Как определить категорию конденсаторов по внешнему виду. Виды и параметры конденсаторов
Конденсатором называют элемент электрической цепи, предназначенный для использования его емкости. Конденсатор представляет собой систему из двух электродов (обкладок), разделенных диэлектриком, и обладает способностью накапливать электрическую энергию.
Приложенное переменное напряжение к конденсатору отстает от протекающего в нем переменного тока на угол сдвига фаз равный 90 0 .
Соответствующая схема преобразует эти изменения напряжения в сигнал, который отправляется в предусилитель. Мощность, требуемая микрофоном этого типа, обеспечивается фантомным источником питания 48 вольт, обычно поставляемым с помощью предусилителей и входов микшера.
Диафрагмы конденсаторных микрофонов состоят из чрезвычайно тонкого металлического или металлического пластика толщиной, подобной толщине пластиковых пищевых пленок. Эта тонкость дает пропускную способность конденсаторных микрофонов очень высокой точности и делает их чрезвычайно чувствительными к переходным процессам, например, к первому звуку, создаваемому палочкой на барабанном барабане. Помимо того, что конденсаторные микрофоны являются теми, которые передают наименее акустический цвет, область их чувствительности намного шире, чем у других микрофонов, что обеспечивает большую гибкость.
Условно-графические обозначения конденсаторов приведены на рис 2.1.
2.1. Классификация конденсаторов
Конденсаторы классифицируются по следующим признакам:
В зависимости от характера изменения емкости конденсаторы подразделяются на:
постоянные – емкость конденсатора постоянна и не может быть изменена в процессе эксплуатации;
Эта лучшая чувствительность также дает звукоинженеру возможность лучше воспринимать атмосферу комнаты, что может значительно способствовать реалистичности записи. Конденсаторные микрофоны более хрупкие, чем динамические микрофоны с звуковой катушкой, но более устойчивые, чем ленточные микрофоны. Из-за их чувствительности к низкочастотному шуму и хрупкости их диафрагмы, конденсаторные микрофоны всегда используются с эластичной подвеской, часто связанной с поп-фильтром. Это не означает, однако, что конденсаторные микрофоны не могут использоваться на сцене, но что окружающая среда должна контролироваться, как на профессиональных шоу, где закреплены кабели, микрофоны, оборудованные эластичной подвеской -вибрации и доступ к сцене, предназначенной для профессиональных сотрудников.
переменные - емкость конденсатора может изменяться механически в любое время в определенных пределах многократно;
подстроечные – емкость конденсатора может изменяться в любое время в ограниченных пределах и ограниченное число раз. Такие конденсаторы применяются для регулировки и подстройки РЭА;
термоконденсаторы – емкость конденсатора резко меняется под воздействием температуры;
Поскольку технология конденсаторов более сложна и требует более длительного времени производства, чем динамические микрофоны, конденсаторы хорошего качества сравнительно дороже. Конденсаторные микрофоны идеально подходят для записи голоса, акустических гитар, пианино, оркестровых инструментов, саксофонов, ударных и звуковых эффектов. Так как конденсаторные микрофоны наиболее часто используются в студии, мы сосредоточимся на остальной части этого руководства по применению этого типа микрофона.
В капсуле микрофона находится очень важная сборка диафрагмы, которая преобразует звуковое давление в электрический сигнал. размер диафрагмы, давайте возьмем пример громкоговорителей и наблюдаем, что происходит по их размеру, чем больше вуферы, тем больше вероятность того, что они будут генерировать низкие частоты и тем меньше они могут создавать высокие частоты. Как правило, это относится и к диаметру микрофонов.
вариконды – емкость конденсатора резко меняется в зависимости от приложенного напряжения.
В зависимости от назначения конденсаторы подразделяются на:
конденсаторы общего назначения - диапазон номинальной емкости таких конденсаторов от 10 пФ до 10 000 мкФ, рабочее напряжение до 1000 В, допустимое отклонение от номинального от ±5% до ±30);
Обычно отношение сигнал-шум микрофона в целом частично зависит от размера диафрагмы. Чем больше размер диафрагмы, тем больше потенциальная чувствительность к звуковому давлению и тем сильнее выходной сигнал. Несомненно, они чрезвычайно точны во всем слышимом диапазоне от 20 Гц до 20 кГц.
Однако небольшое отношение сигнал-шум маленьких капсул связано с использованием электронных трюков и делает их более полезными для проведения измерений, чем для записи. При правильном проектировании и изготовлении они обычно имеют плоскую полосу частот от 20 Гц до 18 кГц.
высокочастотные – такие конденсаторы имеют малую индуктивность выводов и предназначены для работы в высокочастотных цепях;
высоковольтные – такие конденсаторы имеют рабочее напряжение от 1 кВ до 50 кВ и предназначены для работы в высоковольтных цепях;
импульсные – это конденсаторы, предназначенные для работы в импульсных цепях;
Их диафрагмы также достаточно велики, чтобы генерировать приемлемые отношения сигнал-шум для профессионального использования. Большие диафрагмы обычно генерируют лучшие отношения сигнал-шум и большую чувствительность, без необходимости применения дополнительных коэффициентов усиления, обычно считается, что чем больше они, тем лучше. Большие капсулы также генерируют более точные низкие частоты, что оценивается на бумаге во время лабораторных испытаний, но также и особенно при прослушивании. Большие капсулы имеют эффект близости, что означает, что звук становится более «взрывоопасным» по мере приближения к источнику звука.
пусковые – это конденсаторы,допускающие работу при больших кратковременных токах. Они предназначены для работы с электродвигателями;
помехоподавляющие – это конденсаторы, предназначенные для подавления импульсных помех по цепям питания. К ним относятся опорны и проходные конденсаторы.
В зависимости от способа защиты от внешних факторов конденсаторы разделяются на:
Как и в случае с большими громкоговорителями и диафрагмами, ширина полосы больших капсул падает с 14 кГц. Этот недостаток, который может быть приемлемым во многих случаях, может привести к отсутствию блеска источников звука, содержащих много высоких частот.
Важно знать диаметр диафрагмы. Расширение высокочастотного отклика больших капсульных микрофонов Высокочастотное затухание, вызванное микрофонами с большой диафрагмой, является проблемой, с которой дизайнеры микрофонов работают в течение многих лет. Эта проблема в основном такова: большие диафрагмы имеют массу, большую, чем самые маленькие диафрагмы; поэтому им сложнее реагировать на высокочастотные звуковые волны, которые вибрируют быстрее.
неизолированные - которые не допускают соприкосновения с корпусом РЭА;
изолированные - которые допускают соприкосновения с корпусом РЭА;
герметизированные – которые имеют герметичную конструкцию корпуса;
незащищенные – конденсаторы, не имеющие защитный корпус;
защищенные – конденсаторы, имеющие защитный корпус;
Одним из решений, используемых некоторыми производителями, является сокращение других частот, а затем усиление сигнала в целом. Недостатком этого решения является то, что он требует использования большего количества электронных компонентов, что в целом увеличивает фоновый шум на схеме. Он позволяет слегка увеличить чувствительность диафрагмы до кратчайших звуковых волн, что позволяет диафрагме более точно реагировать на высокие частоты.
Термин направленность используется для описания реакции микрофона на источники звука из нескольких направлений. Каждая из директив имеет свое место и ее использование в процессе регистрации. Обратите внимание, что классическое определение направленности лучше всего подходит, когда звуки достигают микрофона по оси, т.е. когда они перпендикулярны плоской поверхности диафрагмы. В общем, чем выше частота, тем больше микрофоны становятся «направленными». Другими словами, капсулы обычно менее чувствительны к высоким частотам, которые не находятся на оси.
уплотненные – конденсаторы, имеющие уплотненную органическими веществами конструкцию корпуса.
По материалу используемого диэлектрика конденсаторы разделяются на:
Конденсаторы с органическим, неорганическим газообразным и оксидным диэлектриками. Вид диэлектрика определяет основные параметры конденсаторов и входит в обозначение конденсаторов.
Это явление обычно более значимо с большими капсулами, чем с небольшими. Кардиоидная направленность Кардиоидная картина, вероятно, наиболее распространена. Это его сходство с формой сердца, которая дала ему свое имя. Кардиоидные микрофоны являются однонаправленными, то есть они получают звук, главным образом, в передней части капсулы. Задняя часть капсулы отвергает звуки, которые достигают ее, позволяя звуковому инженеру изолировать источник сигнала от других фоновых звуков и звуков. Кардиоидные узоры обычно имеют эффект близости, т.е. увеличение средних низких частот по мере уменьшения расстояния между источником звука и микрофоном.
Постоянные конденсаторы
Постоянным конденсатором называют конденсатор,емкость которого постоянна и не может быть изменена в процессе эксплуатации.
Параметры постоянных конденсаторов
К основным параметрам конденсатора относятся:
Номинальное значение емкости , которое указывается на корпусе конденсатора. Согласно ГОСТ 2825-67 конденсаторы имеют шесть рядов номинального сопротивления: Е3, Е6, Е12, Е24, Е48, Е96. Числа указывают количество номинальных значений в каждой декаде. Так ряд Е6 имеет 6 значений емкости в пределах декады: 1,0; 1,5; 2,2; 3,3; 4,7; 6,8; а ряд Е24 – 24 значения емкости в пределах декады: 1,0; 1,1; 1,2; 1,3; 1,5; 1,6; 1,8; 2,0; 2,2; 2,4; 2,7; 3,0; 3,3; 3,6; 3,9; 4,3;4,7; 5,1; 5,6; 6,2; 6,8; 7,5; 8,2; 9,1.
Эффект близости более значителен, когда мы находимся в присутствии больших капсул и низких частот. Всенаправленные датчики захватывают резонанс комнаты, а также источник звука, и создают более открытый звук по сравнению с более «направленным» качеством срабатывания кардиоидов. Одним из последствий является то, что он несколько менее чувствителен к движениям возбужденного певца, например.
Другим следствием этого является то, что он требует меньшего выравнивания. Направленность в 8 или двунаправленная Направленность в 8 или двунаправленная чувствительна на двух противоположных гранях микрофона и отклоняет звуки, идущие по бокам. Подобно кардиоидной направленности, он имеет эффект близости.
Номинальное значение сопротивления резистора может быть получено
умножением указанных в ряде чисел на 10 n .
Допуск – максимально допустимое отклонение номинальной емкости в %. Согласно ГОСТ 9661-73 допуск для конденсаторов до 10 пФ указывается в пикофарадах, а для конденсаторов с емкостью более 10 пФ в процентах. Ряд допусков для конденсаторов и их кодированные обозначения приведены в таблице 2.1.
8-диаграмма идеально подходит для записи дуэтов или личных интервью с помощью одного микрофона. Боковое отклонение звуков на -40 дБ также идеально подходит для изоляции инструмента, такого как ловушка от остальной части батареи. Это идеально, когда вы хотите захватить идеальную точку записи таких инструментов, как фортепиано или некоторые части барабанов. Суперкардиоиды также идеально подходят для живых записей, где очень важно изолировать различные источники, например, когда необходимо избегать сигналов голоса и инструмента, исполняемого певцом «Переполнение» один над другим.
Номинальное напряжение . Это значение напряжения, обозначенное на конденсаторе, при котором он может работать в заданных условиях в течении срока службы с сохранением параметров в допустимых пределах. Значения ряда номинальных напряжений установлены ГОСТ 9665-77 и приведены в таблице 2.1.
Таблица 2.1 – Допускаемые отклонения емкости от номинального значения и номинальные напряжения постоянных конденсаторов, а также их кодированные обозначения
Фиксированные микрофоны с постоянной направленностью против многонаправленные микрофоны. Микрофоны, которые являются наименее дорогими для производства, - это микрофоны с фиксированной направленностью. С кардиоидами отверстия в задней части капсулы производят физические эффекты однонаправленной диаграммы. Следовательно, это фиксированная направленность. Запечатывая заднюю часть капсулы, можно получить еще одну фиксированную направленность, в этом случае всенаправленную диаграмму. Суперкардиоиды используют другую архитектуру.
В большинстве случаев, поскольку электронный блок отличается от одного направления к другому, трудно создавать взаимозаменяемые капсульные микрофоны. Чтобы интегрировать несколько направлений в один микрофон, секрет заключается в том, чтобы поместить два кардиоида обратно в спину, используя различные электронные трюки. Всенаправленная направленность может быть достигнута путем соединения двух кардиоидов назад друг к другу по фазе. Путем повторной регулировки полярности и выходного уровня получается суперкардиоид.
Допуск, % |
Кодированное обозначение |
Номинальное напряжение, В |
Кодированное обозначение |
||
Латиница |
Кириллица |
Латиница |
Кириллица |
||
Кодированное Одна сторона может показаться странной, поскольку певец контролирует сигнал микрофона с помощью гарнитуры. Причина в том, что одна из двух сторон микрофона находится в фазе с интерпретатором. а другой нет. Лучшие результаты мониторинга получаются при разговоре со стороны, которая находится в фазе. Ориентация диафрагмы в головке микрофона определяет, должен ли источник звука располагаться сверху или сбоку микрофона. Даже если вы не можете говорить о правиле в этом вопросе, с диафрагмами среднего размера звук обычно берется сверху, а с большими диафрагмами звук скорее боковым. Как видно из главы, посвященной разным направлениям, фронтальные датчики обычно имеют фиксированную направленность, в то время как микрофоны с боковой подачей дают возможность помещать свои капсулы назад, чтобы созданы взаимозаменяемые направления. обозначение | |||||
Латиница |
Кириллица | ||||
Тангенс угла диэлектрических потерь. Это относительная доля активных потерь в диэлектрике и для постоянных конденсаторов <<1.
Независимо от используемой направленности, практичность лобового захвата и фронтальных датчиков также связана с логистикой. Микрофоны с фронтальным звуком обычно могут найти место в гораздо более узких местах, например, между элементами батареи, чем микрофоны с боковым звуком. Это объясняет, среди прочего, почему у профессиональных звукорежиссеров все еще есть несколько типов микрофонов в их микрофонной коробке!
Электронные компоненты микрофонов
Как мы видели ранее, капсула микрофона отвечает за преобразование звуковых волн в электрические сигналы. Другим важным компонентом микрофонов является предусилитель, который обрабатывает звуки, поступающие из капсулы, чтобы они могли передаваться по кабелю на внешний предусилитель или консоль.
Температурный коэффициент емкости (ТКЕ) – это относительное изменение емкости конденсатора. при изменении температуры на 1 градус. Все постоянные конденсаторы по ТКЕ разделяются на две группы. Для слюдяных, полистирольных, фторопластовых, керамических, поликарбонатных и некоторых других конденсаторов зависимость емкости от температуры практически линейна. В этой группе конденсаторы в зависимости от температурной зависимости емкости разделяются на группы, каждая из которых характеризуется своим ТКЕ. Характеристика и маркировка таких конденсаторов приведена в таблице 2.2. Если зависимость емкости от температуры нелинейная, то температурную стабильность таких конденсаторов характеризуют относительным изменением емкости при переходе от комнатной температуры (20 О С) к предельным значениям рабочей температуры. Характеристика и маркировка таких конденсаторов приведена в таблице 2.3.
Таблица 2.2 – Характеристики температурной стабильности емкости постоянных
конденсаторов с линейной зависимостью емкости от температуры
Обозначение ТКЕ |
Номинальное значение ТКЕ (10 -6 ,К -1) |
Цветовой код (полоска или точка). |
Буквенное кодирование |
Красный +фиолетовый | |||
Коричневый | |||
Голубой+красный | |||
Оранжевый | |||
Фиолетовый | |||
Оранжевый+оранжевый | |||
Желтый+оранжевый | |||
Таблица 2.3 – Характеристики температурной стабильности емкости постоянных конденсаторов с нелинейной зависимостью емкости от температуры
Обозначение группы ТКЕ |
Допустимое изменение емкости в % в интервале температур от -60 до +85 О С |
Цветовой код (полоска или точка). В качестве второго цвета может использоваться цвет корпуса |
Буквенное кодирование |
Оранжевый+черный | |||
Оранжевый+красный | |||
Оранжевый+зеленый | |||
Оранжевый+голубой | |||
Оранжевый+фиолетовый | |||
Оранжевый+белый |
Конструктивно любой конденсатор можно представить двумя токопроводящими областями (обычно это пластины), на которых скапливаются электрические заряды противоположных знаков и зоны диэлектрика между ними. Используемые для них материалы и размеры пластин с различными свойствами изолирующего слоя влияют на электрические характеристики конструкции и область ее применения. Также они определяют варианты классификации.
Принципы систематизации
Конденсаторы для общего назначения
широко распространены, используются во многих сферах, особенно в радиоэлектронике. К ним не предъявляют особых требований по условиям эксплуатации. А вот модели специального назначения должны надежно работать при определенном значении напряжения, частоты, импульсах тока, больших электромагнитных помехах или увеличенных токах при запуске двигателей и других специальных факторах.
Принципы классификации по регулированию емкости
Основным критерием конденсатора является его емкость. Характер ее изменения определяет механическую конструкцию.
Модели постоянной емкости не могут изменять ее при работе, этим занимаются специально созданные изделия с переменной емкостью и различными способами управления:
механическим регулированием взаимного расположения пластин;
отклонением питающего напряжения;
нагревом или охлаждением.
Конденсаторы подстроечные не созданы для длительной, постоянной работы в схеме с оперативной настройкой емкости. Их назначение - первоначальная наладка и периодическая корректировка параметров электрических цепей с малым диапазоном регулирования емкости.
Нелинейные конденсаторы
изменяют емкость в зависимости от значения приложенного напряжения или температуры рабочей среды, но не по прямолинейной зависимости. Варикондами
называют конструкции, у которых емкость зависит от разности потенциалов. приложенной к обкладкам, а термоконденсаторами
- от нагрева или охлаждения.
Конденсаторы с конструкцией для навесного монтажа отличаются большим разнообразием выполненных выводов, которые могут быть созданы:
из мягкого или жесткого сплава;
с аксиальным либо радиальным расположением;
круглого профиля;
прямоугольного ленточного сечения;
с опорным винтом;
под проходную шпильку;
с креплением посредством винта или болта.
Конденсаторы, созданные для печатного монтажа , выпускаются с неупругими круглыми выводами для удобного размещения на платах с электронными деталями.
Устройства, предназначенные для поверхностного монтажа , принято обозначать индексом «SDM». Их особенность заключается в том, что выводами обкладок служат части корпуса.
Конденсаторы серии Snap in (с защелкивающимися выводами) относятся к последним современным разработкам. Они снабжены выводами, которые при установке в отверстия на плате жестко соединяются с ней. Это сделано для удобства из пайки.
Модели, снабженные выводами под винт , имеют резьбу для подключения к схеме. их используют в силовых цепях и блоках питания, работающих с большими токами. Такие выводы легко закреплять на радиаторах для уменьшения тепловых нагрузок.
Незащищенные конденсаторы предназначены для работы в обычных условиях, а защищенные - при повышенной влажности.
Неизолированные конденсаторы от изолированных отличаются диэлектрическими свойствами корпуса и возможностями касания шасси прибора или токоведущих частей схемы.
У уплотненных моделей корпус заполнен органическими материалами.
Герметизированные конденсаторы
снабжены корпусом, изолирующим внутреннее рабочее пространство от воздействия окружающей среды.
Принципы классификации по виду диэлектрика
Качественные свойства диэлектрика у конденсатора влияют на величину сопротивления изоляции между обкладками, а, следовательно, на стабильность сохранения емкости, допускаемые потери и другие электрические характеристики.
Изделия с органическим диэлектриком изготовлены на основе различных марок конденсаторной бумаги, пленок и их сочетаний.
Помехоподавляющие конструкции ослабляют помехи электромагнитного поля, обладают низкой индуктивностью.
Дозиметрические модели созданы для восприятия слабого уровня токовых нагрузок, обладают маленьким саморазрядом и значительным сопротивлением у изоляции.
Деление на высоковольтные и низковольтные конденсаторы немного условно. За критическую величину определения их границ принято напряжение порядка 1600 вольт.
У импульсных высоковольтных изделий диэлектриком служит бумага или комбинированные материалы, а для конструкций постоянного напряжения подбирается полистирол, бумага, политетрафторэтилен и их сочетания.
За определение границы работы низковольтных конденсаторов по частоте принято значение 104…105…107 Гц.
Низкочастотные конденсаторы диэлектриком используют полярные или слабополярные органические пленки с тангенсом угла диэлектрических потерь, зависимым от частоты пропускаемого сигнала, а высокочастотные на основе полистирольных и фторопластовых пленок имеют характеристики, не подверженные влиянию частоты проходящего сигнала.
Модели с неорганическим диэлектриком используют слюду, стекло, керамику, стеклоэмаль и стеклокерамику. У них на диэлектрик наносится тонкий слой металла в форме фольги либо проводится его напыление.
Оксидные конденсаторы
еще имеют второе название - электролитические
. Они имеют диэлектрик из оксидного слоя, созданный электрохимическим методом на аноде из металла: алюминия, тантала или ниобия. Их катод - жидкий электролит, наполняющий тканевую или бумажную прокладку у конструкций из алюминия или тантала. В оксидно-полупроводниковых моделях на основе двуокиси марганца электролит бывает гелеобразным или жидким.
Конденсаторы с диэлектриком на основе газа, воздуха или вакуума могут быть созданы с постоянной или регулируемой емкостью. Они обладают низкой величиной тангенса угла диэлектрических потерь и самыми стабильными электрическими параметрами. Поэтому их используют в высоковольтной и высокочастотной аппаратуре.
Вакуумные конденсаторы отличаются простотой устройства, меньшими потерями, лучшей температурной стабильностью, устойчивостью к вибрациям.
Также конденсаторы классифицируют по форме обкладок. Они создаются:
плоскими;
цилиндрическими;
сферическими.