Der Kondensator ist das am häufigsten verwendete Gerät im Schaltungsdesign und gehört zu den passiven Komponenten. Das aktive Gerät ist einfach die Energiequelle (elektrische Quelle) des Geräts, die als aktives Gerät bezeichnet wird, und ohne Energiequelle (elektrische Quelle) ist das Gerät ein passives Gerät .
Die Rolle und Verwendung von Kondensatoren ist im Allgemeinen vielfältig, wie zum Beispiel: die Rolle von Bypass, Entkopplung, Filterung, Energiespeicherung; Bei der Vervollständigung der Schwingung spielen die Synchronisation und die Zeitkonstante eine Rolle.
Gleichstromisolierung: Die Funktion besteht darin, den Gleichstrom durchzulassen und den Wechselstrom durchzulassen.
Bypass (Entkopplung): Bietet einen Pfad mit niedriger Impedanz für bestimmte parallele Komponenten in einem Wechselstromkreis.
Bypass-Kondensator: Ein Bypass-Kondensator, auch Entkopplungskondensator genannt, ist ein Energiespeicher, der ein Gerät mit Energie versorgt. Es nutzt die Frequenzimpedanzeigenschaften des Kondensators, die Frequenzeigenschaften des idealen Kondensators, wenn die Frequenz zunimmt, die Impedanz abnimmt, genau wie ein Teich, es kann die Ausgangsspannung gleichmäßig machen und die Lastspannungsschwankung reduzieren. Der Bypass-Kondensator sollte so nah wie möglich am Stromversorgungs-Pin und Erdungs-Pin des Lastgeräts liegen, was die Impedanzanforderung darstellt.
Achten Sie beim Zeichnen der Leiterplatte besonders darauf, dass sie nur in der Nähe eines Bauteils die Erhöhung des Erdpotentials und Rauschen, die durch übermäßige Spannung oder andere Signalübertragungen verursacht werden, unterdrücken kann. Um es ganz klar auszudrücken: Die Wechselstromkomponente des Gleichstromnetzteils ist über den Kondensator mit dem Netzteil gekoppelt, der die Rolle der Reinigung des Gleichstromnetzteils spielt. C1 ist in der folgenden Abbildung der Bypass-Kondensator und die Zeichnung sollte so nah wie möglich an IC1 liegen.
Entkopplungskondensator: Der Entkopplungskondensator dient als Filterobjekt für die Interferenz des Ausgangssignals. Der Entkopplungskondensator entspricht der Batterie und deren Ladung und Entladung, sodass das verstärkte Signal nicht durch die Mutation des Stroms gestört wird . Seine Kapazität hängt von der Frequenz des Signals und dem Grad der Unterdrückung von Welligkeiten ab, und der Entkopplungskondensator soll eine „Batterie“-Rolle spielen, um Änderungen im Treiberstromkreis zu bewältigen und Kopplungsstörungen untereinander zu vermeiden.
Der Bypass-Kondensator ist eigentlich entkoppelt, aber der Bypass-Kondensator bezieht sich im Allgemeinen auf den Hochfrequenz-Bypass, dh auf die Verbesserung des hochfrequenten Schaltrauschens eines niederohmigen Freigabepfads. Die Hochfrequenz-Bypass-Kapazität ist im Allgemeinen klein und die Resonanzfrequenz beträgt im Allgemeinen 0,1 F, 0,01 F usw. Die Kapazität des Entkopplungskondensators ist im Allgemeinen groß und kann je nach den verteilten Parametern in der Schaltung 10 F oder mehr betragen die Änderung des Antriebsstroms.
Der Unterschied zwischen ihnen: Der Bypass besteht darin, die Störungen im Eingangssignal als Ziel zu filtern, und die Entkopplung besteht darin, die Störungen im Ausgangssignal als Ziel zu filtern, um zu verhindern, dass das Störsignal zur Stromversorgung zurückkehrt.
Kopplung: Fungiert als Verbindung zwischen zwei Schaltkreisen und ermöglicht die Durchleitung und Übertragung von Wechselstromsignalen zum Schaltkreis der nächsten Ebene.
Der Kondensator wird als Kopplungskomponente verwendet, um das erstere Signal an die zweite Stufe zu übertragen und den Einfluss des ersteren Gleichstroms auf die zweite Stufe zu blockieren, sodass das Debuggen der Schaltung einfach und die Leistung stabil ist. Wenn sich die AC-Signalverstärkung ohne Kondensator nicht ändert, aber der Arbeitspunkt auf allen Ebenen aufgrund des Einflusses der vorderen und hinteren Stufen neu gestaltet werden muss, ist das Debuggen des Arbeitspunkts sehr schwierig und fast unmöglich zu erreichen mehrere Ebenen.
Filter: Dies ist sehr wichtig für die Schaltung. Der Kondensator hinter der CPU übernimmt im Grunde diese Rolle.
Das heißt, je größer die Frequenz f, desto kleiner ist die Impedanz Z des Kondensators. Bei niedriger Frequenz kann die Kapazität C aufgrund der relativ großen Impedanz Z die Nutzsignale reibungslos passieren; Bei hoher Frequenz ist der Kondensator C aufgrund der Impedanz Z bereits sehr klein, was einem Kurzschluss von hochfrequentem Rauschen mit GND gleichkommt.
Filterwirkung: ideale Kapazität, je größer die Kapazität, desto kleiner die Impedanz, desto höher die Durchgangsfrequenz. Elektrolytkondensatoren haben im Allgemeinen eine Größe von mehr als 1 uF, was eine große Induktivitätskomponente aufweist, sodass die Impedanz nach einer hohen Frequenz groß sein wird. Wir sehen oft, dass manchmal ein Elektrolytkondensator mit großer Kapazität parallel zu einem kleinen Kondensator liegt, tatsächlich ein großer Kondensator bei niedriger Frequenz und eine kleine Kapazität bei hoher Frequenz, um hohe und niedrige Frequenzen vollständig herauszufiltern. Je höher die Frequenz des Kondensators ist, desto größer ist die Dämpfung. Der Kondensator ist wie ein Teich. Ein paar Tropfen Wasser reichen nicht aus, um eine große Änderung darin zu bewirken, das heißt, die Spannungsschwankung ist kein guter Zeitpunkt die Spannung kann gepuffert werden.
Abbildung C2 Temperaturkompensation: Zur Verbesserung der Stabilität des Schaltkreises durch Kompensation des Effekts unzureichender Temperaturanpassungsfähigkeit anderer Komponenten.
Analyse: Da die Kapazität des Zeitkondensators die Schwingungsfrequenz des Leitungsoszillators bestimmt, muss die Kapazität des Zeitkondensators sehr stabil sein und sich nicht mit der Änderung der Umgebungsfeuchtigkeit ändern, um die Schwingungsfrequenz des Netzoszillators zu bestimmen Linienoszillator stabil. Daher werden Kondensatoren mit positivem und negativem Temperaturkoeffizienten parallel verwendet, um eine Temperaturkomplementierung durchzuführen. Wenn die Betriebstemperatur steigt, nimmt die Kapazität von C1 zu, während die Kapazität von C2 abnimmt. Die Gesamtkapazität zweier parallel geschalteter Kondensatoren ist die Summe der Kapazitäten zweier Kondensatoren. Da eine Kapazität zunimmt, während die andere abnimmt, bleibt die Gesamtkapazität grundsätzlich unverändert. Wenn die Temperatur gesenkt wird, verringert sich in ähnlicher Weise die Kapazität eines Kondensators und die des anderen erhöht sich, und die Gesamtkapazität bleibt im Wesentlichen unverändert, wodurch die Schwingungsfrequenz stabilisiert und der Zweck der Temperaturkompensation erreicht wird.
Timing: Der Kondensator wird in Verbindung mit dem Widerstand verwendet, um die Zeitkonstante der Schaltung zu bestimmen.
Wenn das Eingangssignal von niedrig auf hoch springt, wird die RC-Schaltung nach Pufferung 1 eingegeben. Aufgrund der Charakteristik der Kondensatorladung springt das Signal am Punkt B nicht sofort mit dem Eingangssignal, sondern nimmt allmählich zu. Wenn er groß genug ist, kippt der Puffer 2, was zu einem verzögerten Sprung von niedrig nach hoch am Ausgang führt.
Zeitkonstante: Am Beispiel der herkömmlichen integrierten RC-Serie steigt die Spannung am Kondensator allmählich an, wenn die Eingangssignalspannung an das Eingangsende angelegt wird. Der Ladestrom nimmt mit steigender Spannung ab, der Widerstand R und der Kondensator C sind in Reihe geschaltet, um das Eingangssignal VI und das Ausgangssignal V0 vom Kondensator C zu erhalten, wenn der RC (τ)-Wert und die Eingangsrechteckwelle Breite tW erfüllt: τ „tW“, diese Schaltung wird als integrierte Schaltung bezeichnet.
Tuning: Systematische Abstimmung frequenzabhängiger Schaltkreise wie Mobiltelefone, Radios und Fernsehgeräte.
Da die Resonanzfrequenz eines IC-abgestimmten Schwingkreises eine Funktion des IC ist, stellen wir fest, dass das Verhältnis der maximalen zur minimalen Resonanzfrequenz des Schwingkreises mit der Quadratwurzel des Kapazitätsverhältnisses variiert. Das Kapazitätsverhältnis bezieht sich hier auf das Verhältnis der Kapazität, wenn die Sperrvorspannung am niedrigsten ist, zur Kapazität, wenn die Sperrvorspannung am höchsten ist. Daher ist die Abstimmkennlinie der Schaltung (Bias-Resonanzfrequenz) grundsätzlich eine Parabel.
Gleichrichter: Ein- oder Ausschalten eines halbgeschlossenen Leiterschaltelements zu einem vorgegebenen Zeitpunkt.
Energiespeicherung: Speicherung elektrischer Energie zur Freisetzung bei Bedarf. Wie Kamerablitz, Heizgeräte usw.
Im Allgemeinen spielen Elektrolytkondensatoren die Rolle der Energiespeicherung. Bei speziellen Energiespeicherkondensatoren handelt es sich bei dem Mechanismus der kapazitiven Energiespeicherung um doppelte elektrische Schichtkondensatoren und Faraday-Kondensatoren. Seine Hauptform ist die Superkondensator-Energiespeicherung, bei der es sich bei Superkondensatoren um Kondensatoren handelt, die das Prinzip der doppelten elektrischen Schichten nutzen.
Wenn die angelegte Spannung an die beiden Platten des Superkondensators angelegt wird, speichert die positive Elektrode der Platte die positive Ladung und die negative Platte speichert die negative Ladung, wie bei gewöhnlichen Kondensatoren. Unter dem elektrischen Feld, das durch die Ladung auf den beiden Platten des Superkondensators erzeugt wird, bildet sich an der Grenzfläche zwischen Elektrolyt und Elektrode die entgegengesetzte Ladung, um das interne elektrische Feld des Elektrolyten auszugleichen.
Diese positive und negative Ladung sind an entgegengesetzten Positionen auf der Kontaktfläche zwischen zwei verschiedenen Phasen angeordnet, mit einer sehr kurzen Lücke zwischen positiven und negativen Ladungen. Diese Ladungsverteilungsschicht wird als doppelte elektrische Schicht bezeichnet, sodass die elektrische Kapazität sehr groß ist.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 15. August 2023
