Основните въпроси, които възникват при избора на кондензатор
Основните въпроси, които възникват при избора на кондензатор
• Ще се промени ли полярността на напрежението през кондензатора, докато веригата работи, или просто ще промени големината на постояннотоковото напрежение? Ако напрежението на кондензатора е променливо, тогава използването на електролитни кондензатори е напълно изключено.
• Номинален ли е кондензаторът за приложеното постоянно напрежение плюс очакваното сигнално напрежение (пиковото напрежение е доста различно от RMS)?
• Ще може ли кондензаторът да издържи максималното възможно високо напрежение на веригата, приложено към кондензатора? Ако не, какви мерки трябва да се предприемат, за да се изключи ситуация, при която напрежението на кондензатора надвишава работното му напрежение.
Необходима производствена точност
• Абсолютно необходима ли е точна стойност на капацитета? Ако компонентът е част от филтърна или еквалайзерна верига, тогава трябва да се използват прецизни компоненти като полистиренови кондензатори, полипропиленови кондензатори (в момента произведени с +1% точност) или слюда със сребърно покритие.
• Съвпадение: Кондензаторът част ли е от двойка елементи, като например свързващите кондензатори в двутактен усилвател, или е част от втория стерео канал? Ако е така, тогава изходящите стойности трябва да бъдат монтирани много точно.
Ще загрее ли кондензатора по време на работа и каква температура се очаква? Промените в капацитета ще причинят ли промени в работата на веригата? По правило работната температура на кондензатора не трябва да надвишава 50°C (тъй като диелектричното съпротивление намалява с повишаване на температурата). Трябва да се има предвид, че товатемпературите могат да бъдат значително намалени чрез по-ефективно разсейване на топлината, тъй като повишените температури значително съкращават живота на електролитните кондензатори.
Стойност на номиналния капацитет на кондензатора
Всеки тип кондензатор има ограничен диапазон от номинални стойности на капацитета, така че ако например е необходим кондензатор с капацитет от 330 микрофарада, тогава само електролитен кондензатор може да осигури такава стойност на капацитета (макар и с достатъчно голям размер и цена).
Токове на утечка и tgδ стойност
• Колко важни ще бъдат токовете на утечка за работата на веригата? За шунтиращия катоден кондензатор или изглаждащия кондензатор на модула за високо напрежение могат да се оставят да протичат малки токове на утечка. Но, например, за мрежов свързващ кондензатор токовете на утечка не са разрешени при никакви обстоятелства.
• Този компонент на веригата влияе ли на крайното качество на звука? Кондензаторите са изключително важни в сигналните пътища, но сигналният ток също протича през захранването с високо напрежение, така че изглаждащите високо напрежение и шунтовите кондензатори са еднакво важни компоненти на веригата. Изглаждащите кондензатори във веригите, които задават напреженията на отклонение, може да са по-малко важни, ако сигналът, преминаващ през тези вериги, е изключен.
Капацитетът на плосък кондензатор се изразява, както следва:
Комбинирайки тези две отношения и изразявайки стреса от тях, може да се получи:
Всички кондензатори проявяват микрофоничен ефект в по-голяма или по-малка степен. Причината за това явление е много проста. Трябва да се приеме, че зарядът се съхранява върху плочите на кондензатора:
Тъй като зарядътQ,площA,ε0 и εrса постоянни стойности, тогава когато разстоянието между плочите на кондензатора се промени, напрежението върху него трябва да се промени. Този ефект е в основата на всички студийни кондензаторни микрофони. Както и вездесъщите електретни микрофони, монтирани в преносими звукозаписващи устройства.
Ефектът обаче е обратим: промяната в напрежението на кондензатора води до промяна в силите на взаимодействие между неговите плочи и ако те могат да се движат, това ще предизвика механични вибрации. Това е принципът зад работата на електростатичните високоговорители.
Проблемът с ефекта на микрофона в кондензаторите може да бъде преодолян по три начина, изброени по-долу в низходящ ред на желателност.
• Използването на кондензатори във веригите трябва да се избягва. В ограничена степен това все още е възможно.
• Пазете кондензатора от вибрации. Кондензаторите във вериги с ниско ниво са по-чувствителни към микрофонията, отколкото кондензаторите с високо ниво. По този начин веригите на предусилвателя са най-чувствителни, така че те трябва да бъдат особено внимателно защитени от вибрации. Тези мерки са много по-лесни за предвиждане на етапа на проектиране, отколкото да се правят промени във вече готова схема.
• Кондензаторите, като всички физически обекти, имат собствена честота на механични или акустични резонанси. Ако честотата на възбуждане съвпада с тази честота, тогава ще бъде възможно да чуете звук, точно както камертонът ще звучи при определена звукова честота. Ако обаче звукът е механично заглушен чрез залепване на кондензатора на някой другповърхност, тогава резонансът ще бъде нарушен, тъй като естествената честота на трептене ще се промени. Като се има предвид, че кондензаторите понасят кратко нагряване, използването на конвенционален топлинен пистолет с пластмасови пръчки за тази цел е идеално.
Няма ограничение да използвате и трите метода едновременно, ако проблемът с ефекта на микрофона е станал сериозен. Добър тест за микрофонията е да докоснете всеки компонент на веригата с пластмасова пръчка (за да избегнете токов удар), докато захранването е включено. В този случай трябва внимателно да слушате високоговорителя. Резултатът от теста може да бъде много изненадващ с резултатите си!
С увеличаване на честотата реактивната проводимост на кондензаторите се увеличава, но ако паралелно с такъв кондензатор е свързан кондензатор с по-малък капацитет, тогава съставният кондензатор по своите свойства ще бъде по-близо до идеалния кондензатор по своите свойства. В миналото на използването на шунтови кондензатори се отдаваше голямо значение, но съвременните електронни схеми работят на много по-високи честоти, така че дизайнът на съвременните кондензатори трябваше да бъде значително подобрен, което значително намали необходимостта от използване на шунтова техника.
Едно просто правило на практика е, че съотношението на главния кондензатор към шунтовия кондензатор трябва да бъде приблизително 100:1. За много стари кондензатори може да се наложи използването на повече от един шунтиращ кондензатор. Например, 220 uF електролитен кондензатор ще изисква 2,2 uF шунтов пластмасов филм кондензатор. Възможно е допще ви е необходим и кондензатор 2,2 nF, но няма смисъл да продължавате процеса по-нататък, тъй като индуктивността на проводниците, необходими за свързване на кондензаторите, ще се увеличи значително. За съвременните типове кондензатори използването само на един шунт ще бъде напълно достатъчно.
Изводите на всеки компонент на веригата имат своя собствена индуктивност, така че винаги трябва да се помни, че не може да има точка за идеално шунтиране на кондензатор, тъй като той просто трябва физически да стои на известно разстояние от точката на инсталирането му във веригата. Така че кондензаторите на захранването трябва да се шунтират към товара, а не към електролитния кондензатор на захранването. Доста често просто не е възможно да се свържат всички тези кондензатори директно между клемата на изходния трансформатор за високо напрежение и катодния връщащ проводник на изходната лампа (или лампи), но е възможно и просто необходимо да се свържат шунтови кондензатори между тези точки (фиг. 5.9).
Ориз. 5.9 Свързване на шунтови кондензатори
Много полезно приближение при разглеждане на веригата на всяка верига е техниката, при която всеки проводник се счита, че преминава през въздуха и има своя собствена индуктивност. Освен това трябва да се приеме, че веригата е засегната от силно електромагнитно поле с висока честота, което индуцира силни токове във всеки проводник. Трябва да се отбележи, че това приближение не се различава много от реалното състояние на нещата, тъй като в живота има голям брой различни радиочестотни пикапи и смущения. Поради тази причина шунтов кондензатор, проектиран да образува идеално високочестотно късо съединение в съставен кондензатор, трябва да бъде свързан във верига свъзможно най-къси проводници (за намаляване на паразитната индуктивност). По този начин малък шунтов кондензатор трябва да бъде разположен възможно най-близо до товара, докато голям кондензатор може да бъде разположен по-далеч от него. Всеки кондензатор трябва да бъде свързан към товара с помощта на отделни проводници, т.е. те трябва да образуват звезда в точката на свързване към товара, тъй като това ще намали бръмченето на земята. Дори ако всички връзки няма да изглеждат много спретнати, все пак ги оставете.
Индукторът съхранява енергията на магнитното поле. Преминаването на ток от всякаква величина през проводник винаги е придружено от появата на магнитно поле около проводника. Следователно проводникът има индуктивност. Можете да увеличите индуктивността, като навиете жицата в спирала или като я навиете под формата на намотка и ако вътре в такава намотка се постави желязна сърцевина (магнитна сърцевина), тогава индуктивността ще се увеличи многократно. Тази зависимост може да се изрази приблизително чрез следната зависимост:
в коятоL —индуктивност,
μ0 е магнитната проницаемост на вакуума, в системата SI е 4π 10 -7 H/m,
μr— относителна магнитна проницаемост на магнитния материал
А —площ на напречното сечение на магнитната сърцевина,
Iе дължината на магнитната верига,
N —брой намотки на бобината.
Относителната магнитна проницаемост, μr, е характеристика на магнитните свойства на даден материал и може да се направи известна аналогия с по-горе споменатата относителна диелектрична проницаемост, която характеризира диелектричните свойства на диелектриците. Относителната магнитна проницаемост има различни стойности и може да варира от 1 за въздух до около 5500 зажлеза. Дължината на магнитната верига се измерва в затворен контур от някаква начална точка, а площта на напречното сечение на магнитната верига просто се приема равна на площта на напречното сечение на магнитната сърцевина. Следователно може да изглежда, че горното уравнение може да се използва без много затруднения за изчисляване на индуктивността.
За съжаление, параметърът μrсилно зависи от плътността на магнитния поток, дължината на магнитната верига може да бъде силно повлияна от въздушни междини и част от магнитния поток се разсейва в околната среда. Всеки от тези проблеми ще бъде анализиран отделно малко по-късно, но засега просто трябва да признаем, че много често е просто невъзможно да се изчисли точно стойността на индуктивността на намотката. Следователно на практика често е необходимо да се правят всякакви предположения, да се добавят допълнителни навивки, да се измерва индуктивността при условия, възможно най-близки до реалните работни условия, и след това да се премахват навивките на намотката, докато се получи необходимата стойност на индуктивност.