Содержание
Конденсаторы
Перейти к контенту
Главная
Что такое ионистор?
Рубрика: КонденсаторыАвтор: electroinfoKM 0
Ионистор впервые появился еще в 20 веке. Изобрел это устройство американец Райтмаер, химик по образованию. В различных источниках и научной литературе этот прибор называется по-разному – суперконденсатор или…
Формула расчёта сопротивления конденсатора
Рубрика: КонденсаторыАвтор: electroinfoKM 0
Емкостное сопротивление конденсатора – величина, измеряемая в омах, создается непосредственно самим конденсатором, который включен в любую цепь. Оно должно иметь большую величину, то есть быть большим. Если на…
Сколько стоят керамические конденсаторы?
Рубрика: КонденсаторыАвтор: electroinfoKM 0
Керамические конденсаторы нашли свое применение в высокоточной технике, например, измерительных приборах, медицинском оборудовании.
Незаменимы керамические радиодетали и для приборов, работающие в импульсном режиме. Основным отличием этого типа конденсаторов…
Что такое полярность конденсатора и как ее определить?
Рубрика: КонденсаторыАвтор: electroinfoKM 0
Все конденсаторы имеют высокий показатель удельной емкости. Это объяснятся применением оксидной пленки в качестве диэлектрика, который располагается между обкладками. Этот слой появляется на поверхности металла – AL, Ta,…
Что такое плоские конденсаторы
Рубрика: КонденсаторыАвтор: electroinfoKM 0
Плоский конденсатор – это очень простое устройство для Емкость плоского конденсатора, зависит от его размеров, а именно от поверхности его обкладок. Также влияет диэлектрик. Основное удобство плоских моделей…
Чем отличается пусковой конденсатор от рабочего?
Рубрика: КонденсаторыАвтор: electroinfoKM 0
Конденсаторы подразделяются на различные типы в зависимости от своего назначения, материала и других факторов. Чтобы запустить и затем поддерживать работу цепи нужны два вида конденсаторов рабочий и пусковой…
Как обозначаются конденсаторы на схеме?
Рубрика: КонденсаторыАвтор: electroinfoKM 0
Конденсаторы необходимы для накопления в себе энергии, с целью дальнейшей ее передачи далее по схеме в определенное время. Самый элементарный конденсатор состоит из пластин, сделанных из металла. Они…
Чем отличаются параллельное и последовательное соединение конденсаторов
Рубрика: КонденсаторыАвтор: electroinfoKM 0
Радиоэлементы можно соединить между собой тремя способами. Существует параллельное и последовательное соединение конденсаторов, а также смешанный тип.
Всегда можно точно определить емкость равноценного конденсатора по этому показателю. Его можно поменять на ряд соединенных в…
Конденсатор – простыми словами о сложном
Рубрика: КонденсаторыАвтор: electroinfoKM 0
На вопрос, что такое конденсатор, вкратце можно ответить следующим образом – это элемент, который накапливает заряд электрического тока, а в определенный момент передает его последующим компонентам цепи. Конденсатор – радиодеталь,…
Несколько фактов об электролитических конденсаторах
Рубрика: КонденсаторыАвтор: electroinfoKM 0
Электролитические конденсаторы имеют особенность – большая потеря тока. Также они характеризуются маленькой граничной частотой и заторможенными процессами при поляризации. Другими словами, это называется диэлектрической абсорбцией. У них довольно-таки посредственные…
Изготовление трансивера «Маламут» (версия UR4QBP) — Авторское — Статьи
Изготовление трансивера «Маламут» (версия UR4QBP)
В данном материале изложена моя личная точка зрения на нюансы схемотехники трансивера «Маламут», а также приведено описание изменений в конструкции основной платы, которые пришлось делать по ходу процесса изготовления. Всё нижеописанное — исключительно тема к размышлению для тех, кто, самостоятельно повторяя конструкцию, не боится поэкспериментировать. И никоим образом не руководство к действию для тех, кто просто повторяет чужие схемы, совершенно не разбираясь в том, как они работают! Делайте, как у автора и не морочьте себе голову! 🙂Когда на форуме cqham.ru появилась новая тема — был весьма заинтересован. При изучении схемотехники — всё оказалось до боли знакомым. Правда, интерес был «чисто академический», как говорится. «Бросать всё» и хвататься за новую конструкцию не планировалось. Но не всё в этой жизни происходит так, как было запланировано. Вдруг, откуда ни возьмись — появился… Нет, вовсе не тот, о ком Вы подумали 🙂 Подарил мне Александр UR4QBP плату, свой вариант, V3. Пришлось закупать детали, брать в руки паяльник и собирать новое «чудо техники» 🙂 Начал с углубленного изучения схемы. И вот тут начали «вылезать» первые «сюрпризы». Источник основной массы комплектующих — «как у всех», Aliexpress. Кое-что поступило с других направлений: Имрад, Космодром, и даже из Далее по тексту — используется документация, размещенная на сайте Александра UR4QBP, поскольку именно эта версия платы попала ко мне в руки. Схемотехника повторяет авторскую почти 1:1, поэтому некоторые моменты применимы к любому варианту плат. «Почти» — потому что Алекандром были внесены некоторые изменения в схему, как полезные, так и, мягко говоря, неоднозначные 🙂 Позиционные обозначения в скобках — по схеме R3DI (ASDR_SCHv1. К процессорной части и ДПФ-ам — вопросов не возникло 🙂 Хотя, «по фен-шую», как говорит Саша, можно было бы поставить конденсаторы C125 и C126 по 2.2uF, как рекомендует datascheet (прим. — в авторской схеме (11С5, 11С13) стоят 2.2uF, но почему-то — полярные, хотя в документации на STM32F4xx конкретно указано — ceramic). Не понял хода с применением диодной сборки D2. Вообще-то, ко входу процессора VBAT надо подключать батарейку, за напряжением на которой процессор следит. Или(!) подавать туда основное питание в случае если батарейка не используется. Я могу понять, почему так сделано на отладочной плате — производитель понятия не имеет, как Вы её будете использовать, поэтому пытается предусмотреть все варианты. А в законченной конструкции — стоило бы определиться. Страница со смесителями (файл TRX_MIX.PDF). К левой части схемы — практически нет вопросов, кроме номиналов C130 и C131 (6C5, 6C6). 100n — это многовато. Согласно рекомендациям производителя ERA-3SM, оптимальное значение в данном включении — 1n. Ну и конденсаторы C9 и C16 (6C7, 6C19)- лишние, вместо них — перемычки или резисторы 0R. Также, можно было бы поставить проходной конденсатор в разрыв перемычки обхода PreAmp (между 3-ми выводами K1 и K2 (6U3, 6U4)). Глядишь — и отпал бы вопрос, который всплывал на форуме cqham.ru, мол, почему-то при выключении PreAmp он на самом деле не выключается. А вот в правой части схемы — без вопросов не получается… Запитка от 3.3В микросхем, которые производитель рекомендует питать от 4.0V Min, — однозначно, называется нехорошим словом. Не верите? Убедитесь сами! Нет, я никоим образом не утверждаю, что оно работать не будет. Разумеется, будет 🙂 Но — как? Общеизвестно, что качество работы смесителя на аналоговых ключах зависит от сопротивления каналов. А оно, в свою очередь — от напряжения питания. Одно дело — если в схеме применены 74CBTLV3253. Их-то именно от 3.3V и надо питать. Но FST3253 — 5-вольтовые! В общем, поставил вместо TPS76333 — TPS76350, пришлось чуток приподнять +5VEXT. В документации — несколько противоречивые данные по вопросу падения напряжения на стабилизаторе. С одной стороны — рекомендация «Min Vin is Vo+1V», с другой — обещание «Low-Dropout Voltage: 230 mV typical at 1 A». После всего перечисленного, эта часть схемы выглядит так (здесь и далее, внесенные изменения выделены красным): Синтезатор (TRX_SINT.PDF). Ну, здесь особо не развернуться, только и того, что трансформатор — наследие AD9951 и в случае применения Si5351 можно вполне себе без него обойтись. Идея была «сдана» Александру UR4QBP, внесена в схему (sint_v4.pdf) и доведена до сведения широкой общественности. Вот примерно такой вариант реализации:
В случае применения SN65LVDS34 можно обойтись без R17 и R18 — у микросхемы свои цепи формирования смещения на входах, а вот с SN65LVDS048 и DS90LV028 без этих резисторов — никак. А вообще — если бы автор предусмотрел в софте деление частоты синтезатора на 4 — то и компаратор был бы лишним. К кодекам (TRX_CODEC.PDF) — особо не придраться, единственное — отсутствие разделительного конденсатора между выходом кодека и регулятором громкости (сигнал AFP) — реальный недосмотр, исправленный в версии платы 1.3 R3DI (8C28), и в v4.1 UR4QBP (C100). Александр в 5-й версии платы пошел ещё дальше — добавил в эту цепь пассивный ФНЧ 1-го порядка (R93, C213). Также, чрезмерное увлечение конденсаторами 10uF хоть и оправдано чисто экономически, но вполне может нанести вред параметрам аппарата. Всё же настоятельно рекомендовал бы не пожалеть несколько копеек на конденсаторы по 22uF. Пусть не везде, но по крайней мере — по питанию и на выводах кодеков FILT+ (т.е. все, кроме C82 и C84 на этой странице схемы). Усилители (TRX_IF.PDF) Не побоюсь этого слова — самая «веселая» часть схемы 😀 Вопрос первый — какова функция конденсаторов C54 и C64 (7C6, 7C15)? Я так понимаю, в первоисточнике эта схема была активным ФНЧ второго порядка.
А вот так выглядит реализация на практике (на схеме показан один канал, второй выполняется аналогично):
Тот же вопрос — относительно конденсаторов С34 и C42 (7C24, 7C32). Остатки RC-фильтра? Именно остатки. Т.к. фильтр должен, как минимум, из 2 элементов состоять. Явно, не хватает резисторов перед конденсаторами. Ну и наконец — вопрос (уже третий) — какую роль играет «фильтр» на выходах U8 и U9 (7U3, 7U4)? В кавычках — потому, что в оригинальной схеме (Flex-1500) фильтр нагружен на 50-омную нагрузку (смеситель через трансформатор 1:1), а здесь — трансформатор 1:4, т. К тому же, если у R3DI фильтр хотя бы точно скопирован с Flex-1500 и рассогласование импедансов — единственный «подводный камень» этой части схемы, то в варианте UR4QBP — есть дополнительный сюрприз: конденсаторы C65—C72 — это, фактически, разбитые пополам 7C21, 7C22, 7C29 и 7C30, и при таком включении их емкость должна быть вдвое больше (если не обращать внимания на несоответствие импедансов). Эффект — потрясающий! Вся срань с кодека лезет в смеситель! Чего, собственно, и следовало ожидать. Теоретически. Ну и практики — тоже не пришлось долго ждать. Когда поступил тревожный сигнал от одного из коллег — не пришло в голову ничего лучше, кроме как «Я же говорил!..» В результате, потратив некоторое количество времени, частично решили с Александром UR4QBP эту проблему компромиссным способом (подробнее — 2 абзацами ниже). В общем, самым логичным решением (на стадии разработки) было бы применение фильтра не на выходе усилителя, а на входе. Или исполнение этого каскада не усилителем с единичным усилением, а активным ФНЧ. Ведь такое решение, как в Flex-1500, продиктовано исключительно тем, что там нет вообще никакого усилителя в тракте передачи, а сигнал на смеситель подается с умощненного выхода кодека, предназначенного для подключения наушников. Немного иллюстраций (графики специально размещены максимально близко друг к другу, чтоб было легче сравнивать, это 4 отдельных изображения, каждое из которых можно увеличить (клик мышкой)). В верхнем ряду — так выглядят АЧХ фильтра по схеме R3DI (слева) и UR4QBP (справа): В нижнем ряду: слева — АЧХ фильтра по схеме Flex-1500, справа — того, что получилось у меня после перерасчета схемы UR4QBP (кто скажет, что они непохожи — пусть первым бросит в меня камень). Ну и «бонусом» — такая АЧХ получится, если в схеме UR4QBP заменить резисторы R23-26 и R31-34, но оставить без изменений конденсаторы C65-C72 (именно так я сделал на своей плате): Тоже довольно-таки симпатичная, если не обращать внимания не небольшой завал на ВЧ, который никак не испортит полосу излучаемого сигнала в SSB 🙂 Также, неплохим решением будет вернуть С34 и C42 (7C24, 7C32) роль активных фильтров, установив резисторы (оптимальный номинал — 1. На имеющейся плате оставлю схему именно в таком виде, ибо для полноценного активного ФНЧ будет проблематично найти место для «лишних» 8 резисторов и 4 конденсаторов 😀 А вот при разработке новой версии платы — это неплохо было бы учесть. Также, хотелось бы чуть приподнять напряжение питания ОУ до 10V, а то и выше, но… Типичный случай, когда «хорошая мысля приходит опосля». Пришлось бы ставить танталовые конденсаторы на большее напряжение. А поскольку они были куплены заранее и уже запаяны в плату — придется смириться с этим моментом. Переходим к следующей части схемы (TRX_MIC_AF.PDF). Неплохо было бы, опять же, сделать микрофонный предусилитель по схеме активного ФНЧ. VOX. Здесь есть «нюанс». В отличие от оригинальной схемы R3DI, в которой этот узел собран на отдельном ОУ MCP6001, в схеме UR4QBP в этом узле используется половинка NE5532, запитанной от +8V. Может, конечно, в этом и ничего страшного, но мне как-то неспокойно подавать на вход процессора напряжение, выходящее за пределы «толерантности» выводов (VCC+4V). Поэтому — варианты: запитать U17 от 5V или сделать делитель напряжения на выходе ОУ — разрезать дорожку от 7 вывода U17 и в разрыв включить резистор и припаять резистор такого же или чуть большего номинала между 37 выводом процессора и общим проводом, 1. А ещё лучше — вообще не «париться» с этой частью схемы, не собирать её. Ибо если изначально, будучи амплитудным детектором, она как-то худо-бедно работала, то после последнего упрощения автором — я просто понятия не имею, во что превратился этот узел и как он работает. Да и по опыту — не так уж много людей пользуются этой функцией. Это, скорей — из разряда «чтоб было». Я на своей плате вообще отказался от VOX-а, если вдруг припечет — сделаю на отдельной платке. Перепахал микрофонный предусилитель, на второй половинке U17 сделал инвертор и подал сигнал с него на вход AINA- кодека. Для тех, кто «не догоняет», поясняю — у меня теперь микрофонный вход кодека — симметричный 😛 И чуть подробней — результат «издевательства» над U17: Также добавил резистор 30 кОм последовательно с диодной сборкой в цепи обратной связи U17 (R14 на схеме выше), потому как то, что автор назвал «компрессором» — даже функцию лимитера выполняло крайне жестоко — дико резало сигнал. Кто-то на форуме пищал, что сигнала с микрофона не хватает? Надо усиление подымать? Ну-ну… Как говорится, «И шо вы хотели?» Да хоть в 100500 раз подымайте, а с D13, включенным по авторской схеме не выжмете из этого каскада больше, чем 0.8V p-p. Только форму сигнала испохабите, сделав его чуть ли не меандром… Физику в школе учить надо было! В общем, после упомянтой доработки микрофонный предусилитель превращается в «компрессор» со степенью компрессии около 1:3.5. В кавычках — потому, что реальные компрессоры, всё-таки, по несколько иному принципу работают. Можете поверить на слово человеку, много лет профессионально проработавшему со звуком 🙂 УНЧ. C111 (12C2) — должен быть неполярным 22n. Танталовый 10u — там совершенно ни к чему. Резисторный делитель после регулятора громкости R66/R65 (12R1/12R3) — если по схеме Евгения номиналы ещё более-менее реалистичные, то у Александра — явный перебор, с такими — никак не обойтись без перегрузки усилителя. Выходим на финишную прямую, последняя часть схемы (TRX_CONN.PDF). Рекомендую — увеличить R88 (13R8) до 1к или даже больше, из соображений безопасности — мало ли что может попасть туда. Народ частенько любит подключать к сигналу PTT всякую экзотику, так что — лучше перебдеть… Конденсаторы C148 и C149 — какой в них смысл на выходе ОУ? 😀 В оригинальной схеме R3DI их и нет, в общем-то. Ну и, довольно-таки веселый момент — DC-DC преобразователь на плате. Хотя, это уже вопрос не по схемотехнике, а по трассировке платы. Главная «шутка» в том, что дорожка с выхода преобразователя проходит параллельно и в непосредственной близости от дорожки, соединяющей выходы ДПФ-ов. Для понимающих — результат очевиден. У разных экземпляров это выглядит по-разному, но в моем конкретном случае — шумовой «горб» от преобразователя попал аккурат в середину 40-метрового диапазона. В общем, вариантов решения вопроса немного: • оставить всё, как есть и смириться; К сожалению, в моем случае, частичное удаление дорожки,при оставленном на плате источнике помех — не дало сколько-нибудь ощутимого эффекта. Возможно, не стоило оставлять даже небольшой кусочек дорожки. Ну и, куда более эффективно было бы, всё-таки, убрать преобразователь с платы вообще. Да ещё и поместить в экран 🙂 Финальный аккорд: видел на форуме жалобы, мол, очень греется U16, стабилизатор по цепи +5V_CODEC, что само по себе не страшно, но рядом с ним — кварцевый резонатор синтезатора… Ну, что тут сказать? Представьте себе, что это — так и задумано, для термостабилизации 😀 Ну а вообще, это — всего лишь один из нюансов схемы. Поделюсь опытом и на эту тему, опять же — бесплатно 🙂 Для разгрузки U16: отрезать вход от +12V и подключить к +8V. Отрезать вход U15 от +5V_CODEC и подключить к +5V_EXT. Конечный результат: все 3 стабилизатора — еле-еле теплые. А вообще — вполне можно было цифровую часть кодеков запитать от того же стабилизатора, что и процессор… Напоследок — общие рекомендации по схеме. Дросселя L1-L4 настоятельно рекомендую не использовать слаботочные (с током насыщения 10-25 мА), а ещё лучше — заменить на специализированные ферритовые фильтры наподобие BLM18AG601 или аналогичные, которые специально предназначены для применения в цепях питания и рассчитаны на работу при проходящем токе 100 мА и выше. Балластный резистор в цепи питания подсветки дисплея R87 — 22R — это «жестковато». Производитель рекомендует значение 100R при питании от 5V. У Евгения, кстати, там (11R13) — 220R и не думаю, что от этого заметно уменьшится яркость подсветки, а вот дисплей дольше проживет 🙂 Все использованные позиционные обозначения — согласно схемы платы UR4QBP V3, в скобках — по оригинальной схеме R3DI. Собственно, вот что получилось в результате, с учетом всех доработок: На этом «допиливание» прекращаю. Сколько ж можно? 😀 За это время — уже можно было сделать собственную версию платы… Чем, собственно, уже и занимаюсь потихоньку 🙂 Если будет реальный результат — это будет обнародовано в отдельной статье. Подытожим? Проект — мягко говоря, весьма и весьма сыроват, как аппаратно, так и программно. Но, во-первых — изначально это делалось «для себя». И получилось — весьма недурственно, как для «первого опыта». Во-вторых, кому что-то не нравится — сделай лучше. Хотя, что-то не заметно особого рвения общественности записываться в помощники… Ну и в-третьих — автор помалу и дальше «допиливает» аппарат, по крайней мере — программную часть. В свете перечисленного — выражаю благодарность Евгению R3DI за разработку. Также, выражаю благодарность Александру UR4QBP за предоставленный «полигон», благодаря которому не пришлось заниматься «изобретательством велосипеда» на макетах. Если бы не этот «пинок» — я бы таким аппаратом и не стал заниматься. И надеюсь, вышеописанный опыт будет кому-нибудь полезен. p.s. Спустя год после вышеописанного последовало продолжение — сборка ещё одного Маламута на платах новой версии. На эту тему — отдельная статья. | |
| Категория: Авторское | Добавил: ur8qp (21.12.2017) | |
| Просмотров: 27263 | Теги: malamut, Трансивер, маламут, сдр, sdr, transceiver |
Резать дорожки было неохота, это разве что потом, когда плата хоть как-то заработает. А для начала — решил пойти по простому пути: не устанавливать «лишнее», вешать навесным монтажом недостающее и «нормализовать» номиналы того, что останется. Увы, не получилось — в конечном итоге, всё-таки пришлось резать дорожки.
3.pdf).
Хотя, если в программе не используется контроль напряжения батарейки — то какая разница? 🙂
Но последнее — уже потребует работы скальпелем.
Ну, поскольку ток через стабилизатор — далеко не 1А, остановился на компромиссе — 5.5V.
..
В таком случае — зачем были выброшены резисторы с выходов ОУ? А так — эти конденсаторы просто занимают место на плате. Изначально резать дорожки не планировалось, но дойдя до этого места схемы — пришлось-таки браться за скальпель. Добавил упущенные автором резисторы и подкорректировал номиналы остальных. Получился полноценный фильтр, аналогичный по характеристикам Flex-1500. Вот так выглядела АЧХ «до» (слева) и вот так она выглядит «после» (справа):
е нагрузка фильтра — 200 ом. О результате догадываетесь? Он работает, мягко говоря, несколько не так, как ожидалось бы. Ну и рассогласование смесителя — тоже не самый лучший режим работы. А для правильного согласования суммарное сопротивление каждой из пар резисторов должно быть 100ом за вычетом сопротивления канала смесителя (5ом, в теории). Ничего не напоминает? 🙂 95.3R — знакомый номинал, не правда ли?
А на самом деле, она даже в 1.5 раза меньшего номинала, т.е., в общем — втрое меньше, чем стоило бы. В результате — «варежка» такого фильтра больше, чем 65 кГц, хотя должна быть 28 кГц.
Ну а поскольку текущая задача — не перепахивать схему, а обойтись минимумом переделок, остаются 2 варианта — или пересчитать фильтр под сопротивление нагрузки 200 ом, или применить трансформатор 1:1. Первый вариант — проще, как мне кажется. К тому же, если примененные ОУ NE5532 кое-как работают на нагрузку 200 ом при столь низком напряжении питания, то попытка заставить их качать 50 ом — чревата «неведомо откуда взявшимися» нелинейными искажениями… Не зря же эти ОУ обычно питают от ±15В. Поэтому — адаптируем номиналы элементов фильтра под сопротивление 200 ом: резисторы R23-26 и R31-34 (7R19, 7R20, 7R25—7R28, 7R33, 7R34) увеличиваем вчетверо — до 47-49.9 ом, а конденсаторы — пропорционально уменьшаем (7C21, 7C22, 7C29, 7C30 по схеме R3DI — до 36—43nF, C65-C72 по схеме UR4QBP — до 68-75nF, хотя, можно и оставить 100nF, небольшой завал на краях полосы особо не навредит — всё равно она ӳже изначально).
8-2.2к), чем выше — тем меньше гадости будет лезть с выхода кодека, но не стоит «увлекаться», 4.7k — разумный предел, дальше — уже начнется ощутимый завал на ВЧ) последовательно с конденсаторами C30, C31, C38 и C39 (7C19, 7C25, 7C27, 7C33). При этом — придется увеличить R19, R20, R27 и R28 (7R21, 7R24, 7R29, 7R32) до 47к, а ещё лучше — до 100к, иначе они зашунтируют выходы «новоиспеченного» фильтра на выходе кодека, из-за чего упадет уровень выходного сигнала. Я при сборке платы сразу устанавливал резисторы, формирующие пол-питания на входах ОУ (R19-R22, R27-R30, также и в тракте приема — R40-R43, R47-R50), именно по 47к.
Танталовые конденсаторы на выходах тракта передачи (C32, C33, C40, C41) — по 22u (по схеме UR4QBP используются 10u). Примерно вот таким образом:
Но, увы, в данном случае резанием дорожек не обойтись 🙁 Для начала — можно обойтись установкой конденсатора 100-150p в цепи обратной связи (параллельно R57). В схеме R3DI питание на микрофон подается ч-з 1 резистор 9R2, настоятельно рекомендую в следующей версии платы сделать это через Т-фильтр, как в схеме UR4QBP.
5к и 2.2к, например.
Пардон, обойдемся без осциллограмм, поверьте на слово.
Ну, или не накручивать громкости больше половины 😀 Предлагаю пораскинуть моском самостоятельно — на выходе кодека имеем 0.9V rms, а чувствительность УНЧ — примерно 50-100mV. Так что, оптимальное соотношение плечей делителя — 1:10 — 1:20, но никак не 1:5 🙂 Также, установил параллельно нижнему резистору конденсатор 1n — своего рода, примитивный ФНЧ, который тоже дает свой мизерный вклад в общее дело уменьшения шумов.
Изначально, задача-минимум заключалась в «нормализации» схемотехники уже имеющейся платы, но, как говорится — чем дальше в лес, тем… Всё-таки пришлось брать в руки скальпель и кромсать дорожки.
Несмотря на все недостатки конструкции, она пользуется огромным интересом как у «самоделкопаяльщиков», так и у тех, кому интересней купить готовый аппарат.| Всего комментариев: 0 | |
Capacitance Converter
Created by Purnima Singh, PhD
Reviewed by Steven Wooding
Last updated: Oct 28, 2022
Table of contents:
- SI unit of capacitance
- Other units of capacitance
- Capacitance unit conversion
- Как использовать преобразователь емкости
- Часто задаваемые вопросы
Преобразователь емкости Omni позволяет быстро преобразовать между различными единицами измерения емкости .
Итак, хотите ли вы преобразовать мкФ в нФ или нФ в пФ, вы можете использовать наш инструмент.
Воспользуйтесь нашим калькулятором конденсаторов, если вы хотите определить номинальные значения емкости и напряжения по коду конденсатора. У нас также есть специальный инструмент для расчета емкости плоского конденсатора.
Чтобы узнать больше о различных единицах измерения емкости, продолжайте прокручивать. Вы также найдете:
- Размерная формула для емкости ; и
- Пример использования нашего калькулятора для преобразования конденсаторов.
Начнем с единицы измерения емкости в системе СИ.
Единица измерения емкости в системе СИ
Как известно, для выражения любой физической величины необходимо также указать ее единицу измерения. В международной системе единиц, т. е. единиц СИ , мы представляем электрическую емкость в фарадах (или Ф) .
Прежде чем идти дальше, давайте сначала попробуем понять, что такое фарад?
Определим емкость CCC конденсатора как отношение:
C=QV\quad C = \frac{Q}{V}C=VQ
где:
- QQQ — Максимальный заряд, который может храниться в конденсаторе; и
- ВВВ – Напряжение, приложенное к пластинам конденсатора.
Если Q=1 CQ = 1\ \rm CQ=1 C и V=1 VV=1\ \rm VV=1 В, мы можем записать один фарад как:
1 F=1 C1 V\quad 1 \ \rm F = \frac{1\ C}{1\ V}1 F=1 V1 C
Следовательно, мы можем определить 1 Ф как емкость конденсатора, который может хранить 1 Кл заряда, когда мы применяем разность потенциалов 1 В на его пластине .
Прочие единицы измерения емкости 9{6} \\rm lbf2,8×106 lbf, создаваемая твердотопливным ускорителем космического корабля «Шаттл» во время старта! Не верите нам, проверьте сами с помощью нашего калькулятора тяги ракеты.
Таким образом, один фарад также является огромным значением емкости и не очень часто используется. Используемые нами значения емкости обычно находятся в диапазоне от пикофарад (пФ) до миллифарад (мФ) .
Преобразование единиц измерения емкости
Различные единицы измерения емкости связаны следующим образом:
- 9\ \rm нФ10×109 нФ.
В следующем разделе мы увидим, как использовать калькулятор преобразования единиц измерения емкости для переключения между различными единицами измерения.
Как использовать преобразователь емкости
Чтобы использовать калькулятор преобразования емкости для выполнения тех же расчетов, следуйте этим инструкциям:
Введите значение емкости в заданном поле единиц измерения. Допустим, мы хотим преобразовать 10 F10\ \rm F10 F, введите значение 10 в первой строке. 9{13}\ \rm пФ1013 пФ.
Часто задаваемые вопросы
Что такое единица измерения емкости в системе СИ?
Единицей измерения емкости в системе СИ является фарад (обозначается символом F). Единица названа в честь английского ученого Майкла Фарадея за его значительный вклад в области электромагнетизма.
Какая формула измерения емкости?
[M⁻¹ L⁻² T⁴ I²] . Емкость — это заряд на единицу напряжения (
Ом/В), а напряжение — это работа, выполненная на единицу заряда (W/Q). Следовательно, мы можем записать емкость какQ²/Вт.Размерная формула заряда [I T] , а работа [M¹ L² T⁻² ] . Следовательно, размерная формула для емкости равна [M⁻¹ L⁻² T⁴ I²] .
Как преобразовать пФ в нФ?
Мы знаем, что 1 нФ (наноФарад) = 1000 пФ (пикоФарад). Следовательно, чтобы преобразовать заданную емкость в пФ в нФ, разделите емкость на 1000 . В то время как для преобразования нФ в пФ, умножьте емкость на 1000.
Как преобразовать мкФ в Ф?
Чтобы преобразовать емкость в мкФ (микроФарад) в Ф (Фарад), выполните следующие действия:
Используя информацию, 1 мкФ = 10⁻⁶ Ф, разделите емкость в мкФ на 1 000 000 , чтобы получить емкость в фарадах.
Чтобы преобразовать из Ф в мкФ, умножьте емкость на 1 000 000.
Purnima Singh, PhD
Введите значение емкости
Ознакомьтесь с 175 похожими калькуляторами преобразования
Конвертер акров в гектары Конвертер акров в гектары Конвертер акров в квадратные футы… Еще 172
Простые формулы конденсаторов для накопления энергии с точки зрения использования его для хранения / доставки энергии (в отличие от фильтрации), вы хотели бы знать немного больше, чем онлайн-калькулятор, но не слишком много, потому что математика заставляет ваш мозг болеть.
Эта страница для вас.ln() (Natural Log) часто появляется в уравнениях, естественный log является обратным преобразованию e в степень чего-то (то есть ln(e x ) = x), в электронных таблицах это функция » ln()», в коде (например, C/C++ [Arduino!]), обычно это функция «log()».
Все формулы предполагают «идеальный» конденсатор, не учитываются ESR или другие неидеальные характеристики. Этого достаточно, чтобы вы оказались на стадионе.
Вы можете изменить поля в каждом разделе, чтобы сделать свой собственный расчет.Помните, что напряжение питания для зарядки конденсатора не должно превышать максимальное номинальное напряжение конденсатора (в общих чертах).
У меня есть неизвестный конденсатор, известный резистор и секундомер, рассчитайте емкость.
C = (0 — Секунды) / R / ln(1-(VCharged/VSupply))
Где Секунды — это количество секунд, за которые взимается плата; R — сопротивление в Омах; VCharged — напряжение конденсатора в секундах; VSupply – напряжение питания.
Вам не нужно полностью заряжать конденсатор, чтобы измерить его, если вы начинаете с разряженного состояния, измеряете период зарядки и записываете напряжение, которое вы достигли за этот период, вы можете выполнить расчет, но чем дольше (медленнее) вы тем более точным будет ваш результат, потому что ваши ошибки и т. д. будут иметь меньшее значение. Когда наименьшая цифра на вашем измерителе, измеряющем напряжение на конденсаторе, меняется раз в секунду, это было бы разумным моментом для остановки. Имейте также в виду, что конденсаторы имеют заведомо большой допуск (+/- 30% вполне нормально для некоторых типов конденсаторов).
Вы можете использовать поля в примере, чтобы выполнить свои собственные расчеты, изменить числа, чтобы увидеть, как все работает.
Пример
Конденсатор начинает разряжаться, через 60 секунд конденсатор измеряет 4,5В.
(0 — 60) / 5 / ln(1-(4,5/5)) = 5,2F
Сколько ампер-часов (Ач) в этом конденсаторе?
Ah = ( C * ( VCharged — VDepleted ) ) / 3600
Где VCharged — напряжение заряда конденсатора, VDepleted — напряжение разряженного конденсатора, а C — емкость.
Здесь вы можете видеть, что если вы используете конденсатор для замены батареи, вам действительно нужно подключить его к преобразователю постоянного тока с подходящим диапазоном входного напряжения, чтобы вы могли разрядить конденсатор до очень низкого напряжения. Возьмем наш пример выше, если вместо напряжения отсечки 3,3 В у нас будет напряжение отсечки 0,5 В, мы получим 10 мАч вместо ничтожных 2,5 мАч.
Вы можете использовать поля в примере, чтобы выполнить свои собственные расчеты, изменить числа, чтобы увидеть, как все работает.
Пример
Конденсатор 10Ф, который был заряжен до 4,2В, разряжен до 3,3В, сколько мАч?
( 10 * ( 4,2 — 3,3 ) ) / 3600 = 0,0025 Ач = 2,5 мАч
Сколько ватт-часов (Втч) в этом конденсаторе?
Втч = ( VCharged 2 — VDepleted 2 ) / (7200 / C)
Здесь видно, что если вы используете конденсатор для замены батареи, вам действительно нужно запустить его в повышающий преобразователь с подходящим диапазоном входного напряжения, чтобы вы могли разрядить конденсатор до очень низкого напряжения, взяв наш пример выше, если вместо напряжения отсечки 3,3 В у нас было бы напряжение отсечки 0,5 В, вместо этого мы получили бы 0,024 Втч.
ничтожного 0,009WhВы можете использовать поля в примере, чтобы выполнить свои собственные расчеты, изменить числа, чтобы увидеть, как все работает.
Пример
Конденсатор 10Ф, который был заряжен до 4,2В, разряжен до 3,3В, сколько Втч?
((4,2 2 ) – (3,3 2 )) / (7200 / 10) = 0,009375 Втч
Сколько времени потребуется, чтобы зарядить этот конденсатор через постоянное сопротивление?
Секунды = 0 — (R * C * ln(1 — (VCharged/VSupply)))
Где VCharged — напряжение, измеренное на конденсаторе, VSupply — напряжение питания, C — емкость в фарадах, а R — резистор в Омах.
VCharged должно быть ниже VSupply — помните, чем больше заряжается конденсатор, тем выше его сопротивление зарядке, оно никогда не может сравняться с напряжением питания, даже если оно неизмеримо меньше, оно всегда меньше.
Вы можете использовать поля в примере, чтобы выполнить свои собственные расчеты, изменить числа, чтобы увидеть, как все работает.
Пример
Конденсатор 10Ф подключен последовательно с резистором 5 Ом, подключенным к источнику питания 5В. Сколько времени потребуется, чтобы конденсатор зарядился до 4,999В?
0 — ( 5 * 10 * ln(1-(4,999/5)) = 426 Секунд.
Сколько времени потребуется, чтобы разрядить этот конденсатор через постоянное сопротивление?
Секунды = 0 — (R * C * ln(VDepleted/VCharged))
Где VCharged — начальное напряжение конденсатора, VDepleted — конечное напряжение, которое вы определите как пустое, R — сопротивление, C — емкость.0003
VDepleted должен быть больше нуля — помните, что ваша схема реального мира, вероятно, не может ничего сделать с чем-либо, даже отдаленно близким к нулю.
Вы можете использовать поля в примере, чтобы выполнить свои собственные расчеты, изменить числа, чтобы увидеть, как все работает.
Пример
Конденсатор 10Ф разряжается с 5В до 0,8В через резистор 5 Ом, сколько времени это занимает?
0 — ( 5 * 10 * ln( 0,8/5)) = 91,6 секунды
Сколько времени потребуется для зарядки/разрядки этого конденсатора постоянным током?
Секунды = ( C * (VCharged — VDepleted)) / Ампер
Где C в фарадах, VCharged — начальное напряжение на конденсаторе, VDepleted — конечное напряжение разряда, а Amps — ток в амперах .
Для постоянного тока формула одинакова, независимо от того, разряжаете вы или заряжаете, важна разница напряжения, насколько напряжение должно подняться или упасть.Вы можете использовать поля в примере, чтобы выполнить свои собственные расчеты, изменить числа, чтобы увидеть, как все работает.
Пример
Конденсатор 10Ф разряжается с 5В до 4В при постоянном токе 500мА, сколько времени это занимает?
(10 * (5 — 4)) / 0,5 = 20 секунд (расчет)
Сколько времени потребуется для зарядки/разрядки этого конденсатора при постоянной мощности (Вт)?
Секунды = 0,5 * C * ( (VCharged 2 — VDepleted 2 ) / Watts )
Где C в фарадах, VS — начальное напряжение на конденсаторе, VC — конечное напряжение разряда , а P — мощность разряда в ваттах
Вы можете использовать поля в примере, чтобы выполнить свои собственные расчеты, изменить числа, чтобы увидеть, как все работает.
Пример
Конденсатор 10Ф разряжается с 5В до 4В при постоянной мощности 2Вт, сколько времени это занимает?
0,5 * 10 * ((5 2 — 4 2 ) / 2 ) = 22,5 секунды
У меня есть батарея/ячейка емкостью несколько ампер-часов, какой емкости мне нужно, чтобы заменить ее напрямую?
C = (Ач * 3600) / (VCharged — VDepleted)
Наивно мы можем предположить, что VCharged равно номинальному напряжению вашей батареи, а VDepleted равно нулю, или, что более практично, VCharged — это максимальный уровень заряда вашей батареи, а VDepleted — это минимальное напряжение, которое может использовать ваша схема.
Вы можете использовать поля в примере, чтобы выполнить свои собственные расчеты, изменить числа, чтобы увидеть, как все работает.
Пример
Щелочная батарея емкостью 1250 мАч с полным напряжением 1,5 В и пустым напряжением 0,8 В должна быть заменена конденсатором, какой емкости он должен быть?
(1,25 * 3600) / (1,5 — 0,8) = 6428 F
Очевидно, что это нецелесообразно, поэтому см. следующий раздел… емкость мне нужно заменить его, если я использую преобразователь постоянного тока?
C = 7200 / ((VCharged 2 — VDepleted 2 ) / ((Ah * VBattery) / 0,75 ))
— это (наихудший случай) КПД преобразователя постоянного тока в постоянный, VCharged — напряжение заряженного конденсатора, VDepleted — наименьшее напряжение конденсатора, с которым может работать ваш преобразователь постоянного тока.
Вы можете использовать поля в примере, чтобы выполнить свои собственные расчеты, изменить числа, чтобы увидеть, как все работает.
Пример
Щелочная батарея емкостью 1250 мАч с номинальным напряжением 1,5 В должна быть заменена конденсатором (батареей), который заряжается до 10,8 В и управляется понижающим преобразователем, который принимает входное напряжение до 1,6 В.
7200/((10,8 2 -1,6 2 )/((1,25*1,5)/0,75)) = 157F
Я хочу получить x ампер за t секунд, какая емкость мне нужна?
C = (Amps * Seconds) / (VCharged — VDepleted)
Где C — требуемая емкость, Amps — требуемый ток, VCharged — начальное напряжение, до которого вы зарядили конденсатор, а VDepleted — минимальное напряжение, которое вы будет развлекать. Помните, как только вы получаете ток от конденсатора, его напряжение падает, вот как это работает, поэтому вы не можете просто сказать: «Я хочу 1 ампер на X вольт», вы должны сказать, что я буду потреблять ампер и может сделать это между этим и этим напряжением.
Вы можете использовать поля в примере, чтобы выполнить свои собственные расчеты, изменить числа, чтобы увидеть, как все работает.
Пример
Вы хотите получить 500 мА от конденсатора, заряженного до 12 В, в течение 5 секунд, после чего конденсатор будет измерять 9 В. Какого размера должен быть конденсатор?
(0,5 * 5) / (12 — 9) = 0,83F
Я хочу рисовать x Вт за t секунд, какая емкость мне нужна?
C = (Секунды * 2) / ((VCharged 2 — VDepleted 2 ) / Watts )
Где C — емкость, Watts — мощность в ваттах, VCharged — начальное напряжение, до которого вы зарядили конденсатор, а VDepleted — минимальное напряжение, которое вы можете поддерживать. Помните, что как только вы получаете ток от конденсатора, его напряжение падает, вот как это работает, поэтому вы не можете просто сказать: «Я хочу 1 ватт на X вольт», вы должны сказать, что я потребую 1 ватт и может сделать это между этим и этим напряжением.
Вы можете использовать поля в примере, чтобы выполнить свои собственные расчеты, изменить числа, чтобы увидеть, как все работает.
Пример
Вы хотите подать 10 Вт в течение 5 секунд от конденсатора, первоначально заряженного до 12 В, а затем измеряющего 9 В, насколько большой должен быть конденсатор?
(5 * 2) / ((12 2 — 9 2 ) / 10 ) = 1,6F
Как вы пришли к этой формуле?
В представленной формуле нет ничего особенного, одна хорошая ссылка для упрощения — это документ от ELNA, производителя суперконденсаторов, в котором рассматриваются основные уравнения для постоянного тока, мощности и сопротивления разряда.
Electronics-Tutorials.ws предоставляет разряд постоянного сопротивления, а постоянный заряд сопротивления также задается там посредством Vc = Vs(1-e -t/RC ), которым можно манипулировать для решения t (см. видео ниже ).
Это видео от Пола Уэсли Льюиса помогло моему мозгу, лишенному математики, начать управлять манипуляциями.
Следующие онлайн-калькуляторы были полезны для подтверждения моей работы. Обязательный расчет, Circuits.
dk, bitluni.net (ВНИМАНИЕ, расчет Втч на сайте bitluni неверен, если у вас минимальное напряжение> 0)Из этих уравнений и ресурсов получается следующее.
Вывод для ампер-часов
Начните с данной формулы для разряда постоянным током, установите t = 3600 секунд и решите, что I равно количеству ампер, требуемому для разрядки конденсатора за это время, и, следовательно, ампер-часам
секунды = (C * (VCharged — VDepleted)) / I
3600 = (C * (VCharged — VDepleted)) / I
I * 3600 = ( C * (VCharged — VDepleted))
I = ( C * (VCharged — VDepleted)) / 3600
(I = Ах)
Вычисление для ватт-часов
Это выводится из формулы для разряда постоянной мощности, где t = 3600 секунд, решенных для P, равного ваттам, необходимым для разрядки конденсатора за это время и, следовательно, ватт-часам.
Секунды = 0,5 * C * ((VCharged 2 — VDepleted 2 )/P)
3600 = ( (VCharged 2 — VDepleted 2 ) / P ) * C * 0,5
3600/0,5 = ( (VCharged 2 — VDepleted 2 ) / P ) * C
7200 = ( (VCharged 2 — VDepleted 2 ) / P ) * C
7200 / C = (VCharged 2 — VDepleted 2 ) / P
P*(7200 / C)= (VCharged 2 — VDepleted 2 )
P = (VCharged 2 — VDepleted 2 ) / (7200/C)
(П = Втч)
Вывод для эквивалента батареи в ампер-часах
Это просто решение уравнения для ампер-часов для емкости
Ач = ( C * (VCharged — VDepleted)) / 3600
Ач* 3600 = C * (VCharged — VDepleted)
(Ач * 3600) / (VCharged — VDepleted) = C
Вывод для эквивалента аккумуляторной батареи в ампер-часах с преобразователем постоянного тока
Мы используем уравнение для ватт-часов, полученное выше, заменяя ватт-часы данными Ач и эквивалентным напряжением батареи, скорректированными на эффективность 75% для повышающего преобразователя.
Эта страница для вас.
ничтожного 0,009Wh
Для постоянного тока формула одинакова, независимо от того, разряжаете вы или заряжаете, важна разница напряжения, насколько напряжение должно подняться или упасть.
dk, bitluni.net (ВНИМАНИЕ, расчет Втч на сайте bitluni неверен, если у вас минимальное напряжение> 0)