1. Що ж таке "ТК"?

"ТК"- це скорочення від "Температурний Коефіцієнт". Це властивість радіодеталей змінювати свої характеристики в залежності від температури. Виникає він через те, що матеріали, з яких робляться радіодеталі, при зміні температури розширюються, стискаються, і з ними відбуваються інші дивні речі, про які фізики краще знають.


2. Що відбувається, коли ми забуваємо про "ТК"?

Багато кошенята не знають або просто забувають про "ТК". А іноді відбувається все набагато простіше, наприклад, потрібен конденсатор який-небудь ємності, а потрібного ТКЕ немає або він не відомий. Часто торгаші взагалі не знають (або не хочуть знати, що набагато ймовірніше), ніж вони торгують. Ось і доводиться впаивать в конструкцію те, що вдалося добути.

А цей параметр дуже важливий. Якщо його не брати до уваги, то при зміні температури (просто навколишнього повітря або навіть від нагрівання апаратури під час її роботи), характеристики деталі з неврахованих ТК можуть змінитися настільки, що апаратура стане працювати погано або взагалі перестане працювати. Але найцікавіше, що як тільки температура знову стане "нормальною", апаратура знову починає працювати як ні в чому не бувало. І скільки сил піде на те, що б відшукати цю "мерехтливу несправність" - а винен в усьому "ТК".


3. Які "ТК" бувають і в чому вони вимірюються.

Бувають вони такі:

  • ТКС- температурний коефіцієнт опору - у резисторів;
  • ТКЕ- температурний коефіцієнт ємності - конденсаторів;
  • ТКИ- температурний коефіцієнт індуктивності - котушок індуктивності;
  • ТКН- температурний коефіцієнт напруги - стабилитронов (стабілізаторів);
  • ТКЧ- температурний коефіцієнт частоти - кварцових (п'єзоелектричних) резонаторів і фільтрів;
  • ТКШ- температурний коефіцієнт шуму -є практично у всіх.

Можуть і інші зустрітися, але ці головні, практично завжди присутні.
Вимірюються вони в відносних одиницях, які показують, наскільки і куди змінюється дана характеристика радіодеталі при зміні температури на 1 °. Це можуть бути відсотки на градус (‰ / °), проміле на градус (‰ / °) або мільйонні частки на градус (ppm / °). Для ТКШ це можуть бути мікровольт або нановольти на градус (мкВ / ° або НВ / °).

Щоб було зовсім ясно:
  • % - відсоток- це одна сота (10-2, 0,01 або 1/100) частина якоїсь величини;
  • ‰ - проміле- це одна тисячна (10-3, 0,001 або 1/1000) частина якоїсь величини;
  • ppm(по російськи: млн-1) - це одна мільйонна (10-6, 0,000001 або 1/1000000) частина якоїсь величини.

Іноді від температури характеристики радіодеталей так хитро змінюються, що для них спеціальні графіки малюють або складні формули пишуть.


4. А тепер поговоримо про "ТК" докладніше:


ТКС - температурний коефіцієнт опору


Резистори роблять з різних матеріалів. Найпростіші з них дротові. Температурна залежність опору у них лінійна, найменший ТКС з них мають резистори зроблені з константана (ТКС< 10-5) и манганина (ТКС < 2,5x10-5), поэтому их используют в измерительной технике.

Дуже дешеві резистори вуглецеві, типу С1-4 або CF. Але ТКС у них досить великий: від +350 до мінус 2500 ppm / °. Тому вони в основному і застосовуються в побутовій апаратурі, яка в кімнатних умовах працює.

Металізовані і металлоплёночние резистори, типу С2-23, С2-33 (МЛТ, МТ старі) або MF. ТКС у них середній: від 15 до 500 ppm / °, максимум до 1200 ppm / °. Підходять для більшості застосувань в широкому діапазоні температур.

Найдорожчі - прецизійні, типу С2-29В або RN. ТКС у них найменший: від 5 до 300 ppm / °. Їх і застосовують у вимірювальній апаратурі або в відповідальних місцях звичайної апаратури, де важлива стабільність опору при зміні температури, наприклад в RC - фільтрах.

У вітчизняних резисторах група ТКС позначається буквою, яку, на жаль, вказують тільки на заводській упаковці. Конкретні позначення і величини ТКС можна дізнатися, заглянувши в довідники або в ТУ (технічні умови по-нашому або даташіта по-їхньому). Ось тільки не кожному вони доступні.


Увага!Зараз серед імпортних резисторів (як правило, невідомого походження) зустрічається підміна поняття "Допуск номіналу" - тобто точності, з якої виготовлено резистор на заводі. У поняття "Допуск" в цьому випадку закладається величезний ТКС. Мається на увазі, що опір даного резистора не вийде за межі, наприклад, ± 10% при зміні температури. Цей нібито "Допуск" і позначається на резисторі. Товариші, будьте пильні!

Існує клас резисторів, де навпаки важливий великий ТКС. Це терморезистори або термістори і термометри-опору. Терморезистори або термістори (іноді зустрічається "позистор" - терморезистор з позитивним ТКС) дуже широко застосовуються в радіоелектронній апаратурі в різних цілях, наприклад: захист потужних транзисторів, термостабилизация будь-яких частин схеми і т.д. Термометри-опору, як правило, робляться з мідної або навіть платинового дроту і служать для точного вимірювання температури в промисловості.


ТКЕ - температурний коефіцієнт ємності


ТКЕ конденсатора дуже сильно залежить від матеріалу діелектрика між обкладинками. Адже найменше температурне зміна товщини діелектрика, викликає дуже велике зміна ємності конденсатора.

Найбільш схильні до впливу температури керамічні конденсатори . Так як повністю перемогти ТКЕ не вдається, (а іноді, навпаки, клин клином вибивають: наприклад, в LC-контурі, у котушки ТКИ позитивний, тоді конденсатор з негативним ТКЕ ставлять, щоб частота настройки контуру від температури не йшла), у керамічних конденсаторів дуже багато всяких ТКЕ є. ТКЕ у керамічних конденсаторів настільки важливий, що його на корпусі конденсатора яким-небудь способом практично завжди позначають.

Тому про них ми поговоримо докладніше:

Вітчизняна система позначень ТКЕ (в тому числі стара і дуже стара)


Група ТКЕ

Номінальне значення ТКЕ

Літера

Кольорове позначення

Старе колірне позначення

корпус

мітка

+210 ppm / ° C

(Синій)

(Чорна)

П100 (П120)

+100 ppm / ° C (+120 ppm / ° C)

Червоний + фіолетовий

синій

+60 ppm / ° C

Синій (сірий)

Чорна (червона)

+33 ppm / ° C

сірий

сірий

0 ppm / ° C

Чорний

блакитний

чорна

-33 ppm / ° C

коричневий

блакитний

коричнева

-47 ppm / ° C

Блакитний + червоний

Блакитний (блакитний)

—
(Блакитна)

-75 ppm / ° C

червоний

блакитний

Червона

-150 ppm / ° C

помаранчевий

червоний

Помаранчева

-220 ppm / ° C

жовтий

червоний

Жовта

-330 ppm / ° C

зелений

червоний

зелена

-470 ppm / ° C

блакитний

червоний

синя

М750 (М700)

-750 ppm / ° C (-700 ppm / ° C)

фіолетовий

червоний

М1500 (М1300)

-1500 ppm / ° C (-1300 ppm / ° C)

Помаранчевий + помаранчевий

зелений

-2200 ppm / ° C

Жовтий + помаранчевий

зелений

Жовта (сіра)

-3300 ppm / ° C

зелений

зелена

Помаранчевий + чорний

помаранчевий

чорна

Помаранчевий + червоний

помаранчевий

Червона

Помаранчевий + зелений

помаранчевий

зелена

Помаранчевий + блакитний

помаранчевий

синя

Помаранчевий + фіолетовий

помаранчевий

- (помаранчева)

Помаранчевий + білий

помаранчевий

білий

Примітка:там, де для колірного позначення ТКЕ потрібно 2 кольори, то одним з них може бути колір корпусу.

Групи ТКЕ, позначені буквами "П" (плюс) і "М" (мінус) мають лінійну залежність ємності від температури. Група МП0 найстійкіша - будь-яка зміна температури на ємність конденсатора не впливає. А ось групи ТКЕ, буквою "Н" (нелінійні) позначені, мають дуже хитру залежність ємності від температури, тому їх краще на зображенні подивитися:



Картинка ця для прикладу намальована, у різних типів конденсаторів ці "Н" і по іншому можуть кривитися. Головне в тому, що ємність цих конденсаторів при зміні температури не зміниться більше, ніж відсотків з буквою "Н" написано.

Конденсатори з групами ТКЕ П100 (П120), П33, М47, М75, тобто з малими значеннями ТКЕ називають ще термостабільними. Група ТКЕ МП0 як вже раніше було сказано, сама термостабильная. Конденсатори з групами ТКЕ М750, М1500 (М1300), тобто з великими негативними значеннями ТКЕ називають ще термокомпенсирующих (їх і ставлять в LC-контура для стабільності).

У буржуинов своя система позначень, але вона дуже на нашу схожа. Замість букви "М" у них латинська буква "N", замість "П" - "P". Група МП0 у них NP0 або C0G позначається. А замість букви "Н" у них ціла купа всяких позначень: Y5x, X5x, Z5x (x - позначає якусь із букв: F, P, S, U, V); X7R. Ці позначення найбільш часто зустрічаються, але різні фірми ще й "фірмові" позначення ТКЕ використовують. Тут нам тільки даташіта (довідкові листи) фірмові допоможуть. Щоб нам простіше було, зразкову відповідність наших і Буржуінські позначень таке:

  • замість Н10 можна ставити X7R;
  • замість Н20, Н30, Н50, Н70, Н90 можна ставити Y5V або Z5V;
  • замість П33, МП0, М33 можна ставити NP0 (C0G);
  • замість П60, П100, М47, М1500 можна ставити X7R, NP0 (C0G).
Але в кожному разі, звичайно, думати треба: "Сім разів відміряй - один раз відріж" - прислів'я №1, "Довіряй, але перевіряй!" - прислів'я №2.

А ось у поліпропіленовихконденсаторів (серія К78) ТКЕ досить великий: мінус 500 ppm / ° C.

Ось тут ще раз про пильність: продавці в купу К73 і К78 звалюють, мовляв за розмірами приблизно однакові, та й колір схожий (синій або зелений зазвичай). До речі китайські конденсатори, які як аналоги К73-17 продають, найчастіше все-таки аналогами К78 є. Конденсатори-то різні! Хто фільтри або генератор для НЧ робив, той знає, як частота настройки спливає від температури.

У решти видів конденсаторів ТКЕ, як правило, не нормується.
При ремонті апаратури, треба (якщо є така можливість) зі схемою звіритися. Зазвичай, коли ТКЕ важливий, він обов'язково вказано. А якщо що сам винаходити - тут вже сам собі пан, як зробиш, так і працювати буде.


ТКИ - температурний коефіцієнт індуктивності


Від підвищення температури предмети розширюються. Відповідно змінюються розміри котушки. Тому у котушок індуктивності позитивний ТКИ. Для котушок заводського виготовлення він іноді нормується, а ось з саморобними біда. Якщо котушка в резонансному контурі варто, треба правильно їй в пару конденсатор підібрати. Ось тут то нам і знадобляться конденсатори з різними ТКЕ.


ТКН - температурний коефіцієнт напруги (стабілізації)


Дуже важливий, коли ми джерело живлення для якого-небудь приладу робимо. Та й просто для апаратури, яка тривалий час працювати повинна, та ще в різних температурних умовах.
Для прикладу: стабілітрони Д818 - у них буква в "хвості" позначення якраз ТКН вказує.

ТКЧ - температурний коефіцієнт частоти


Кварцові резонатори і фільтри також випускаються з різними ТКЧ. Це добре видно, наприклад, на китайських годинах (я не кажу про тих, які від мережі харчуються - це взагалі фатальний випадок). Одні чомусь йдуть досить точно, а інші, схожі, просто працюють за принципом - вгадай, котра година.

У вимірювальних приладах (наприклад, частотомерах) і апаратурі зв'язку за ТКЧ кварців дуже уважно стежать, інакше частотомер невідомо що показувати буде, а сигнал передавача загубиться на просторах світового ефіру. Для цього кварци в спеціальний термостат навіть поміщають.

ТКЧ для кварців іноді входить в позначення їх типу, але частіше він вказаний в їх паспорті (або на упаковці), які, на жаль, дуже нелегко побачити. Тоді дуже просту пораду - чим більше цифр (нулів) після коми в позначенні частоти кварцу на його корпусі (або настройки фільтра), тим ТКЧ краще і, отже, даний кварц стабільніше.


ТКШ - температурний коефіцієнт шуму


Всі електронні прилади шумлять. Шум відбувається тому, що є вільні електрони (заряди), які складаються в броунівському русі і постійно мітингують. І, чим вище температура, тим мітинг стає все гучніше. В результаті вони починають досить сильно заважати основному вуличному руху (корисних сигналів).

В результаті ми ризикуємо втратити корисний сигнал і отримати замість нього один шум. Ось і вживають заходів по боротьбі з цим шумом. Наприклад, в малопотужних підсилюючих транзисторах (для антенних підсилювачів, для вхідних каскадів) і в операційних підсилювачах шум закликають до порядку, тобто нормують.

Конденсатор можна порівняти з невеликим акумулятором, він вміє швидко накопичувати і так само швидко її віддавати. Основний параметр конденсатора - це його ємність (C). Важливою властивістю конденсатора, є те, що він надає змінному струмі опір, чим більше частота змінного струму, тим менше опір. Постійний струм конденсатор не пропускає.

Як і, конденсатори бувають постійної ємності і змінної ємності. Застосування конденсатори знаходять в коливальних контурах, різних фільтрах, для поділу ланцюгів постійного і змінного струмів і в якості блокувальних елементів.

Основна одиниця вимірювання ємності - фарад (Ф)- це дуже велика величина, яка на практиці не застосовується. В електроніці використовують конденсатори ємністю від часткою пікофарад (пФ)до десятків тисяч микрофарад (мкФ). 1 мкФ дорівнює одній мільйонній частці Фарада, а 1 пФ - однієї мільйонної частки мікрофарад.

Позначення конденсатора на схемі

На електричних принципових схемах конденсатор відображається у вигляді двох паралельних ліній символізують його основні частини: дві обкладки і діелектрик між ними. Біля позначення конденсатора зазвичай вказують його номінальну ємність, а іноді його номінальну напругу.

Номінальна напруга- значення напруги вказане на корпусі конденсатора, при якому гарантується нормальна робота протягом всього терміну служби конденсатора. Якщо напруга в ланцюзі буде перевищувати номінальну напругу конденсатора, то він швидко вийде з ладу, може навіть вибухнути. Рекомендується ставити конденсатори з запасом по напрузі, наприклад: в ланцюзі напругу 9 вольт - потрібно ставити конденсатор з номінальною напругою 16 вольт або більше.

електролітичні конденсатори

Для роботи в діапазоні звукових частот, а так само для фільтрації випрямлених напруг харчування, необхідні конденсатори великої ємності. Називаються такі конденсатори - електролітичними. На відміну від інших типів електролітичні конденсатори полярні, це означає, що їх можна включати тільки в ланцюзі постійного або пульсуючого напруги і тільки в тій полярності, яка вказана на корпусі конденсатора. Невиконання цієї умови призводить до виходу конденсатора з ладу, що часто супроводжується вибухом.

Температурний коефіцієнт ємності конденсатора (ТКЕ)

ТКЕ показує відносну зміну ємності при зміні температури на один градус. ТКЕ може бути позитивним і негативним. За значенням і знаку цього параметра конденсатори поділяються на групи, яким присвоєно відповідні буквені позначення на корпусі.

маркування конденсаторів

Ємність від 0 до 9999 пФ може бути вказана без позначення одиниці виміру:

22 = 22p = 22П = 22пФ

Якщо ємність менше 10пФ, то позначення може бути таким:

1R5 = 1П5 = 1,5пФ

Так само конденсатори маркують в нанофарадах (нФ), 1 нанофарадах дорівнює 1000пФ і мікрофарадах (мкФ):

10n = 10Н = 10нФ = 0,01мкФ = 10000пФ

Н18 = 0,18нФ = 180пФ

1n0 = 1Н0 = 1нФ = 1000пФ

330Н = 330n = М33 = m33 = 330нФ = 0,33мкФ = 330000пФ

100Н = 100n = М10 = m10 = 100нФ = 0,1мкФ = 100000пФ

1Н5 = 1n5 = 1,5нФ = 1500пФ

4n7 = 4Н7 = 0,0047мкФ = 4700пф

6М8 = 6,8мкФ

Цифрова маркування конденсаторів

Якщо код тризначний, то перші дві цифри позначають значення, третя - кількість нулів, результат в пікофарад.

Наприклад: код 104, до перших двох цифр приписуємо чотири нулі, отримуємо 100000пФ = 100нФ = 0,1мкФ.

Якщо код чотиризначний, то перші три цифри позначають значення, четверта - кількість нулів, результат теж в пікофарад.

4722 = 47200пФ = 47,2нФ

Паралельне з'єднання конденсаторів

Ємність конденсаторів при паралельному з'єднанні складається.

Послідовне з'єднання конденсаторів

Загальна ємність конденсаторів при послідовному з'єднанні розраховується за формулою:

Якщо послідовно з'єднані два конденсатора:

Якщо послідовно з'єднані два однакових конденсатора, то загальна ємність дорівнює половині ємності одного з них.

Як невід'ємні елементи всіх без винятку електричних схем конденсатори відрізняються великою різноманітністю варіантів конструктивного виконання. Вони випускаються багатьма виробниками по всьому світу із застосуванням різних технологій. Як наслідок, маркування має безліч варіантів відповідно до внутрішніх стандартів виробника, що робить спроби розшифровувати позначення важким завданням.

Навіщо потрібна маркування

Завданням маркування варто відповідність кожного конкретного елемента певним значенням робочої характеристики. Маркування конденсаторів включає в себе наступне:

  • власне, ємність - основна характеристика;
  • максимально допустиме значення напруги;
  • температурний коефіцієнт ємності;
  • допустиме відхилення ємності від номінального значення;
  • полярність;
  • рік випуску.

Максимальне значення напруги важливо тим, що при перевищенні його значення відбуваються незворотні зміни в елементі, аж до його руйнування.

Температурний коефіцієнт ємності (ТКЕ) характеризує зміну ємності при коливаннях температури навколишнього середовища або корпусу елемента. Даний параметр дуже важливий, коли конденсатор використовується в частотозадающих ланцюгах або в якості елемента фільтра.

Допустиме відхилення означає точність, з якою можливе відхилення номінальної ємності конденсаторів.

Полярність підключення в основному характерна для електролітичних конденсаторів. Недотримання полярності включення, в кращому випадку, призведе до того, що реальна ємність елемента буде сильно занижена, а в реальності елемент практично миттєво вийде з ладу через механічного руйнування в результаті перегріву або електричного пробою.

Найбільше відмінність у принципах маркування конденсаторів спостерігається в радіоелементи, випущених за кордоном і підприємствами на пострадянському просторі. Всі підприємства колишнього СРСР і ті, що продовжують працювати зараз, кодують продукцію, що випускається за єдиним стандартом з невеликими відмінностями.

Маркування вітчизняних конденсаторів

Багато вітчизняних радіоелементи відрізняються максимально повної маркуванням, при читанні якої можна почерпнути більшість можливих характеристик елемента.

ємність

На першому місці стоїть основна характеристика - електрична ємність. Вона має буквено-цифрове позначення. Для букв застосовуються такі символи латинської, грецької або російського алфавіту:

  • p або П - пікофарад, 1 pF = 10-3 nF = 10-6 μF = 10-9 mF = 10-12 F;
  • n або Н - нанофарадах, 1 nF = 10-3 μF = 10-6 mF = 10-9 F;
  • μ або М - мікрофарад, 1 μF = 10-3 mF = 10-6 F;
  • m або І - мілліфарад, 1 mF = 10-3 F;
  • F або Ф - Фарада.

Буква, що позначає величину, ставиться на місці коми в дробовому позначенні. наприклад:

  • 2n2 = 2.2 нанофарадах або 2200 пикофарад;
  • 68n = 68 нанофарадах або 0,068 микрофарад;
  • 680n або μ68 = 0.68 микрофарад.

Зверніть увагу!Позначення ємності в мілліфарад зустрічається вкрай рідко, а така величина як Фарада є дуже великий і також не має особливого поширення.

Допустиме відхилення

Значення ємностей, зазначені на корпусі, не завжди відповідає реальному значенню. Це відхилення характеризує точність виготовлення деталі і визначення його номіналу. Величина розкиду параметрів може бути від тисячних часток відсотка у прецизійних деталей до десятків відсотків у електролітичних конденсаторів, призначених для фільтрації пульсацій в ланцюгах харчування, де точні цифри не мають особливого значення.

Величина допустимого відхилення позначається буквами латинського алфавіту або російськими літерами у радіодеталей старих років випуску.

Температурний коефіцієнт ємності

Маркування ТКЕ досить складна, а оскільки дана величина критична в основному для малогабаритних елементів времязадающих ланцюгів, то можлива як кольорове кодування, так і використання буквених позначень або комбінації обох типів. Таблиця можливих варіантів значень зустрічається в будь-якому довіднику по вітчизняним радіокомпонентів.

Багато керамічні конденсатори, як і плівкові, мають певні нюанси в маркуванні ТКЕ. Дані випадки обумовлюються ГОСТами на відповідні елементи.

Номінальна напруга

Напруга, при якому зберігається працездатність елемента зі збереженням характеристик в заданих межах, називається номінальним. Зазвичай позначається верхній поріг номінальної напруги, перевищувати який забороняється з огляду на можливу виходу елемента з ладу.

Залежно від габаритів, можливі варіанти як цифрового, так і буквеного позначення номінальної напруги. Якщо дозволяють габарити корпусу, то напруга до 800 В позначається в одиницях вольт з символом V (або В для старих конденсаторів) або без нього. Більш високі значення наносяться на корпус у вигляді одиниць кіловольт з позначенням символами kV або кВ.

Малогабаритні конденсатори мають кодоване буквене позначення напруги, для чого використовуються літери латинського алфавіту, кожна з яких відповідає певній величині напруги.

Рік і місяць випуску

Дата виробництва також має літерне позначення. Кожному році присвоєно літеру латинського алфавіту. Місяці з січня по вересень позначаються цифрою, відповідно, від 1 до 9, жовтня відповідає 0, листопада буква N, грудня - D.

Зверніть увагу!Кодоване позначення року випуску однаково з іншими радіоелементами.

Розташування маркування на корпусі

Маркування керамічних конденсаторів в першому рядку на корпусі має значення ємності. У тому ж рядку без будь-яких розділових знаків або, якщо не дозволяють габарити, під позначенням ємності наноситься значення допуску.

Подібним же методом наноситься маркування плівкових конденсаторів.

Подальше розташування елементів регламентується ГОСТ або ТУ на кожен конкретний тип елементів.

Кольорове маркування вітчизняних радіоелементів

З поширенням ліній автоматичного монтажу знайшла застосування кольорове маркування конденсаторів. Найбільшого поширення набула чотириколірна маркування за допомогою кольорових смуг.

Перші дві смуги означають номінальну ємність в пікофарад і множник, третя смуга - допустиме відхилення, четверта - номінальну напругу. Наприклад, на корпусі є жовта, блакитна, зелена і фіолетова смуги. Отже, елемент має такі характеристики: ємність - 22 * ​​106 пикофарад (22 μF), допустиме відхилення від номіналу - ± 5%, номінальна напруга - 50 В.

Перша кольорова смуга (в даному випадку, яка має жовтий колір) робиться ширшою або розташовується ближче до одного з висновків. Також слід орієнтуватися за кольором крайніх смуг. Такий колір, як срібний, золотий і чорний, не може бути першим, оскільки означає множник або ТКЕ.

Маркування конденсаторів імпортного виробництва

Для позначення імпортних, а в останні роки і вітчизняних радіоелементів прийняті рекомендації стандарту IEC, згідно з яким на корпусі радіоелементу наноситься кодова маркування з трьох цифр. Перші дві цифри коду позначають ємність в пікофарад, третя цифра - число нулів. Наприклад, цифри 476 означають ємність 47000000 pF (47 μF). Якщо ємність менше 1 pF, то перша цифра 0, а символ R ставиться замість коми. Наприклад, 0R5 - 0,5 pF.

Для високоточних деталей застосовується четирехзнаковая кодування, де перші три знаки визначають ємність, а четвертий - кількість нулів. Позначення допуску, напруги та інших характеристик визначається фірмою-виробником.

Кольорове маркування імпортних конденсаторів

Кольорове позначення конденсаторів будується за тим же принципом, що і у резисторів. Перші дві смуги означають ємність в пікофарад, третя смуга - кількість нулів, четверта - допустиме відхилення, п'ята - номінальну напругу. Смуг може бути і менше, якщо немає необхідності в позначенні напруги або допуску. Перша смуга робиться ширше або у одного з висновків. Сині кольори відсутні. Замість них використовуються блакитні смуги.

Зверніть увагу!Дві сусідні смуги однакового кольору можуть не мати між собою проміжку, зливаючись в широку смугу.

Маркування SMD компонентів

SMD компоненти для поверхневого монтажу мають дуже малі розміри, тому для них розроблена скорочена буквено-цифрова кодування. Буква означає значення ємності в пікофарад, цифра - множник у вигляді ступеня десяти, наприклад G4 - 1.8 * 105 пикофарад (180 nF). Якщо спереду дві букви, то перша означає виробника компонента або робоча напруга.

Електролітичні конденсатори SMD можуть мати на корпусі значення основного параметра у вигляді десяткового дробу, де замість точки може бути вставлений символ μ (напруга позначається буквою V (5V5 - 5.5 вольт) або можуть мати кодоване значення, залежне від виробника. Позитивний висновок позначається смугою на корпусі .

Маркування конденсаторів має велике число варіантів. Особливо цим відрізняються імпортні конденсатори. Часто можна зустріти малогабаритні елементи, які зовсім не мають будь-яких позначень. Визначити параметри можна тільки безпосереднім виміром або, дивлячись на позначення конденсаторів на електричній схемі. Вироблені різними фірмами радіоелементи можуть мати схожі позначення, але різні параметри. Тут розшифровка позначень повинна базуватися на тому, який виробник випускає переважну кількість подібних елементів в конкретному пристрої.

Відео

Нерідко для оцінки залежності eдіелектриків, а також ємності конденсаторів від температури вказується температурний коефіцієнт діелектричної проникності:

і температурний коефіцієнт ємності:

(4)

Зв'язок між коефіцієнтами може бути отримана при врахуванні впливу температури на геометричні розміри конденсатора. Розглянемо конденсатор з обкладинками площею S і діелектриком з проникністю e і товщиною l.

, (5)

a l- температурний коефіцієнт лінійного розширення матеріалу діелектрика. Розглядаючи конденсатор з квадратними обкладинками зі стороною a, Можна показати, що якщо температурний коефіцієнт лінійного розширення металевих обкладок a lмо, То a S= 2a lмо. Для конденсатора при вільному розширенні матеріалу обкладок і конденсатора отримаємо

ТКЕ = a e + 2a lmo-a l (6)

Якщо електроди мають той же коефіцієнт лінійного розширення, що і діелектрик, на який, наприклад, нанесені тонкі і міцно з'єднані з ним металеві шари, службовці електродами, отримаємо

ТКЕ = a e + a l (7)

Якщо залежність ємності від температури носить лінійний характер, то величину ТКЕ(К-1) можна обчислити за формулою

(8)

де З 1, З 2- ємності при температурах T 1 і T 2 відповідно.

Якщо потрібно визначити значення температурного коефіцієнта ємності ТКЕдля конденсатора, то для цього за експериментальними даними будується графік C = f (Т), За яким за допомогою графічного диференціювання визначається ТКЕ(Рисунок 1.3). З цією метою через точку А, Що відповідає температурі Т A, Для якої потрібно визначити ТКЕ, Проводиться дотична. Потім будується трикутник (довільних розмірів) АВК.

Ставлення вертикального катета ВКдо горизонтального АВ(З урахуванням масштабів) дає похідну

(9)

Розділивши отриману величину на З Аотримаємо ТКЕ для температури Т A.

Слід пам'ятати, що в загальному випадку похідна не рівнозначна тангенсу кута нахилу дотичної до осі абсцис g, Так як тангенс якого кута - величина безрозмірна, а похідна в даному випадку має розмірність пФ / К.

  • Переклад
  • Tutorial

Вступ: я був здивований.

Кілька років тому, після більш ніж 25 років роботи з цими речами, я дізнався дещо нове про керамічних конденсаторах. Працюючи над драйвером світлодіодної лампи я виявив, що постійна часу RC-ланцюжка в моїй схемі не сильно змахує на розрахункову.

Припустивши, що на плату були упаяні не ті компоненти, я виміряв опір двох резисторів складали дільник напруги - вони були дуже точні. Тоді був Випаяв конденсатор - він так само був чудовий. Просто щоб переконатися, я взяв нові резистори і конденсатор, виміряв їх, і впаяли назад. Після цього я включив схему, перевірив основні показники, і очікував побачити що моя проблема з RC-ланцюжком вирішена ... Якби.

Я перевіряв схему в її природному середовищі: в корпусі, який в свою чергу сам по собі був зачехлён щоб імітувати кожух стельового світильника. Температура компонентів в деяких місцях досягала більш ніж 100ºC. Для впевненості, і щоб освіжити пам'ять я перечитав даташит на використовувані конденсатори. Так почалося моє переосмислення керамічних конденсаторів.

Довідкова інформація про основні типи керамічних конденсаторів.

Для тих хто цього не пам'ятає (як практично всі), в таблиці 1вказана маркування основних типів конденсаторів і її значення. Ця таблиця описує конденсатори другого і третього класу. Не вдаючись глибоко в подробиці, конденсатори першого класу зазвичай зроблені на діелектрику типу C0G (NP0).

Таблиця 1.

Нижня робоча температура Верхня робоча температура Зміна ємності в діапазоні (макс.)
символ Температура (ºC) символ Температура (ºC) символ Зміна (%)
Z +10 2 +45 A ± 1.0
Y -30 4 +65 B ± 1.5
X -55 5 +85 C ± 2.2
– – 6 +105 D ± 3.3
– – 7 +125 E ± 4.7
– – 8 +150 F ± 7.5
– – 9 +200 P ± 10
– – – – R ± 15
– – – – S ± 22
– – – – T +22, -33
– – – – U +22, -56
– – – – V +22, -82

З описаних вище на моєму життєвому шляху найчастіше мені траплялися конденсатори типу X5R, X7R і Y5V. Я ніколи не використовував конденсатори типу Y5V через їх екстремально високої чутливості до зовнішніх впливів.

Коли виробник конденсаторів розробляє новий продукт, він підбирає діелектрик так, щоб ємність конденсатора змінювалася не більше певних меж в певному температурному діапазоні. Конденсатори X7R які я використовую не повинні змінювати свою ємність більш ніж на ± 15% (третій символ) при зміні температури від -55ºC (перший символ) до + 125ºC (другий символ). Так що, або мені попалася погана партія, або щось ще відбувається в моїй схемі.

Не всі X7R створені однаковими.

Так як зміна постійної часу моєї RC-ланцюжка було куди більше, ніж це могло бути пояснено температурним коефіцієнтом ємності, мені довелося копати глибше. Дивлячись на те, наскільки спливла ємність мого конденсатора від прикладеного до нього напруги я був дуже здивований. Результат був дуже далекий від того номіналу, який був упаяний. Я брав конденсатор на 16В для роботи в ланцюзі 12В. Даташит говорив, що мої 4,7мкф перетворюються в 1,5мкф в таких умовах. цепояснювало мою проблему.

Даташит також говорив, що якщо тільки збільшити типорозмір з 0805 до 1206, то результуюча ємність в тих же умовах буде вже 3,4мкФ! Цей момент вимагав більш пильного вивчення.

Я знайшов, що сайти Murata® і TDK® мають класні інструменти для побудови графіків зміни ємності конденсаторів в залежності від різних умов. Я прогнав через них керамічні конденсатори на 4,7мкф для різних типорозмірів і номінальних напруг. на малюнку 1показані графіки побудовані Murata. Були взяті конденсатори X5R і X7R типорозмірів від 0603 до 1812 на напругу від 6,3 до 25В.

Малюнок 1. Зміна ємності в залежності від прикладеної напруги для обраних конденсаторів.

Зверніть увагу, що по-перше, при збільшенні типорозміру зменшується зміна ємності в залежності від прикладеної напруги, і навпаки.

Другий цікавий момент полягає в тому, що на відміну від типу діелектрика і типорозміру, номінальну напругу схоже ні на що не впливає. Я очікував би, що конденсатор на 25В під напругою 12В менше змінить свою ємність, ніж конденсатор на 16В під тим же напругою. Дивлячись на графік для X5R типорозміру 1206 ми бачимо, що конденсатор на 6,3 насправді поводиться краще, ніж його рідня на більшу номінальну напругу.

Якщо взяти більш широкий ряд конденсаторів, то ми побачимо, що це поведінка характерна для всіх керамічних конденсаторів в цілому.

Третє спостереження полягає в тому, що X7R при тому ж типорозмірі має меншу чутливість до змін напруги, ніж X5R. Не знаю, наскільки універсально це правило, але в моєму випадку це так.

Використовуючи дані графіків, складемо таблицю 2, Яка ніколи наскільки зменшиться ємність конденсаторів X7R при 12В.

Таблиця 2. Зменшення ємності конденсаторів X7R різних типорозмірів при напрузі 12В.

Ми бачимо стійке поліпшення ситуації зі зростанням розміру корпусу поки ми не досягнемо типорозміру 1210. Подальше збільшення корпусу вже не має сенсу.

У моєму випадку я вибрав найменший можливий типорозмір компонентів, оскільки цей параметр був критичний для мого проекту. У своєму невігластві я думав що будь-який конденсатор X7R буде так само добре працювати, як інший з тим же діелектриком - і був неправий. Щоб RC-ланцюжок заробила правильно я повинен був взяти конденсатор того ж номіналу, але в більшій корпусі.

Вибір правильного конденсатора

Я дуже не хотів використовувати конденсатор типорозміру 1210. На щастя, я мав можливість збільшити опір резисторів в п'ять разів, зменшивши при цьому ємність до 1мкФ. графіки на малюнку 2показують поведінку різних X7R конденсаторів 1мкФ на 16В в порівнянні з їх побратимами X7R 4,7мкф на 16В.

Малюнок 2. Поведінка різних конденсаторів на 1мкФ і 4,7мкф.

Конденсатор 0603 1мкФ поводиться так само, як 0805 4,7мкф. Разом узяті 0805 і 1206 на 1мкФ відчувають себе краще, ніж 4,7мкф типорозміру 1210. Використовуючи конденсатор 1мкФ в корпусі 0805 я міг зберегти вимоги до розмірів компонентів, отримавши при цьому в робочому режимі 85% від початкової ємності, а не 30%, як було раніше.

Але це ще не все. Я був неабияк здивований, бо вважав що все конденсатори X7R повиннімати подібні коефіцієнти зміни ємності від напруги, оскільки все виконан на одному і тому ж діелектрику - а саме X7R. Я зв'язався з колегою - фахівцем з керамічним конденсаторів 1. Він пояснив, що є багато матеріалів, які кваліфікуються як «X7R». Насправді, будь-який матеріал який дозволяє компоненту функціонувати в температурному діапазоні від -55ºC до + 125ºC зі зміною характеристик не більше ніж на ± 15% можна назвати «X7R». Так само він сказав, що немає будь-яких специфікацій на коефіцієнт зміни ємності від напруги ні для X7R, ні для будь-яких інших типів.

Це дуже важливий момент, і я його повторю. Виробник може називати конденсатор X7R (або X5R, або ще як-небудь) до тих пір, поки він відповідає допускам по температурному коефіцієнту ємності. Незалежно від того, наскільки поганий його коефіцієнт по напрузі.

Для інженера-розробника цей факт тільки освіжає старий жарт - «будь-який досвідчений інженер знає: читай даташит!»

Виробники випускають все більш мініатюрні компоненти, і змушені шукати компромісні матеріали. Для того щоб забезпечити необхідні ємнісного-габаритні показники, їм доводиться погіршувати коефіцієнти по напрузі. Звичайно, більш авторитетні виробники роблять все можливе, щоб звести до мінімуму несприятливі наслідки цього компромісу.

А як щодо типу Y5V, який я відразу відкинув? Для контрольного в голову, давайте розглянемо звичайний конденсатор Y5V. Я не буду виділяти якогось конкретного виробника цих конденсаторів - все приблизно однакові. Виберемо 4,7мкф на 6,3 в корпусі 0603, і ​​подивимося його параметри при температурі + 85ºC і напрузі 5В. Типова ємність на 92,3% нижче номіналу, або 0,33мкФ. Це так. Приклавши 5В до цього конденсатору ми отримуємо падіння ємності в 14 разів у порівнянні з номіналом.

При температурі + 85ºC і напрузі 0В ємність зменшується на 68,14%, з 4,7мкф до 1,5мкф. Можна припустити, що пролежав 5В ми отримаємо подальше зменшення ємності - від 0,33мкФ до 0,11мкФ. На щастя, ці ефекти не об'єднує. Зменшення ємності під напругою 5В при кімнатній температурі куди гірше, ніж при + 85ºC.

Для ясності, в даному випадку при напрузі 0В ємність падає від 4,7мкф до 1,5мкф при + 85ºC, в той час як при напрузі 5В ємність конденсатора збільшується від 0,33мкФ при кімнатній температурі, до 0,39мкФ при + 85ºC. Це повинно переконати вас дійсно ретельно перевіряти всі специфікації тих компонентів, які ви використовуєте.

висновок

В результаті цього уроку я вже не просто вказую типи X7R або X5R колегам або постачальникам. Замість цього я вказую конкретні партії конкретних постачальників, які я сам перевірив. Я також попереджаю клієнтів про те, щоб вони перевіряли специфікації при розгляді альтернативних постачальників для виробництва, щоб гарантувати що вони не зіткнуться з цими проблемами.

Головний висновок з усієї цієї історії, як ви напевно здогадалися, це: «читайте даташіта!». Завжди. Без виключень. Запитайте додаткові дані, якщо даташит не містить достатньої інформації. Пам'ятайте, що позначення керамічних конденсаторів X7V, Y5V і т.д. абсолютно нічого не говорять про їх коефіцієнтах по напрузі. Інженери повинні перевіряти дані щоб знати, реально знати про те, як використовуються конденсатори будуть вести себе в реальних умовах. Загалом, майте на увазі, в нашій божевільної гонці за меншими і меншими габаритами це стає все більш важливим моментом кожен день.

про автора

Марк Фортунатопровів більшу частину життя намагаючись зробити так, щоб ці неприємні електрони опинилися в потрібний час в потрібному місці. Він працював над різними речами - від систем розпізнавання мови і мікрохвильової апаратури, до світлодіодних ламп (тих, які регулюються правильно, зауважте!). Він провів останні 16 років допомагаючи клієнтам приручити їх аналогові схеми. Г-н Фортунато зараз є провідним фахівцем підрозділу комунікаційних і автомобільних рішень Maxim Integrated. Коли він не пасе електрони, Марк любить тренувати молодь, читати публіцистику, дивитися як його молодший син грає в лакросс, а старший син грає музику. В цілому, він прагне жити в гармонії. Марк дуже шкодує, що більше не зустрінеться з Джимом Вільямсом або Бобом Пизом.

виноски

1 Автор хотів би подякувати Кріса Буркетта, інженера по застосуванню з TDK за його пояснення «що тут, чорт візьми, відбувається».

Murata є зареєстрованим товарним знаком компанії Murata Manufacturing Co., Ltd.

TDK є зареєстрованим знаком обслуговування і зареєстрованим товарним знаком TDK.

P.S.На прохання трудящих - порівняльне фото конденсаторів різних типорозмірів. Крок сітки 5мм.