回路の適切なコンデンサ値を選択すると、本物の頭のように見えることがあります。しかし、心配しないでください、私はしばらく電気部品供給ゲームに参加しています。私はあなたのためにそれを分解するためにここにいます。
まず、コンデンサが実際に何をするかについて話しましょう。コンデンサは電気エネルギーを保存および放出します。彼らはあなたのサーキット内の小さな充電式のバッテリーのようであり、彼らは多くの重要な役割を果たしています。不要な電気ノイズを除外したり、電圧の変動を滑らかにしたり、タイミングサーキットに役立つこともあります。
コンデンサの値はファラド（f）で測定されますが、ほとんどの現実の世界の回路では、マイクロファラッド（μF）、ナノファラッド（NF）、ピコファラド（PF）などのはるかに小さなユニットを扱います。では、どの価値を必要としているかをどのように把握しますか？
回路の要件を理解する
最初のステップは、あなたの回路が何をすべきかを本当に理解することです。さまざまなアプリケーションが異なるコンデンサ値を必要とします。
電源フィルタリング
電源回路に取り組んでいる場合、コンデンサの主な仕事の1つは、リップル電圧を除外することです。 Rippleは、DC電源の整流器を貫くAC電圧の少しです。これには比較的大きな値を持つコンデンサが必要です。たとえば、小さな電子デバイスの単純な線形電源では、100μf〜1000μfの範囲のコンデンサを使用する場合があります。これらのより大きな値コンデンサは、電圧の変動を滑らかにし、より安定したDC出力を提供するのに十分な電荷を保存できます。
小さなオーディオアンプの電源を構築しているとしましょう。アンプの現在の需要を処理し、電圧を安定させることができるコンデンサが必要です。ここでは、470μfのコンデンサが良い選択かもしれません。それらの小さな電圧スパイクとディップを吸収するので、アンプはきれいな電源を獲得します。
タイミングサーキット
オシレーターやパルスに見られるように、タイミング回路では回路を生成する回路では、時定数を設定するためにコンデンサ値が重要です。 rc（抵抗 - コンデンサ）回路の時定数（τ）は式τ= r×cで与えられます。ここで、rは抵抗、cは静電容量です。適切な抵抗器とともに適切なコンデンサ値を選択することにより、コンデンサの充電と排出の速さを制御することができ、回路の周波数またはタイミングが決定されます。
たとえば、正方形の波を生成するために使用される単純な555タイマー回路では、コンデンサ値は出力信号の周波数に直接影響します。より低い周波数信号が必要な場合は、より大きなコンデンサ値を使用します。約1Hzの周波数が必要だとします。 10μFのコンデンサを選択し、適切な抵抗器とペアにして、目的の時定数を取得できます。
カップリングとデカップリング
コンデンサは、アンプおよびその他の信号処理回路の結合とデカップリングにも使用されます。カップリングコンデンサは、DCコンポーネントをブロックしながら、回路のある段階から別の段階にAC信号を渡すために使用されます。このためには、通常、信号の周波数範囲に応じて、0.1μF〜10μFの範囲のコンデンサを使用します。
一方、デカップリングコンデンサは、統合回路（IC）のようなコンポーネントに電荷の局所貯留層を提供するために使用されます。それらは、電源ラインを介して導入できる騒音と干渉を減らすのに役立ちます。デカップリングコンデンサの共通の値は0.1μfです。 ICの電源ピンで電圧を安定させるために、必要に応じて電荷を迅速に供給または吸収できます。
電圧定格を考慮します
必要な静電容量値のアイデアが得られたら、コンデンサの電圧定格についても考える必要があります。電圧定格は、コンデンサが安全に処理できる最大電圧です。定格よりも高い電圧を適用すると、コンデンサが分解して故障し、回路に損傷を与える可能性があります。
回路用のコンデンサを選択するときは、回路内にある最大電圧よりも高い電圧定格でコンデンサを選択してください。経験則は、予想される最大電圧より少なくとも50％高い電圧定格のコンデンサを選択することです。たとえば、回路の最大電圧が12Vの場合、少なくとも18Vの電圧定格のコンデンサが必要です。
温度と耐性
温度は、コンデンサの性能にも影響を与える可能性があります。一部のコンデンサは、他のコンデンサよりも温度変化に敏感です。広い温度範囲で動作する回路の場合、低温係数を持つコンデンサを選択する必要がある場合があります。
耐性は別の要因です。コンデンサの耐性は、実際の容量が定格値からどれだけ逸脱できるかを示します。最も一般的な目的回路では、許容度が±5％または±10％のコンデンサでは問題ありません。しかし、いくつかの高い周波数発振器のように、正確な静電容量値が重要である回路では、±1％のような耐性が強いコンデンサが必要になる場合があります。
実際の - 世界の例
コンデンサの選択が重要ないくつかの実際の - 世界の電気部品を見てみましょう。
あなたが扱っている場合DAFギアボックスアクチュエータ4213550120、421355012R、フィルタリングとタイミングにコンデンサを使用するコントロール回路がおそらくあります。アクチュエータへの電源は安定する必要があるため、電源フィルタリングに適切なコンデンサを選択する必要があります。主な電力スムージングには、大きな値電解コンデンサを使用することができますが、コントロールICでのデカップリングには、より小さなセラミックコンデンサを使用できます。
のためにDAF 2184202水ポンプ、電磁クラッチ付き、電磁クラッチの制御回路は、タイミングとノイズ抑制にコンデンサを使用する場合があります。クラッチのエンゲージメントと解放のタイミングは非常に重要であるため、タイミング回路のコンデンサ値を慎重に選択する必要があります。
DAF 1916689ソレノイドバルブまた、独自の電気要件があります。コンデンサをソレノイドドライバー回路で使用して、バルブを不規則に動作させる可能性のある電気ノイズを除外できます。コンデンサ値を選択する際に、ソレノイドの電圧と電流要件を考慮する必要があります。
テストと反復
すべての計算と調査を行ったとしても、さまざまなコンデンサ値で回路をテストすることをお勧めします。時には、最初のデザインで説明していないかもしれない実際の世界サーキットには要因があります。計算した値から始めて、小さな調整を行い、回路のパフォーマンスを確認できます。
たとえば、オーディオフィルター回路を構築している場合、目的のカットオフ周波数に基づいてコンデンサ値から始めることができます。しかし、回路をテストすると、音質が正しくないことがわかります。さまざまなコンデンサの値を試すことで、罰金を科せられます - 回路を調整して最高のパフォーマンスを得ることができます。
結論
回路の適切なコンデンサ値を選択することは、電圧の定格、温度、耐性、時には試行と - エラーなどの要因を考慮して、回路の要件を理解する組み合わせです。それは多くの作業のように思えるかもしれませんが、それを正しくすることで、回路のパフォーマンスに大きな違いをもたらすことができます。
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参照
- ポール・ホロウィッツとウィンフィールドヒルによるエレクトロニクスの芸術
- ロバート・L・ボイルスタッドとルイ・ナシェルスキーによる電子機器と回路理論
