Общая характеристика
Конденсатором обычно называют устройство, которое обладает способностью накапливать электрический заряд. Конструктивно конденсатор представляет собой два проводника, разделенных диэлектриком.
Единицей электрической емкости конденсатора в системе СИ является фарада. Сокращенно обозначается буквой Ф. Названа в честь английского физика Майкла Фарадея. В радиоэлектронике используется емкость конденсатора, выраженная через дробные единицы фарад: пикофарад, нанофарад, микрофарад (1мкФ =10-6 Ф; 1 нФ = 10-9 Ф; 1 пФ = 10-12 Ф; 1 мкФ = 103 нФ = 106 пФ). В старой радиотехнической литературе использовалась единица емкости — сантиметр: 1 см = 1,11·10-12 Ф = 1,11·10-6 мкФ = 1,11 пФ.
Конденсаторы, как и резисторы, бывают постоянные и переменные (КПЕ — конденсатор переменной емкости). Переменные конденсаторы бывают в виде нескольких блоков и подстроечные. В зависимости от материала диэлектриков современные конденсаторы делятся на следующие типы: бумажные, вакуумные, воздушные, керамические, лакопленочные, металлобумажные, оксидные, пленочные, слюдяные и электролитические.
Основные параметры
Основными параметрами конденсаторов являются: номинальная емкость (Сном), которая обычно указывается на корпусе конденсатора, температурный коэффициент емкости (ТКЕ) и номинальное напряжение (Uном). Номинальное напряжение — это максимальное допустимое постоянное напряжение, при котором конденсатор способен работать длительное время, сохраняя параметры неизменными при всех установленных для него температурах. На конденсаторах, в основном, указано номинальное рабочее напряжение при постоянном токе. При работе конденсатора в схемах переменного тока его номинальное напряжение, указанное на корпусе, должно в 1,5…2 раза превышать предельно допустимое действующее переменное напряжение цепи.
Маркировка
На корпусе конденсатора обычно указывают его тип, напряжение, номинальную емкость, допустимое отклонение емкости, ТКЕ и дату изготовления. Маркируют конденсаторы как и резисторы буквенно-цифровым кодом, который обозначает номинальную емкость, единицу измерения, допустимое отклонение емкости и ТКЕ. Например, маркировка на конденсаторе 62 pJL расшифровывается так: номинальная емкость 62 пФ с допустимым отклонением ±5 %, ТКЕ группы М75 (75·10-6/1 градус С). Буквенные коды единиц измерения номинальных емкостей приведены в табл. 1.3.
Цветовой код маркировки конденсаторов
Конденсаторы как и резисторы маркируют с помощью цветового кода (рис. 1.2). Цветовой код состоит из колец или точек. Каждому цвету соответствует определенное цифровое значение. Знаки маркировки на конденсаторе сдвинуты к одному из выводов и располагаются слева направо. Номинальная емкость (в пикофарадах) представляет число, состоящее из цифр, соответствующих одной, двум и трем или одной и двум (для конденсаторов с допуском ±20 %) полосам, умноженное на множитель, который определен по цвету полосы. Последняя полоса маркировки в два раза шире других и соответствует ТКЕ.
Рис. 1.2. Цветовой код отечественных конденсаторов широкого применения
Конденсаторы с допуском ±0,1…10 % имеют шесть цветовых полос. Первая, вторая и третья полосы — величина емкости в пикофарадах, четыре — множитель, пять — допуск, шесть (последняя) — ТКЕ.
Конденсаторы с допуском ±20 % имеют пять цветовых полос, на них нет цветового кода допуска. Иногда этот тип конденсаторов маркируют четырьмя цветовыми кольцами. При такой маркировке первая и вторая полосы отводятся для обозначения величины, третья полоса — для множителя, четвертая — для ТКЕ.
Цветовой код танталовых конденсаторов приведен на рис. 1.3. Следует обратить внимание на то, что у этих конденсаторов положительный вывод в два раза толще другого, и отсчет колец начинается от головки конденсатора.
Рис. 1.3. Цветовой код танталовых конденсаторов
На рис. 1.4 приведена цветовая маркировка зарубежных конденсаторов широкого использования.
Рис. 1.4. Цветовая маркировка зарубежных конденсаторов широкого использования
1.3. Катушки индуктивности
Общая характеристика
Современное определение катушки индуктивности характеризует ее как элемент электрической цепи (двухполюсник), обеспечивающий заданную в ней индуктивность. Катушки индуктивности применяются в самой разнообразной радиоэлектронной аппаратуре. Их качество и параметры оказывают большое влияние на работу радиоэлектронных устройств. Катушки индуктивности применяются для настройки колебательных контуров на данную частоту (катушки настройки, рис. 1.5), для передачи электрических колебаний из одного контура в другой (катушка связи), для разделения или ограничения электрических сигналов различной частоты (дроссели) и т. д. В детекторных, ультра- и коротковолновых радиоприемниках довольно часто используют для настройки на радиостанции вариометры. Вариометр представляет собой устройство плавного механического изменения индуктивности катушки. В катушке, состоящей из двух соединенных последовательно катушек, изменение индуктивности производится изменением их положения относительно друг друга. Если катушка имеет магнитный сердечник, то ее индуктивность изменяется его перемещением. Известны различные конструкции вариометров. В наиболее известной конструкции вариометра одна катушка вращается внутри другой.
Рис. 1.5. Конструкции контурных катушек индуктивности, выполненные на ферритовых стержнях:
а — СВ и ДВ; б — KB
Дроссель от немецкого слова — «сокращать» является разновидностью катушки индуктивности. Свойства такой катушки зависят от того, какой частоты электрический ток нужно «сокращать» или «задерживать». Дроссель включают в электрическую цепь для подавления переменной составляющей тока в цепи, либо для разделения или ограничения сигналов различных частот. В зависимости от назначения дроссели делятся на высокочастотные и низкочастотные. Это различие относится и к конструктивному их исполнению. Дроссели высокой частоты изготовляют в виде однослойных или многослойных катушек без сердечников или с сердечниками. Для дросселей длинных и средних волн применяют секционную намотку. Дроссели на коротких и метровых волнах имеют однослойную намотку, сплошную или с принудительным шагом.
Для уменьшения габаритов дросселей применяют магнитные сердечники. Дроссели высокой частоты с сердечниками из магнитодиэлектриков и ферритов имеют меньшую собственную емкость и могут работать в более широком диапазоне частот. Низкочастотный дроссель подобен электрическому трансформатору с одной обмоткой.
Катушка индуктивности характеризуется номинальным значением индуктивности. Основной единицей в системе СИ является генри(Гн). На практике пользуются производными от генри единицами — миллигенри (мГн), микрогенри (мкГн) и наногенри (нГн), которые связаны с основной единицей следующим образом: 1 мГн = 10-3 Гн, 1 мкГн = 10-6 Гн, 1 нГн = 10-9 Гн. В литературе прошлых лет встречается единица измерения индуктивности — сантиметр: 1 см = 10-9 Гн = 10-6 мГн = 10-3 мкГн.
Сердечники катушек индуктивности
Для уменьшения потерь в сердечниках катушек используются магнитодиэлектрики — материалы, у которых частицы размельченного ферритового вещества разделены между собой диэлектриком. К числу таких материалов относятся известные альсифер и карбонильное железо. В последнее время в качестве материала для сердечников широко применяют ферриты: никель-цинковые, марганец-никелевые, литий-цинковые. Условное обозначение ферритов: НН — никель-цинковые низкочастотные ферриты, НМ — марганец-цинковые, ВТ — ферриты с прямоугольной петлей гистерезиса. Цифры, стоящие перед буквенными обозначениями, указывают среднее значение начальной магнитной проницаемости материала сердечника. Достоинства ферритов — стабильность магнитных характеристик в широком диапазоне частот, малые потери на вихревые токи и простота изготовления ферритовых деталей.
Ферриты почти не поддаются механической обработке, они обрабатываются только абразивами, такими как, например, корунд. Изделия из ферритов нельзя обрабатывать на станках, так как это может привести к утрате магнитных свойств — резкому увеличению потерь, снижению проницаемости. Благодаря высокому удельному сопротивлению, катушки с сердечниками из ферритов могут иметь очень большую добротность, на низких частотах свыше 500, а на частотах 500… 1000 кГц — 300.
