Соответствие емкостей конденсаторов |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(ТКЕ) Температурный коэффициент емкости |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Величина, применяемая для характеристики конденсаторов с линейной зависимостью емкости от температуры и равная относительному изменению емкости при изменении температуры окружающей среды на один градус Цельсия (Кельвина), называется температурным коэффициентом емкости (ТКЕ) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Конденсаторы с ненормируемым ТКЕ |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Конденсаторы с линейной зависимостью от температуры |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Конденсаторы с нелинейной зависимостью от температуры |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Кодировка допускаемых отклонений емкости |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| В соотвествии с требованиями публикаций 62 и 115-2 IEC (МЭК) для конденсаторов установлены следующие допуски и их кодировка: | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Кодовая маркировка электролитических конденсаторов для поверхностного монтажа (SMD) |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Изменение ёмкости керамических конденсаторов от температуры и напряжения, или как ваш конденсатор на 4,7мкФ превращается в 0,33мкФ
Вступление: я был озадачен.
Несколько лет назад, после более чем 25 лет работы с этими вещами, я узнал кое-что новое о керамических конденсаторах. Работая над драйвером светодиодной лампы я обнаружил, что постоянная времени RC-цепочки в моей схеме не сильно смахивает на расчётную.
Предположив, что на плату были впаяны не те компоненты, я измерил сопротивление двух резисторов составлявших делитель напряжения — они были весьма точны. Тогда был выпаян конденсатор — он так же был великолепен. Просто чтобы убедиться, я взял новые резисторы и конденсатор, измерил их, и впаял обратно. После этого я включил схему, проверил основные показатели, и ожидал увидеть что моя проблема с RC-цепочкой решена… Если бы.
Я проверял схему в её естественной среде: в корпусе, который в свою очередь сам по себе был зачехлён чтобы имитировать кожух потолочного светильника. Температура компонентов в некоторых местах достигала более чем 100ºC. Для уверенности, и чтобы освежить память я перечитал даташит на используемые конденсаторы. Так началось моё переосмысление керамических конденсаторов.
Справочная информация об основных типах керамических конденсаторов.
Для тех кто этого не помнит (как практически все), в таблице 1 указана маркировка основных типов конденсаторов и её значение. Эта таблица описывает конденсаторы второго и третьего класса. Не вдаваясь глубоко в подробности, конденсаторы первого класса обычно сделаны на диэлектрике типа C0G (NP0).
Таблица 1.
| Нижняя рабочая температура | Верхняя рабочая температура | Изменение ёмкости в диапазоне (макс.) | |||
|---|---|---|---|---|---|
| Символ | Температура (ºC) | Символ | Температура (ºC) | Символ | Изменение (%) |
| Z | +10 | 2 | +45 | A | ±1.0 |
| Y | -30 | 4 | +65 | B | ±1.5 |
| X | -55 | 5 | +85 | C | ±2.2 |
| – | – | 6 | +105 | D | ±3.3 |
| – | – | 7 | +125 | E | ±4.7 |
| – | – | 8 | +150 | F | ±7.5 |
| – | – | 9 | +200 | P | ±10 |
| – | – | – | – | R | ±15 |
| – | – | – | – | S | ±22 |
| – | – | – | – | T | +22, -33 |
| – | – | – | – | U | +22, -56 |
| – | – | – | – | V | +22, -82 |
Из описанных выше на моём жизненном пути чаще всего мне попадались конденсаторы типа X5R, X7R и Y5V. Я никогда не использовал конденсаторы типа Y5V из-за их экстремально высокой чувствительности к внешним воздействиям.
Когда производитель конденсаторов разрабатывает новый продукт, он подбирает диэлектрик так, чтобы ёмкость конденсатора изменялась не более определённых пределов в определённом температурном диапазоне. Конденсаторы X7R которые я использую не должны изменять свою ёмкость более чем на ±15% (третий символ) при изменении температуры от -55ºC (первый символ) до +125ºC (второй символ). Так что, либо мне попалась плохая партия, либо что-то ещё происходит в моей схеме.
Не все X7R созданы одинаковыми.
Так как изменение постоянной времени моей RC-цепочки было куда больше, чем это могло быть объяснено температурным коэффициентом ёмкости, мне пришлось копать глубже. Глядя на то, насколько уплыла ёмкость моего конденсатора от приложенного к нему напряжения я был очень удивлён. Результат был очень далёк от того номинала, который был впаян. Я брал конденсатор на 16В для работы в цепи 12В. Даташит говорил, что мои 4,7мкФ превращаются в 1,5мкФ в таких условиях. Это объясняло мою проблему.
Даташит также говорил, что если только увеличить типоразмер с 0805 до 1206, то результирующая ёмкость в тех же условиях будет уже 3,4мкФ! Этот момент требовал более пристального изучения.
Я нашёл, что сайты Murata® и TDK® имеют классные инструменты для построения графиков изменения ёмкости конденсаторов в зависимости от различных условий. Я прогнал через них керамические конденсаторы на 4,7мкФ для разных типоразмеров и номинальных напряжений. На рисунке 1 показаны графики построенные Murata. Были взяты конденсаторы X5R и X7R типоразмеров от 0603 до 1812 на напряжение от 6,3 до 25В.
Рисунок 1. Изменение ёмкости в зависимости от приложенного напряжения для выбранных конденсаторов.
Обратите внимание, что во-первых, при увеличении типоразмера уменьшается изменение ёмкости в зависимости от приложенного напряжения, и наоборот.
Второй интересный момент состоит в том, что в отличии от типа диэлектрика и типоразмера, номинальное напряжение похоже ни на что не влияет. Я ожидал бы, что конденсатор на 25В под напряжением 12В меньше изменит свою ёмкость, чем конденсатор на 16В под тем же напряжением. Глядя на график для X5R типоразмера 1206 мы видим, что конденсатор на 6,3В на самом деле ведёт себя лучше, чем его родня на большее номинальное напряжение.
Если взять более широкий ряд конденсаторов, то мы увидим, что это поведение характерно для всех керамических конденсаторов в целом.
Третье наблюдение состоит в том, что X7R при том же типоразмере имеет меньшую чувствительность к изменениям напряжения, чем X5R. Не знаю, насколько универсально это правило, но в моём случае это так.
Используя данные графиков, составим таблицу 2, показывающую насколько уменьшится ёмкость конденсаторов X7R при 12В.
Таблица 2. Уменьшение ёмкости конденсаторов X7R разных типоразмеров при напряжении 12В.
| Типоразмер | Ёмкость, мкФ | % от номинала |
|---|---|---|
| 0805 | 1,53 | 32,6 |
| 1206 | 3,43 | 73,0 |
| 1210 | 4,16 | 88,5 |
| 1812 | 4,18 | 88,9 |
| Номинал | 4,7 | 100 |
Мы видим устойчивое улучшение ситуации по мере роста размера корпуса пока мы не достигнем типоразмера 1210. Дальнейшее увеличение корпуса уже не имеет смысла.
В моём случае я выбрал наименьший возможный типоразмер компонентов, поскольку этот параметр был критичен для моего проекта. В своём невежестве я полагал что любой конденсатор X7R будет так же хорошо работать, как другой с тем же диэлектриком — и был неправ. Чтобы RC-цепочка заработала правильно я должен был взять конденсатор того же номинала, но в большем корпусе.
Выбор правильного конденсатора
Я очень не хотел использовать конденсатор типоразмера 1210. К счастью, я имел возможность увеличить сопротивление резисторов в пять раз, уменьшив при этом ёмкость до 1мкФ. Графики на рисунке 2 показывают поведение различных X7R конденсаторов 1мкФ на 16В в сравнении с их собратьями X7R 4,7мкФ на 16В.
Рисунок 2. Поведение различных конденсаторов на 1мкФ и 4,7мкФ.
Конденсатор 0603 1мкФ ведёт себя так же, как 0805 4,7мкФ. Вместе взятые 0805 и 1206 на 1мкФ чувствуют себя лучше, чем 4,7мкФ типоразмера 1210. Используя конденсатор 1мкФ в корпусе 0805 я мог сохранить требования к размерам компонентов, получив при этом в рабочем режиме 85% от исходной ёмкости, а не 30%, как было ранее.
Но это ещё не всё. Я был изрядно озадачен, ибо считал что все конденсаторы X7R должны иметь сходные коэффициенты изменения ёмкости от напряжения, поскольку все выполены на одном и том же диэлектрике — а именно X7R. Я связался с коллегой — специалистом по керамическим конденсаторам1. Он пояснил, что есть много материалов, которые квалифицируются как «X7R». На самом деле, любой материал который позволяет компоненту функционировать в температурном диапазоне от -55ºC до +125ºC с изменением характеристик не более чем на ±15% можно назвать «X7R». Так же он сказал, что нет каких-либо спецификаций на коэффициент изменения ёмкости от напряжения ни для X7R, ни для каких-либо других типов.
Это очень важный момент, и я его повторю. Производитель может называть конденсатор X7R (или X5R, или еще как-нибудь) до тех пор, пока он соответствует допускам по температурному коэффициенту ёмкости. Вне зависимости от того, насколько плох его коэффициент по напряжению.
Для инженера-разработчика этот факт только освежает старую шутку — «любой опытный инженер знает: читай даташит!»
Производители выпускают всё более миниатюрные компоненты, и вынуждены искать компромиссные материалы. Для того чтобы обеспечить необходимые ёмкостно-габаритные показатели, им приходится ухудшать коэффициенты по напряжению. Конечно, более авторитетные производители делают все возможное, чтобы свести к минимуму неблагоприятные последствия этого компромисса.
А как насчёт типа Y5V, который я сразу отбросил? Для контрольного в голову, давайте рассмотрим обычный конденсатор Y5V. Я не буду выделять какого-то конкретного производителя этих конденсаторов — все примерно одинаковы. Выберем 4,7мкФ на 6,3В в корпусе 0603, и посмотрим его параметры при температуре +85ºC и напряжении 5В. Типовая ёмкость на 92,3% ниже номинала, или 0,33мкФ. Это так. Приложив 5В к этому конденсатору мы получаем падение ёмкости в 14 раз по сравнению с номиналом.
При температуре +85ºC и напряжении 0В ёмкость уменьшается на 68,14%, с 4,7мкФ до 1,5мкФ. Можно предположить, что приложив 5В мы получим дальнейшее уменьшение ёмкости — от 0,33мкФ до 0,11мкФ. К счастью, эти эффекты не объединяются. Уменьшение ёмкости под напряжением 5В при комнатной температуре куда хуже, чем при +85ºC.
Для ясности, в данном случае при напряжении 0В ёмкость падает от 4,7мкФ до 1,5мкФ при +85ºC, в то время как при напряжении 5В ёмкость конденсатора увеличивается от 0,33мкФ при комнатной температуре, до 0,39мкФ при +85ºC. Это должно убедить вас действительно тщательно проверять все спецификации тех компонентов, которые вы используете.
Вывод
В результате этого урока я уже не просто указываю типы X7R или X5R коллегам или поставщикам. Вместо этого я указываю конкретные партии конкретных поставщиков, которые я сам проверил. Я также предупреждаю клиентов о том, чтобы они перепроверяли спецификации при рассмотрении альтернативных поставщиков для производства, чтобы гарантировать что они не столкнутся с этими проблемами.
Главный вывод из всей этой истории, как вы наверное догадались, это: «читайте даташиты!». Всегда. Без исключений. Запросите дополнительные данные, если даташит не содержит достаточной информации. Помните, что обозначения керамических конденсаторов X7V, Y5V и т.д. совершенно ничего не говорят о их коэффициентах по напряжению. Инженеры должны перепроверять данные чтобы знать, реально знать о том, как используемые конденсаторы будут вести себя в реальных условиях. В общем, имейте в виду, в нашей безумной гонке за меньшими и меньшими габаритами это становится всё более важным моментом каждый день.
Об авторе
Марк Фортунато провёл большую часть жизни пытаясь сделать так, чтобы эти противные электроны оказались в нужное время в нужном месте. Он работал над различными вещами — от систем распознавания речи и микроволновой аппаратуры, до светодиодных ламп (тех, которые регулируются правильно, заметьте!). Он провёл последние 16 лет помогая клиентам приручить их аналоговые схемы. Г-н Фортунато сейчас является ведущим специалистом подразделения коммуникационных и автомобильных решений Maxim Integrated. Когда он не пасёт электроны, Марк любит тренировать молодёжь, читать публицистику, смотреть как его младший сын играет в лакросс, а старший сын играет музыку. В целом, он стремится жить в гармонии. Марк очень сожалеет, что больше не встретится с Джимом Уильямсом или Бобом Пизом.
Сноски
1 Автор хотел бы поблагодарить Криса Буркетта, инженера по применению из TDK за его объяснения «что здесь, чёрт возьми, происходит».
Murata является зарегистрированной торговой маркой компании Murata Manufacturing Co., Ltd.
TDK является зарегистрированным знаком обслуживания и зарегистрированной торговой маркой корпорации TDK.
P.S. По просьбам трудящихся — сравнительное фото конденсаторов различных типоразмеров. Шаг сетки 5мм.
Кодовая и цветовая маркировака конденсаторов
Допуски
В соответствии с требованиями Публикаций 62 и 115-2 IEC для конденсаторов установлены следующие допуски и их кодировка:
Таблица 1
| Допуск [%] | Буквенное обозначение | Цвет |
| ±0,1* | В(Ж) | |
| ±0,25* | С(У) | оранжевый |
| ±0,5* | D(Д) | желтый |
| ±1,0* | F(P) | коричневый |
| ±2,0 | G(Л) | красный |
| ±5,0 | J(И) | зеленый |
| ±10 | К(С) | белый |
| ±20 | М(В) | черный |
| ±30 | N(Ф) | |
| -10…+30 | Q(0) | |
| -10…+50 | Т(Э] | |
| -10…+100 | Y(Ю) | |
| -20…+50 | S(Б) | фиолетовый |
| -20,..+80 | Z(A) | серый |
*-Для конденсаторов емкостью < 10 пФ допуск указан в пикофарадах.
Перерасчет допуска из % (δ) в фарады (Δ):
Δ=(δхС/100%)[Ф] Пример:
Температурный коэффициент емкости (ТКЕ)
Конденсаторы с ненормируемым ТКЕ
Таблица 2
| Группа ТКЕ | Допуск при -6О…+85°С[%] | Буквенный код | Цвет* |
| Н10 | ±10 | В | оранжевый+черный |
| Н20 | ±20 | Z | оранжевый+красный |
| Н30 | ±30 | D | оранжевый+зеленый |
| Н50 | ±50 | X | оранжевый+голубой |
| Н70 | ±70 | Е | оранжевый+фиолетовый |
| Н90 | ±90 | F | оранжевый+белый |
* Современная цветовая кодировка, Цветные полоски или точки. Второй цвет может быть представлен цветом корпуса.
Конденсаторы с линейной зависимостью от температуры
Таблица 3
| Обозначение ГОСТ |
Обозначение международное |
ТКЕ [ppm/°C]* |
Буквенный код |
Цвет** |
| П100 | P100 | 100 (+130…-49) | A | красный+фиолетовый |
| П33 | 33 | N | серый | |
| МПО | NPO | 0(+30..-75) | С | черный |
| М33 | N030 | -33(+30…-80] | Н | коричневый |
| М75 | N080 | -75(+30…-80) | L | красный |
| M150 | N150 | -150(+30…-105) | Р | оранжевый |
| М220 | N220 | -220(+30…-120) | R | желтый |
| М330 | N330 | -330(+60…-180) | S | зеленый |
| М470 | N470 | -470(+60…-210) | Т | голубой |
| М750 | N750 | -750(+120…-330) | U | фиолетовый |
| М1500 | N1500 | -500(-250…-670) | V | оранжевый+оранжевый |
| М2200 | N2200 | -2200 | К | желтый+оранжевый |
* В скобках приведен реальный разброс для импортных конденсаторов в диапазоне температур -55…+85°С.
** Современная цветовая кодировка в соответствии с EIA. Цветные полоски или точки. Второй цвет может быть представлен цветом корпуса.
Конденсаторы с нелинейной зависимостью от температуры
Таблица 4
| Группа ТКЕ* | Допуск[%] | Температура**[°C] | Буквенный код *** |
Цвет*** |
| Y5F | ±7,5 | -30…+85 | ||
| Y5P | ±10 | -30…+85 | серебряный | |
| Y5R | -30…+85 | R | серый | |
| Y5S | ±22 | -30…+85 | S | коричневый |
| Y5U | +22…-56 | -30…+85 | A | |
| Y5V(2F) | +22…-82 | -30…+85 | ||
| X5F | ±7,5 | -55…+85 | ||
| Х5Р | ±10 | -55…+85 | ||
| X5S | ±22 | -55…+85 | ||
| X5U | +22…-56 | -55…+85 | синий | |
| X5V | +22…-82 | -55..+86 | ||
| X7R(2R) | ±15 | -55…+125 | ||
| Z5F | ±7,5 | -10…+85 | В | |
| Z5P | ±10 | -10…+85 | С | |
| Z5S | ±22 | -10…+85 | ||
| Z5U(2E) | +22…-56 | -10…+85 | E | |
| Z5V | +22…-82 | -10…+85 | F | зеленый |
| SL0(GP) | +150…-1500 | -55…+150 | Nil | белый |
* Обозначение приведено в соответствии со стандартом EIA, в скобках — IEC.
** В зависимости от технологий, которыми обладает фирма, диапазон может быть другим. Например: фирма «Philips» для группы Y5P нормирует -55…+125 °С.
*** В соответствии с EIA. Некоторые фирмы, например «Panasonic», пользуются другой кодировкой.
Рис. 1
Таблица 5
| Метки полосы, кольца, точки |
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| 3 метки* | 1-я цифра | 2-я цифра | Множитель | — | — | — |
| 4 метки | 1-я цифра | 2-я цифра | Множитель | Допуск | — | — |
| 4 метки | 1-я цифра | 2-я цифра | Множитель | Напряжение | — | — |
| 4 метки | 1 и 2-я цифры | Множитель | Допуск | Напряжение | — | — |
| 5 меток | 1-я цифра | 2-я цифра | Множитель | Допуск | Напряжение | — |
| 5 меток» | 1-я цифра | 2-я цифра | Множитель | Допуск | ТКЕ | — |
| 6 меток | 1-я цифра | 2-я цифра | 3-я цифра | Множитель | Допуск | ТКЕ |
* Допуск 20%; возможно сочетание двух колец и точки, указывающей на множитель.
** Цвет корпуса указывает на значение рабочего напряжения.
Рис. 2
Таблица 6
| Цвет | 1-я цифра мкФ |
2-я цифра мкФ |
Множи- тель |
Напряже- ние |
| Черный | 0 | 1 | 10 | |
| Коричневый | 1 | 1 | 10 | |
| Красный | 2 | 2 | 100 | |
| Оранжевый | 3 | 3 | ||
| Желтый | 4 | 4 | 6,3 | |
| Зеленый | 5 | 5 | 16 | |
| Голубой | 6 | 6 | 20 | |
| Фиолетовый | 7 | 7 | ||
| Серый | 8 | 8 | 0,01 | 25 |
| Белый | 9 | 9 | 0,1 | 3 |
| Розовый | 35 | |||
Рис. 3
Таблица 7
| Цвет | 1-я цифра пФ |
2-я цифра пФ |
3-я цифра пФ |
Множитель | Допуск | ТКЕ |
| Серебряный | 0,01 | 10% | Y5P | |||
| Золотой | 0,1 | 5% | ||||
| Черный | 0 | 0 | 1 | 20%* | NPO | |
| Коричневый | 1 | 1 | 1 | 10 | 1%** | Y56/N33 |
| Красный | 2 | 2 | 2 | 100 | 2% | N75 |
| Оранжевый | 3 | 3 | 3 | 103 | N150 | |
| Желтый | 4 | 4 | 4 | 104 | N220 | |
| Зеленый | 5 | 5 | 5 | 105 | N330 | |
| Голубой | 6 | 6 | 6 | 106 | N470 | |
| Фиолетовый | 7 | 7 | 7 | 107 | N750 | |
| Серый | 8 | 8 | 8 | 108 | 30% | Y5R |
| Белый | 9 | 9 | 9 | +80/-20% | SL | |
* Для емкостей меньше 10 пФ допуск ±2,0 пФ.
** Для емкостей меньше 10 пФ допуск±0,1 пФ.
Рис. 4
Таблица 8
| Цвет | 1-я и 2-я цифра пФ |
Множитель | Допуск | Напряжение |
| Черный | 10 | 1 | 20% | 4 |
| Коричневый | 12 | 10 | 1% | 6,3 |
| Красный | 15 | 100 | 2% | 10 |
| Оранжевый | 18 | 103 | 0,25 пФ | 16 |
| Желтый | 22 | 104 | 0,5 пФ | 40 |
| Зеленый | 27 | 105 | 5% | 20/25 |
| Голубой | 33 | 106 | 1% | 30/32 |
| Фиолетовый | 39 | 107 | -2О…+5О% | |
| Серый | 47 | 0,01 | -20…+80% | 3,2 |
| Белый | 56 | 0,1 | 10% | 63 |
| Серебряный | 68 | 2,5 | ||
| Золотой | 82 | 5% | 1,6 | |
Для маркировки пленочных конденсаторов используют 5 цветных полос или точек. Первые три кодируют значение номинальной емкости, четвертая — допуск, пятая — номинальное рабочее напряжение.
Рис. 5
Таблица 9
| Номинальная емкость [мкФ] | Допуск | Напряжение | |||
| 0,01 | ±10% | 250 | |||
| 0,015 | |||||
| 0,02 | |||||
| 0,03 | |||||
| 0,04 | |||||
| 0,06 | |||||
| 0,10 | |||||
| 0,15 | |||||
| 0,22 | |||||
| 0,33 | ±20 | 400 | |||
| 0,47 | |||||
| 0,68 | |||||
| 1,0 | |||||
| 1,5 | |||||
| 2,2 | |||||
| 3,3 | |||||
| 4,7 | |||||
| 6,8 | |||||
| 1 полоса | 2 полоса | 3 полоса | 4 полоса | 5 полоса | |
Кодовая маркировка
В соответствии со стандартами IEC на практике применяется четыре способа кодировки номинальной емкости.
А. Маркировка 3 цифрамиПервые две цифры указывают на значение емкости в пигофарадах (пф), последняя — количество нулей. Когда конденсатор имеет емкость менее 10 пФ, то последняя цифра может быть «9». При емкостях меньше 1.0 пФ первая цифра «0». Буква R используется в качестве десятичной запятой. Например, код 010 равен 1.0 пФ, код 0R5 — 0.5 пф.
Таблица 10
| Код | Емкость [пФ] | Емкость [нФ] | Емкость [мкФ] |
| 109 | 1,0 | 0,001 | 0,000001 |
| 159 | 1,5 | 0,0015 | 0,000001 |
| 229 | 2,2 | 0,0022 | 0,000001 |
| 339 | 3,3 | 0,0033 | 0,000001 |
| 479 | 4,7 | 0,0047 | 0,000001 |
| 689 | 6,8 | 0,0068 | 0,000001 |
| 100* | 10 | 0,01 | 0,00001 |
| 150 | 15 | 0,015 | 0,000015 |
| 220 | 22 | 0,022 | 0,000022 |
| 330 | 33 | 0,033 | 0,000033 |
| 470 | 47 | 0,047 | 0,000047 |
| 680 | 68 | 0,068 | 0,000068 |
| 101 | 100 | 0,1 | 0,0001 |
| 151 | 150 | 0,15 | 0,00015 |
| 221 | 220 | 0,22 | 0,00022 |
| 331 | 330 | 0,33 | 0,00033 |
| 471 | 470 | 0,47 | 0,00047 |
| 681 | 680 | 0,68 | 0,00068 |
| 102 | 1000 | 1,0 | 0,001 |
| 152 | 1500 | 1,5 | 0,0015 |
| 222 | 2200 | 2,2 | 0,0022 |
| 332 | 3300 | 3,3 | 0,0033 |
| 472 | 4700 | 4,7 | 0,0047 |
| 682 | 6800 | 6,8 | 0,0068 |
| 103 | 10000 | 10 | 0,01 |
| 153 | 15000 | 15 | 0,015 |
| 223 | 22000 | 22 | 0,022 |
| 333 | 33000 | 33 | 0,033 |
| 473 | 47000 | 47 | 0,047 |
| 683 | 68000 | 68 | 0,068 |
| 104 | 100000 | 100 | 0,1 |
| 154 | 150000 | 150 | 0,15 |
| 224 | 220000 | 220 | 0,22 |
| 334 | 330000 | 330 | 0,33 |
| 474 | 470000 | 470 | 0,47 |
| 684 | 680000 | 680 | 0,68 |
| 105 | 1000000 | 1000 | 1,0 |
* Иногда последний ноль не указывают.
В. Маркировка 4 цифрамиВозможны варианты кодирования 4-значным числом. Но и в этом случае последняя цифра указывает количество нулей, а первые три — емкость в пикофарадах.
Таблица 11
| Код | Емкость[пФ] | Емкость[нФ] | Емкость[мкФ] |
| 1622 | 16200 | 16,2 | 0,0162 |
| 4753 | 475000 | 475 | 0,475 |
Рис. 6
С. Маркировка емкости в микрофарадахВместо десятичной точки может ставиться буква R.
Таблица 12
| Код | Емкость [мкФ] |
| R1 | 0,1 |
| R47 | 0,47 |
| 1 | 1,0 |
| 4R7 | 4,7 |
| 10 | 10 |
| 100 | 100 |
Рис. 7
D. Смешанная буквенно-цифровая маркировка емкости, допуска, ТКЕ, рабочего напряженияВ отличие от первых трех параметров, которые маркируются в соответствии со стандартами, рабочее напряжение у разных фирм имеет различную буквенно-цифровую маркировку.
Таблица 13
| Код | Емкость |
| p10 | 0,1 пФ |
| Ip5 | 1,5 пФ |
| 332p | 332 пФ |
| 1НО или 1nО | 1,0 нФ |
| 15Н или 15n | 15 нФ |
| 33h3 или 33n2 | 33,2 нФ |
| 590H или 590n | 590 нФ |
| m15 | 0,15мкФ |
| 1m5 | 1,5 мкФ |
| 33m2 | 33,2 мкФ |
| 330m | 330 мкФ |
| 1mO | 1 мФ или 1000 мкФ |
| 10m | 10 мФ |
Рис. 8
Кодовая маркировка электролетических конденсаторов для поверхностного монтажа
Приведенные ниже принципы кодовой маркировки применяются такими известными фирмами, как «Panasonic», «Hitachi» и др. Различают три основных способа кодирования
А. Маркировка 2 или 3 символамиКод содержит два или три знака (буквы или цифры), обозначающие рабочее напряжение и номинальную емкость. Причем буквы обозначают напряжение и емкость, а цифра указывает множитель. В случае двухзначного обозначения не указывается код рабочего напряжения.
Рис. 9
Таблица 14
| Код | Емкость [мкФ] | Напряжение [В] |
| А6 | 1,0 | 16/35 |
| А7 | 10 | 4 |
| АА7 | 10 | 10 |
| АЕ7 | 15 | 10 |
| AJ6 | 2,2 | 10 |
| AJ7 | 22 | 10 |
| AN6 | 3,3 | 10 |
| AN7 | 33 | 10 |
| AS6 | 4,7 | 10 |
| AW6 | 6,8 | 10 |
| СА7 | 10 | 16 |
| СЕ6 | 1,5 | 16 |
| СЕ7 | 15 | 16 |
| CJ6 | 2,2 | 16 |
| CN6 | 3,3 | 16 |
| CS6 | 4,7 | 16 |
| CW6 | 6,8 | 16 |
| DA6 | 1,0 | 20 |
| DA7 | 10 | 20 |
| DE6 | 1,5 | 20 |
| DJ6 | 2,2 | 20 |
| DN6 | 3,3 | 20 |
| DS6 | 4,7 | 20 |
| DW6 | 6,8 | 20 |
| Е6 | 1,5 | 10/25 |
| ЕА6 | 1,0 | 25 |
| ЕЕ6 | 1,5 | 25 |
| EJ6 | 2,2 | 25 |
| EN6 | 3,3 | 25 |
| ES6 | 4,7 | 25 |
| EW5 | 0,68 | 25 |
| GA7 | 10 | 4 |
| GE7 | 15 | 4 |
| GJ7 | 22 | 4 |
| GN7 | 33 | 4 |
| GS6 | 4,7 | 4 |
| GS7 | 47 | 4 |
| GW6 | 6,8 | 4 |
| GW7 | 68 | 4 |
| J6 | 2,2 | 6,3/7/20 |
| JA7 | 10 | 6,3/7 |
| JE7 | 15 | 6,3/7 |
| JJ7 | 22 | 6,3/7 |
| JN6 | 3,3 | 6,3/7 |
| JN7 | 33 | 6,3/7 |
| JS6 | 4,7 | 6,3/7 |
| JS7 | 47 | 6,3/7 |
| JW6 | 6,8 | 6,3/7 |
| N5 | 0,33 | 35 |
| N6 | 3,3 | 4/16 |
| S5 | 0,47 | 25/35 |
| VA6 | 1,0 | 35 |
| VE6 | 1,5 | 35 |
| VJ6 | 2,2 | 35 |
| VN6 | 3,3 | 35 |
| VS5 | 0,47 | 35 |
| VW5 | 0,68 | 35 |
| W5 | 0,68 | 20/35 |
Рис. 10
В. Маркировка 4 символамиКод содержит четыре знака (буквы и цифры), обозначающие емкость и рабочее напряжение. Буква, стоящая вначале, обозначает рабочее напряжение, последующие знаки — номинальную емкость в пикофарадах (пФ), а последняя цифра — количество нулей. Возможны 2 варианта кодировки емкости: а) первые две цифры указывают номинал в пикофарадах, третья — количество нулей; б) емкость указывают в микрофарадах, знак m выполняет функцию десятичной запятой. Ниже приведены примеры маркировки конденсаторов емкостью 4.7 мкФ и рабочим напряжением 10 В.
Рис. 11
С. Маркировка в две строкиЕсли величина корпуса позволяет, то код располагается в две строки: на верхней строке указывается номинал емкости, на второй строке — рабочее напряжение. Емкость может указываться непосредственно в микрофарадах (мкФ) или в пикофарадах (пф) с указанием количества нулей (см. способ В). Например, первая строка — 15, вторая строка — 35V — означает, что конденсатор имеет емкость 15 мкФ и рабочее напряжение 35 В.
Рис. 12
Маркировка пленочных конденсаторов для поверхностного монтажа фирмы «HITACHI»
Рис. 13
Стабилизация частоты любительской аппаратуры
| Григоров Игорь Николаевич, а/я 68, 308015, Белгород
РОССИЯ rk3zk (at) antennex.com |
Стабилизация частоты самодельного трансивера или приемника для радиолюбителей всех поколений представляла непростую задачу. Требуется время для приобретения опыта, чтобы затем начать собирать трансиверы, частота которых не “плавает” и не “плачет”.
Нестабильность частоты параметрического генератора, генератора, в котором значение частоты зависит от величины индуктивности катушки и емкости контурного конденсатора, зависит от двух главных параметров. Первое, это стабильность параметров частотозадающих цепей, а второе, стабильность параметров элементов, как пассивных так и активных, составляющих схему генератора. Но конечно главным врагом для стабильности частоты генераторов является температура. Преодолев влияние изменения температуры на работу частотозадающих цепей можно создать стабильный генератор.
К сожалению, в реальности все не так просто. Более того, в настоящее время наблюдается интересная тенденция. Уровень развития радиоэлектроники с каждым годом растет, количество транзисторов на один миллиметр площади исчисляется в тысячах, а стабильность частоты гетеродинов в большинстве самодельной радиолюбительской аппаратуре не повышается, а даже понижается.
Причины того, почему это происходит, почему многие старые ламповые самодельные конструкции приемников и трансиверов (например, знаменитый в свое время “UW3DI”) “держат” частоту гораздо лучше многих современных самодельных трансиверов, мы рассмотрим ниже.
Температурная нестабильность катушки и конденсатора
Наиболее распространенной причиной изменения частоты генератора является нагрев его деталей в процессе работы. Это связано с тем, что при изменении температуры радио деталей изменяются их размеры. Чем быстрее прогреваются, и следовательно изменяются в размерах , детали генератора, тем больше изменение частоты генератора. Радиолюбители хорошо знают этот эффект, который называют “начальный выбег частоты”. При включении аппаратуры в течение первых 15- 30 минут происходит основной нагрев деталей генератора, вследствие этого частота генератора изменяется особенно значительно.
При нагревании увеличивается в размерах катушка индуктивности задающего генератора. Вследствие этого увеличивается индуктивность этой катушки и понижается частота генератора. Относительное изменение значения индуктивности катушки индуктивности от ее температуры выражает в ТКИ.
ТКИ – температурный коэффициент индуктивности, показывает относительное изменение индуктивности катушки при изменении ее температуры на 1 градус С.
Для перестройки генераторов по частоте обычно используют переменные воздушные конденсаторы. При нагреве эти конденсаторы увеличиваются в размерах. С увеличением всех физических размеров переменного конденсатора происходит увеличение его емкости. Относительное изменение значения емкости конденсатора от его температуры выражает в ТКЕ. Нестабильности частоты генератора будет зависеть от типа конденсатора, используемого в частотозадающей цепи.
ТКЕ – температурный коэффициент емкости, показывает относительное изменение емкости конденсатора при изменении его температуры на 1 градус С.
Из переменных воздушных конденсаторов особенно нестабильны конденсаторы из алюминиевых сплавов. Эти конденсаторы переменной емкости широко используются в бытовых радиоприемниках. ТКЕ переменных конденсаторов выполненных из алюминиевых сплавов и имеющих зазор между пластинами 0,3- 0,6 мм находится в пределах (100- 200)*10-6 град-1.
Переменные конденсаторы, выполненные на основе медных сплавов (из конденсаторной латуни), меньше подвержены воздействию температуры. Для специальных целей производят высокостабильные переменные конденсаторы из “нечувствительных” к воздействию температуры сплавов, в частности из инвара. Для стабильных конденсаторов используются высококачественные изоляторы. Высококачественные переменные конденсаторы иногда выпускают с посеребренным покрытием. Пластины конденсаторов из медных сплавов обычно имеют специальное защитное покрытие, допускающее пайку и исключающее коррозию пластин конденсатора при воздействии влаги. Высокостабильные переменные конденсаторы выполняют с зазором между пластинами 1- 1,5 мм. ТКЕ высокостабильных переменных конденсаторов может быть в пределах (10-30)*10-6 град-1. В 10- 20 раз стабильнее, чем ТКЕ простых бытовых переменных конденсаторов сделанных из алюминия!
Итак, ситуация, складывающаяся с температурной стабильностью частотозадающих цепей генератора, получается непростой. ТКИ катушки, находящейся в частотозадающей цепи, имеет положительное значение. Конденсатор переменной емкости тоже имеет положительный ТКЕ. Следовательно, с прогревом частотозадающей цепи, содержащей такую катушку и такой конденсатор, его частота будет понижаться. Это явление хорошо знакомо каждому радиолюбителю. Частота трансивера или приемника при его включении плавно ползет вниз.
Включение нерационально сконструированного трансивера на передачу может вызвать добавочное увеличение нестабильности частоты. Это связано с тем, что при работе на передачу выходной каскад трансивера проводит дополнительный нагрев внутренностей трансивера и следовательно, деталей генератора. Частота во время передачи начинает плыть вниз. После окончания передачи детали выходного каскада остывают, температура внутри трансивера понижается, и частота снова начинает плыть, но уже вверх.
В частотозадающие цепи включены не только катушка индуктивности с переменным конденсатором. В эту цепь обычно еще включены другие постоянные конденсаторы. При помощи этих добавочных конденсаторов производится температурная стабилизация частоты. Рассмотрим работу этих конденсаторов.
Стабилизация частоты при помощи конденсаторов
На первый взгляд представляется логичным, что все конденсаторы с твердым диэлектриком тоже будут иметь положительный ТКЕ. Это действительно так, и большинство конденсаторов с твердым диэлектриком выполненном из натуральных материалов обладает положительным ТКЕ. Однако диэлектрическая проницаемость синтетической конденсаторной керамики зависит от температуры. При повышении температуры, в зависимости от сорта керамики, ее диэлектрическая проницаемость может увеличиваться или уменьшаться. Следовательно, используя специальные сорта конденсаторной керамики можно изготовить конденсаторы постоянной емкости имеющие отрицательный ТКЕ.
Включив конденсатор, имеющий отрицательный ТКЕ, в частотозадающий контур, катушка и переменный конденсатор которого имеют положительный ТКЕ, можно произвести температурную стабилизацию частоты. По этой причине конденсаторы с отрицательным ТКЕ носят название термокомпенсирующих конденсаторов.
ТКЕ конденсатора обычно указывают на его корпусе рядом со значением емкости. Для некоторых старых типов конденсаторов прошлых лет выпуска их ТКЕ указывает цвет корпуса. ТКЕ слюдяных конденсаторов (типа СГМ) можно определить по букве на его корпусе. Таблица 1 показывает значение ТКЕ для слюдяных конденсаторов по букве и для керамических конденсаторов прошлых лет выпуска по цвету корпуса.
Таблица 1. ТКЕ слюдяных и “старых” керамических конденсаторов| Керамические конденсаторы | Слюдяные конденсаторы | ||
| Цвет | ТКЕ (группа) | Группа по ТКЕ | ТКЕ на 1 градус Цельсия |
| красный | М700 | А | не нормируется |
| оранжевый | не нормировано | Б | +-200*10-6 |
| зеленый | М1300 | В | +-100*10-6 |
| синий | П120 | Г | +-50*10-6 |
| серый | П30 | Д | +-120*10-6 |
| белый | М80 | Д | +-120*10-6 |
| голубой | М50 | ||
Обратите внимание, что для слюдяных конденсаторов ТКЕ указан как “+-“. Для подавляющего большинства слюдяных конденсаторов ТКЕ положителен. Слюда, используемая в качестве диэлектрика в слюдяных конденсаторах, проходит специальную обработку, так называемую тренировку перед производством этих конденсаторов. В результате чего свойства слюды фиксируются, и достигается производство слюдяных конденсаторов с нормированным ТКЕ. Но с течением времени, и при работе в определенном интервале температур, некоторое количество слюдяных конденсаторов может приобрести отрицательный ТКЕ.
Радиолюбитель может считать, что ТКЕ слюдяных конденсаторов имеет положительное значение. Необходимо помнить, что слюдяные конденсаторы в особенности и некоторые керамические обладают неприятным эффектом, который носит название “мерцание емкости”.
Эффект “мерцания емкости” проявляется в виде быстрых, нерегулярных изменениях емкости и потерь конденсатора, находящегося под напряжением высокой частоты. Если мерцающий конденсатор находится в частотозадающем контуре, частота этого контура тоже будет хаотически меняться.
Попадание такого конденсатора в частотозадающий контур приведет у печальным последствиям для работы генератора… При изготовлении немерцающих керамических конденсаторов используют как минимум трехкратное серебрение керамики. Керамический диэлектрик имеет повышенную толщину. Работа конденсаторов при пониженном высокочастотном напряжении уменьшает эффект мерцания. Однако выпускают специальные немерцающие конденсаторы, которые могут работать под значительным высокочастотным напряжением.
На конденсаторах многих типов, выпускаемых в последние годы, их параметры — допуск, напряжение и ТКЕ кодируются буквами латинского алфавита. В маркировке таких конденсаторов первая буква после обозначения их номинала указывает допустимое отклонение в процентах, вторая — ТКЕ, третья (может и не быть) — напряжение. В конденсаторах где ТКЕ не является существенной величиной, например в электролитических, вторая буква всегда означает напряжение. Таблица 2 показывает буквенное обозначение ТКЕ для современных типов конденсаторов.
Таблица 2. Буквенное обозначение ТКЕ| ТКЕ | П100 | П60 | П33 | МП0 | М33 | М47 | М75 | М150 | М220 |
| Маркировка | А | G | N | C | H | V | L | P | R |
| ТКЕ | М330 | М470 | М750 | М1500 | М2200 | М3300 | |||
| Маркировка | S | T | U | V | K | Y | |||
МП0 — конденсатор имеет нулевой ТКЕ, т.е. при изменении температуры емкость конденсатора не изменяется
Для конденсаторов, выполненных из низкочастотной керамики, параметр ТКЕ не используют. Используют обозначения “Н10” … “Н90”, где цифра обозначает возможное отклонение емкости конденсатора в процентах в интервале температур от –60 до +85 градусов относительно емкости конденсатора при температуре 20 градусов. Конечно, такие конденсаторы ни в коем случае нельзя применять в частотозадающих цепях! В некоторых современных типах конденсаторов это отклонение емкости указывается латинской буквой. Таблица 3 приводит эти буквенные обозначения для конденсаторов из низкочастотной керамики.
Таблица 3. Буквенное обозначение конденсаторов из низкочастотной керамики
| Отклонение емкости | Н10 | Н20 | Н30 | H50 | H70 | H90 |
| Маркировка | B | Z | D | X | E | F |
Итак, при помощи термокомпенсирующего конденсатора нам необходимо произвести компенсацию температурной нестабильности во-первых, конденсатора с воздушным диэлектриком, использующимся для перестройки по частоте этого генератора, а во вторых катушки индуктивности генератора. Если компенсацию температурной нестабильности переменного конденсатора с воздушным диэлектриком произвести относительно несложно, то при обеспечении температурной компенсации катушки индуктивности могут возникнуть серьезные сложности.
Катушка индуктивности в схеме генератора
Катушка индуктивности является основным элементом, вносящим нестабильность в частотозадающую цепь генератора. В отличии от конденсаторов, катушки индуктивности выпускающиеся радиозаводами России не являются унифицированными деталями. Это означает, что радиозаводы не выпускают катушки с определенной индуктивностью и ТКИ. При выпуске определенного изделия, содержащего катушки индуктивности, завод, выпускающий это изделие, обычно сам производит для него катушки индуктивности, пользуясь при этом своими специфическими требованиями.
То же самое сейчас касается многих радиолюбителей. Делая какую- то конструкцию, радиолюбитель часто самостоятельно изготавливает для него катушки индуктивности. В наш век всеобщей унификации такое положение дел кажется даже немного странным… Впрочем, на Западе уже давно производят унифицированные катушки индуктивности, которые широко используются как в промышленности, так и радиолюбителями при изготовлении самодельных конструкций. Конечно, использование готовых конструкций катушек для частотозадающих цепей значительно облегчает жизнь радиолюбителю.
Выполнение самостоятельно стабильной катушки предназначенной для работы в частотозадающей цепи представляет собой сложную задачу. Без необходимого опыта, без соответствующих материалов радиолюбитель не сможет с ней справиться. Поэтому, если есть возможность, необходимо использовать в частотозадающей цепи катушку индуктивности от какого либо промышленного устройства. Причем эта катушка должна быть выполнена с учетом мер, обеспечивающих ее стабильность.
Что же влияет на стабильность параметров катушки индуктивности? Конечно, наиболее значительный по своему влиянию фактор представляет собой температура. С увеличением температуры увеличиваются размеры катушек и следовательно возрастает их индуктивность. Но температура влияет не только на ТКИ. При увеличении температуры возрастают диэлектрические потери в материале, из которого сделан каркас катушки и увеличивается активное сопротивление провода катушки. В результате этого добротность катушки понижается. Понижение добротности в катушках промышленного изготовления может составить 10% при увеличении температуры катушки на 30 градусов. Для самодельных катушек снижение их добротности при нагревании может составить еще большую величину. Понижение добротности катушки используемой в частотозадающей цепи ведет к уменьшению амплитуды генерируемых колебаний и к возрастанию шума генератора.
Конечно, самым неприятным для радиолюбителя является то, что при увеличении температуры катушки возрастает ее индуктивность. ТКИ катушек промышленного изготовления, используемых в частотозадающих цепях, может быть в пределах от (10- 300)10-6 град-1 . Катушки имеющие небольшой ТКИ являются весьма дорогими в изготовлении. Для изготовления их каркаса используются специальные материалы, применяются специальные способы намотки.
Но, как правило, катушка индуктивности выполненная без специальных элементов температурной компенсации будет иметь положительный, пусть даже небольшой, ТКИ. Обычно Для приведения ТКИ катушки, используемой в частотозадающей цепи, к нулевому значению применяют компенсацию индуктивности катушки при помощи ее сердечника. В высококачественных катушках используют компенсацию при помощи сердечников размещенных внутри катушки. Они выполняются из специальных немагнитных металлических сплавов из меди или из алюминия. При нагревании сердечник расширяется, и уменьшает индуктивность катушки. Для недорогих катушек для температурной компенсации используют специальные ферритовые сердечники. При увеличении температура магнитная проницаемость ферритовых сердечников (ТКМП) уменьшается, что приводит к уменьшению индуктивности катушки.
ТКМП — температурный коэффициент магнитной проницаемости показывает относительное изменение проницаемости материала при изменении его температуры на 1 градус С.
ТКМП ферритовых изделий может находиться от -(20 – 2000)10-6 град-1. Небольшими значениями ТКМП обладают высококачественные ферриты предназначенные для использования в катушках частотозадающих цепей.
Влияет на магнитную проницаемость сердечника наличие внешнего магнитного поля. Оно может быть вследствие прохождения постоянного тока через катушку индуктивности. Для исключения изменения магнитной проницаемости сердечника за счет изменения внешнего магнитного поля, которое может произойти при изменении постоянного тока, протекающего через катушку, генераторы, в которых используется катушка с ферритовым сердечником, собирают по схеме, когда исключается протекание постоянного тока через катушку.
Итак, для того, чтобы катушка индуктивности обладала малым ТКИ, она должна быть изготовлена соответствующим образом и из соответствующих материалов. Например, каркас катушки должен иметь определенную толщину. Обмотка катушки должна иметь определенное количество витков… Термокомпенсирующий сердечник должен находиться в определенной части катушки… И так далее… Для того, чтобы изготовить действительно стабильную катушку индуктивности для какого то серийного изделия необходимо провести множество практических экспериментов. Это кроме предварительных расчетов этой катушки. Поэтому мой совет радиолюбителю, в руки которого попадет специальная катушка, предназначенная для работы в частотозадающей цепи. Используйте ее только в оригинальном виде. Не крутите ее сердечник. Используйте только полное включение витков катушки. Включение части витков катушки приведет к увеличению ТКИ для этой катушки. Если катушка помещена в герметично запаянный корпус, не распаивайте его. Распайка корпуса катушки приведет к существенному повышению ее ТКИ а также к понижению ее добротности. Не подпаивайтесь к виткам катушки, все это обязательно скажется на ее стабильности.
При использовании в схеме генератора стабильной керамической катушки понадобятся стабильные конденсаторы имеющие низкое значение ТКЕ. Обычно требуются конденсаторы имеющие группу ТКЕ МП (нулевой), М33-47, П33-47-100. Из этих конденсаторов комбинируется термокомпенсирующий конденсатор, который подключается к катушке индуктивности. Использование конденсаторов с большим значением ТКЕ нежелательно. Температурная стабильность частоты генератора в этом случае понизится. Использовать конденсатор с большим значением ТКЕ – М330 – 750 можно только в том случае, если этот конденсатор имеет величину емкости не менее чем в десять раз меньшую, чем суммарная емкость контура, составленная из «хороших» конденсаторов.
Старые катушки
Не всегда в руки радиолюбителя попадает катушка индуктивности, изъятая из аппаратуры, которая работала в нормальных условиях. Часто попадаются катушки выпаянные из аппаратуры, которая хранилась или вследствие каких либо причин пребывала в неподходящих для хранения условиях, например в сырых помещениях или на открытом воздухе.
Для многих однослойных катушек на керамическом каркасе пребывание во влажных условиях не сказывается на дальнейшем изменении их параметров. Если от влаги обмотка катушки не корродировала, то после тщательной просушки первоначальные параметры катушки практически полностью восстанавливаются.
Для катушек, выполненных на пластиковом каркасе, пребывание во влажных условиях и под действием солнечных лучей может оказаться губительным. Каркас катушки под воздействием этих условий может безнадежно деформироваться и даже разрушиться. Подвержены пластмассовые каркасы старению. Вследствие этого параметры катушки могут стать неудовлетворительными для целей использования катушки в частотозадающих цепях. Многослойные катушки, которые подверглись воздействию влаги, могут не восстановить свои параметры даже после их тщательной просушки.
Влага может повредить ферритовый сердечник. При неблагоприятных воздействиях влаги он может корродировать и рассыпаться.
Лампы и транзисторы
Параметры радиоламп в процессе работы практически не изменяются, при условии работы радиолампы в нормальном для нее режиме. Или эти изменения носят длительный по времени характер, который не может сказаться на изменении частоты генератора за относительно небольшой промежуток времени, для примера час или день. Естественные изменения температуры окружающей среды мало влияет на изменение параметров радиолампы. Это происходит потому, что внутренняя механическая конструкция лампы отделена от окружающей среды во первых вакуумом, а во вторых стеклянным баллоном лампы. Вот почему лампа, при умелом выборе схемы генератора и режимов ее работы, практически не вносит температурного влияния в частотозадающую цепь. Для обеспечения стабильности работы лампового генератора остается только произвести температурную компенсацию деталей частотозадающей цепи. Обычно справиться с этим может даже не очень опытный радиолюбитель.
Иное дело при использовании в генераторе транзисторов. Параметры транзисторов при изменении температуры изменяются. Это относится как к биполярным кремниевым и германиевым, так и к полевым кремниевым транзисторам.
Поэтому при конструировании транзисторных генераторов стремятся максимально ослабить влияние изменения параметров транзистора на частотозадающий контур. Для этого используют специальные схемы генераторов. Могут быть использованы термокомпенсирующие резисторы, уменьшающие влияние изменения температуры на транзистор. Все это усложняет схему транзисторного генератора.
Используется слабая связь контура с транзистором. С одной стороны, это уменьшает влияние транзистора на частотозадающий контур, но, с другой стороны, увеличивает шумовую составляющую генератора. Это приводит к невозможности приема слабых станций, делает сигнал трансивера “шумным”.
Многие замечали разницу в приеме слабых станций между ламповым и транзисторным аппаратом, имеющих, казалось бы, одинаковую чувствительность. Сравнение идет обычно не в пользу транзисторного аппарата. Только применяя специальные схемотехнические методы можно достигнуть тех результатов, какие в простой лампой аппаратуре можно получить как бы “само – собой”…
Итак, используя задающий ламповый генератор, приходится применять меры температурной стабилизации только параметров частотозадающего контура. Используя транзисторный генератор приходится стабилизировать не только частотозадающий контур, но и учитывать изменение параметров транзистора при изменении температуры. Следовательно, применять меры по предотвращению этого влияния на параметры контура. Это не всегда можно обеспечить простыми методами. Еще труднее обеспечить температурную стабильность работы генераторов собранных на микросхемах, например на 174ХА2, ХА10, генераторов, в которых для изменения частоты используются варикапы.
Если вы хотите построить радиостанцию, которую будете использовать исключительно дома, и не хотите долго возиться с настройкой ее гетеродина, но в то же время хотите, что бы гетеродин имел приличную температурную стабильность, смело выполняйте гетеродин на лампах. Можно использовать любые пальчиковые миниатюрные лампы, как 6,3 – вольтовой серии так и 2,4- 1,2- вольтовой серии. Тем более, что при использовании современных миниатюрных ламп можно собрать гетеродин по размерам не больше транзисторного, но гораздо стабильнее его в работе. Если же аппаратура будет использована в полевых условиях, то, естественно, ГПД должен быть выполнен на транзисторах, и здесь необходимо принять самые серьезные меры по стабилизации его частоты.
Обратите внимание на температурную инерцию аппарата. Чем она больше, то есть чем толще стенки трансивера, грубо говоря, чем больше он весит, тем выше его температурная стабильность. Как пример этому можно привести работу старой ламповой аппаратуры. Старые ламповые приемники и трансиверы обычно изготавливались на «солидном» тяжелом металлическом корпусе, имеющем большую тепловую инерцию. Поэтому требуется довольно большое время, чтобы преодолеть ее и изменить температуру шасси и, следовательно, параметры цепей гетеродина. Нагрев лампами внутреннего пространства корпуса аппарата создает некоторый термостационный эффект, когда температура внутри корпуса с течением некоторого времени стабилизируется. Требуется значительное воздействие, чтобы быстро изменить температуру внутри корпуса лампового аппарата.
Можно провести наглядный опыт — поставить на сквозняк старый ламповый приемник, даже не связной, а вещательный, 3- 4 класса, а рядом с ним новый транзисторный приемник 1- 2 класса, настроенных на одну радиостанцию. Частота в транзисторном приемнике “убежит” гораздо быстрее, чем в ламповом приемнике.
Термостатирование
При использовании транзисторных генераторов термостатирование позволяет очень просто добиться стабильной работы генератора. В этом случае полностью весь генератор помещается в какой либо термоизолирующий корпус, в котором поддерживается постоянная температура. Такой корпус можно склеить из пенопласта. Для работы генератора в условиях комнаты можно выбрать температуру работы генератора в пределах 50-60 градусов. Если аппарат, в котором используется термостатированный генератор предполагают использовать в полевых условиях или в автомобиле то необходимо предпринимать меры, исключающие перегрев этого аппарата. В противном случае температуру термостатирования придется поднять до 70 градусов.
Резисторы и питание
Конечно, предполагается, что генератор питается от стабильного напряжения. Температурные изменения сопротивления резисторов используемых в схеме генератора обычно мало влияют на его частотную стабильность.
Синтезаторы частоты
Если бы в мире использовали стабилизацию частоты генераторов только термокомпенсационными методами, мы бы никогда не имели переносных УКВ- радиостанций, сотовых телефонов, и других чудес техники 21 века. Только применение синтезаторов частоты позволило создать малогабаритные и стабильные высокочастотные генераторы для этих устройств. Более того, современные микросхемы синтезаторов частоты позволяют самостоятельно достаточно просто построить стабильный и миниатюрный генератор без использования дорогих стабильных керамических катушек и термокомпенсирущих конденсаторов.
Применение синтезаторов частоты в высокочастотных генераторах уже становится обычным делом для многих радиолюбителей. Наверное, в скором будущем проблема “ухода” частоты при изменении температуры просто исчезнет.
Журнальный вариант статьи был опубликован: Радиолюбитель, 1997, № 3, С. 34-35.
Температурный коэффициент емкости — Мегаобучалка
Величина, применяемая для характеристики конденсаторов с линейной зависимостью емкости от температуры и равная относительному изменению емкости при изменении температуры окружающей среды на один градус Цельсия (Кельвина), называется температурным коэффициентом емкости (ТКЕ).
По значению ТКЕ керамические и некоторые другие конденсаторы разделяются на группы, приведенные в табл. 2.4.
Таблица 2.4
| Обозначение групп ТКЕ | Номинальное значение ТКЕ при 20-80°С (ТКЕ 106, 1/°С) |
| П100 (П120) | +100 (+120) |
| П60 | +60 |
| П33 | +33 |
| МП0 | |
| М33 | -33 |
| М47 | -47 |
| М75 | -75 |
| М150 | -150 |
| М220 | -220 |
| М330 | -330 |
| М470 | -470 |
| М750 (М700) | -750, (700) |
| М1500 | -1500 (-1300) |
| (М1300) | |
| М2200 | -2200 |
| М3300 | -3300 |
Для конденсаторов с нелинейной зависимостью емкости от температуры, а также с большими уходами емкости от температуры обычно приводится относительной изменение емкости в рабочем интервале температур.
Керамические конденсаторы типа 2 по допускаемому изменению емкости в рабочем интервале температур разделяются на группы, указанные в табл. 2.5.
Таблица 2.5
Слюдяные конденсаторы по значению ТКЕ разделяются на следующие группы (табл. 2.6).
Таблица 2.6
| Обозначение групп ТКЕ | Номинальное значение ТКЕ (ТКЕ 106, 1/°С) |
| А | Не нормируется |
| Б | 200 |
| В | 100 |
| Г | 50 |
Диэлектрическая абсорбция конденсаторов
Явление, обусловленное замедленными процессами поляризации в диэлектрике, приводящее к появлению напряжения на электродах после кратковременной разрядки конденсатора, называется диэлектрической абсорбцией.
Напряжение, появляющееся на обкладках конденсатора после его кратковременной разрядки, существенно зависит от длительности времени зарядки конденсатора, времени, в течении которого он был закорочен, и времени, прошедшего после этого. Количественное значение абсорбции принято характеризовать коэффициентом абсорбции ( ), который определяется в стандартных условиях. Примерный график зависимости напряжения на конденсаторе от времени при измерении коэффициента абсорбции приведен на рис. 2.1.
Численные значения коэффициента абсорбции для некоторых типов конденсаторов приведены в табл. 2.7.
Таблица 2.7
| Группа конденсаторов | , % |
| Полистирольные | 0,03-0,1 |
| Фторопластовые металлизированные | 0,03-0,15 |
| Комбинированные | 0,4-1,0 |
| Полиэтилентерсфталатные | 0,2-0,8 |
| Лакопленочные | 0,7-1,3 |
| Бумажные | 0,6-1,0 |
| Металлобумажные | 2,0-5,0 |
| Слюдяные | 1,5-5,0 |
| Керамические | 5-15 |
| Оксидные | 1-5,5 |
Коэффициент абсорбции конденсаторов зависит от температуры окружающей среды и повышается с ее ростом.
Коэффициент емкости температурный — Энциклопедия по машиностроению XXL
ИЗМЕРЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРНОГО КОЭФФИЦИЕНТА ЕМКОСТИ [c.92]Поскольку диэлектрическая проницаемость пропорциональна емкости образца, то можно связать температурный коэффициент диэлектрической проницаемости ТКе с температурным коэффициентом емкости ТКЕ образца. Последний определяется формулой [c.92]
Температурный коэффициент емкости (ТКЕ) является важным для гибридных интегральных схем параметром. Как и в случае с диэлектрической проницаемостью, ТКЕ зависит от не- [c.453]
Температурный коэффициент емкости образца [c.76]
Керамические материалы, применяемые для изготовления высокочастотных изделий различного назначения, принято называть высокочастотными. За последние десятилетия они заняли значительное место в радиоэлектронном производстве. Многие характеристики керамических изделий определяются свойствами самих материалов. К ним относятся добротность конденсаторов или катушек индуктивности, удельные параметры конденсаторов, температурные коэффициенты емкости и индуктивности, допустимые рабочие напряжения и температуры, механические свойства и др, [c.231]
Измерение температурного коэффициента емкости. Значение Цг материала не остается постоянным при изменении температуры. В зависимости от типа материала и температурного диапазона ег с ростом температуры может увеличиваться или уменьшаться. Для оценки изменения 8г от температуры применяют средний температурный коэффициент диэлектрической проницаемости (ТКб), который выражается формулой [c.385]
Тип установки Диапазон измерения Погрешность измерения температурного коэффициента емкости, 10— Температура измерения или диапазон температур, С Часто измерения, га Габариты, мм масса, кг Примечание [c.386]П р и м е ч а н и е. Допустимое отклонение емкости 20% температурный коэффициент емкости равен —1500. [c.93]
Кроме полимерных и других органических материалов в технике связи применяются неорганические материалы, такие, как керамика, стекла, ситаллы, окислы металлов, кварц, слюда, асбест. Особенно широкое применение имеют керамические диэлектрики. Эта группа материалов характеризуется высокой нагревостойкостью, влагостойкостью и широким диапазоном диэлектрических свойств. Среди керамических материалов имеются сегнетоэлектрики, т. е. материалы с высокой и сверхвысокой диэлектрической проницаемостью, материалы с малой величиной температурного коэффициента емкости, отрицательным ТКЕ. Материалы этого типа имеют малую стоимость и большую долговечность как в работе, так и в хранении. [c.210]
Температурный коэффициент емкости пленочных конденсаторов из неполярных пленок увеличен по сравнению со слюдяными конденсаторами и имеет отрицательное значение. Конденсаторы из неполярных пленок имеют высокие значения постоянной времени (т > 10 ол-ф). Особым преимуществом конденсаторов с диэлектриком из неполярных пле- [c.346]
Группа Температурный коэффициент емкости, град (не более) Изменение емкости после прогрева, % [c.352]
II, III. Температурный коэффициент и температурная стабильность емкости конденсаторов соответствуют данным, указанным в табл. 9.8. [c.352]
Температурный коэффициент и температурная стабильность емкости конденсаторов СГМ [c.353]
Конденсаторы КСГ (ГОСТ 6116—52) выпускают четырех классов точности О, I, II, III. Температурный коэффициент и температурная стабильность емкости конденсаторов соответствуют данным, указанным в табл. 9.11. [c.354]
Температурные коэффициенты и температурная стабильность емкости конденсаторов КСГ [c.355]
Емкость конденсаторов может меняться в довольно широких пределах при изменении температуры вследствие изменения в изолятора. Степень и характер этого изменения определяются температурным коэффициентом емкости, значение которого приводится в соответствующей справочной литературе. [c.457]
Классы подразделяются на группы по величине температурного коэффициента емкости (в классах материалов типа А) по относительному изменению диэлектрической проницаемости (в классах материалов типа Б) по величине температурного коэффициента линейного расширения и пределу прочности при статическом изгибе (в классах материалов типа В). [c.138]
TKE(a -) — температурный коэффициент емкости, характеризующий изменение величины емкости конденсатора при изменении температуры на 1° С [c.244]
Температурные коэффициенты емкости слюдяных конденсаторов [c.273]
Температурные коэффициенты емкости керамических конденсаторов [c.275]
Температурный коэффициент емкости конденсаторов КГК [c.276]
Температурный коэффициент емкости [c.303]
Разность 02 — Ох дает знак температурного коэффициента емкости если емкость увеличивается при повышении температуры, то ТКЕ > 0. Для контроля результатов измерений повторяют опыт в обратном порядке, для чего снижают температуру с 2 ДО /]. Величина ТКЕ может измеряться прибором в интервале от 30-10 до 1000-10 град. Диапазон измеряемых емкостей [c.109]Слюдяные конденсаторы выпускаются О, I, II, III классов точности. Класс О имеет отклонения емкости от номинала не более 2%. По стабильности емкости слюдяные конденсаторы могут быть изготовлены с температурным коэффициентом емкости, не превыщающим 0,005%/° С. Необратимые изменения емкости после прогрева при максимальной рабочей температуре могут не превышать 0,1%. [c.185]
Измерители температурного коэффициента емкости (ТКС) основаны на методе сравнения частот генераторов. Первоначально при температуре Тх настраивают контур измерительного генератора с образцом в резонанс с частотой опорного генератора. Если теперь нагреть образец до температуры ТО емкость его изменится, а это повлечет за собой изменение частоты. При помощи вспомогательного переменного конденсатора, имеющего градуированную шкалу, добиваются восстановления прежней частоты, о чем судят по индикатору равенства частот (нулевых биений). [c.529]
Влияние температуры на величину емкости конденсаторов небольших емкостей высокочастотного диапазона характеризуется в ТУ величиной температурного коэффициента емкости. [c.156]
Слюдяные конденсаторы предназначены для работы в высокочастотных цепях. Их выпускают следующих типов КСО — конденсаторы слюдяные опрессованные пластмассовые, СГМ — герметизированные малогабаритные, К 31У—ЗЕ —слюдяные малой мощности повышенной надежности. Имеют емкости не более 0,047 мкФ. В зависимости от величины температурного коэффициента емкости (ТКЕ) их подразделяют на четыре группы А — значение ТКЕ не нормируется, Б — 200-10 В — tl00-10- Г — 50-10- . [c.133]
Материал диэлектрического слоя Метод формирования Удельная емкость Суд- — пф/см- Тангенс угла диэлектрических потерь 8.10-8 Электри- ческая проч- ность, МВ/см Температурный коэффициент емкости а- 10-, 1ЛС Диэлек- триче- ская прони- цаемость 8 [c.455]
Температурный коэффициент емкости (ТКЁ) определяет относительное изменение емкости (в миллионных долях) от тем-nepiarypbi при изменении ее на 1 С. [c.273]
Следствием из формул (2.53 ) и (2,54 ) является положение о том, что для любой пары единичных конденсаторов с произвольными значениями емкости i и Сг и температурных коэффициентов емкости TK i и ТКСг алгебраическая сумма температурных коэффициентов емкости систем, образованных параллельным и последовательным соединением этих конденсаторов, ТКСр и ТК С, равняется алгебраической сумме температурных коэффициентов емкости единичных конденсаторов [c.29]
Сплавы ковар и инвар применяются для вакуумплотной герметизации радиоизделий путем сварки со стеклом, для приготовления пластин конденсаторов переменной емкости, если требуется очень маленький температурный коэффициент емкости. [c.271]
5
Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет
“ЛЭТИ”
ОТЧЕТ
по лабораторно-практической работе № 5
Исследование свойств конденсаторных материалов
Выполнил Демьянов Н.В.
Факультет ФЭЛ
Группа № 3203
Преподаватель
“Выполнено” “____” ___________
Подпись преподавателя __________
6. ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ КОНДЕНСАТОРНЫХ МАТЕРИАЛОВ
6 1 Основные понятия и определения
Конденсаторные материалы применяются в качестве рабочего диэлектрика в конденсаторах. К основным параметрам конденсатора относят емкость С, температурный коэффициент емкости αс, тангенс угла диэлектрических потерь tgδ. Значения этих параметров во многом обусловлены свойствами используемого диэлектрического материала.
Емкость конденсатора С определяется как отношение накопленного в нем заряда Q к напряжению U, приложенному к электродам, и зависит от конструкции и геометрических размеров конденсатора, а также от диэлектрической проницаемости диэлектрика. Емкость простейшего плоского конденсатора с электродами, имеющими форму квадрата, определяется выражением:
, (6.1)
где ε0 = 8,85-10-12 Ф/м — электрическая постоянная; ε — относительная диэлектрическая проницаемость диэлектрика; l – сторона квадрата, h — толщина диэлектрика. Как следует из выражения (6.1), для увеличения емкости конденсатора при минимальных его размерах и прочих равных условиях необходимо применять материалы с возможно большим значением диэлектрической проницаемости.
Температурный коэффициент емкости αC отражает отклонение емкости, обусловленное изменением температуры и, следовательно, характеризует температурную стабильность емкости конденсатора. Общее определение этого параметра соответствует выражению:
αC= (1/C)·(dC/dt) (6.2)
Дифференцирование выражения (6.1) дает:
dC/dt = ε0 [ (l2/h)·(dε/dt) + (2εl/h)·(dl/dt) – (εl2/h2)·(dh/dt) ] (6.3)
Разделив левую и правую части выражения (6.3) на левую и правую части выражения (2.1), получим:
(1/C)·(dC/dt) = (1/ε)·(dε/dt) + (2/l)·(dl/dt) – (1/h)·(dh/dt)
или
αC = αε + 2αΜ –αД,
где αС , αМ и αД — температурные коэффициенты диэлектрической проницаемости диэлектрика, линейного расширения металла электродов и линейного расширения диэлектрика соответственно.
В металлизированных конденсаторах, где в качестве электродов используется тонкий слой металла, нанесенный непосредственно на твердый диэлектрик, изменение размеров электродов будет определяться расширением диэлектрика, а не металла. В этом случае можно считать αМ =αД, и температурный коэффициент емкости будет:
αС = αε + αД . (6.4)
Поскольку значение емкости определяется суммой различных механизмов поляризации диэлектрика, температурная зависимость емкости может иметь различный характер, а параметр αС может быть положительным, отрицательным и близким к нулю.
При включении конденсатора под напряжение в нем наблюдаются потери электрической энергии, приводящие к его нагреванию. Потери энергии складываются из потерь в диэлектрике и потерь в проводящих частях конденсатора. Для описания потерь на переменном напряжении обычно используют тангенс угла потерь tgδ, где δ — угол, дополняющий до 90о угол сдвига фаз между действующим на конденсаторе напряжением и проходящим через него током. Параметр tgδ характеризует склонность конденсатора рассеивать энергию и, в конечном счете, определяет возможность использования конденсатора в заданном диапазоне частот.
Различают высокочастотные и низкочастотные конденсаторные материалы. В качестве высокочастотных применяются неполярные полимеры, ионные диэлектрики с плотной упаковкой ионов. В них на высоких частотах главную роль играет электронная или ионная поляризация; потери энергии обусловлены в основном электропроводностью. Такие материалы имеют малые значения tgδ, который растет при увеличении температуры по экспоненциальному закону. К низкочастотным материалам относятся полярные полимеры, диэлектрики с сегнетоэлектрическими свойствами. В области низких частот в них преобладают замедленные механизмы поляризации; потери энергии носят релаксационный характер. Материалы этой группы характеризуются повышенным tgδ, но обладают весьма высокой диэлектрической проницаемостью, что позволяет изготавливать на их основе конденсаторы большой емкости с малыми габаритами.
В настоящей работе измеряются параметры металлизированных конденсаторов, в которых в качестве рабочего диэлектрика используются исследуемые материалы.
6.2. Описание установки
Испытательная установка состоит из пульта и цифрового моста, измеряющего емкость и tgδ. В пульте находится термостат, температура в котором может изменяться регулятором УСТАНОВКА ТЕМПЕРАТУРЫ . Температура в термостате измеряется с помощью термопары, подключенной к расположенному на пульте прибору, проградуированному в градусах Цельсия.
В термостате размещены конденсаторы С1…C5, рабочими диэлектриками в которых являются исследуемые материалы (их наименования указаны на пульте). Термостат имеет выводы “С”, расположенные на панели пульта и предназначенные для соединения с измерителем емкости. Используемые конденсаторы поочередно могут быть подключены к этим выводам с помощью переключателя. В положении переключателя “С0” измеряется емкость проводников, соединяющих образцы в термостате с прибором.
В качестве измерителя емкости может быть применен любой прибор, позволяющий измерять емкость с точностью до десятых долей пикофарады. Часто такие приборы позволяют измерять не только емкости образцов, но и потери в них, характеризуемые значениями tgδ. В данной работе использован цифровой мост, предназначенный для измерения емкости и tgδ на определенной фиксированной частоте.
С0 = 16,3 пф
Температурные коэффициенты линейного расширения диэлектриков
Неорганическое стекло 3*10-6 К
Слюда 13,5*10-6 К
Тиконд 8*10-6 К
Полипропилен 1,1*10-4 К
Сегнетокерамика 12*10-6 К
Справочные значения tg δ на частоте 1 МГц
Материал | tg δ |
Слюда | (1…6)*10-4 |
Щелочные силикатные стекла | (2…7)*10-3 |
Тиконд | не найден |
Полипропилен | (3…5)*10-4 |
Сегнетокерамика | 0,05…0,3 |
Обработка результатов.
1. Графики зависимости С(Т)
2. Графики температурной зависимости tg δ
3. Нахождение температурного коэффициента емкости
Расчет проводится по формуле:
Для расчета αс нужно вычислить производную dС/dT. Она рассчитана в MS Excel с помощью функции ЛИНЕЙН() (аппроксимация исходных данных линейной зависимостью y = k*x+b, производная dС/dT при данной температуре равна коэффициенту k).
Результаты расчета:
4. Нахождение температурного коэффициента диэлектрической проницаемости
Так как в работе исследуются параметры именно металлизированных конденсаторов, изменение размеров электродов будет определяться линейным расширением диэлектрика, а не металла, поэтому справедлива формула:
где αd – коэффициент линейного расширения диэлектрика.
Результаты
расчета: 
5. Графики температурной зависимости αε
Вывод: У слюдяного конденсатора и у конденсатора с диэлектриком из органического стекла ёмкость с увеличением температуры растёт. У конденсатора с полипропиленовым диэлектриком и с диэлектриком из тиконда ёмкость уменьшается с ростом температуры. Наиболее интересные явления наблюдаются у сегнетокерамики, ёмкость такого конденсатора растёт до некоторой температуры (60°C), далее уменьшается т.к. уменьшается диэлектрическая проницаемость сегнетоэлектрика. Это связанно с исчезновением спонтанной поляризации в сегнетоэлектрике после достижения точки Кюри.
