El condensador es el dispositivo más utilizado en el diseño de circuitos y es uno de los componentes pasivos. En pocas palabras, un dispositivo activo es un dispositivo que requiere una fuente de energía (electricidad). Se denomina dispositivo activo. Un dispositivo que no requiere una fuente de energía (electricidad) es un dispositivo pasivo. Los condensadores también suelen desempeñar un papel importante en los circuitos de alta velocidad.
En general, los condensadores tienen muchas funciones y usos. Por ejemplo: su papel en la derivación, el desacoplamiento, el filtrado y el almacenamiento de energía; su papel para completar la oscilación, la sincronización y las constantes de tiempo.
Analicémoslo en detalle:
Bloqueo de CC: La función es impedir el paso de CC y permitir el paso de CA.
Bypass (desacoplamiento): Proporciona una vía de baja impedancia para determinados componentes paralelos en un circuito de corriente alterna.
Condensador de derivación: El condensador de derivación, también conocido como condensador de desacoplamiento, es un dispositivo de almacenamiento de energía que proporciona energía a un determinado dispositivo. Aprovecha las características de impedancia de frecuencia del condensador (las características de frecuencia de un condensador ideal disminuyen a medida que aumenta la frecuencia) , como un estanque, puede hacer que la tensión de salida sea uniforme y reducir la fluctuación de la tensión de carga. El condensador de derivación debe estar lo más cerca posible de las patillas de alimentación y de masa del dispositivo de carga. Se trata de un requisito de impedancia. Preste especial atención al dibujar la placa de circuito impreso. Sólo cuando está cerca de un determinado componente puede suprimir la tensión u otras señales de entrada causadas por ser demasiado grande. El aumento del potencial de tierra y el ruido, para decirlo sin rodeos, consiste en acoplar el componente de CA de la fuente de alimentación de CC a la tierra de la fuente de alimentación a través del condensador, que desempeña la función de purificar la fuente de alimentación de CC. Como se muestra en la figura, C1 es el condensador de derivación. Al dibujarlo, debe estar lo más cerca posible de IC1.
Condensador de desacoplamiento: El condensador de desacoplamiento se utiliza para filtrar las interferencias de la señal de salida. El condensador de desacoplamiento es equivalente a una batería. Utiliza su carga y descarga para evitar que la señal amplificada se vea interferida por cambios bruscos de corriente. Su capacidad viene determinada por la frecuencia de la señal y el grado de supresión del rizado. El condensador de desacoplamiento actúa como una "batería" para hacer frente a los cambios de corriente del circuito de accionamiento y evitar interferencias por acoplamiento mutuo.
El condensador de derivación está realmente desacoplado, pero el condensador de derivación se refiere generalmente a una derivación de alta frecuencia, que es proporcionar una vía de fuga de baja impedancia para el ruido de conmutación de alta frecuencia. Los condensadores de derivación de alta frecuencia suelen ser relativamente pequeños, normalmente 0,1F , 0,01F, etc. según la frecuencia de resonancia; mientras que la capacidad del condensador de desacoplamiento suele ser mayor, posiblemente 10F o más, según los parámetros de distribución en el circuito y los cambios en la corriente de conducción. para asegurarse. Como se muestra en la Figura C3 es el condensador de desacoplamiento.
La diferencia entre ellos: El bypass utiliza la interferencia en la señal de entrada como objeto de filtrado, mientras que el desacoplamiento utiliza la interferencia en la señal de salida como objeto de filtrado para evitar que la señal de interferencia vuelva a la fuente de alimentación.
Acoplamiento: sirve de conexión entre dos circuitos que permite que las señales de corriente alterna pasen y se transmitan al circuito siguiente.
El objetivo de utilizar condensadores como componentes de acoplamiento es transmitir la señal de la etapa anterior a la siguiente y bloquear la influencia de la CC de la etapa anterior en esta última, lo que simplifica la depuración del circuito y estabiliza su rendimiento.
Si no se añade ningún condensador, la amplificación de la señal de CA no cambiará, pero es necesario rediseñar los puntos de trabajo de cada nivel. Debido a la influencia de las etapas delantera y trasera, es muy difícil depurar los puntos de trabajo, y es casi imposible conseguirlo en varios niveles.
Filtrado: Esto es muy importante para el circuito. Los condensadores detrás de la CPU básicamente tienen esta función.
Es decir, cuanto mayor es la frecuencia f, menor es la impedancia Z del condensador. Cuando la frecuencia es baja, la impedancia Z del condensador C es relativamente grande, y las señales útiles pueden pasar sin problemas; cuando la frecuencia es alta, la impedancia Z del condensador C ya es muy pequeña, lo que equivale a cortocircuitar el ruido de alta frecuencia a GND.
Efecto de filtrado: Condensador ideal, cuanto mayor es la capacidad, menor es la impedancia y mayor es la frecuencia de paso. Los condensadores electrolíticos suelen superar 1uF, y el componente de inductancia es muy grande, por lo que la impedancia aumentará cuando la frecuencia sea alta. A menudo vemos un condensador electrolítico con una gran capacitancia conectado en paralelo con un condensador pequeño. De hecho, el condensador grande pasa frecuencias bajas y el pequeño pasa frecuencias altas, de modo que las frecuencias altas y bajas pueden filtrarse completamente. Cuanto mayor sea la frecuencia del condensador, mayor será la atenuación. El condensador es como un estanque. Unas pocas gotas de agua no bastan para provocar un gran cambio. Es decir, la tensión puede amortiguarse cuando la fluctuación de tensión no es grande, como se muestra en la figura C2.
Compensación de temperatura: Compensa el impacto de la insuficiente adaptabilidad a la temperatura de otros componentes para mejorar la estabilidad del circuito.
Análisis: Dado que la capacidad del condensador de temporización determina la frecuencia de oscilación del oscilador horizontal, se requiere que la capacidad del condensador de temporización sea muy estable y no cambie con los cambios de humedad ambiental, de forma que se pueda estabilizar la frecuencia de oscilación del oscilador horizontal. Por lo tanto, se utilizan conexiones de liberación del condensador con coeficientes de temperatura positivos y negativos para realizar la complementación de temperatura.
Cuando aumenta la temperatura de funcionamiento, aumenta la capacidad de Cl y disminuye la de C2. La capacidad total de dos condensadores conectados en paralelo es la suma de las capacidades de los dos condensadores. Como una capacidad aumenta mientras que la otra disminuye, la capacidad total permanece básicamente invariable.
Del mismo modo, cuando la temperatura disminuye, la capacidad de un condensador disminuye mientras que la del otro aumenta. La capacidad total permanece básicamente invariable, lo que estabiliza la frecuencia de oscilación y logra la compensación de temperatura.
Temporización: Los condensadores se utilizan junto con las resistencias para determinar la constante de tiempo de un circuito.
Cuando la señal de entrada salta de bajo a alto, se introduce en el circuito RC después de amortiguar 1. Las características de la carga del condensador hacen que la señal en el punto B no salte inmediatamente después de la señal de entrada, sino que tiene un proceso de hacerse gradualmente mayor . Cuando se hace lo suficientemente grande, el buffer 2 se invierte y obtiene una transición retardada de bajo a alto en la salida.
Constante de tiempo: Tomando como ejemplo la conexión en serie RC común que forma un circuito integrador, cuando la tensión de la señal de entrada se aplica al terminal de entrada, la tensión en el condensador aumenta gradualmente. La corriente de carga disminuye a medida que aumenta la tensión. La resistencia R y el condensador C están conectados en serie a la señal de entrada VI, y el condensador C emite la señal V0. Cuando el valor de RC (τ) y la anchura de la onda cuadrada de entrada tW satisfacen: τ 》》tW, este tipo de circuito se denomina circuito integrador.
Sintonización: Sistema de sintonización de circuitos dependientes de la frecuencia, como teléfonos móviles, radios y televisores.
Debido a que la frecuencia de resonancia de un circuito oscilador sintonizado LC es una función de LC, encontramos que la relación de las frecuencias de resonancia máxima y mínima del circuito oscilador varía con la raíz cuadrada de la relación de capacitancia. La relación de capacitancia aquí se refiere a la relación de la capacitancia cuando el voltaje de polarización inversa es mínimo a la capacitancia cuando el voltaje de polarización inversa es máximo. Por lo tanto, la curva característica de sintonía del circuito (tensión de polarización-frecuencia resonante) es básicamente una parábola.
Rectificación: conexión o desconexión de un elemento de conmutación conductor semicerrado en un tiempo predeterminado.
Almacenamiento de energía: almacena energía eléctrica y la libera cuando es necesario.
Por ejemplo, el flash de una cámara, equipos de calefacción, etc. (En la actualidad, el nivel de almacenamiento de energía de algunos condensadores se acerca al de las baterías de litio. La energía almacenada en un condensador puede ser utilizada por un teléfono móvil durante un día.
Función de almacenamiento de energía: Generalmente, los condensadores electrolíticos tienen la función de almacenamiento de energía. En el caso de los condensadores con función especial de almacenamiento de energía, el mecanismo de almacenamiento de energía del condensador es el condensador de doble capa y el condensador Faraday. Su forma principal es el almacenamiento de energía en supercondensadores. El supercondensador es un condensador que utiliza el principio de doble capa. Cuando se añade la tensión externa al supercondensador, Cuando las dos placas de un condensador están encendidas, como un condensador ordinario, el electrodo positivo de la placa almacena cargas positivas, y la placa negativa almacena cargas negativas . Bajo la acción del campo eléctrico generado por las cargas de las dos placas del supercondensador, el electrolito y el electrodo se Cargas opuestas se forman en la interfase para equilibrar el campo eléctrico interno del electrolito. Esta carga positiva y esta carga negativa se disponen en posiciones opuestas con un espacio muy corto entre las cargas positivas y negativas en la superficie de contacto entre dos fases diferentes. Esta capa de distribución de cargas se denomina doble capa eléctrica, por lo que la capacitancia es muy grande.
El autor de este artículo - Toutiao (Jicheng PLC Classroom), palabras clave relacionadas: Network IO controller