на вольт. Один фарад — это чрезвычайно большая емкость.

Как определить емкость конденсатора?

Емкость конденсатора — это способность конденсатора накапливать электрический заряд на единицу напряжения на своих пластинах конденсатора. Емкость определяется делением электрического заряда на напряжение по формуле C = Q / V. Его единица — Фарад.

Как измерить емкость мультиметром?

Измерение емкости с помощью измерителя емкости мультиметра. Самый лучший и простой способ измерить емкость — использовать мультиметр, который содержит измеритель емкости.Просто переключите измеритель на измеритель емкости, возьмите щупы и выполните измерения на выводах конденсатора. Это позволит вам прочитать емкость.

Как рассчитать эквивалентную емкость?

Эквивалентную емкость для последовательно соединенных конденсаторов можно рассчитать как 1 / C = 1 / C1 + 1 / C2 +. . + 1 / Cn (2) Для особого случая с двумя последовательно включенными конденсаторами емкость может быть выражена как.

Как измеряется емкость?

Емкость выражается как отношение электрического заряда на каждом проводе к разности потенциалов (т.е.е., напряжение) между ними. Значение емкости конденсатора измеряется в фарадах (Ф), единицах, названных в честь английского физика Майкла Фарадея (1791–1867).

Измерения емкости — Испытания и измерения

Тесты и измерения

Измерения емкости обычно выполняются с помощью мостового или измеритель емкости реактивного типа. Помимо емкости, в тестируемом конденсаторе всегда наблюдаются некоторые потери.Конденсаторы несут потери из-за таких факторов, как сопротивление. в проводниках (пластинах) или выводах, утечке тока и диэлектрике поглощение, все это влияет на коэффициент мощности конденсатора. Теоретически коэффициент мощности идеального конденсатора должен быть равен нулю; тем не мение, перечисленные выше потери обуславливают коэффициент мощности практических конденсаторов. варьироваться от 0 до возможных 100%. Потери могут иметь характеристики шунта или последовательного сопротивления, или это может быть сочетание того и другого.Эти сопротивления следует учитывать при измерении емкость.

Конденсаторы могут сохранять заряд долгое время после снятия напряжения. Электрический заряд, удерживаемый конденсаторами в обесточенных электронных электрических цепей во многих случаях достаточно, чтобы вызвать смертельный шок. Будь уверен, что ты и те, кто работает с вами, учитывают эту опасность, прежде чем выполнять какие-либо техническое обслуживание любой электрической или электронной схемы и перед выполнением подключения к, казалось бы, мертвой цепи. Будьте предельно осторожны перед работой в обесточенных цепях, в которых используются конденсаторы большой емкости.

Измерения мостового типа

Вы можете измерить емкость, индуктивность и сопротивление для точной точности. с помощью мостов переменного тока. Эти мосты состоят из конденсаторов, катушек индуктивности, и резисторы в самых разных комбинациях. Мосты переменного тока работают по принципу моста Уитстона; то есть неизвестное сопротивление уравновешивается известными сопротивлениями, и после моста был сбалансирован, неизвестное сопротивление вычислено в терминах известное сопротивление.

Независимо от его истинной природы потери в конденсаторе могут быть представлены как простое последовательное сопротивление. Следовательно, емкость можно измерить. в терминах двухэлементной схемы замещения, состоящей из конденсатора, включенного последовательно с резистором, который показан на рисунке ниже как R _x .

Емкостной мост.

На рисунке выше представлена ​​схема емкостного моста. Как видите, Емкостной мост очень похож по конструкции на резистивный мост за исключением стандартного конденсатора ( C ₃ ) и неизвестный конденсатор ( C _x ).

Общее условие балансировки моста переменного тока (см. здесь)

Мы можем записать импедансы для нашего случая

После подстановки этих импедансов в общее состояние ( Z ₁ Z ₄ = Z ₂ Z ₃ )

Равенство двух комплексных чисел требует, чтобы действительные части были равны две стороны уравнения, аналогично членам j .Следовательно

Таким образом, как неизвестное сопротивление, так и емкость, R, , _x и C _x , можно оценить по известному сопротивлению R ₁ , R ₂ , R ₃ и известные емкость C ₃ . Условия баланса требуют, чтобы две величины были переменными в этом мост как, например, R ₁ (или R ₂ ) и R ₃ .

Измерения реактивного сопротивления

Тип реактивного сопротивления оборудования для измерения емкости использует следующий принцип: если напряжение переменного тока с фиксированной частотой подается на конденсатор и резистор последовательно, падение напряжения, возникающее на реактивное сопротивление конденсатора результирующим током обратно пропорционально пропорционально емкости. Падение напряжения используется для срабатывания счетчика. который откалиброван по значениям емкости. Точность реактивного типа измерение меньше для конденсаторов с высоким коэффициентом мощности.В конденсаторы с высоким коэффициентом мощности, понесенные потери эффективно помещают определенное количество сопротивления последовательно с емкостным реактивным сопротивлением. Эффект этого сопротивления при измерении конденсатора должен вызвать большее падение напряжения на конденсаторе. Это падение не из-за реактивное сопротивление, указанное выше, но является результатом импеданса, который Конечно, состоит как из реактивного сопротивления, так и из сопротивления. Следовательно Емкость, отображаемая анализатором, будет ниже фактического значения.Более совершенные инструменты также измеряют фазовый угол между напряжениями. и ток, что позволяет рассчитать и отобразить эквивалентную емкость и сопротивление конденсатора.

US Tech Online -> Точное измерение чрезвычайно низких значений емкости

Пользователи также могут вручную выбрать режим измерения и частоту тестового сигнала в диапазоне фиксированных значений от 100 Гц до 100 кГц. Испытательное напряжение может быть установлено на 1,0, 0,5 и 0,1 В (среднеквадратичное значение).

Пропуская постоянный ток через измеряемый компонент, можно измерить напряжение и ток.По закону Ома рассчитывается сопротивление постоянному току (RDC). Путем подачи постоянного напряжения в прямом и обратном направлении обнаруживаются диоды и определяется полярность p-n перехода.

Для конденсаторов емкостью более 40 мФ емкость рассчитывается с использованием изменения напряжения на измеряемом конденсаторе, когда он заряжается в течение определенного интервала времени и приложенного тока. Принцип частотомера основан на подсчете импульсов опорного генератора между двумя линейными изменениями входного сигнала за определенный период.При этом учитывается количество периодов входного сигнала.

Затем частота вычисляется путем деления количества периодов входного сигнала на количество импульсов от опорного генератора и умножения этого числа на частоту опорного генератора. По сути, принцип измерения напряжения основан на сравнении входного сигнала с опорным напряжением.

Калибровка смещения емкости
Siborg также предлагает плату калибровки смещения емкости, которая обеспечивает надежный метод определения паразитного смещения между измерительными проводами.В фиктивной печатной плате используются отверстия для представления компонентов различных размеров.

После правильной открытой калибровки устройства для определенного размера компонента можно произвести абсолютные измерения значений компонентов с точностью до трех фемтофарад.

Например, открытая калибровка была выполнена с размером компонента 2920 (7,4 мм между кончиками пинцета). Результаты варьируются в зависимости от расстояния между кончиками пинцета и их окружением. Поднесение руки к пинцету может привести к изменению показателя на несколько фемтофарад.

На практике расстояние между компонентом 01005 и кончиком пинцета 0,4 мм дает результат измерения емкости 0,249 пикофарад. 0201 с расстоянием между кончиками пинцета 0,6 мм показывает значение 0,225 пикофарад. Другой пример — значение измерения 0,177 пикофарад для компонента 0402 с 1 мм между кончиками пинцета.

Компания «Сиборг Системс» разрабатывает и производит цифровые мультиметры с 2004 года. Основная линейка продукции компании — это мультиметры LCR-Reader, которые представляют собой универсальные и точные пинцетные измерители с базовой точностью до 0.1 процент для измерений L-C-R.

Использование измерителя погружения для измерения емкости »Электроника

Одно из многих полезных измерений, которые может выполнить измеритель падения сетки или осциллятор падения сетки, — это измерение емкости конденсатора.

---

Учебное пособие по Dip Meter Включает:
Dip meter / основы GDO Как пользоваться измерителем угла падения / GDO Использование GDO для измерения индуктивности Использование GDO для измерения емкости Резонансная частота измерительной антенны Электрическая длина измерительного фидера

---

Хотя номиналы конденсаторов обычно маркируются на конденсаторах, иногда бывают случаи, когда это может быть не видно, или когда значение ставится под сомнение.

В этих случаях можно использовать измеритель угла наклона сетки для измерения емкости конденсатора в сочетании с известной катушкой индуктивности.

Хотя катушки индуктивности не всегда легко достать, могут быть случаи, когда использование измерителя угла наклона сетки для измерения емкости может оказаться очень полезным.

Как измерить емкость с помощью измерителя угла наклона сетки / осциллятора

Метод, используемый для измерения емкости неизвестного конденсатора с помощью измерителя погружения сетки, относительно прост.Используемый метод, по сути, тот же, что использовался для определения значения неизвестной индуктивности. Он включает в себя подключение известной катушки индуктивности параллельно с неизвестным конденсатором для создания параллельного резонансного контура.

При подключенной известной катушке индуктивности измеритель падения сетки или осциллятор падения сетки можно использовать обычным способом для определения резонансной частоты резонансного контура.

После того, как резонансная частота была найдена, можно довольно просто вычислить номинал конденсатора.Его можно найти по формуле:

С = 14Π2f2L

Где
π = 3,142
f = частота резонанса (т. Е. Точка максимального провала)
C = значение конденсатора в фарадах
L = значение индуктора в Генри

?

Предыдущая страница Следущая страница

Другие темы тестирования:
Анализатор сети передачи данных Цифровой мультиметр Частотомер Осциллограф Генераторы сигналов Анализатор спектра Измеритель LCR Дип-метр, ГДО Логический анализатор Измеритель мощности RF Генератор радиочастотных сигналов Логический зонд Тестирование и тестеры PAT Рефлектометр во временной области Векторный анализатор цепей PXI GPIB Граничное сканирование / JTAG Получение данных
Вернуться в меню тестирования.. .

Схема измерения емкости или индуктивности

Инженеры

обычно имеют доступ к генераторам сигналов и функций, а также к частотомерам и осциллографам, но могут не иметь доступа к измерителям емкости или индуктивности. Используя испытательную установку, показанную на рис. 1 , вы можете измерить емкость или индуктивность с помощью функционального генератора, мультиметра, частотомера и осциллографа.

Рисунок 1 С помощью этой испытательной установки вы можете измерить емкость или индуктивность.

Используйте установку для измерения амплитуды двух сигналов. Затем вы можете рассчитать емкость или индуктивность без измерения фазовых углов. Вы можете выразить отношение входного напряжения к выходному как:

, который можно записать в стандартную форму:

После решения уравнения для X _C , результат:

Использование отношения

основное уравнение для емкости:

Используя удобное соотношение | V _IN / V _OUT | = 2, затем

Чтобы измерить емкость конденсатора, измерьте входное напряжение, а затем отрегулируйте частоту генератора сигналов, чтобы выходное напряжение составляло половину входного напряжения.Вам не нужно использовать соотношение 2: 1 для V _IN / V _OUT . Вы можете просто измерить входное и выходное напряжение и использовать одно из основных уравнений для вычисления значения емкости или индуктивности, но соотношение, близкое к 2: 1, является хорошим выбором.

Для достижения наилучших результатов вы можете использовать частотомер для измерения частоты и цифровой мультиметр для измерения сопротивления. Большинство современных осциллографов могут точно измерять сигналы, не нагружая цепь, за исключением емкости пробника.Емкость обычно указывается на щупе. Используйте предыдущее уравнение для расчета емкости конденсатора. Вычтите значение емкости пробника из результата, и вы получите точное значение измеренной емкости.

Обычно вы знаете приблизительное значение емкости, которую хотите измерить, поэтому вы можете выбрать начальное значение для сопротивления R и частоты f, используя следующие уравнения :

Аналогичную процедуру можно использовать для измерения индуктивности.В данном случае

и основное уравнение для индуктивности выражается как:

Установить V _IN / V _OUT = 2, затем

и

В качестве примера измерения емкости предположим, что C приблизительно равно 1000 пФ, а f равно 1 МГц. Вычислить как:

Используйте резистор 301 Ом или любое удобное значение приблизительно от 250 до 500 Ом в настройке , рис. 1 .Отрегулируйте частоту при измерении входного и выходного напряжения, чтобы получить соотношение 2: 1. Если полученная частота составляет 912 кГц, измеренное сопротивление R составляет 304 Ом, а емкость пробника составляет 10 пФ, тогда емкость составляет:

минус 10 пФ на емкость зонда. Результат 984,3 пФ.

Значения R и f не критичны; их следует выбирать, чтобы минимизировать паразитарные эффекты. Значения сопротивления от 300 до 3000 Ом и частоты от 100 кГц до 1 МГц должны работать.

Обновление : автор ответил на недавнее обсуждение этой идеи конструкции анализом влияния паразитной емкости на измерение индуктивности, см. «Измерение индуктивности: обсуждение идеи конструкции».

Джим Маклукас ушел из компании Hewlett-Packard после 30 лет работы в сфере производства, проектирования и тестирования аналоговых и цифровых схем.

Статьи по теме :

Как измерить емкость цифровым мультиметром

Цифровой мультиметр — универсальный прибор, если вы хотите измерить различные электрические свойства.Помимо сопротивления, напряжения и тока, он также может измерять емкость. Фактически, емкость — один из самых важных тестов, который должен выполнять любой цифровой мультиметр. Но прежде чем мы перейдем к проверке емкости.

Что такое емкость?

Емкость электрического компонента или цепи — это его способность накапливать энергию. Конденсаторные машины собирают и хранят электроэнергию для дальнейшего использования. На мультиметре вы увидите символ емкости, обозначенный — | (-.

Итак, проверка емкости будет проверкой способности конденсатора накапливать электрический заряд для каждой единицы напряжения на его пластинах. Но как проверить емкость мультиметром?

Проверка емкости цифровым мультиметром

Вы можете проверить емкость с помощью цифрового мультимера, выполнив следующие простые шаги

Шаг 1. Включите кнопку набора номера

Найдите символ емкости и поверните циферблат.Если у вашего мультиметра только одна шкала для проверки емкости, это означает, что он автоматически выбирает диапазон. Если нет, то вам придется установить диапазон самостоятельно.

Шаг 2 — Включение режима Rel

Чтобы уменьшить влияние емкости измерительных проводов, включите режим REL. Однако это есть не во всех мультиметрах. Нажмите кнопку, удерживая тестовые провода отдельно. Это поможет предотвратить влияние емкости измерительных щупов на окончательное показание емкости.

Шаг 3 — Подключите измерительные провода

Теперь подключите щупы к клеммам цепи или компонентов. Убедитесь, что вы идентифицировали положительную и отрицательную клеммы, прежде чем вставлять щупы. Знак (+) обозначает положительную клемму, а знак (-) обозначает отрицательную клемму.

Если один из тестовых проводов длиннее другого, более короткий отрицательный. В большинстве случаев они будут иметь цветовую кодировку, то есть красный цвет для положительного и черный для отрицательного.

Шаг 4 — Проверьте напряжение

Считайте результат измерения напряжения конденсатора на дисплее мультиметра, затем используйте его для расчета емкости. Формула для расчета емкости по напряжению — Q / V. Q представляет собой заряд, а V означает напряжение.

На дисплее мультиметра будет отображаться значение емкости, если оно попадает в установленный вами диапазон измерения. Если это значение больше диапазона измерения или конденсатор неисправен, он будет отображаться как OL.

Таким образом, вы успешно протестируете емкость. Это было не так уж сложно, правда?

Что такое конденсаторы и для чего они нужны?

Конденсатор — это компонент, который может накапливать электрическую энергию или заряд. Эта способность накапливать электрическую энергию, поэтому называется конденсатором. Он действует так же, как аккумулятор. Конденсаторы могут быть маленькими или огромными, как те, что используются в крупных отраслях промышленности. Однако независимо от того, большие они или маленькие, все они выполняют одну и ту же работу, которая оплачивается магазином.Конденсатор состоит из двух или более металлических пластин с параллельной проводимостью. Они расположены близко друг к другу, но не прикреплены, поскольку должны быть электрически разделены. Для этого подойдет воздух или другие прочные изоляторы, такие как керамика, слюда или вощеная бумага. Резина и немного жидкого геля, как в случае с электролитическими конденсаторами, тоже могут это сделать. Диэлектрик — это изолирующий слой между пластинами конденсатора. Он отвечает за предотвращение протекания постоянного тока через конденсатор. Это позволяет напряжению всегда быть на двух пластинах конденсатора.

Что еще можно проверить с помощью мультиметра?

Мультиметры

— это универсальные устройства, которые, как правило, проверяют другие электрические свойства помимо емкости. Таких испытаний три основных: сопротивление, напряжение и ток. Кроме того, он также может проверять непрерывность, частоту и даже температуру. Однако температура является прерогативой некоторых мультиметров. Однако большинство мультиметров Fluke будут проверять температуру. Чем больше тестов может выполнить мультиметр, тем выше его цена.Как специалист по электричеству, вы должны беспокоиться о том, какой мультиметр HVAC вы можете использовать в своих гаджетах.

Что искать в мультиметре

Помимо возможности проверки емкости и различных других электрических свойств, в мультиметре вам нужно искать еще кое-что. Универсальность — это всего лишь одна вещь, на которую нужно обратить внимание, поскольку вы не хотите иметь мультиметр, который может только измерять емкость. Вам следует искать точность, прочную конструкцию и простое устройство, которым легко пользоваться.Прочная конструкция гарантирует, что мультиметр будет у вас долгое время. В то же время точность означает, что вам больше не придется сомневаться в достоверности результатов. В то время как большинство мультиметров относительно доступны, те, у которых есть функции премиум-класса, будут продаваться по привлекательной цене, даже за мультиметр. Именно поэтому при приобретении мультиметра необходимо учитывать перечисленных выше действующих лиц.

Как измерить емкость по сравнению с смещением Volta

Аннотация: в примечаниях к применению объясняется, как всегда проверять техническое описание конденсатора, чтобы увидеть, как емкость изменяется в зависимости от напряжения смещения.Используя представленную схему, двойной источник питания и вольтметр, довольно просто измерить характеристику смещения постоянного тока MLCC большой емкости.

Введение

Многослойные керамические конденсаторы большой емкости (MLCC) имеют свойство, которое часто не понимают разработчики электроники: емкость этих устройств зависит от приложенного постоянного напряжения. Это явление присутствует во всех конденсаторах с высокой диэлектрической проницаемостью или конденсаторах класса II (характеристика B / X5R R / X7R и F / Y5V). Однако степень вариации может значительно различаться для разных типов MLCC.Хорошая заметка по применению на эту тему была написана Марком Фортунато. ^[1]

Вывод из этого примечания по применению заключается в том, что вы всегда должны проверять техническое описание конденсатора, чтобы увидеть, как емкость изменяется в зависимости от напряжения смещения. Но что, если в техническом паспорте нет этой информации? Как определить, сколько емкости теряется в условиях вашего приложения?

Теория характеристики емкости в зависимости от напряжения смещения

Схема для измерения характеристики смещения постоянного тока показана на рис. 1 .

Рис. 1. Схема для характеристики зависимости емкости от напряжения смещения.

Эта схема построена на ОУ U1 (MAX4130). Операционный усилитель действует как компаратор с резисторами обратной связи R2 и R3, добавляющими гистерезис. D1 устанавливает порог выше GND, поэтому отрицательное напряжение питания не требуется. C1 и R1 образуют цепь обратной связи с отрицательным входом, благодаря чему схема работает как RC-генератор. Конденсатор C1, тестируемое устройство (DUT), служит в качестве C в этом RC-генераторе; потенциометр R1 — R.

Осциллограммы напряжения на выходном контакте операционного усилителя, V _y , и соединение между R и C, V _x , показаны на Рис. 2 . Когда на выходе операционного усилителя 5 В, конденсатор C1 заряжается от R1 до тех пор, пока не достигнет верхнего порога; таким образом, принудительно устанавливает выход на 0 В. Теперь конденсатор разряжается до тех пор, пока V _x не достигнет нижнего порога, возвращая выходное напряжение к 5 В. Этот процесс повторяется, что приводит к устойчивым колебаниям.

Рисунок 2.Колебательные напряжения V _x и V _y .

Период колебаний зависит от значений R, C, а также верхнего и нижнего порогов V _UP и V _LO :

Поскольку 5V, V _UP и V _LO постоянны, то T ₁ и T ₂ пропорциональны RC. Это часто называют постоянной времени RC.

Порог компаратора зависит от V _y , R2, R3 и прямого напряжения D1 (V _DIODE ):

, где V _UP — пороговое значение для V _y = 5 В, а V _LO — пороговое значение для V _y = 0 В.При данных значениях эти пороги составляют примерно 0,55 В для V _LO и 1,00 В для V _UP .

Цепь вокруг Q1 и Q2 преобразует время цикла в пропорциональное напряжение. Это работает следующим образом. MOSFET Q1 управляется выходом U1. Во время T ₁ Q1 включен, фиксируя напряжение на C3 до GND. Во время T ₂ Q1 выключен, позволяя источнику постоянного тока (Q2, R5, R6 и R7) линейно заряжать C3. ¹ По мере увеличения T ₂ напряжение на C3 становится выше. Рисунок 3 показывает напряжение на C3 за три цикла.

Рис. 3. C3 закреплен на GND во время T ₁ и линейно заряжен во время T ₂ .

Среднее напряжение на C3 (V _C3 ) равно:

Поскольку I, C3, α и β постоянны, среднее напряжение на C3 пропорционально T ₂ и, следовательно, также C1.

Фильтр нижних частот R8 / C4 фильтрует сигнал, в то время как ОУ с малым смещением U2 (MAX9620) буферизует выходной сигнал, чтобы его можно было измерить любым вольтметром.

Прежде чем можно будет проводить измерения, эта схема требует простой калибровки. Сначала в цепь устанавливается тестируемое устройство, и значение V _BIAS устанавливается равным 0,78 В (среднее значение для V _LO и V _UP ), поэтому фактическое среднее (постоянное) напряжение на тестируемом устройстве равно 0 В. Выходное напряжение будет изменяться при изменении потенциометра R1. Отрегулируйте R1, пока выходное напряжение не станет равным 1,00 В. В этих условиях пиковое напряжение на C3 составляет около 2,35 В. ² Напряжение смещения можно изменить, и выходное напряжение покажет результирующее изменение емкости в процентах.Например, если выходное напряжение равно 0,80 В, емкость при этом конкретном напряжении смещения составляет 80% емкости при смещении 0 В.

Лабораторные тесты подтверждают теорию

Схема, показанная на Рисунке 1, была построена на небольшой печатной плате. Первое измерение было выполнено с использованием случайного конденсатора емкостью 10 мкФ. Рис. 4 и Рис. 5 показывают сигналы при смещении 0 В и 5 В соответственно.

Рисунок 4. Измерение при V _BIAS = 0 В; Ch2 = V _x ; Ch3 = V _y ; Ch4 = V _C3 .R1 был настроен так, чтобы вольтметр показывал 1.000V.

Чтобы предотвратить насыщение Q2, пик напряжения на коллекторе (= V _C3 ) должен оставаться ниже напряжения эмиттера за вычетом напряжения насыщения эмиттер-коллектор, которое составляет примерно 4 В.

Рисунок 5. Измерение при V _BIAS = 5V. Период колебаний явно уменьшился из-за уменьшенной емкости. Ch2 = V _x ; Ch3 = V _y ; Ch4 = V _C3 . Вольтметр показывает 0.671V.

При смещении 0 В потенциометр R1 был настроен так, чтобы вольтметр показал 1.000 В. При смещении 5 В вольтметр показал 0,671 В, что означает, что осталось 67,1% емкости. С помощью точного счетчика также был измерен общий период T. T составила 4933 мкс при смещении 0 В и 3278 мкс при 5 В, что указывает на то, что осталось 66,5% (= 3278 мкс / 4933 мкс) емкости. Эти значения очень хорошо совпадают, демонстрируя, что конструкция схемы может точно измерить падение емкости как функцию напряжения смещения.

Было выполнено второе измерение, теперь с использованием известного конденсатора 2,2 мкФ / 16 В, взятого из набора образцов, поставляемого Murata (номер детали = GRM188R61C225KE15). В этом измерении значения были записаны во всем рабочем диапазоне от 0 до 16 В. Относительная емкость определялась путем измерения как выходного напряжения цепи, так и фактического периода колебаний. Кроме того, данные были собраны с помощью инструмента Simsurfing Murata ^® , который может предоставить характеристику смещения постоянного тока для этой конкретной детали на основе измерений, выполненных Murata. Рисунок 6 показывает все результаты. Оба графика с данными наших измерений показывают почти идентичные результаты, что доказывает, что цепь времени до напряжения хорошо работает в более широком динамическом диапазоне. Есть некоторая разница между данными, полученными с помощью инструмента Simsurfing, и нашими измерениями, но формы кривых похожи.

Рис. 6. Относительная емкость как функция напряжения смещения для MLCC 2,2 мкФ / 16 В. Значения нормированы на емкость при смещении 0 В. Синяя кривая основана на измерении выходного напряжения цепи; красная кривая основана на измерении периода колебаний; зеленая кривая основана на данных характеристик, предоставленных инструментом Murata Simsurfing.

Заключение

Используя представленную схему, двойной источник питания и вольтметр, довольно просто измерить характеристику смещения постоянного тока MLCC большой емкости. Быстрый стендовый тест покажет, насколько уменьшается емкость в результате приложенного напряжения смещения.

Номер ссылки

1. Фортунато, Марк, «Изменение температуры и напряжения керамических конденсаторов», EDN, 4 декабря 2012 г., http://www.techonline.com/electrical-engineers/education-training/tech-papers/4410874/Temperature-and -Керамические конденсаторы с изменением напряжения.Также можно найти в примечании по применению Maxim Integrated 5527, «Изменение температуры и напряжения керамических конденсаторов, или почему ваш конденсатор 4,7 мкФ становится конденсатором 0,33 мкФ» Марка Фортунато.

Сноски

1. Это будет линейным только при использовании конденсатора с постоянной емкостью до напряжения смещения до 5 В (MKS, MKT и т. Д.).
2. Чтобы предотвратить насыщение Q2, пик напряжения на коллекторе (= V _C3 ) должен оставаться ниже напряжения эмиттера за вычетом напряжения насыщения эмиттер-коллектор, которое составляет примерно 4 В.