Как подобрать пассивные радиоэлектронные компоненты

March 8, 2011 by admin Комментировать »

Если проанализировать работу в течение 3-5 лет любых аудио- и видеоусилителей, собранных на дискретных компонентах или с применением таковых, окажется, что шумовые помехообразующие свойства данных усилителей (без исключения, самодельного и промышленного производства), в разной степени неудовлетворительны для требовательного слуха меломана или просто внимательного слушателя, привыкшего к комфорту

Одним из основных требований, предъявляемым к усилителям, является минимальный шум на выходе. В паспортных данных промышленно изготовленного усилителя, как правило, поставленного на конвейерную сборку, присутствует такой параметр, как отношение сигнал/шум. Чем ниже этот показатель — тем качественнее усилитель. Наверное, радиолюбители замечали, что сразу после приобретения нового усилителя среднего класса А или В его шумовые характеристики практически удовлетворительны, то есть в динамических головках трудно зафиксировать на слух шум самого усилителя. В процессе эксплуатации этот параметр постепенно ухудшается и вот уже на полной громкости усилителя слышен то ли «шум камыша», то ли иной постоянный шорох.

Как правило, бывший в ремонте усилитель имеет худшие качественные параметры, относительно нового. Объяснений тому может быть несколько — от установки в виде замены тех элементов, что есть в наличие, а не тех, которые необходимы по заданным параметрам (это касается всех радиоэлементов), и целым комплексом других причин. После повторной пайки усилители (как показывает практика) начинают больше шуметь даже с установленными высококачественными элементами. Основное усиление в усилителях прямого преобразования осуществляется на низких частотах. Поэтому особо важно при сборке усилителя применять те компоненты, которые впоследствии дадут меньше шумовых эффектов.

Источники шумов

По источнику возникновения шумы усилителей можно разделить на внешние и внутренние. С помехами и наводками, вызванными внешними причинами, можно успешно бороться известными способами — с помощью оптимального расположения элементов, экранирования корпуса устройства, фильтрами и фильтрующими оксидными конденсаторами по питанию. От внутренних шумов, возникающих в процессе усиления сигнала, избавиться не просто. Внутренние шумы усилителя зависят от схемотехники усилителя (совмести транзисторов и целых каскадов) и возникают при прохождении тока через пассивные (резисторы, катушки индуктивности и конденсаторы) и активные (транзисторы) элементы схемы.

При разработке или повторении высококачественного усилителя звуковой частоты, кроме оптимального выбора вида схемы, важно правильно подобрать элементную базу и оптимизировать режим работы каскадов усилителя.

В каждом усилителе источником внутренних шумов являются тепловые и токовые шумы постоянных и переменных резисторов, фликкер-шумы конденсаторов, диодов и стабилитронов, флуктуационные шумы активных элементов, вибрационные и контактные шумы.

Контактные шумы возникают при некачественной пайке, произведенной с нарушением температурного режима, в местах соединения разъемов и отслоений контактных площадок печатного монтажа. Количество всевозможных разъемов в усилительной аппаратуре должно быть сведено к минимуму. Вибрационные шумы — это разновидность контактных шумов. Они могут проявляться при эксплуатации усилителя на подвижных объектах, с вибрацией почвы (основания), в автомобиле и при неоправданно близком расположении мощных динамических головок к конструкции усилителя. Такие шумы возникают из-за передачи механических колебаний на обкладки конденсаторов, на которые воздействует приложенное напряжение. Особенно подвержены данному недостатку керамические конденсаторы (К10, К15 и другие) с емкостью более 0,01 мкФ, установленные во входных цепях усилителя и выполняющие роль разделительных. Спектр помехи находится в диапазоне низких частот. Для борьбы с этим явлением желательно применять амортизацию всей конструкции. В оксидных конденсаторах такие помехи не возникают.

Например, звуковой эффект эхо-сигнала — когда в динамических головках (учитывая стереоэффект) отчетливо слышно повторение сигнала. Для некоторых меломанов такой эффект даже приятен и необычен, но по сути, это является недостатком усилителя, хотя бы потому что его невозможно выключить (устранить).

При прямом прохождении тока собственные шумы диодов минимальны. Небольшой уровень шумов все же имеет место — при действии обратного напряжения образуется ток утечки, и чем он меньше — тем меньше шумовые свойства прибора. Стабилитроны и стабисторы дают больший шумовой эффект (с помощью таких полупроводников даже строят устройства со специальными эффектами — имитаторами шума прибоя, генераторы «белого» и «розового» шума). Чем большее сопротивление имеет ограничительный резистор в цепи стабилитрона (работа на малых токах), тем больше вероятность проявления внутренних шумов стабилитрона.

Рассмотрим шумы, возникающие от пассивных элементов: резисторов и конденсаторов.

Шумы резисторов

Собственные шумы резисторов складываются из тепловых и токовых шумов. Тепловые шумы вызваны движением электронов в токопроводящем слое, из которого частично состоит резистор. Такие шумы увеличиваются с увеличением температуры нагрева резистора, и даже температуры окружающей среды.

Если на резистор не действует напряжение, то ЭДС его шумов (мкВ) определяется соотношением:

где (/j —/2) — полоса частот, кГц; Я— сопротивление, кОм.

При протекании через резистор тока возникают токовые шумы. Шумовое напряжение появляется из-за эффекта флуктуации контактных сопротивлений между проводниками, оно линейно зависит от приложенного напряжения.

Шумовые свойства резисторов характеризуются отношением действующего значения переменной составляющей напряжения шумов Ет (измеряемой в мкВ) к приложенному напряжению U(измеряемого в В): Em/U.

Частотный спектр тепловых и токовых шумов имеет непрерывный характер. Между тепловым и токовым шумами есть различия. Спектр теплового шума равномерно распределен по всей полосе частот, а у токового шума спадает с примерно 10 МГц. Общая величина шума пропорциональна квадратному корню сопротивления, поэтому у резисторов с низким сопротивлением шумовые качества менее значимы. Кроме того, определяющее значение имеет материал, из которого изготовлены резисторы.

Есть несколько способов борьбы с шумами резисторов. Применение тех типов резисторов, в которых за счет технологии изготовления шумовые свойства менее значимы. У непроволочных резисторов токовые шумы значительно больше тепловых. Общий уровень шума для разных типов резисторов находится в диапазоне 0,1-100 мкВ/В.

Подстроечные и переменные резисторы шумят больше постоянных, поэтому их лучше применять с небольшими номиналами или вообще исключить. Тепловые шумы можно значительно сократить, если применять резистор большей мощности рассеяния, чем это технологически требуется.

Тот же эффект достигается принудительным охлаждением резисторов, например, с помощью установленного непосредственно рядом с элементами вентилятора, или помещением всей монтажной платы в холодильник. Параллельное или последовательное включение резисторов для этой цели дает ощутимо меньший эффект, так как возрастает количество контактных соединений, что приводит к увеличению влияния контактных шумов.

Для сравнения шумовых свойств некоторых популярных резисторов обратимся к табл. 1.

Таблица 1 Шумовые свойства некоторых резисторов

Тип

Технология

Уровень шума, мкВ/В

БЛП

Бороуглеродистые

0,5

С2-13 С2-29В

Металлодиэлектрические

1,0

С2-50

Металлодиэлектрические

1,5

млт

ОМЛТ

С2-23

С2-33

Металлодиэлектрические

1…5

С2-26

Металлоокисные

0,5

СПЗ-4

СГО-19

СПЗ-23

Пленочные композиционные

47…100 25…47 25…47

Из табл. 1 видно, что наиболее эффективно использовать в высококачественном малошумящем усилителе звуковой частоты резисторы типов С2-26, С2-29В, С2-33 и резисторы в чип-исполнении (бескорпусные) С1-4. Как наиболее шумовые из популярных резисторов, кроме переменных и подстроечных, показали себя популярные и распространенные типы МЛТ, ОМЛТ

Резисторы, применяемые в колебательных контурах, усилителях высокой частоты должны обладать только активным сопротивлением, то есть не изменять свое сопротивление в рабочем диапазоне частот. Пограничная частота, на которой будет эффективно работать резистор, зависит от его сопротивления и собственной емкости и определяется соотношением Frp = 1/4 J?С.

Собственные емкости резисторов С2-6, С2-13, С2-14, С2-23, С2-33, ОМЛТ находятся в интервале 0,1-1,1 пФ. Постоянные резисторы имеют допуск отклонения сопротивления от номинальной величины. Здесь важно понимать, что чем больше допустимый разброс в отклонении от номинального сопротивления резистора — тем менее стабильной может оказаться его работа. В усилителях желательно применить постоянные резисторы с допуском отклонения 0,001…2% марки С2-23. Допуск в отечественных резисторах обозначается третьим или четвертым элементом в маркировке.

В табл. 2 приводятся обозначения допусков постоянных резисторах отечественного производства.

Таблица 2

Маркировка постоянного резистора, обозначающая величину допуска, %

Буква

Е

L

R

Р

и

В(Ж)

С(У)

Допуск

±0,001

±0,002

±0,005

±0,01

±0,02

±0,1

±0,25

Буква

О(Д)

F(P)

С(Л)

W)

К(С)

М(В)

ЩФ)

Допуск

±0,5

±1

±2

±5

±10

±20

±30

Величина допуска может быть нанесена и под номиналом, во второй строке. Что касается резисторов, на которых маркировка читается в виде цветных полос, то для нашего случая это еще проще — постоянные резисторы с малой величиной допуска (0,1…10%) маркируются пятью цветными кольцами на корпусе прибора. При этом первые три — численная величина сопротивления в Омах, четвертое кольцо — множитель, а пятое — допуск. Для нашего варианта пятая полоса должна иметь цвет: золотистый (±5%), коричневый (±1%), красный (±2%), зеленый (+0,5%), голубой (+0,25%), фиолетовый (+0,1%). Резисторы с более широким допуском маркируются четырьмя полосами.

Маркировочные знаки на резисторах сдвинуты к одному из выводов и читаются слева направо. Если размеры резистора не позволяют разместить маркировку ближе к одному из выводов, ширина полосы первого знака делается несколько больше других. Современные резисторы маркируются по ОСТ 11.074.009-98.

Маркировка резисторов

Первый элемент — буква или сочетание букв, обозначающих подкласс резисторов (в этом материале рассмотрим только резисторы, имеющие значения для усилительной и высококачественной техники). Р — резисторы постоянные, РП — переменные.

Второй элемент — группа по материалу изготовления. I — непроволочные, 2 — проволочные или металлофоль- говые.

Третий элемент — цифра, обозначающая регистрационный номер разработки. Между вторым и третьим элементом ставится дефис, например Р1-4. Кроме того, четвертым обозначением (не всегда) ставится климатическое исполнение, что важно для высококачественных усилителей. В — всеклиматическое, Т — тропическое исполнение. Совершенно естественно, что в относительно жарком климате надежней резистор исполнения «Т».

По классификации до 1980 г. обозначение отечественных постоянных резисторов начинаюсь с буквы «С» — сопротивления (СП — переменные резисторы). Вторая цифра указывает на особенности токонесущей части: 1 — непроволочные тонкослойные углеродистые и бороугле- родистые; 2 — непроволочные тонкослойные металлоди- электрические или металлоокисные; 3 — непроволочные композиционные пленочные; 4 — непроволочные композиционные объемные; 5 — проволочные; 6 — непроволочные тонкослойные металлизированные.

Единая структура условных обозначений всех резисторов, выпускаемых за рубежом, отсутствует. Поэтому каждая уважающая себя фирма обозначает резисторы по своему стандарту. Чтобы перечислить все возможные обозначения (особо важен материал резистора и технология изготовления), потребовалось бы опубликовать несколько книг.

То же справедливо относительно цветовой маркировки зарубежных резисторов. Поэтому в данной книге отмечу лишь один зарубежный стандарт обозначения (MIL). Первый элемент обозначает серию резистора. Второй, третий, четвертый и пятый элементы — цифровой код, номинальное сопротивление. Эти данные сведены в табл. 3.

Таблица 3

Стандарт обозначения зарубежных резисторов MIL

Серия

Наименование и конструктивный материал

RL

Стандартные металлопленочные резисторы (допуск ±2%, ±5%)

RN

Металлопленочные прецизионные резисторы

RE

Мощные проволочные резисторы с алюминиевым радиатором

RNC

Металлопленочные резисторы с уровнем надежности S

RLR

Металлопленочные резисторы с уровнем надежности Р

RB

Проволочные прецизионные миниатюрные и субминиатюрные

RBR

Проволочные прецизионные резисторы с уровнем надежности R

RW

Проволочные мощные резисторы для поверхностного монтажа

RNR RNN

Металлопленочные прецизионные резисторы с герметичным уплотнением

RCR

Углеродистые композиционные резисторы

М55342

Тонкопленочные кристаллы резисторов с уровнем надежности R

Шестой элемент — буквенный код, которым обозначается уровень надежности резисторов в течение 1000 часов. Обратите внимание на табл. 4.

Таблица 4

Уровень надежности резисторов в течение 1000 часов

Код

М

Р

R

S

Уровень надежности (число отказов), %

1

0,1

0,01

0,001

В последнее время пользуются популярностью метал- лопленочные резисторы ME

Материал основы — особо чистая керамика, резис- тивный слой — осажденный NiCr сплав. Выводы таких резисторов из луженной меди. Температурный диапазон -55…+155 °С. Температурный коэффициент сопротивления ±15…±50 ррш/°С. Выпускаются с мощностью рассеяния 0,125-3 Вт.

Особо малогабаритные варианты данного типа постоянных резисторов маркируются MF-S. Точность сопротивления (допуск отклонения) в пределах 0,1-5%, что позволяет использовать их в высококачественных усилителях. Точность сопротивления и другие электрические параметры маркируются цветовыми полосами так, как рассмотрено выше.

Еще один вариант подходящих постоянных резисторов для высококачественных усилителей звуковой частоты — металлооксидные резисторы МО. Основа та же. Резистивный слой — металлооксидная пленка дает название самому типу данных резисторов. Кроме отличий по электрическим характеристикам, данный тип резисторов имеет огнеупорное покрытие, что позволяет строить на их основе устройства, работающие с высоким уровнем температуры воздуха, например, пожарной сигнализации.

Малогабаритные варианты маркируются MO-S. Мощность рассеяния до 5 Вт при температуре +70 °С. Температурный коэффициент сопротивление чуть хуже: ±200ррт/°С. Точность сопротивления (допуск) также уступают постоянным резисторам серии MF — только ±5%. Температурный диапазон —55…+200 °С.

Постоянные резисторы серий KNP (проволочные резисторы), а также SQP и PRW (мощные проволочные резисторы с высокой перегрузочной способностью, закатанные в литой цементный корпус) для работы в высококачественном усилителе нежелательны из-за комплекса причин, одной из которых является чрезмерно нестабильный (для усилителей класса А) их температурный коэффициент сопротивления ±300 ррт/°С.

Шумы конденсаторов

Для переменного тока конденсатор представляет собой сопротивление, величина которого уменьшается с ростом частоты. В конденсаторах источником флик- кер-шумов является ток утечки. Наибольший ток утечки у оксидных конденсаторов большой емкости.

Замечено, что утечка увеличивается с увеличением емкости и снижается с увеличением допустимого рабочего напряжения <УРАБ. Оксидные конденсаторы, установленные на входе и выходе усилителя в качестве разделительных (не пропускают постоянную составляющую напряжения и уменьшают влияние нагрузки или выходных каскадов предварительного усилителя на работу основного усилителя) существенно увеличивают внутренние шумы усилителя. Поэтому желательно вместо них применять пленочные конденсаторы (например, К10-17, К10-28, К10-23, КТ4-23, К73-3, К73-9, К73-17, К76-3, К10У-5, КД-1, К76-П2, КМ-5, КМ-6, из импортных- KWC), хотя это, во-первых, приведет к существенному увеличению размеров конструкции, а во-вторых, выходные конденсаторы таким образом заменить не удастся из-за относительно больших емкостей.

Оксидные конденсаторы вообще являются значительным источником фликкер-шумов, которые образуются в усилителе с течением времени. По этой же причине желательно избегать их применения в цепях прохождения сигнала.

В табл. 5 сведены данные о некоторых популярных оксидных конденсаторах, изучив которые можно определить те или иные прерогативы в использовании данных конденсаторов. Наименьшие токи утечки среди оксидных конденсаторов имеют К53-1А, К53-18, К53-16, К52-18, К53-4.

Таблица 5 Справочные данные некоторых конденсаторов

Тип

Технология

Рабочая температура, °С

Ток утечки, мкА

K50-6

К50-16

К50-24

Алюминиевые оксидно-

электролитические

—10…+85 —20…+70 —25…+70

4… 5000 4… 5000 18…3200

К52-1 К52-2 К52-18

Танталовые оксидные объемно-пористые

—60…+85 —50…+155 —60…+155

1,2…8,5 2…30 1…30

К53-1

К53-1А

К53-4

К53-18

К53-19

К53-30

Танталовые оксидно-

полупроводниковые

—80…+85 —60…+125 —50…+100 —60…+125 —60…+120 —60…+135

2…5 1…8 2…10 1…63 1…10 0,5…5

ЭТО

Танталовые

—50…+80

5…100

При выборе компонентов для высококачественного усилителя необходимо принимать во внимание, кроме электрических параметров, срок изготовления и фирму- производителя. Как правило, производитель гарантирует паспортные параметры в течение ограниченного срока 3-8 лет. При длительном периоде хранения оксидных конденсаторов до введения их в рабочий режим, их токи утечки заметно возрастают.

Учитывая это, при использовании долгое время хранившихся на консервации конденсаторов необходимо постепенно повышать воздействующее на них напряжение до указанного в паспортных данных номинального значения. Так как токи утечки конденсатора возрастают при увеличении температуры, следует хранить конденсаторы в недоступном для прямых солнечных лучей месте, при температуре окружающей среды в диапазоне -40…+40 °С. Для того чтобы подбирать конденсаторы для той или иной радиоэлектронной аппаратуры необходимо знать их обозначения и сведения, определяющие их электрические параметры такие, как емкость, рабочее напряжение, материал изготовления, группу ТКЕ (температурного коэффициента емкости).

Обозначения отечественных конденсаторов в соответствии с ОСТ 11.074.008.98 (действует с 1998 г.) далее.

Обозначения конденсаторов

Первый элемент обозначения — буква или сочетание букв, определяющих тип конденсатора (К — постоянной емкости, КТ — подстроечный, КП — переменный, КС — конденсаторные сборки — не путайте с начальным обозначением микросхем, например серии КС193ИЕ2).

Второй элемент — используемый вид материала (диэлектрика). Далее некоторые сведения, относящиеся к конденсаторам, применяемым в усилителях различного назначения:

10 — керамические;

20  — кварцевые;

21  — стеклянные;

22  — стеклокерамические;

23  — стеклоэмалевые;

26 — тонкопленочные с неорганическим диэлектриком;

31, 32 — слюдяные;

40 — бумажные и фольговые;

42 — бумажные металлизированные;

50  — оксидные (электролитические) алюминиевые;

51  — оксидные танталовые и ниобиевые;

52  — оксидные танталовые объемопористые;

53  — оксидно-полупроводниковые;

58 — с двойным электрическим слоем, они же ионис- торы;

60  — воздушные;

61  — вакуумные;

70 — полистирольные с металлизированными обкладками;

72 — второпластовые; 73, 74 — полиэтилентерефталатные.

Ионисторы — особые конденсаторы. Это оксидные конденсаторы большой общей емкости (в несколько десятков и сотен фарад, рассчитанные на рабочее напряжение 10-50 В). В современных усилителях применение ионисторов оправдано в качестве фильтрующих элементов по питанию.

Эквивалент электрической схемы ионистора в последовательном соединении (в прямом направлении) кремниевого диода, ограничительного резистора, конденсатора большой емкости (отрицательная обкладка подключена к общему проводу) и параллельно ему RHАГР. Как примеры ионисторов — распространенные приборы К58-3 и К58-9.

Третий элемент в обозначении конденсатора — порядковый номер разработки (П — для работы в цепях постоянного и переменного тока, Ч — для работы в цепях переменного тока, У — для работы в цепях переменного тока и в импульсных режимах, И — для работы в импульсных режимах).

Из старых типов, которые еще можно встретить в усилителях выпуска 1980—1990 гг., встречаются обозначения: КД — конденсаторы дисковые, КМ — конденсаторы керамические монолитные, KJIC — керамические литые секционные, КСО — конденсаторы слюдяные оп- рессованные, СГМ — слюдяные герметизированные малогабаритные, КБ ГИ — бумажные герметизированные изолированные, МБГЧ — металлобумажные герметизированные высокочастотные, КЭГ — электролитические герметизированные, ЭТО — электролитические тантало- вые объемно-пористые. Типы (КД, КЛС, КСО, КГМ, КБГИ, МБГЧ, КЭГ) в усилителях желательно не применять по причине их иного предназначения и повышенным внутренним шумам.

Конденсаторы, как и постоянные резисторы, разделяются по группам допуска отклонения от номинальной емкости. Эти данные сведены в табл. 6.

Таблица 6 Буквенное обозначение допуска конденсаторов постоянной емкости

Буква

Е

L

R

Р

и

X

В(Ж)

%

±0,001

±0,002

±0,005

±0,01

±0,02

±0,05

±0,1

Буква

С(У)

ОСД)

F(P)

О(Л)

ЛИ)

К(С)

М(В)

%

±0,2

±0,5

±1

±2

±5

±10

±20

Буква

ЩФ)

Q

т(Э)

Y(fO)

S(B)

Z(A)

%

±30

-10…+30

-10…+50

-10…+100

—20…+50 –

-20…+80

В табл. 7 представлены данные буквенного обозначения напряжения (маркировки) на конденсаторах.

Таблица 7 Буквенное обозначение номинального напряжения для конденсаторов

ft в

Буква

ft в

Буква

ft в

Буква

ft В

Буква

1

I

6,3

В

40

S

100

N

2,5

М

10

D

50

J

125

Р

3,2

А

16

Е

63

к

160

Q

4

С

20

F

80

L

315

X

Малогабаритные конденсаторы с малой величиной допуска (0,001…10%), рекомендуемые к применению в высококачественных усилителях, маркируются шестью цветными кольцами на корпусе. Первые три кольца — численная величина емкости в пФ, четвертое кольцо — множитель, пятое — допуск, шестое — ТКЕ.

Температурный коэффициент емкости (ТКЕ) характеризует относительное изменение емкости от номинального значения при изменении температуры окружающей среды. Буквенное обозначение ТКЕ может быть: М — отрицательное, П — положительное, МП — близким к нулю, Н — не нормируется. Следующие за буквой Н цифры определяют допустимые изменения емкости в интервале рабочих температур. У слюдяных конденсаторов ТКЕ обозначен первой буквой на корпусе, у керамических — каждой группе соответствует определенный цвет корпуса или цветовая точка на корпусе. В усилителях керамические конденсаторы группы «Н» по ТКЕ применяют в качестве шунтирующих, фильтровых элементов и для связи между каскадами на низкой частоте сигнала. Как и любые проводники, конденсаторы обладают некоторой индуктивностью. Чем больше емкость и размеры обкладок конденсаторов, тем больше паразитная индуктивность.

Зарубежные производители конденсаторов не имеют единой системы обозначения своих приборов. Конденсаторы малой емкости используются в усилительной технике в качестве разделительных между каскадами усилителя. Не желательно для этой цели применять ла- копленочные, пленочные, металлопленочные и однослойные металлобумажные конденсаторы, так как при эксплуатации на малых (менее 1 В) напряжениях у данных типов наблюдается нестабильность сопротивления изоляции.

Выбор оксидного конденсатора

для электронного устройства

При выборе оксидного конденсатора для выходных каскадов УЗЧ необходимо стремиться к тому, чтобы ток утечки не превышал значения 0,1 мА/1 мкФ. Рабочее напряжение такого конденсатора должно в два раза превышать максимальное расчетное напряжение в действующей цепи. Подача напряжения обратной полярности недопустима. Несоблюдение полярности алюминиевых оксидных конденсаторов (К50-29, К50-20, К50-24, К50-35 и аналогичные) приводит к короткому замыканию цепи и нередко заканчивается взрывом конденсатора, если он находится под напряжением. Для предотвращения несчастных случаев, которые возможны при несоблюдении полярности конденсатора, желательно использовать конденсаторы с предохранительными отверстиями на корпусе. В цепях с переменной полярностью желательно использовать керамические неполярные конденсаторы.

При эксплуатации оксидных конденсаторов в качестве разделительных при малых напряжениях учитывают наличие у них собственной ЭДС с действующим значением до 1 В. Это значение может совпадать или не совпадать с полярностью конденсатора. Оксидные конденсаторы типов К50-26, К50-20 могут изменять полярность на противоположную с течением времени. Это вносит в работу усилителя некачественные (нежелательные) изменения, влияющие на шумы, передачу сигналов между каскадами и в целом на нормальную работу устройства. Танталовые конденсаторы типа К52-2, К52-5, ЭТО и другие при встречном включении (как неполярные) допускают работу в цепях переменного тока с частотой до 20 кГц при действующем значении напряжения до 3 В.

Не допускайте, чтобы оксидный конденсатор находился под напряжением, превышающим его рабочее напряжение (допустимо только кратковременное перенапряжение, несколько секунд). При прохождении через конденсатор импульсного тока обращают внимание на максимальное напряжение на конденсаторе (сумма постоянного напряжения и напряжения пульсаций — если конденсатор включен в электрическую цепь как сглаживающий пульсации фильтр), чтобы оно не превышало номинального значения. В противном случае этот приводит к преждевременному отклонению электрических характеристик конденсаторов (особенно оксидных) от номинальных. Например, оксидный алюминиевый конденсатор К50-24 рассчитан на работу в течении 2000 часов. После этого времени предприятие изготовитель не гарантирует сохранение номинальной емкости, тока утечки и прочих важных параметров. 2000 часов — это примерно 83 суток. Естественно, что для высококачественного усилителя нежелательно использовать такого рода конденсаторы. Практикой установлено, что эксплуатируемые при комнатной температуре усилители и приборы имеют более долговременную историю стабильной и эффективной работы, чем те, которые используется при разных, в том числе, отрицательных температурах окружающей среды.

Это объясняется тем, что рабочий температурный диапазон широко популярных оксидных конденсаторов привязан к температуре + 10…+70°С. Использование конденсатора при комнатной температуре гарантирует длительный срок его полезной службы. Сумма постоянного обратного напряжения и амплитуды пульсаций не должна превышать значение 2 В.

Для каждой серии современных конденсаторов указывается максимальное значение тангенса угла потерь (tg8), которое, как правило, измеряется на частоте сигнала 120 Гц при температуре окружающей среды +20 °С. Отсюда вычисляется эквивалентное последовательное сопротивление (ESR) по формуле

где /— частота, при которой производились измерения, Гц; С — емкость конденсатора, Ф.

В электрических цепях, где процесс заряда-разряда происходит с высокой частотой, значение емкости (по определению конденсатора) может уменьшаться. Если через конденсатор протекает импульсный ток, значение которого превышает номинальное значение тока конденсатора, то на конденсаторе выделяется избыточное тепло (его можно зафиксировать «невооруженными» руками, прикосновением) его емкость уменьшается, срок службы сокращается.

Во время пайки дискретных и чип-элементов необходимо соблюдение осторожности. Температура пайки выводов конденсаторов не должна превышать 260 °С, а контакт с жалом паяльника не более 5—7 с.

Допустимый ток пульсации для оксидного электролитического конденсатора необходимо учитывать (он указывается персонально для каждой серии) для использования таких конденсаторов в качестве фильтрующих элементов в источниках питания мощных усилителей. Сумма постоянного напряжения на обкладках конденсатора и напряжения пульсации не должна превышать номинального рабочего напряжения. Номинально допустимые параметры определяются при окружающей температуре +85 °С и на частоте сигнала 120 Гц. При другой температуре окружающей среды и другой частоте сигнала в качестве максимально допустимого тока пульсации применяется значение тока пульсации, умноженное на коэффициент в табл. 8 и 9.

Таблица 8 Расчет тока пульсации оксидных конденсаторов в зависимости от температуры

Температура, °С

40

60

70

85

105

Коэффициент

1,9

1,5

1,3

1,0

0,6

Таблица 9

 

Расчет тока пульсации оксидных конденсаторов в зависимости от частоты действующего сигнала

Частота, Гц

60

120

300

1000

10000

100 000

Коэффициент

0,7

1,0

1,3

1,4

1,4

Представленные данные подтверждены многолетней практикой ремонта усилителей и справочниками.

Перспектива развития пассивных радиокомпонентов

Электронные компоненты на основе так называемых «твердых элементов» в недалеком будущем начнут вытеснять традиционные, производимые на основе сегодняшних технологий. Японские и американские технологи почти одновременно получили особый «твердый электролит», созданный из порошковой смеси различных металлов и специальных полимеров, модификации которого применяют в гальванических элементах и оксидных конденсаторах (ионисторах) сверхбольших емкостей. Гальванический элемент из такого материала при толщине 1 микрон дает напряжение до 0,5 В. Батарея из таких элементов толщиной 0,1 мм и площадью два квадратных сантиметра дает напряжение до 70 В.

Не менее интересно применение «твердых электролитов» для производства новых типов конденсаторов, удельная емкость которых в тысячи раз превзойдет существующие. Электронным компонентам, созданным по новой технологии, можно придавать любую геометрическую форму, что позволит «вписывать» их в печатные платы, а также размещать их поверх других компонентов, увеличивая в десятки раз плотность монтажа. Серийный выпуск батарей и конденсаторов нового типа уже начался.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты