Конденсаторы постоянной ёмкости | Электрикам

Это вторая часть статьи конденсаторы настоятельно рекомендую ознакомится с первой частью.

Конденсаторы постоянной ёмкости

Конструкция, параметры и назначение конденсаторов зависит от рабочего диапазон частот.

Низкочастотные конденсаторы постоянной ёмкости используют в цепях постоянного, переменного и пульсирующего токов низкой частоты в качестве разделительных, блокировочных, фильтровых. К низкочастотным конденсатором относятся бумажные, металлобумажные, плёночные некоторые керамические.

Бумажные и металлобумажные конденсаторы обладают рядом недостатков:

• низкое сопротивление изоляции
• большие потери энергии
• невысокая стабильность параметров
• в процессе старения уменьшается электрическая прочность.

Поэтому плёночные и керамические низкочастотные конденсаторы выгодней выделяются на  их фоне так как они лишены недостатков присущих бумажным и металлобумажным конденсаторам.

Высокочастотные конденсаторы характеризуются незначительными потерями в диэлектрике, высокой стабильностью и точностью параметров, достаточной температуростойкостью, малыми габаритами и массой. Высокочастотные конденсаторы применяются в схемах генераторов и усилителей радиочастот. Наиболее точные и стабильные конденсаторы используют как контурные, а остальные — в качестве разделительных, фильтровых и термокомпенсирующих в высокочастотных цепях.

К высокочастотным конденсаторам относятся:

• керамические
• стеклоэмалевые
• стеклянные
• слюдяные
• стеклокерамические

 

Высокочастотные конденсаторы.

К высокочастотным конденсаторам относятся :

-слюдяные;

-керамические;

-стеклокерамические;

-стеклянные.

Слюдяные конденсаторы (К31, К32, КСГ, КСО, СГМ).. Диэлектрик  слюда, для обкладок применяют алюминиевую, свинцовую или медную фольгу. Имеют пакетную конструкцию.

Достоинство: малые потери, малое изменение емкости от температуры и времени, удобство для массового производства и невысокая стоимость.

Недостатоки: низкая удельная емкость и уменьшение сопротивления изоляции при длительной работе под напряжением.

Керамические конденсаторы (К10, К15, КЛГ, КЛС, КД, КТ, КО, КТП и др.). Имеют пакетную, дисковую, трубчатую или литую секционированную конструкции..

Характеризуются малыми потерями, имеют большой выбор значений ТКЕ

Применяются в высокочастотных устройствах, с термокомпенсацией, с фиксированной настройкой контура на высокой частоте. В низкочастотных узлах ЭА: шунтирующие, блокирующие и фильтрующие цепи, связь междукаскадами на низкой частоте.

Для защиты от помех, которые могут проникнуть в прибор через цепи питания и наоборот, а также для различных блокировок используют так называемые проходные и опорные конденсаторы. Проходной конденсатор имеет три вывода, два из которых представляют собой сплошной токонесущий стержень, проходящий через корпус конденсатора. К этому стержню присоединена одна из обкладокконденсатора. Третьим выводом является металлический корпус ,с которым соединена вторая обкладка. Корпус проходного конденсатора закрепляют непосредственно на шасси или экране, а токоподводящий провод (цепь питания) припаивают к его среднему выводу. Благодаря такой конструкции токи высокой частоты замыкаются на шасси или экран устройства, в то время как постоянные токи проходят беспрепятственно. На высоких частотах применяют керамические проходные конденсаторы, в которых роль одной из обкладок играет сам центральный проводник, а другой — слой металлизации, нанесенный на керамическую трубку. Эти особенности конструкции отражает и условно графическое обозначение проходного конденсатора . Наружную обкладку обозначают либо в виде короткой дуги , либо в виде одного

или двух отрезков прямых линий с выводами от середины. Последнее обозначение используют при изображении проходного конденсатора в стенке экрана.

С той же целью, что и проходные, применяют опорные конденсаторы. Опорные конденсаторы  это конденсаторы, одним из выводов которых является опорная металлическая пластина с резьбовым креплением.

Стеклянные, стеклокерамические, стеклоэмалевые конденсаторы (К21, К22, К23) имеют малые потери, высокое значение сопротивления изоляции, высокую стабильность емкости во времени.

Порядок выполнения работы

1. Изучить основные параметры конденсаторов, ряды номинальных емкостей и напряжений, систему обозначений конденсаторов.

2. Ознакомиться с системой маркировки малогабаритных конденсаторов.

3. Ознакомиться с вариантами конструкций конденсаторов постоянной и переменной емкости.

4. Согласно заданному варианту:

4.1. определить тип и основные параметры заданных конденсаторов (привести полное обозначение конденсаторов в конструкторской документации).

2. С помощью приложения 1 и справочной литературы описать особенности каждого типа конденсаторов и область применения.

3. Определить для каждого конденсатора рабочее напряжение, для керамических — предельную величину действующего напряжения переменного тока, обеспечивающего при частотах f=1 кГц; 1 МГц гарантию от перегрева конденсатора.

4. Изучить конструкции и привести эскизы конструкций предложенных вам типов конденсаторов.

Конденсатор для вч динамика. Подключение высокочастотных динамиков через конденсатор

В многополосных акустических системах, кроме динамиков обязательно ставятся частотные фильтры. Это необходимо чтобы разделить полосу звука в зависимости от типа громкоговорителя. Все динамики можно разделить на следующие группы:

• Низкочастотные
• Среднечастотные
• Высокочастотные
• Широкополосные

Самые простые акустические системы, состоящие из одного широкополосного динамика, фильтров не имеют, но и диапазон воспроизведения такой системы невелик. Он может составлять 40-50 Гц – 12-16 кГц. Хорошие акустические системы включают в себя три динамика с разделением сигнала, поступающего от усилителя на три следующие полосы:

• НЧ – 20 Гц-500 Гц
• СЧ – 200 Гц-7000 Гц
• ВЧ – 2000 Гц-22000 Гц

Разделение звукового сигнала на отдельные полосы осуществляется с помощью пассивных LC фильтров. Подключение ВЧ динамиков через конденсатор связано с необходимостью ограничения мощности на частотах, определяемых ёмкостью конденсатора. Дело в том, что высокочастотные «пищалки» имеют маленькие размеры и соответственно маленький диффузор, сделанный из твёрдого материала. Большая мощность низких частот может повредить высокочастотную динамическую головку. Кроме того «низы» воспроизводимые «пищалкой» будут звучать с сильными искажениями, нарушая всю звуковую картину.

Как подключить ВЧ динамик через конденсатор

Схема подключения ВЧ головки, состоящая только из одного конденсатора называется фильтром или пассивным кроссовером первого порядка. Он называется «High-passfilter» и работает следующим образом. Ёмкость конденсатора определяет полосу среза. Это не означает, что звуковые частоты, располагающиеся ниже уровня среза, не будут воспроизводиться высокочастотным громкоговорителем.Кроссовер первого порядка имеет чувствительность 6 dB (децибел) на октаву. Октава это в два раза меньше или больше. Если величина среза равна 2 000 Герц, то частота, лежащая на октаву ниже, то есть 1 000 Герц будет воспроизводиться с уровнем на 6 dB меньше, снижение уровня на 500 Герц будет уже – 12 dB и так далее.

Исходя из размеров и жёсткости диффузора высокочастотного громкоговорителя, можно считать, что низкие частоты не окажут существенного влияния на воспроизведение ВЧ диапазона. Существуют более сложные кроссоверы второго порядка, в схему которого, кроме конденсатора, входит дроссель. Они обеспечивают снижение мощности в 12 децибел на октаву, а фильтры третьего порядка позволяют получить спад в 18 децибел на октаву.

Какой конденсатор ставить на ВЧ динамик

Для получения качественного звучания акустических систем, нужно очень тщательно подходить к выбору конденсатора. Какой конденсатор нужен для динамика ВЧ. Китайские производители недорогих колонок ставят последовательно с катушкой высокочастотного динамика электролит ёмкостью 2-10 мкф.

Изделия такого типа являются полярными и по определению предназначены для работы в цепях постоянного тока. На переменном токе они ведут себя не совсем корректно, поэтому для подключения высокочастотного динамика в акустической системе из двух или трёх громкоговорителей нужно использовать плёночные изделия соответствующей ёмкости. Если имеется недорогая акустическая система китайского производства, то достаточно вскрыть её, и заменить электролит, на полипропиленовый или бумажный конденсатор, чтобы почувствовать разницу.

Если необходимой ёмкости нет, то нужные конденсаторы для ВЧ динамиков собираются из нескольких изделий, соединённых параллельно.Из отечественной продукции можно использовать К73-17 и К78-34. Это лавсановые и полипропиленовые изделия. Тип К78-34 специально разработан для установки в фильтры высококачественных акустических систем. Он корректно работает на частотах до 22 кГц при выходной мощности колонок до 220 ватт с динамиками 4 Ом.

Чтобы правильно подобрать конденсатор для ВЧ динамика 4 Ом нужно знать его резонансную частоту. Высокочастотные головки могут иметь сравнительно низкую резонансную частоту порядка 800-1 200 Гц, но у большинства «пищалок» резонанс будет на 2 000-3 000 Гц. Величины конденсаторов для разных уровней среза к динамику 4 Ом выглядят следующим образом:

• 5 000 Гц – 8,0 мкф
• 6000 Гц – 6,5 мкф
• 8000 Гц – 5,0 мкф
• 9000 Гц – 4,4 мкф

Обрезать полосу, с помощью фильтра первого порядка, нужно выше резонанса, в противном случае колонка будет неприятно вибрировать при воспроизведении звука. Рекомендуется, чтобы частота среза фильтра примерно в два раза превосходила величину резонанса высокочастотного громкоговорителя.



Высокочастотный конденсатор — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Высокочастотный конденсатор

Cтраница 1

Высокочастотные конденсаторы имеют малые паразитную индуктивность и потери в диэлектрике.  [1]

Защитный высокочастотный конденсатор предохраняет сварщика от поражения электрическим током высокого напряжения и низкой частоты при неисправности колебательного контура.  [2]

Контурные высокочастотные конденсаторы со сжатым газом рассчитаны на меньшие напряжения, чем образцовые газонаполненные конденсаторы, описанные выше ( обычно не свыше 30 — 40 кв амплитудного значения), но емкость их заметно увеличена: обычно порядка нескольких тысяч пикофарад.  [3]

Включение высокочастотных конденсаторов должно производиться при отключенном высокочастотном генераторе. Подъем напряжения должен вестись постепенно.  [4]

Для слюдяных, керамических и других высокочастотных конденсаторов температурный коэффициент изменения геометрии обкладок равен ТКЛР металлической фольги или слоя металлизации, а температурный коэффициент изменения зазора равен ТКЛР материала диэлектрика.  [5]

Промышленность выпускает высокочастотные конденсаторы в большом количестве — десятки миллионов в год.  [7]

Основное применение высокочастотные конденсаторы находят в схемах генераторов и усилителей высокой и промежуточной частоты. Наиболее точные и стабильные высокочастотные конденсаторы используют в качестве контурных, а наименее-в качестве разделительных, фильтровых и термокомпенсирующих конденсаторов высокочастотных цепей. Номинальная емкость конденсаторов в этом диапазоне частот обычно составляет десятки — сотни пикофарад, хотя некоторые конденсаторы этой группы имеют предельные значения порядка нескольких десятков — сотен тысяч пикофарад.  [8]

Для расчета высокочастотных конденсаторов необходимо прежде всего знать эксплуатационные требования к температурной стабильности его емкости, так как исходя из этого требования выбирается соответствующий стеклокерамический диэлектрик, имеющий необходимый температурный коэфрициент диэлектрической проницаемости.  [9]

Для производства низкочастотных и высокочастотных конденсаторов используют конденсаторную керамику: тиконды, лантзновую и стгннатную керамкку.  [10]

В качестве высокочастотных конденсаторов малой емкости иногда применяют конденсаторы, залитые жидким, отвердевающим диэлектриком. К ним относятся серные и полистирольные конденсаторы. По конструкции они подобны конденсаторам с жидким или газообразным диэлектриком в том отношении, что в них используются обкладки повышенной толщины, обычно укрепляемые твердым вспомогательным диэлектриком.  [11]

Применяется для изготовления высокочастотных конденсаторов.  [12]

Остаточные изменения параметров высокочастотных конденсаторов незначительны.  [14]

Одной из важней-щих характеристик высокочастотных конденсаторов является стабильность их емкости, определяющая стабильность частоты радиоэлектронной аппаратуры в процессе ее хранения и эксплуатации.  [15]

Страницы:      1    2    3    4

Работа электролитов на высоких частотах

Главное преимущество электролитических конденсаторов состоит в их огромной удельной емкости. Но выигрыш в емкости достигнут проигрышем по некоторым другим параметрам. Одним из таких проигрышей является то, что работа электролитических конденсаторов на высоких частотах заметно ухудшается. Причем высокими являются частоты порядка 10 кГц, а иногда и 2…3 кГц! На рис. 47 показан график зависимости импеданса от частоты, взятый из технических данных на одни из лучших отечественных электролитических конденсаторов. У импортных конденсаторов дела обстоят примерно также.

С ростом частоты сопротивление (импеданс) конденсатора должно монотонно падать по закону:

Так и происходит на низких частотах, где график представляет собой прямую, наклоненную вправо- вниз. Но падение импеданса продолжается только до частот порядка 3…6 кГц, а дальше прекращается – все, конденсатор уже нормально не работает. На еще более высоких частотах сопротивление даже начинает расти из-за индуктивности обкладок и выводов, которая преобладает над емкостными свойствами конденсатора. То есть конденсатор проявляет свойства не конденсатора, а катушки. Плохие частотные свойства присущи всем электролитическим конденсаторам, поэтому все они такие, кто лучше, а кто и хуже.

Что же делать? Как обеспечить работу на высоких частотах? А выход один – подключить параллельно электролитам такие конденсаторы, которые на этих высоких частотах работают хорошо. Тем более что на таких частотах высокая емкость уже не нужна – конденсаторы небольшой емкости на них имеют довольно маленькое сопротивление.

Например, можно подключить танталовый конденсатор, который нормально работает до частот порядка 100 кГц. Но тут проблема: танталовые конденсаторы довольно дороги. И еще более значительная проблема – танталовые конденсаторы гораздо более нежные в эксплуатации. Например, они легко выходят из строя от броска тока при включении питания. Так что их использовать я не рекомендую.

Лучшее решение – зашунтировать электролиты (то есть подключить параллельно) керамическими или пленочными конденсаторами довольно большой емко

сти. Емкость должна быть не менее 1 мкФ, а в принципе – чем больше, тем лучше, но в разумных пределах (нагромождение конденсаторов может заметно увеличить сопротивление и индуктивность соединяющих их проводников, что сведет на нет все улучшения). И обязательно ставим керамические или пленочные конденсаторы в питание на саму плату усилителя параллельно электролитам.

На схемах усилителей часто встречаются такие конденсаторы емкостью 0,1 мкФ. Этого на самом деле мало. Емкость нужна не менее 1 мкФ, и устанавливать эти конденсаторы нужно поближе к выходникам так, чтобы индуктивность и сопротивление проводов были минимальны. Минимальной должна быть и длина выводов этих конденсаторов.

Керамические конденсаторы дают очень неплохие результаты, потому что обычно обладают наилучшими высокочастотными свойствами, но они редко бывают достаточной емкости на напряжения свыше 50 вольт (существуют специальные конденсаторы, рассчитанные на киловольты, но у них большие габариты, что ведет к росту длины проводников и габаритов платы). И зачастую на них допустимое напряжение не написано. Поставите такой неизвестный конденсатор, подадите питание, а он сгорит. В этом плане удобнее пленочные конденсаторы, выпускаемые на различные напряжения в широком диапазоне емкостей.

Использовать всяческие «аудиофильские» конденсаторы вроде бумажных не стоит – они на самом деле работают ничуть не лучше пленочных, а габариты большие. Из пленочных самые оптимальные по габаритам и соотношению цена/качество – лавсановые (лавсан, полиэстер, майлар – это все разные названия полиэти- лентерефталата).

Источник: Рогов И.Е. Конструирование источников питания звуковых усилителей. – Москва: Инфра- Инженерия, 2011. – 160 с.

Высокочастотный конденсатор — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 2

Высокочастотный конденсатор

Cтраница 2

Отбор напряжения с помощью высокочастотных конденсаторов связи возможен, если на линии имеется соответствующая защита, а ее каналом связи является защищаемая линия, на концах которой установлены высокочастотные заградители и конденсаторы связи. Отбор напряжения с помощью вводов масляных выключателей возможен, если эти вводы имеют специальную конструкцию. Промышленность выпускает такие вводы для выключателей на напряжение ПО кВ и выше — это так называемые конденсаторные вводы. Их внутренняя бакелитовая изоляция разделена на ряд слоев с помощью концентрических цилиндров из металлической фольги. Цилиндр 2 снабжен выводом, который используется для подключения устройства отбора напряжения.  [17]

Отбор напряжения с помощью высокочастотных конденсаторов связи возможен, если на линии используется соответствующая защита, а ее каналом связи является защищаемая линия, на концах которой установлены высокочастотные заградители и конденсаторы связи. Отбор напряжения с помощью вводов масляных выключателей возможен, если эти вводы имеют специальную конструкцию. Промышленность выпускает такие вводы для выключателей на напряжение ПОкВ и выше — это так называемые конденсаторные вводы. Их внутренняя бакелитовая изоляция разделена на ряд слоев с помощью концентрических цилиндров из металлической фольги.  [18]

Отбор напряжения с помощью высокочастотных конденсаторов связи возможен, если на линии используется высокочастотная защита, а каналом связи является защищаемая линия, на концах которой установлены высокочастотные заградители и конденсаторы связи.  [20]

Отбор напряжения с помощью высокочастотных конденсаторов связи возможен, если на линии используется соответствующая защита, а ее каналом связи является защищаемая линия, на концах которой установлены высокочастотные заградители и конденсаторы связи. Отбор напряжения с помощью вводов масляных выключателей возможен, если эти вводы имеют специальную конструкцию. Промышленность выпускает такие вводы для выключателей на напряжение ПОкВ и выше — это так называемые конденсаторные вводы. Их внутренняя бакелитовая изоляция разделена на ряд слоев с помощью концентрических цилиндров из металлической фольги. Цилиндр 2 снабжен выводом, который используется для подключения устройства отбора напряжения.  [21]

С использованием этих материалов выпускаются высоковольтные высокочастотные конденсаторы горшковой, трубчатой и дисковой форм, в том числе и весьма мощные конденсаторы с принудительным масловодяным или воздушным охлаждением.  [23]

Для изготовления высокостабильных изоляторов и высокочастотных конденсаторов используют цельзиановую керамику, которая обладает повышенной электрической прочностью ( до 45 МВ / м), низким температурным коэффициентом линейного расширения.  [24]

Конденсаторная керамика применяется для изготовления высокочастотных конденсаторов, имеет значительные величины диэлектрической проницаемости. В последнем случае диэлектрическая проницаемость зависит от напряженности поля.  [25]

Пленки политетрафторэтилена применяются для изготовления высокочастотных конденсаторов и электропроводов. Получают пленки прессованием при комнатной температуре цилиндрических болванок и спеканием их в печах. Обрабатывая болванки на точных токарных станках, строгают непрерывную пленку, имеющую ширину, соответствующую высоте болванки ( от 110 до 250 мм), и толщину около 100 мкм. Полученную неориентированную пленку прокатывают на специальных точных прокатных станах. При этом ширина пленки не изменяется, толщина уменьшается до 5 мкм, а длина соответственно увеличивается. Ориентированная пленка имеет лучшие электротехнические свойства; прочность пленки повышается в продольном направлении.  [26]

Иногда при расчете новых типов мощных высокочастотных конденсаторов приходится учитывать возможность использования их в относительно широком диапазоне частот. В маркировке конденсатора эта зависимость обычно отражается путем указания значений допускаемого рабочего тока при ряде значений частоты.  [27]

Вакуумные конденсаторы представляют собой прогрессивный тип мощного высокочастотного конденсатора, нашедшего себе широкое применение в области коротких волн. Освоение производства таких конденсаторов с относительно большими емкостями, порядка тысяч пикофарад, позволяет распространить их использование и на область более длинных волн, где основное применение имели газонаполненные контурные конденсаторы.  [28]

Стеклоэмалевие конденсаторы представляют собой новый тип высокочастотного конденсатора малой емкости.  [29]

Вакуумные конденсаторы представляют собой новый прогрессивный тип высокочастотного конденсатора, особен но удобного для применения в коротковолновой аппаратуре, в частности для оборудования самолетов.  [30]

Страницы:      1    2    3    4

Стабилизация частоты любительской аппаратуры

Григоров Игорь Николаевич, а/я 68, 308015, Белгород РОССИЯ rk3zk (at) antennex.com

  Стабилизация частоты самодельного трансивера или приемника для радиолюбителей всех поколений представляла непростую задачу. Требуется время для приобретения опыта, чтобы затем начать собирать трансиверы, частота которых не “плавает” и не “плачет”.

Нестабильность частоты параметрического генератора, генератора, в котором значение частоты зависит от величины индуктивности катушки и емкости контурного конденсатора, зависит от двух главных параметров. Первое, это стабильность параметров частотозадающих цепей, а второе, стабильность параметров элементов, как пассивных так и активных, составляющих схему генератора. Но конечно главным врагом для стабильности частоты генераторов является температура. Преодолев влияние изменения температуры на работу частотозадающих цепей можно создать стабильный генератор.

К сожалению, в реальности все не так просто. Более того, в настоящее время наблюдается интересная тенденция. Уровень развития радиоэлектроники с каждым годом растет, количество транзисторов на один миллиметр площади исчисляется в тысячах, а стабильность частоты гетеродинов в большинстве самодельной радиолюбительской аппаратуре не повышается, а даже понижается.

Причины того, почему это происходит, почему многие старые ламповые самодельные конструкции приемников и трансиверов (например, знаменитый в свое время “UW3DI”) “держат” частоту гораздо лучше многих современных самодельных трансиверов, мы рассмотрим ниже.

Температурная нестабильность катушки и конденсатора

Наиболее распространенной причиной изменения частоты генератора является нагрев его деталей в процессе работы. Это связано с тем, что при изменении температуры радио деталей изменяются их размеры. Чем быстрее прогреваются, и следовательно изменяются в размерах , детали генератора, тем больше изменение частоты генератора. Радиолюбители хорошо знают этот эффект, который называют “начальный выбег частоты”. При включении аппаратуры в течение первых 15- 30 минут происходит основной нагрев деталей генератора, вследствие этого частота генератора изменяется особенно значительно.

При нагревании увеличивается в размерах катушка индуктивности задающего генератора. Вследствие этого увеличивается индуктивность этой катушки и понижается частота генератора. Относительное изменение значения индуктивности катушки индуктивности от ее температуры выражает в ТКИ.

ТКИ – температурный коэффициент индуктивности, показывает относительное изменение индуктивности катушки при изменении ее температуры на 1 градус С.

Для перестройки генераторов по частоте обычно используют переменные воздушные конденсаторы. При нагреве эти конденсаторы увеличиваются в размерах. С увеличением всех физических размеров переменного конденсатора происходит увеличение его емкости. Относительное изменение значения емкости конденсатора от его температуры выражает в ТКЕ. Нестабильности частоты генератора будет зависеть от типа конденсатора, используемого в частотозадающей цепи.

ТКЕ – температурный коэффициент емкости, показывает относительное изменение емкости конденсатора при изменении его температуры на 1 градус С.

Из переменных воздушных конденсаторов особенно нестабильны конденсаторы из алюминиевых сплавов. Эти конденсаторы переменной емкости широко используются в бытовых радиоприемниках. ТКЕ переменных конденсаторов выполненных из алюминиевых сплавов и имеющих зазор между пластинами 0,3- 0,6 мм находится в пределах (100- 200)*10^-6 град^-1.

Переменные конденсаторы, выполненные на основе медных сплавов (из конденсаторной латуни), меньше подвержены воздействию температуры. Для специальных целей производят высокостабильные переменные конденсаторы из “нечувствительных” к воздействию температуры сплавов, в частности из инвара. Для стабильных конденсаторов используются высококачественные изоляторы. Высококачественные переменные конденсаторы иногда выпускают с посеребренным покрытием. Пластины конденсаторов из медных сплавов обычно имеют специальное защитное покрытие, допускающее пайку и исключающее коррозию пластин конденсатора при воздействии влаги. Высокостабильные переменные конденсаторы выполняют с зазором между пластинами 1- 1,5 мм. ТКЕ высокостабильных переменных конденсаторов может быть в пределах (10-30)*10^-6 град^-1. В 10- 20 раз стабильнее, чем ТКЕ простых бытовых переменных конденсаторов сделанных из алюминия!

Итак, ситуация, складывающаяся с температурной стабильностью частотозадающих цепей генератора, получается непростой. ТКИ катушки, находящейся в частотозадающей цепи, имеет положительное значение. Конденсатор переменной емкости тоже имеет положительный ТКЕ. Следовательно, с прогревом частотозадающей цепи, содержащей такую катушку и такой конденсатор, его частота будет понижаться. Это явление хорошо знакомо каждому радиолюбителю. Частота трансивера или приемника при его включении плавно ползет вниз.

Включение нерационально сконструированного трансивера на передачу может вызвать добавочное увеличение нестабильности частоты. Это связано с тем, что при работе на передачу выходной каскад трансивера проводит дополнительный нагрев внутренностей трансивера и следовательно, деталей генератора. Частота во время передачи начинает плыть вниз. После окончания передачи детали выходного каскада остывают, температура внутри трансивера понижается, и частота снова начинает плыть, но уже вверх.

В частотозадающие цепи включены не только катушка индуктивности с переменным конденсатором. В эту цепь обычно еще включены другие постоянные конденсаторы. При помощи этих добавочных конденсаторов производится температурная стабилизация частоты. Рассмотрим работу этих конденсаторов.

Стабилизация частоты при помощи конденсаторов

На первый взгляд представляется логичным, что все конденсаторы с твердым диэлектриком тоже будут иметь положительный ТКЕ. Это действительно так, и большинство конденсаторов с твердым диэлектриком выполненном из натуральных материалов обладает положительным ТКЕ. Однако диэлектрическая проницаемость синтетической конденсаторной керамики зависит от температуры. При повышении температуры, в зависимости от сорта керамики, ее диэлектрическая проницаемость может увеличиваться или уменьшаться. Следовательно, используя специальные сорта конденсаторной керамики можно изготовить конденсаторы постоянной емкости имеющие отрицательный ТКЕ.

Включив конденсатор, имеющий отрицательный ТКЕ, в частотозадающий контур, катушка и переменный конденсатор которого имеют положительный ТКЕ, можно произвести температурную стабилизацию частоты. По этой причине конденсаторы с отрицательным ТКЕ носят название термокомпенсирующих конденсаторов.

ТКЕ конденсатора обычно указывают на его корпусе рядом со значением емкости. Для некоторых старых типов конденсаторов прошлых лет выпуска их ТКЕ указывает цвет корпуса. ТКЕ слюдяных конденсаторов (типа СГМ) можно определить по букве на его корпусе. Таблица 1 показывает значение ТКЕ для слюдяных конденсаторов по букве и для керамических конденсаторов прошлых лет выпуска по цвету корпуса.

Таблица 1. ТКЕ слюдяных и “старых” керамических конденсаторов

Керамические конденсаторы		Слюдяные конденсаторы
Цвет	ТКЕ (группа)	Группа по ТКЕ	ТКЕ на 1 градус Цельсия
красный	М700	А	не нормируется
оранжевый	не нормировано	Б	+-200*10-6
зеленый	М1300	В	+-100*10-6
синий	П120	Г	+-50*10-6
серый	П30	Д	+-120*10-6
белый	М80	Д	+-120*10-6
голубой	М50

М — ТКЕ отрицателен (минус) П – ТКЕ положителен (плюс)

Обратите внимание, что для слюдяных конденсаторов ТКЕ указан как “+-“. Для подавляющего большинства слюдяных конденсаторов ТКЕ положителен. Слюда, используемая в качестве диэлектрика в слюдяных конденсаторах, проходит специальную обработку, так называемую тренировку перед производством этих конденсаторов. В результате чего свойства слюды фиксируются, и достигается производство слюдяных конденсаторов с нормированным ТКЕ. Но с течением времени, и при работе в определенном интервале температур, некоторое количество слюдяных конденсаторов может приобрести отрицательный ТКЕ.

Радиолюбитель может считать, что ТКЕ слюдяных конденсаторов имеет положительное значение. Необходимо помнить, что слюдяные конденсаторы в особенности и некоторые керамические обладают неприятным эффектом, который носит название “мерцание емкости”.

Эффект “мерцания емкости” проявляется в виде быстрых, нерегулярных изменениях емкости и потерь конденсатора, находящегося под напряжением высокой частоты. Если мерцающий конденсатор находится в частотозадающем контуре, частота этого контура тоже будет хаотически меняться.

Попадание такого конденсатора в частотозадающий контур приведет у печальным последствиям для работы генератора… При изготовлении немерцающих керамических конденсаторов используют как минимум трехкратное серебрение керамики. Керамический диэлектрик имеет повышенную толщину. Работа конденсаторов при пониженном высокочастотном напряжении уменьшает эффект мерцания. Однако выпускают специальные немерцающие конденсаторы, которые могут работать под значительным высокочастотным напряжением.

На конденсаторах многих типов, выпускаемых в последние годы, их параметры — допуск, напряжение и ТКЕ кодируются буквами латинского алфавита. В маркировке таких конденсаторов первая буква после обозначения их номинала указывает допустимое отклонение в процентах, вторая — ТКЕ, третья (может и не быть) — напряжение. В конденсаторах где ТКЕ не является существенной величиной, например в электролитических, вторая буква всегда означает напряжение. Таблица 2 показывает буквенное обозначение ТКЕ для современных типов конденсаторов.

Таблица 2. Буквенное обозначение ТКЕ

ТКЕ	П100	П60	П33	МП0	М33	М47	М75	М150	М220
Маркировка	А	G	N	C	H	V	L	P	R
ТКЕ	М330	М470	М750	М1500	М2200	М3300
Маркировка	S	T	U	V	K	Y

МП0 — конденсатор имеет нулевой ТКЕ, т.е. при изменении температуры емкость конденсатора не изменяется

Для конденсаторов, выполненных из низкочастотной керамики, параметр ТКЕ не используют. Используют обозначения “Н10” … “Н90”, где цифра обозначает возможное отклонение емкости конденсатора в процентах в интервале температур от –60 до +85 градусов относительно емкости конденсатора при температуре 20 градусов. Конечно, такие конденсаторы ни в коем случае нельзя применять в частотозадающих цепях! В некоторых современных типах конденсаторов это отклонение емкости указывается латинской буквой. Таблица 3 приводит эти буквенные обозначения для конденсаторов из низкочастотной керамики.

Таблица 3. Буквенное обозначение конденсаторов из низкочастотной керамики

Отклонение емкости	Н10	Н20	Н30	H50	H70	H90
Маркировка	B	Z	D	X	E	F

Итак, при помощи термокомпенсирующего конденсатора нам необходимо произвести компенсацию температурной нестабильности во-первых, конденсатора с воздушным диэлектриком, использующимся для перестройки по частоте этого генератора, а во вторых катушки индуктивности генератора. Если компенсацию температурной нестабильности переменного конденсатора с воздушным диэлектриком произвести относительно несложно, то при обеспечении температурной компенсации катушки индуктивности могут возникнуть серьезные сложности.

Катушка индуктивности в схеме генератора

Катушка индуктивности является основным элементом, вносящим нестабильность в частотозадающую цепь генератора. В отличии от конденсаторов, катушки индуктивности выпускающиеся радиозаводами России не являются унифицированными деталями. Это означает, что радиозаводы не выпускают катушки с определенной индуктивностью и ТКИ. При выпуске определенного изделия, содержащего катушки индуктивности, завод, выпускающий это изделие, обычно сам производит для него катушки индуктивности, пользуясь при этом своими специфическими требованиями.

То же самое сейчас касается многих радиолюбителей. Делая какую- то конструкцию, радиолюбитель часто самостоятельно изготавливает для него катушки индуктивности. В наш век всеобщей унификации такое положение дел кажется даже немного странным… Впрочем, на Западе уже давно производят унифицированные катушки индуктивности, которые широко используются как в промышленности, так и радиолюбителями при изготовлении самодельных конструкций. Конечно, использование готовых конструкций катушек для частотозадающих цепей значительно облегчает жизнь радиолюбителю.

Выполнение самостоятельно стабильной катушки предназначенной для работы в частотозадающей цепи представляет собой сложную задачу. Без необходимого опыта, без соответствующих материалов радиолюбитель не сможет с ней справиться. Поэтому, если есть возможность, необходимо использовать в частотозадающей цепи катушку индуктивности от какого либо промышленного устройства. Причем эта катушка должна быть выполнена с учетом мер, обеспечивающих ее стабильность.

Что же влияет на стабильность параметров катушки индуктивности? Конечно, наиболее значительный по своему влиянию фактор представляет собой температура. С увеличением температуры увеличиваются размеры катушек и следовательно возрастает их индуктивность. Но температура влияет не только на ТКИ. При увеличении температуры возрастают диэлектрические потери в материале, из которого сделан каркас катушки и увеличивается активное сопротивление провода катушки. В результате этого добротность катушки понижается. Понижение добротности в катушках промышленного изготовления может составить 10% при увеличении температуры катушки на 30 градусов. Для самодельных катушек снижение их добротности при нагревании может составить еще большую величину. Понижение добротности катушки используемой в частотозадающей цепи ведет к уменьшению амплитуды генерируемых колебаний и к возрастанию шума генератора.

Конечно, самым неприятным для радиолюбителя является то, что при увеличении температуры катушки возрастает ее индуктивность. ТКИ катушек промышленного изготовления, используемых в частотозадающих цепях, может быть в пределах от (10- 300)10^-6 град^-1 . Катушки имеющие небольшой ТКИ являются весьма дорогими в изготовлении. Для изготовления их каркаса используются специальные материалы, применяются специальные способы намотки.

Но, как правило, катушка индуктивности выполненная без специальных элементов температурной компенсации будет иметь положительный, пусть даже небольшой, ТКИ. Обычно Для приведения ТКИ катушки, используемой в частотозадающей цепи, к нулевому значению применяют компенсацию индуктивности катушки при помощи ее сердечника. В высококачественных катушках используют компенсацию при помощи сердечников размещенных внутри катушки. Они выполняются из специальных немагнитных металлических сплавов из меди или из алюминия. При нагревании сердечник расширяется, и уменьшает индуктивность катушки. Для недорогих катушек для температурной компенсации используют специальные ферритовые сердечники. При увеличении температура магнитная проницаемость ферритовых сердечников (ТКМП) уменьшается, что приводит к уменьшению индуктивности катушки.

ТКМП — температурный коэффициент магнитной проницаемости показывает относительное изменение проницаемости материала при изменении его температуры на 1 градус С.

ТКМП ферритовых изделий может находиться от -(20 – 2000)10^-6 град^-1. Небольшими значениями ТКМП обладают высококачественные ферриты предназначенные для использования в катушках частотозадающих цепей.

Влияет на магнитную проницаемость сердечника наличие внешнего магнитного поля. Оно может быть вследствие прохождения постоянного тока через катушку индуктивности. Для исключения изменения магнитной проницаемости сердечника за счет изменения внешнего магнитного поля, которое может произойти при изменении постоянного тока, протекающего через катушку, генераторы, в которых используется катушка с ферритовым сердечником, собирают по схеме, когда исключается протекание постоянного тока через катушку.

Итак, для того, чтобы катушка индуктивности обладала малым ТКИ, она должна быть изготовлена соответствующим образом и из соответствующих материалов. Например, каркас катушки должен иметь определенную толщину. Обмотка катушки должна иметь определенное количество витков… Термокомпенсирующий сердечник должен находиться в определенной части катушки… И так далее… Для того, чтобы изготовить действительно стабильную катушку индуктивности для какого то серийного изделия необходимо провести множество практических экспериментов. Это кроме предварительных расчетов этой катушки. Поэтому мой совет радиолюбителю, в руки которого попадет специальная катушка, предназначенная для работы в частотозадающей цепи. Используйте ее только в оригинальном виде. Не крутите ее сердечник. Используйте только полное включение витков катушки. Включение части витков катушки приведет к увеличению ТКИ для этой катушки. Если катушка помещена в герметично запаянный корпус, не распаивайте его. Распайка корпуса катушки приведет к существенному повышению ее ТКИ а также к понижению ее добротности. Не подпаивайтесь к виткам катушки, все это обязательно скажется на ее стабильности.

При использовании в схеме генератора стабильной керамической катушки понадобятся стабильные конденсаторы имеющие низкое значение ТКЕ. Обычно требуются конденсаторы имеющие группу ТКЕ МП (нулевой), М33-47, П33-47-100. Из этих конденсаторов комбинируется термокомпенсирующий конденсатор, который подключается к катушке индуктивности. Использование конденсаторов с большим значением ТКЕ нежелательно. Температурная стабильность частоты генератора в этом случае понизится. Использовать конденсатор с большим значением ТКЕ – М330 – 750 можно только в том случае, если этот конденсатор имеет величину емкости не менее чем в десять раз меньшую, чем суммарная емкость контура, составленная из «хороших» конденсаторов.

Старые катушки

Не всегда в руки радиолюбителя попадает катушка индуктивности, изъятая из аппаратуры, которая работала в нормальных условиях. Часто попадаются катушки выпаянные из аппаратуры, которая хранилась или вследствие каких либо причин пребывала в неподходящих для хранения условиях, например в сырых помещениях или на открытом воздухе.

Для многих однослойных катушек на керамическом каркасе пребывание во влажных условиях не сказывается на дальнейшем изменении их параметров. Если от влаги обмотка катушки не корродировала, то после тщательной просушки первоначальные параметры катушки практически полностью восстанавливаются.

Для катушек, выполненных на пластиковом каркасе, пребывание во влажных условиях и под действием солнечных лучей может оказаться губительным. Каркас катушки под воздействием этих условий может безнадежно деформироваться и даже разрушиться. Подвержены пластмассовые каркасы старению. Вследствие этого параметры катушки могут стать неудовлетворительными для целей использования катушки в частотозадающих цепях. Многослойные катушки, которые подверглись воздействию влаги, могут не восстановить свои параметры даже после их тщательной просушки.

Влага может повредить ферритовый сердечник. При неблагоприятных воздействиях влаги он может корродировать и рассыпаться.

Лампы и транзисторы

Параметры радиоламп в процессе работы практически не изменяются, при условии работы радиолампы в нормальном для нее режиме. Или эти изменения носят длительный по времени характер, который не может сказаться на изменении частоты генератора за относительно небольшой промежуток времени, для примера час или день. Естественные изменения температуры окружающей среды мало влияет на изменение параметров радиолампы. Это происходит потому, что внутренняя механическая конструкция лампы отделена от окружающей среды во первых вакуумом, а во вторых стеклянным баллоном лампы. Вот почему лампа, при умелом выборе схемы генератора и режимов ее работы, практически не вносит температурного влияния в частотозадающую цепь. Для обеспечения стабильности работы лампового генератора остается только произвести температурную компенсацию деталей частотозадающей цепи. Обычно справиться с этим может даже не очень опытный радиолюбитель.

Иное дело при использовании в генераторе транзисторов. Параметры транзисторов при изменении температуры изменяются. Это относится как к биполярным кремниевым и германиевым, так и к полевым кремниевым транзисторам.

Поэтому при конструировании транзисторных генераторов стремятся максимально ослабить влияние изменения параметров транзистора на частотозадающий контур. Для этого используют специальные схемы генераторов. Могут быть использованы термокомпенсирующие резисторы, уменьшающие влияние изменения температуры на транзистор. Все это усложняет схему транзисторного генератора.

Используется слабая связь контура с транзистором. С одной стороны, это уменьшает влияние транзистора на частотозадающий контур, но, с другой стороны, увеличивает шумовую составляющую генератора. Это приводит к невозможности приема слабых станций, делает сигнал трансивера “шумным”.

Многие замечали разницу в приеме слабых станций между ламповым и транзисторным аппаратом, имеющих, казалось бы, одинаковую чувствительность. Сравнение идет обычно не в пользу транзисторного аппарата. Только применяя специальные схемотехнические методы можно достигнуть тех результатов, какие в простой лампой аппаратуре можно получить как бы “само – собой”…

Итак, используя задающий ламповый генератор, приходится применять меры температурной стабилизации только параметров частотозадающего контура. Используя транзисторный генератор приходится стабилизировать не только частотозадающий контур, но и учитывать изменение параметров транзистора при изменении температуры. Следовательно, применять меры по предотвращению этого влияния на параметры контура. Это не всегда можно обеспечить простыми методами. Еще труднее обеспечить температурную стабильность работы генераторов собранных на микросхемах, например на 174ХА2, ХА10, генераторов, в которых для изменения частоты используются варикапы.

Если вы хотите построить радиостанцию, которую будете использовать исключительно дома, и не хотите долго возиться с настройкой ее гетеродина, но в то же время хотите, что бы гетеродин имел приличную температурную стабильность, смело выполняйте гетеродин на лампах. Можно использовать любые пальчиковые миниатюрные лампы, как 6,3 – вольтовой серии так и 2,4- 1,2- вольтовой серии. Тем более, что при использовании современных миниатюрных ламп можно собрать гетеродин по размерам не больше транзисторного, но гораздо стабильнее его в работе. Если же аппаратура будет использована в полевых условиях, то, естественно, ГПД должен быть выполнен на транзисторах, и здесь необходимо принять самые серьезные меры по стабилизации его частоты.

Обратите внимание на температурную инерцию аппарата. Чем она больше, то есть чем толще стенки трансивера, грубо говоря, чем больше он весит, тем выше его температурная стабильность. Как пример этому можно привести работу старой ламповой аппаратуры. Старые ламповые приемники и трансиверы обычно изготавливались на «солидном» тяжелом металлическом корпусе, имеющем большую тепловую инерцию. Поэтому требуется довольно большое время, чтобы преодолеть ее и изменить температуру шасси и, следовательно, параметры цепей гетеродина. Нагрев лампами внутреннего пространства корпуса аппарата создает некоторый термостационный эффект, когда температура внутри корпуса с течением некоторого времени стабилизируется. Требуется значительное воздействие, чтобы быстро изменить температуру внутри корпуса лампового аппарата.

Можно провести наглядный опыт — поставить на сквозняк старый ламповый приемник, даже не связной, а вещательный, 3- 4 класса, а рядом с ним новый транзисторный приемник 1- 2 класса, настроенных на одну радиостанцию. Частота в транзисторном приемнике “убежит” гораздо быстрее, чем в ламповом приемнике.

Термостатирование

При использовании транзисторных генераторов термостатирование позволяет очень просто добиться стабильной работы генератора. В этом случае полностью весь генератор помещается в какой либо термоизолирующий корпус, в котором поддерживается постоянная температура. Такой корпус можно склеить из пенопласта. Для работы генератора в условиях комнаты можно выбрать температуру работы генератора в пределах 50-60 градусов. Если аппарат, в котором используется термостатированный генератор предполагают использовать в полевых условиях или в автомобиле то необходимо предпринимать меры, исключающие перегрев этого аппарата. В противном случае температуру термостатирования придется поднять до 70 градусов.

Резисторы и питание

Конечно, предполагается, что генератор питается от стабильного напряжения. Температурные изменения сопротивления резисторов используемых в схеме генератора обычно мало влияют на его частотную стабильность.

Синтезаторы частоты

Если бы в мире использовали стабилизацию частоты генераторов только термокомпенсационными методами, мы бы никогда не имели переносных УКВ- радиостанций, сотовых телефонов, и других чудес техники 21 века. Только применение синтезаторов частоты позволило создать малогабаритные и стабильные высокочастотные генераторы для этих устройств. Более того, современные микросхемы синтезаторов частоты позволяют самостоятельно достаточно просто построить стабильный и миниатюрный генератор без использования дорогих стабильных керамических катушек и термокомпенсирущих конденсаторов.

Применение синтезаторов частоты в высокочастотных генераторах уже становится обычным делом для многих радиолюбителей. Наверное, в скором будущем проблема “ухода” частоты при изменении температуры просто исчезнет.

Журнальный вариант статьи был опубликован: Радиолюбитель, 1997, № 3, С. 34-35.