Параметры и характеристики конденсаторов переменной емкости с механическим управлением - раздел Философия, КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ По дисциплине ОСНОВЫ КОНСТРУИРОВАНИЯ И НАДЕЖНОСТЬ ЭЛЕКТРОННЫХ УСТРОЙСТВ Основными Параметрами Конденсаторов Переменной Емкости (Кпе) Являются:
...
Основными параметрами конденсаторов переменной емкости (КПЕ) являются:
1. Постоянная времени управления подвижной системы пластинКПЕ, которая определяется временем ее перехода от одного крайнего положения к другому.
2. Точность установки емкости КПЕ, определяемое отношением DСi/ Сi, где Сi – одно из возможных значений емкости, DСi – отклонение Сi от заданного значения. В реальном КПЕ DСi/ Сi = (0,05…0,10)%
3. Закон изменения емкости определяет характер изменения емкости в зависимости от угла поворота или от линейного перемещения подвижной части пластин конденсатора по отношению к неподвижной, например, прямоёмкостной закон изменения емкости, прямоволновой, прямочастотный, логарифмический.
Прямоёмкостные конденсаторы характеризуются линейной функциональной характеристикой при угловом или линейном перемещении подвижной системы и применяется в качестве регулировочных, подстоечных и для настройки контуров при малом коэффициенте перекрытия диапазона. Для углового перемещения такая зависимость имеет вид Сj = aj + b. Плотность настройки (изменение частоты, приходящееся на единицу линейного или углового перемещения указателя шкалы настройки) для прямоемкостных конденсаторов по диапазону настройки получается неравномерной; при малых емкостях она велика, а при малых – мала.
Прямоволновые конденсаторы дают линейное изменение длины волны контура. Емкость при этом изменяется нелинейно по закону Сj = (aj + b)2. Такие конденсаторы имеют ограниченное применение, преимущественно в некоторых измерительных приборах.
Прямочастотные конденсаторы дают линейное изменение частоты контура, что обеспечивает постоянную плотность настройки по диапазону, находят широкое применение в разнообразной аппаратуре. Функциональная характеристика емкости при этом имеет следующий вид:
Логарифмические конденсаторы характеризуются постоянным, в пределах диапазона, относительным изменением емкости (емкостно-логариф-мические КПЕ) или частоты (частотно-логарифмические КПЕ).
Функциональная зависимость для емкостно-логарифмических КПЕ имеет вид Сj = exp (aj + b), для частотно-логарифмические КПЕ - fj = b exp (aj ).
4. Температурная стабильность КПЕ зависит от конструкции конденсатора. В большинстве случаев температурный коэффициент частоты (ТКЧ) КПЕ положителен и для конденсаторов с воздушным диэлектриком не превышает (200…300)×10-6 1/град. У КПЕ с твердым или комбинированным диэлектриком ТКЕ превышает указанное значение.
5. Цикличность ТКЕ характеризуется повторяемостью его значений при многократных нагреваниях и охлаждениях конденсатора. Причинами нецикличности являются внутренние механические напряжения в элементах конструкции конденсатора.
Остаточное изменение емкости оценивается относительной величиной разности между ёмкостями до и после прогрева конденсатора (DСi /Сi)Dt . Обычно величина (DСi /Сi)Dt = (0,5…1,0)%.
6. Добротность КПЕ определяется потерями в изоляционных элементах конструкции, а на частотах 200-400 МГц и потерями в металлических частях электродов. Обычно величина добротности КПЕ находится в пределах от 500 до 5000.
Добротность конденсатора меняется при изменении положения подвижных электродов. Изменение составляет от 4 до 6 раз.
Добротность также меняется при изменении влажности и температуры. Суммарное влияние влажности и температуры приводит к изменению добротности от 2 до 15 раз.
7. Величина рабочего напряжения КПЕ выбирается обычно (0,6…0,75)Uпр .
Величина пробивного напряжения Uпр зависит от величины воздушного промежутка, давления воздуха и влажности, а также формы электродов.
8. Сопротивление переходных контактов токосъемов определяется их конструкцией, используемыми материалами, характером их поверхностей и контактным нажатием. Величина переходного сопротивления обычно составляет 0,01…0,02 Ом.
Необходимо учитывать степень изменения переходного сопротивления КПЕ, возникающего в процессе вращения ротора конденсатора и определяющего уровень электрического шума в колебательном контуре. В реальных КПЕ с контактным токосъемом уровень шума достигает 2…6 мкВ, а в некоторых случаях 10…20 мкВ. При повышенной влажности и температуре шум возрастает в 3…5 раз.
9. Усилие перемещения подвижной части КПЕ имеет значение для устройств, в которых изменение емкости производится с помощью специальных механизмов. Момент вращения в нормальных условиях может иметь величину (20…500)×10-5кГм.
Большие перепады температур (от –60 до +1000С) вызывают существенное изменение зазоров в сопряжениях подвижной части КПЕ и изменение вязкости смазки. В результате этого усилие может меняться в 2…4 раза.
10. Устойчивость параметров КПЕ при механических воздействиях и под действием влажности определяется конструкцией конденсатора.
Под действием ударов и вибраций конструктивные элементы конденсатора могут смещаться или колебаться с собственной механической частотой. Взаимные смещения отдельных элементов конструкции приводят к необратимым изменениям параметров конденсатора. При сильных ударах могут наблюдаться разрушения в местах соединения элементов конструкций. Керамические оси или изоляторы при ударах и больших вибрациях могут разрушаться.
11. Габариты и вес имеют особое значение для специальной малогабаритной аппаратуры. При заданной величине емкости уменьшить габариты конденсатора можно только за счет уменьшения расстояния между пластинами и увеличения диэлектрической проницаемости диэлектрика, находящегося между пластинами. Современные КПЕ имеют удельную объемную емкость порядка 0,1…8 пФ/см3, а в отдельных случаях 15 пФ/см3.
Вес КПЕ зависит от его объема и от удельного веса материала, из которого он изготовлен. Большинство существующих конденсаторов изготавливается из алюминиевых сплавов.
Все темы данного раздела:
Цели и основные задачи современного конструирования электронных устройств
Главной целью конструирования электронной аппаратуры является создание малогабаритной, высокоэффективной и надежной аппаратуры, производство и эксплуатация которой требует ограниченного расхода тру
Структурное дробление конструкции современных электронных устройств
Структурное дробление конструкции дает экономические преимущества при разработке, производстве и эксплуатации электронной аппаратуры и преследует три цели: параллельное конструирование частей, пара
Эксплуатационные требования
Качество выполнения электронным устройством основных функций, для которых оно предназначено, определяется основными техническими параметрами, указанными в соответствующих документах (
Конструкторско-технологические требования
Защита от воздействия внешних факторов (влага, температура, вибрация и удары, микроорганизмы и др.) необходима не только для обеспечения нормальной работы ЭУ при эксплуатации, но и пр
Экономические требования
Экономичность конструкции в значительной степени закладывается на этапе разработки и определяется затратами на разработку, производство и эксплуатацию.
По уровню затрат времени и средств Э
Краткая характеристика факторов, влияющих на условия работы электронных устройств
Факторы, влияющие на условия работы электронных устройств можно разделить на три группы:
- управляемые;
- слабоуправляемые;
- неуправляемые.
Управляемыми факт
Влияние климатический факторов на работу электронных устройств
Существует определенная связь между конкретным видом воздействия и ускоряемым с его помощью физико-химическим процессом в конструкции (табл.3.1).
Таблица 3.1
Климатические исполнения и категории размещения электронных устройств
Для защиты изделий от климатических воздействий предусмотрено девять основных исполнений:
1. Исполнение У – для районов с умеренным климатом со среднегодовыми экстремумами температуры от –
Работа трансформатора в режиме холостого хода
При работе трансформатора в режиме холостого хода вторичная обмотка его разомкнута, а первичная потребляет из питающей сети относительно небольшой ток холостого хода. В этом случае приложенное к эт
Работа трансформатора под нагрузкой
При включении нагрузки во вторичную обмотку трансформатора в ней появится ток I2 , который создает намагничивающую силу этой обмотки
Величина электромагнитной мощности
,
здесь f – частота сети, Гц;
В - индукция магнитного поля, Т;
j
Согласующие трансформаторы
Трансформаторы применяются в различных усилительных и измерительных устройствах для согласования электрических сигналов. По месту расположения в схеме трансформаторы согласования делятся на вход
РЯДЫ НОМИНАЛЬНЫХ ВЕЛИЧИН СОПРОТИВЛЕНИЙ
Индекс ряда
Числовые коэффициенты, умножаемые на любое число, кратное 10
Допуск к номиналу
Е6
1,0
Для практических расчетов применяется формула
,
где U
Частотные свойства проявляются при работе резисторов на переменном токе, при этом полное сопротивление становится комплексным
Z = Ra+jRp,
где Z – полное сопротивление резистора на переменном токе;
Ra – активная составляющая сопротивления
Надежность.
Около четвертой части всех отказов ЭА происходит из-за отказов резисторов. Это объясняется тем, что резисторы составляют около половины общего числа элементов схем ЭА.
Статистика отказов с
Система условных обозначений и маркировка резисторов
В соответствии с действующей системой сокращенных и полных условных обозначений сокращенное условное обозначение, присваиваемое резисторам, должно состоять из следующих элементов:
Резисторы постоянного сопротивления
А) Углеродистые резисторы(тип С1) –резисторы поверхностного типа, проводящим элементом которых является пиролитический углерод.
Пленку пиролитического угл
Резисторы переменного сопротивления
Подгонка или периодическая регулировка некоторых параметров электрической цепи осуществляется с помощью резисторов переменного сопротивления. Например, резистор переменного сопротивления должен с з
Основные параметры конденсаторов
Конденсаторы постоянной емкости характеризуются такими параметрами, как номинальной емкостью, электрической прочностью, реактивной мощностью, качеством изоляции, потерями, коэффициентом абсорбции,
Под воздействием влажности изменяются диэлектрическая проницаемость воздуха и гигроскопичных диэлектриков, сопротивление изоляции, потери.
Влагостойкость конденсаторов обеспечивается за счет
-применения негигроскопичных диэлектриков, например, конденсаторной керамики;
-пропитки гигроскопичных диэлектриков негигроскоп
Надежность
Современные конденсаторы характеризуютcя следующими средними значениями интенсивности отказов для конденсаторов постоянной емкости от 1,0×10-6 1/ч до 4×10-6 1/ч и
Постоянной емкости
Конденсаторы разделяются на различные группы.
По назначению - общего назначения, специального назначения.
По характеру изменения емкости
Конденсаторы с твердым неорганическим диэлектриком
А) Слюдяные конденсаторы.
Слюдяные конденсаторы представляют собой конструкции, состоящие из металлических обкладок и слюдяных пластин, выполняющих ро
Конденсаторы с твердым органическим диэлектриком
А) Бумажные конденсаторы (например, типа КБГ)
Бумажные конденсаторы состоят из двух длинных полос алюминиевой или свинцово-оловянной фольги, разделенн
Электролитические конденсаторы
Электролитические конденсаторы отличаются высокой удельной емкостью, обусловленной использованием в качестве диэлектрика тонкой оксидной пленки, образованной из вентильного металла электродов (алюм
Резонаторы
Необходимость применения вместо широко используемых колебательных контуров с электрическими индуктивностями и конденсаторами пьезоэлектрических и механических резонаторов вызвана тем, что с их помо
Пьезотрансформаторы
В конструкциях преобразования энергии, устройства питания источников света широко используются классические электромагнитные трансформаторы. Создание миниатюрного электромагнитного трансформатора с
Фильтры
Частотным фильтром называется устройство (четырехполюсник), обладающее различной величиной затухания для разных
Сравнение аналоговых фильтров с цифровыми.
С распространением цифровой техники аналоговые фильтры активно вытеснялись цифровыми фильтрами, однако существуют приложения, в которых использование цифровых фильтров нецелесообразно.
Паразитные связи на печатных платах
Паразитные связи на печатных платах возникают вследствие наличия паразитной емкости С и паразитной взаимоиндуктивности М между печатными прово
Механическая обработка печатных плат
Механическая обработка печатных плат включает:
-раскрой листового материала на полосы
-получение заготовок ПП;
-выполнение фиксирующих технологических, переходных и монта
Установка навесных изделий на печатной плате
Размещение навесных элементов на печатной плате согласовывается с конструктивными требованиями на печатный узел, блок и прибор в целом. При расположении элементов необходимо предусматривать необход
Способы охлаждения электронных устройств
В процессе переноса тепловой энергии в аппаратуре участвуют все три механизма теплопередачи
В зависимости от конкретных режимов работы и условий эксплуатации относительный вклад каждого из
Предварительный выбор системы охлаждения
Предварительный выбор системы охлаждения производится на ранней стадии конструирования. Для этого используются графики, характеризующие области целесообразного применения различных способов охлажде
Охлаждающие устройства современных компьютеров
Производители компьютеров ограничивают рабочую температуру процессоров: компания Intel - +66…780С, AMD - +85…900C. Считается, что при температуре в помещении +230C
Защита с помощью изоляционных материалов
Защита с помощью изоляционных материалов применяется для изделий или его частей наиболее уязвимых для влаги.
В настоящее время известны следующие способы защиты: пропитка, заливка, обволак
Защита электронных устройств от механических воздействий
Механические воздействия на электронные устройства в общем случае имеют случайный характер. Для упрощения расчетов при оценке влияния реальных воздействий используют упрощенные модели, называемые
Понятие, основные термины и определения
Надежностью называют свойство системы сохранять величины выходных параметров в пределах установленных норм при заданных режимах и условиях в течение требуемого интерв
Показатели надежности
6.2.1 Показатели безотказности.
Вероятность безотказной работы.
Под вероятностью безотказной работы (ВБР) элеме
Оценка надежности по внезапным эксплуатационным отказам
Внезапные эксплуатационные отказы (ВЭО) представляют собой внезапные отказы полноценной по надежности электронной системы, возникающие в период нормальной эксплуатации, когда приработка устройства
Оценка надежности по износовым отказам
Износовые отказы и отказы старения (ИСО) представляют частный случай постепенных отказов, вызванных процессами электрического и механического износа и старения и появляются в третий период эксплуат
Оценка надежности по приработочным отказам
Приработочные отказы (ПРО) представляют внезапные отказы, возникающие в период приработки, предшествующий периоду нормальной эксплуатации.
ПРО возникают вследствие
- ошибок, допущ
Способы обнаружения неисправностей
В связи с тем, что основное время ремонта составляет поиск неисправностей, рассмотрим способы их обнаружения. Следует отметить, что в общем случае выбор способа обнаружения неисправности определяет
Способы обеспечения ремонтопригодности
Ремонтопригодность в общем случае определяется применением стандартных и унифицированных сменных составных частей, ограничением их номенклатуры, легкосъемностью, взаимозаменяемостью, отсутствием сл
Понятие о технологическом процессе изготовления электронных устройств
Предприятие, выпускающее готовую продукцию, характеризуется производственным процессом, состоящим из действий, в результате которых сырье, материалы или полуфабрикаты, поступающие на предпри
Параметры технологического процесса изготовления электронных устройств
К основным параметрам технологического процесса изготовления электронного устройства, а также его частных технологических процессов относят: точность, надежность, экономичность и производительность
Основы теории точности технологического процесса изготовления электронных устройств
Любой технологический процесс производства электронного устройства характеризуется циклом последовательных операций. В процессе каждой из них функциональный узел (или блок) приобретает новое качест
Методы анализа производственных погрешностей
Для анализа производственных погрешностей используется два основных метода: статистический и расчетно-аналитический.
Статистический
Статистический метод анализа производственных погрешностей.
Статистический метод можно разделить на ряд действий:
1) собственно наблюдения изучаемого узла (измерение параметров, определение свойств и т.п.);
2) группировка полученного при н
Экспериментальный метод.
При использовании этого метода данные получаются по результатам эксперимента. Сущность метода вытекает из рассмотрения уравнения погрешности выходного параметра
Расчетный метод.
Метод частных производных. Этот метод предполагает наличие аналитического выражения, связывающего выходной параметр с производственными погрешностями. Разложив уравнение (4) в ряд
Точность и устойчивость технологических процессов
Оценка точности ТП основывается на определении погрешности соответствующих параметров, а точнее характера его распределения, которое наиболее полно может быть представлено в виде кривой распределен
Новости и инфо для студентов