|
Рабочее напряжение
• Будет ли изменяться полярность напряжения на конденсаторе при работе схемы,
или же просто будет происходить изменение величины постоянного напряжения? Если напряжение на конденсаторе переменное, то
использование электролитических конденсаторов полностью исключено.
• Рассчитан ли конденсатор на величину прикладываемого постоянного напряжения
с добавкой ожидаемого напряжения сигнала (пиковое значение напряжения весьма отличается от среднеквадратического)?
• Сможет ли конденсатор выдержать максимально возможное высоковольтное напряжение
схемы, приложенное к конденсатору? Если нет, то какие меры
должны быть предприняты, чтобы исключить ситуацию, при которой напряжение на конденсаторе превысит его рабочее.
Требуемая точность изготовления
• Является ли точное значение емкости конденсатора абсолютно необходимым? Если
компонент является частью схемы фильтра или эквалайзера, то необходимо использовать компоненты с высокой точностью изготовления,
например, полистироловые конденсаторы, полипропиленовые (их в настоящее время изготавливают с точностью +1 %), либо посеребренные
слюдяные.
• Согласование: является ли конденсатор составной частью пары элементов, таких,
например, как конденсаторы связи в двухтактном усилителе, либо соответствующим компонентом второго стереофонического канала?
Если это так, то из значения должны быть подогнаны очень точно.
Температурный режим
Будет ли конденсатор при работе нагреваться и какой температурный режим ожидается? Вызовут ли изменения емкости изменения
в работе схемы? Как правило, рабочая температура конденсатора не должна превышать 50°С (так как сопротивление диэлектрика
снижается с увеличением температуры). Следует учитывать, что и эта температура может быть значительно снижена более эффективным
теплоотводом, так как повышенные температуры значительно сокращают срок службы электролитических конденсаторов.
Значение номинальной емкости конденсатора
Каждый вид конденсаторов имеет ограниченный диапазон своих номинальных значений емкости, поэтому, если, например, необходим
конденсатор с емкостью 330 мкФ, то только электролитический конденсатор сможет обеспечить такую величину емкости (правда,
при достаточно больших размерах и денежных затратах).
Токи утечки и величина tgδ
• Насколько важны для работы схемы будут токи утечки? Для шунтирующего катодного
конденсатора или сглаживающего конденсатора высоковольтного блока можно допустить протекание незначительных токов утечки.
А вот, на пример, для сеточного конденсатора связи не допускается протекание токов утечки ни при каких обстоятельствах.
• Оказывает ли этот компонент схемы влияние на окончательное качество звучания?
Конденсаторы играют исключительно важное значение в цепях прохождения сигнала, однако, ток сигнала протекает и через высоковольтный
источник питания, поэтому высоковольтные сглаживающие и шунтирующие конденсаторы также являются одинаково важными компонентами
схемы. Сглаживающие конденсаторы в цепях, задающих напряжения смещения, могут иметь менее важное значение, если по этим
цепям исключается прохождение сигнала.
Микрофонный эффект
Емкость плоского конденсатора выражается следующим образом:
Объединяя эти два соотношения и выражая из них напряжение, можно получить:
Для всех конденсаторов в большей или меньшей степени характерен микрофонный эффект. Причина этого явления очень проста.
Необходимо предположить, что на обкладках конденсатора хранится заряд:
Так как заряд Q, площадь А, ε0 и εr являются постоянными
величинами, то при изменении расстояния между обкладками конденсатора напряжение на нем должно изменяться. Этот эффект положен
в основу работы всех студийных конденсаторных микрофонов. А также вездесущих электретных микрофонов, устанавливаемых в портативные
звукозаписывающие устройства.
Однако эффект является обратимым: изменение напряжения на конденсаторе приводит к изменению сил взаимодействия между
его обкладками, а если они имеют возможность перемещаться, то это вызовет механические колебания. Этот принцип заложен в
основу работы электростатических громкоговорителей.
Может казаться, что обкладки пленочного пластикового конденсатора свернуты настолько плотно, что никакие перемещения
обкладок не будут возможны. Однако автор однажды собрал схему стабилизированного высоковольтного источника питания, в котором
выходной шунтирующий конденсатор громко свистел на частоте около 2 кГц. Схема была определена как нестабильная даже быстрее,
чем был подготовлен к работе осциллограф.
Проблему микрофонного эффекта в конденсаторах можно пытаться преодолеть тремя путями, перечисленными ниже по убывающей
степени желательности.
• Следует избегать применения конденсаторов в схемах. В ограниченных пределах
такое все же оказывается возможным.
• Следует предохранять конденсатор о воздействия вибраций. Конденсаторы схем,
по которым проходит сигнал низкого уровня, оказываются более чувствительными к проявлению микрофонного эффекта по сравнению
с конденсаторами, по которым проходит сигнал высокого уровня. Таким образом, схемы предусилителей оказываются наиболее чувствительными,
поэтому их следует особенно тщательно предохранять от вибраций. Эти меры гораздо легче предусмотреть на этапе проектирования,
чем вносить изменения в уже готовую схему.
• Конденсаторы, как и все физические объекты, имеют свою собственную частоту механического, или акустического резонансов.
Если частота возбуждения совпадет с этой частотой, то можно будет услышать звук, точно так же, как будет звучать камертон
на какой-то определенной звуковой частоте. Если же механически приглушить звук, приклеив конденсатор к какой-нибудь иной
поверхности, то резонанс будет нарушен, поскольку изменится собственная частота колебаний. Учитывая, что конденсаторы переносят
непродолжительный нагрев, использование для этих целей обычного термопистолета с пластиковыми палочками является идеальным.
Не существует никаких ограничений, запрещающих использование всех трех способов одновременно, если проблема микрофонного
эффекта стала серьезной. Неплохой проверкой на наличие микрофонного эффекта является способ, когда надо прикоснуться пластмассовой
палочкой (во избежание поражения электрическим током) к каждому компоненту схемы при включенном питании. При этом надо внимательно
прислушиваться к громкоговорителю. Результат испытания может очень сильно удивить своими результатами!
Шунтирование
С увеличением частоты реактивная проводимость конденсаторов возрастает, однако, если параллельно такому конденсатору
включить конденсатор меньшей емкости, то составной конденсатор по своим свойствам будет в большей степени приближаться к
идеальному конденсатору. Ранее использованию шунтирующих конденсаторов придавали очень большое значение, однако, современные
электронные схемы работают на гораздо более высоких частотах, поэтому конструкция современных конденсаторов должна была
значительно улучшиться, что значительно уменьшило необходимость использовать прием шунтирования.
Простое правило, используемое на практике, гласит, что отношение значений емкости основного конденсатора к емкости шунтирующего
должно выражаться приблизительным соотношением 100:1. Для очень старых конденсаторов может понадобиться использовать более
одного шунтирующего конденсатора. Например, для электролитического конденсатора с емкостью 220 мкФ понадобится шунтирующий
пленочный пластиковый конденсатор с емкостью 2,2 мкФ. Возможно, что дополнительно понадобится еще и конденсатор 2,2 нФ,
однако продолжать процесс дальше не имеет смысла, так как индуктивность проводов, необходимых для подключения конденсаторов,
значительно увеличится. Для современных же типов конденсаторов использование только одного шунтирующего будет вполне достаточно.
Выводы любого компонента схемы имеют собственную индуктивность, поэтому следует всегда помнить, что не может существовать
точки для идеального выполнения шунтирования конденсатора, так как он просто физически должен отстоять на каком-то расстоянии
от точки установки его в схеме. Так, конденсаторы источника питания должны шунтироваться на нагрузке, а не на электролитическом
конденсаторе источника питания. Достаточно часто просто не представляется возможным подключить все эти конденсаторы непосредственно
между выводом выходного высоковольтного трансформатора и катодным обратным проводом выходной лампы (или
ламп), однако можно, и просто необходимо, подключать шунтирующие конденсаторы между этими точками (рис. 5.9).
Рис. 5.9 Подключение шунтирующих конденсаторов
Весьма полезным приближением при рассмотрении схемы любой цепи является прием, когда каждый провод рассматривается как
бы проходящим по воздуху и имеющим собственную индуктивность. Далее следует предположить, что на цепь воздействует сильное
электромагнитное поле высокой частоты, которое наводит сильные токи в каждом проводнике. Следует заметить, что
данное приближение не очень-то сильно отличается от реального положения дел, поскольку в жизни имеется большое количество
различных радиочастотных наводок и помех. Именно по этой причине шунтирующий конденсатор, предназначенный для образования
в составном конденсаторе идеальной короткозамкнутой цепи по высокой частоте, должен быть подключен в схеме с минимально возможными
по длине проводами (для уменьшения паразитной индуктивности). Таким образом, шунтирующий конденсатор небольшой емкости должен
располагаться как можно ближе к нагрузке, тогда как конденсатор большой емкости может располагаться дальше от нее. Каждый
конденсатор должен подключаться к нагрузке с использованием отдельных выводов, то есть они должны образовывать как бы звезду
в точке подключения к нагрузке, так как это уменьшит фоновые помехи земли. Даже если все соединения будут иметь не очень
аккуратный вид, все равно, пусть они будут.
|
