コンデンサは回路設計で最も一般的に使用されるデバイスであり、受動部品の 1 つです。能動デバイスは単に能動デバイスと呼ばれるデバイスのエネルギー (電気) 源が必要なだけであり、デバイスのエネルギー (電気) 源がなければ受動デバイスです。 。
コンデンサの役割と用途は一般に、バイパス、デカップリング、フィルタリング、エネルギー貯蔵の役割など、さまざまな種類があります。発振の完了、同期および時定数の役割。
DC絶縁：DCの通過を防ぎ、ACを通過させる機能です。.
バイパス (デカップリング) : AC 回路内の特定の並列コンポーネントに低インピーダンス パスを提供します。
バイパス コンデンサ: デカップリング コンデンサとしても知られるバイパス コンデンサは、デバイスにエネルギーを供給するエネルギー貯蔵デバイスです。コンデンサの周波数インピーダンス特性、理想コンデンサの周波数特性を利用し、池のようにインピーダンスが減少し、出力電圧を均一にし、負荷電圧の変動を低減します。バイパス コンデンサは、負荷デバイスの電源ピンとグランド ピンにできるだけ近づける必要があります。これがインピーダンス要件です。
プリント基板を描画する際は、部品に近づけないとグランド電位の上昇や、過電圧などの信号伝達によるノイズを抑えることができないので注意してください。端的に言えば、直流電源の交流成分はコンデンサを介して電源に結合されており、直流電源を浄化する役割を果たします。次の図の C1 はバイパス コンデンサであり、図面はできるだけ IC1 に近づける必要があります。
デカップリング コンデンサ: デカップリング コンデンサは、フィルタ オブジェクトとしての出力信号の干渉です。デカップリング コンデンサはバッテリーに相当し、その充放電を使用するため、電流の突然変異によって増幅された信号が妨げられることはありません。 。その容量は信号の周波数とリップルの抑制度合いに依存し、デカップリングコンデンサは駆動回路の電流変化に対応し、相互のカップリング干渉を避ける「電池」の役割を果たします。
バイパス コンデンサは実際にはデカップリングされますが、バイパス コンデンサは一般に高周波バイパスを指し、つまり、低インピーダンスのリリース パスの高周波スイッチング ノイズを改善します。高周波バイパス容量は一般に小さく、共振周波数は一般に 0.1F、0.01F などです。デカップリング コンデンサの容量は一般に大きく、回路内の分布パラメータによっては 10F 以上になることもあります。駆動電流の変化。
両者の違いは、バイパスは入力信号の干渉を対象としてフィルタリングすること、デカップリングは出力信号の干渉を対象としてフィルタリングし、電源に干渉信号が戻らないようにすることです。
結合: 2 つの回路間の接続として機能し、AC 信号が通過して次のレベルの回路に送信できるようにします。
コンデンサは、前段の信号を後段に伝達し、前段の直流電流が後段に与える影響を遮断するためのカップリング部品として使用され、回路のデバッグが容易になり、性能が安定します。 AC信号の増幅はコンデンサなしでも変化しないが、前段と後段の影響により、すべてのレベルの動作点を再設計する必要がある場合、動作点のデバッグは非常に困難であり、コンデンサなしで実現することはほぼ不可能です。複数のレベル。
フィルター: これは回路にとって非常に重要で、CPU の後ろのコンデンサーが基本的にこの役割を果たします。
つまり、周波数 f が大きくなるほど、コンデンサのインピーダンス Z は小さくなります。低周波の場合、静電容量 C はインピーダンス Z が比較的大きいため、有用な信号はスムーズに通過できます。高周波では、コンデンサ C はインピーダンス Z によりすでに非常に小さくなっており、これは高周波ノイズを GND に短絡するのと等価です。
フィルター動作: 理想的な静電容量。静電容量が大きいほど、インピーダンスは小さくなり、通過周波数は高くなります。電解コンデンサは一般に1uF以上でインダクタンス成分が大きいため、高周波以降はインピーダンスが大きくなります。高周波と低周波を完全に除去するために、大きな容量の電解コンデンサが小さなコンデンサと並列に接続されていることがよくあります。実際には、低周波では大きなコンデンサが、高周波では小さな静電容量が使用されます。コンデンサの周波数が高いほど、減衰は大きくなります。コンデンサは池のようなものです。数滴の水では大きな変化を引き起こすのに十分ではありません。つまり、電圧変動は、次のような場合にはあまり大きくありません。電圧を緩衝することができます。
図 C2 温度補償: 他のコンポーネントの不十分な温度適応性の影響を補償することにより、回路の安定性を向上させます。
分析: タイミング コンデンサの容量はライン オシレータの発振周波数を決定するため、タイミング コンデンサの容量は非常に安定しており、環境湿度の変化によって変化しないことが必要です。ライン発振器は安定しています。したがって、正と負の温度係数を持つコンデンサを並列に使用して、温度補完を実行します。動作温度が上昇すると、C1 の容量が増加し、C2 の容量が減少します。並列接続された 2 つのコンデンサの合計容量は、2 つのコンデンサの容量の合計です。一方の容量は増加し、もう一方の容量は減少しているため、合計容量は基本的に変わりません。同様に、温度が低下すると、一方のコンデンサの容量が減少し、もう一方のコンデンサの容量が増加し、全体の容量は基本的に変化しないため、発振周波数が安定し、温度補償の目的が達成されます。
タイミング: コンデンサは、回路の時定数を決定するために抵抗と組み合わせて使用されます。
入力信号が Low から High にジャンプする場合、バッファリング 1 を行ってから RC 回路に入力されます。コンデンサの充電特性により、B 点の信号は入力信号に合わせてすぐにジャンプするのではなく、徐々に増加する過程を持ちます。十分に大きい場合、バッファ 2 が反転し、出力で Low から High への遅延ジャンプが発生します。
時定数: 一般的な RC シリーズ集積回路を例に挙げると、入力信号電圧が入力端に印加されると、コンデンサの電圧が徐々に上昇します。充電電流は電圧の上昇とともに減少し、入力信号 VI とコンデンサ C からの出力信号 V0 に抵抗 R とコンデンサ C が直列に接続されます。RC (τ) 値と入力方形波が等しいとき、幅tWを満たす：τ「tW」、この回路は集積回路と呼ばれます。
チューニング: 携帯電話、ラジオ、テレビなどの周波数依存回路の系統的なチューニング。
IC 同調発振回路の共振周波数は IC の関数であるため、発振回路の最大共振周波数と最小共振周波数の比は容量比の平方根に応じて変化することがわかります。ここでの容量比とは、逆バイアス電圧が最も低いときの容量と、逆バイアス電圧が最も高いときの容量との比をいう。したがって、回路の同調特性曲線（バイアス共振周波数）は基本的に放物線になります。
整流器: 半閉導体スイッチ素子を所定の時間にオンまたはオフにする。
エネルギー貯蔵: 必要なときに放出できるように電気エネルギーを貯蔵します。カメラのフラッシュや暖房器具など。
一般に、電解コンデンサはエネルギー貯蔵の役割を果たしますが、特殊なエネルギー貯蔵コンデンサの場合、容量性エネルギー貯蔵のメカニズムは電気二重層コンデンサとファラデーコンデンサです。その主な形式はスーパーキャパシタのエネルギー貯蔵であり、スーパーキャパシタは二重電気層の原理を使用したコンデンサです。
スーパーキャパシタの 2 つのプレートに電圧が印加されると、通常のコンデンサと同様に、プレートの正極には正電荷が蓄積され、負極には負電荷が蓄積されます。スーパーキャパシタの 2 つのプレート上の電荷によって生成される電場の下では、電解質の内部電場のバランスをとるために、電解質と電極の間の界面に反対の電荷が形成されます。
この正電荷と負電荷は、異なる二相の接触面上で正負電荷間の距離が非常に短く対向する位置に配置されており、この電荷分布層は電気二重層と呼ばれるため、電気容量は非常に大きくなります。
投稿日時: 2023 年 8 月 15 日
