אויסרעכענען קאַפּאַסיטאַנס אין אַ קרייַז
קאַפּאַסיטאָרס זענען איינע פון די גרונט קאָמפּאָנענטן אין עלעקטראָניק וואָס פונקציאָנירן צו שפּאָרן עלעקטרישע אָפּצאָל און ענערגיע אין אַן עלעקטרישן פעלד. אין פּראַקטיק, קאַפּאַסיטאָרס שטייען זעלטן אַליין; זיי זענען געוויינטלעך אָרדנט אין סעריע, פּאַראַלעל, אָדער אַ קאָמבינאַציע פון ביידע צו דערגרייכן די קאַפּאַסיטאַנס ווערט וואָס פּאַסט צו די פּלאַן רעקווירעמענץ. פֿאַרשטיין ווי צו רעכענען די גאַנץ קאַפּאַסיטאַנס אין אַ קרייַז איז קריטיש, ביידע פֿאַר אָנפֿענגער וואָס לערנען עלעקטראָניק און פֿאַר סיסטעם דיזיינערז וואָס ווילן קאָנטראָלירן אָפטקייַט ענטפער, אָפּצאָל/אָפּזאָגן צייטן, אָדער וואָולטידזש סטאַביליטעט.
1. פֿאַרשטיין קאַפּאַסיטאַנס און איינהייטן
קאַפּאַסיטאַנס איז די מעגלעכקייט פון אַ קאָמפּאָנענט (קאַפּאַציטאָר) צו שפּאָרן אַן עלעקטרישע לאָד ווען געגעבן אַ פּאָטענציעל חילוק (וואָולטאַזש). קאַפּאַסיטאַנס ווערט סימבאַליזירט דורך דעם אות C און זיין איינהייט איז די פאַראַד (F). ווייל 1 פאַראַד ווערט באַטראַכט ווי זייער גרויס פֿאַר רובֿ עלעקטראָנישע אַפּליקאַציעס, ווערן אָפט גענוצט דעריוואַטע איינהייטן, אַזאַ ווי:
– מיקראָפאַראַד (µF) = 10⁻⁶ F
- נאַנאָפאַראַד (נף) = 10⁻⁹ F
– פּיקאָפאַראַד (pF) = 10⁻¹² F
די גרונטלעכע באַציִונג צווישן קאַפּאַסיטאַנס און אָפּצאָל און וואָולטאַזש איז:
C = ק / V
די מאנא:
– C = קאַפּאַסיטאַנס (F)
– Q = לאָד (קולאָמב)
– V = וואָולטאַזש (וואָלט)
כאָטש די פֿאָרמולע איז וויכטיק קאָנצעפּטועל, אין קרייז קאַלקולאַציעס קאָמבינירן מיר אָפֿטער קאַפּאַסיטאָר ווערטן באַזירט אויף ווי זיי זענען אינסטאַלירט.
2. קאַפּאַסיטאָרן אין פּאַראַלעל קרייזן
אין א פאראלעל קרייז, זענען אלע קאפאציטארן פארבונדן אין די זעלבע צוויי פונקטן, אזוי איז די וואלטאזש איבער יעדן קאפאציטאר די זעלבע. דער פארטייל פון א פאראלעל קרייז איז אז די גאנצע קאפאציטאנץ איז גרעסער, ווייל די לאדונג סטארעדזש קאפאציטעט איז פארגרעסערט.
גאַנץ קאַפּאַסיטאַנס פאָרמולע פֿאַר פּאַראַלעל:
C_טאָטאַל = C1 + C2 + C3 + … + Cn
קאָנטעקסט:
אויב דריי קאַפּאַסיטאָרן זענען פארבונדן אין פּאַראַלעל:
– C1 = 10 µF
– C2 = 22 µF
– C3 = 47 µF
אַזוי:
C_טאָטאַל = 10 + 22 + 47 = 79 µF
דורך קאמבינירן קאפאציטארן אין פאראלעל, קענען מיר דערגרייכן קאפאציטאנץ ווערטן וואס זענען נישט פאראן קאמערציעל, אדער פארגרעסערן די ענערגיע סטאָרידזש קאַפּאַציטעט אין א קרייז, למשל אין א מאַכט צושטעל פילטער צו רעדוצירן ריפּאַל.
3. קאַפּאַסיטאָרן אין סעריע קרייזן
אין א סעריע קרייז, זענען קאפאציטארן איינגעשטעלט סיקווענשעל אזוי אז דער שטראם פליסט דורך איין וועג. אין א סעריע קרייז, איז די לאדונג (Q) אויף יעדן קאפאציטאר די זעלבע, אבער די וואלטאזש ווערט געטיילט צווישן די קאפאציטארן. סעריע קרייזן ווערן געווענליך גענוצט צו רעדוצירן די גאנצע קאפאציטאנץ אדער צו פארגרעסערן די ארבעט וואלטאזש לימיט (וואלטאזש רייטינג) אויב באגלייט דורך באלאנסירנדיקע טעכניקן.
גאַנץ קאַפּאַסיטאַנס פאָרמולע פֿאַר סעריע:
1 / C_טאָטאַל = 1 / C1 + 1 / C2 + 1 / C3 + … + 1 / Cn
פֿאַר צוויי קאַפּאַסיטאָרן אין סעריע, קען מען עס פֿאַרפּשוטען:
C_טאָטאַל = (C1 × C2) / (C1 + C2)
קאָנטעקסט:
צוויי קאַפּאַסיטאָרן אין סעריע:
– C1 = 10 µF
– C2 = 10 µF
C_טאָטאַל = (10 × 10) / (10 + 10) = 100 / 20 = 5 µF
דאס רעזולטאַט ווייזט אז די גאַנצע סעריע קאַפּאַסיטאַנס איז שטענדיק קלענער ווי די קלענסטע קאַפּאַסיטאַנס אין די קרייַז. דאָס איז אַ וויכטיקע כאַראַקטעריסטיק פון סעריע קרייזן.
4. געמישט קאַפּאַסיטאָר קרייַז (סעריע-פּאַראַלעל)
אין עכטע קרייזן, ווערן קאַפּאַסיטאָרן אָפט אויסגעשטעלט אין געמישטע קאָנפיגוראַציעס. די אַלגעמיינע קאַלקולאַציע סטראַטעגיע איז צו פאַרפּשוטערן דעם קרייז שריט ביי שריט: געפֿינען די קלאָרע פּאַראַלעלע גרופּעס, זיי אויסרעכענען, און דערנאָך זיי קאָמבינירן מיט סעריע עלעמענטן, און אַזוי ווייטער.
בייַשפּיל פאַל:
לאָמיר זאָגן אַז עס איז דאָ אַ סעריע וואו:
– C1 = 10 µF און C2 = 20 µF זענען פארבונדן אין פּאַראַלעל
– דער רעזולטאַט איז אויסגעשטעלט אין סעריע מיט C3 = 15 µF
שריט 1 (פּאַראַלעל):
C12 = C1 + C2 = 10 + 20 = 30 µF
שריט 2 (סעריע מיט C3):
1 / C_טאָטאַל = 1 / 30 + 1 / 15
= (1/30) + (2/30)
= 3/30 = 1/10
דעמאָלט C_total = 10 µF
מיט דעם מעטאָד קען מען פֿאַרפּשוטען אַ קאָמפּלעקסע קרייַז צו אַן איינציקן עקוויוואַלענטן קאַפּאַסיטאַנס ווערט.
5. באַציִונג צווישן קאַפּאַסיטאַנס און צייט (RC צייט קאָנסטאַנט)
די קאַלקולאַציע פון קאַפּאַסיטאַנס אין אַ קרייַז איז אָפט פֿאַרבונדן מיט דעם נאַטור פון טשאַרדזשינג און דיסטשאַרדזשינג צייט, ספּעציעל אין RC (רעזיסטאָר-קאַפּאַסיטאָר) קרייַזן. די צייט קאָנסטאַנט איז באַצייכנט מיט τ (טאַו) און איז דעפינירט:
τ = R × C
די מאנא:
– τ = צייט קאָנסטאַנט (סעקונדעס)
– R = קעגנשטעל (אָהם)
– C = קאַפּאַסיטאַנס (פאַראַד)
בכלל, נעמט עס בערך 5τ פאר א קאפאציטאר צו ווערן באטראכט אלס "כמעט פול" (ארום 99%). דעריבער, אויב איר דארפט בויען א פשוטן טיימער, פילטער, אדער פארשפעטיגונגס-קרייז, וועט די אויסוואל און בארעכענונג פון קאפאציטאנץ זיין קריטיש.
קאָנטעקסט:
אויב איר האָט R = 100 kΩ און ווילט τ = 1 סעקונדע, דעמאָלט:
C = τ / ר = 1 / 100.000 = 0,00001 F = 10 µF
דאָס איז אַ פּראַקטיש בייַשפּיל פֿון ווי קאַפּאַסיטאַנס קאַלקולאַציעס זענען נישט נאָר וועגן סעריע-פּאַראַלעל קאָמבינאַציעס, נאָר אויך וועגן דעם פֿונקציאָנעלן צוועק פֿון דער קרייַז.
6. פּראַקטישע זאַכן צו באַטראַכטן
חוץ מאטעמאטישע חשבונות, זענען דא עטלעכע וויכטיקע עכטע אַספּעקטן:
1. קאַפּאַסיטאָר טאָלעראַנץ
קאַפּאַסיטאָרן האָבן טאָלעראַנסן, אַזאַ ווי ±5%, ±10%, צי אפילו ±20%. דאָס מיינט אַז דער פאַקטישער ווערט קען זיין אַנדערש פֿון דעם געזאָגטן ווערט, אַזוי חשבונות זאָלן נעמען דעם קייט אין באַטראַכט.
2. ארבעט וואָולטידזש (רייטאַד וואָולטידזש)
פאָקוסירט נישט נאָר אויף קאַפּאַסיטאַנס. מאַכט זיכער אַז דער קאַפּאַסיטאָר האט אַ גענוג הויכע וואָולטאַזש ראַנג פֿאַר די קרייז וואָולטאַזש. אין אַ סעריע קרייז, איז די וואָולטאַזש געטיילט, אָבער די צעטיילונג קען זיין אומגלייך אויב די קאַפּאַסיטאָרס האָבן אַנדערע כאַראַקטעריסטיקס.
3. ESR (עקוויוואַלענט סעריע קעגנשטעל)
אין הויך-מאַכט און הויך-פרעקווענץ אַפּליקאַציעס, ווירקט ESR אויף היץ, ריפּל, און פילטער פאָרשטעלונג. צוויי פּאַראַלעלע קאַפּאַסיטאָרן קענען נידעריקערן די גאַנצע ESR, וואָס איז אָפט נוצלעך.
4. טיפּן פון קאַפּאַסיטאָרן
עלעקטראָליטיקס זענען פּאַסיק פֿאַר גרויסע ווערטן (µF צו mF), בשעת קעראַמיק איז געוויינטלעך פֿאַר קליינע-ביז-מיטל ווערטן (pF צו µF) און הויך-פרעקווענץ רעאַקציע. פֿילמען ווערן אָפֿט אויסגעקליבן פֿאַר סטאַביליטעט און אַודיאָ אָדער פּרעציזיע אַפּליקאַציעס.
7. רינגקאַסאַן
אויסרעכענען קאַפּאַסיטאַנס אין אַ קרייז איז אַ זייער נוצלעכע גרונטלעכע סקיל. פֿאַר פּאַראַלעל קרייזן, ווערט די גאַנצע קאַפּאַסיטאַנס פשוט צוגעגעבן ווייל די וואָולטאַזש איז די זעלבע. פֿאַר סעריע קרייזן, לייגן מיר צו די קעגנגעזעצטע פון די קאַפּאַסיטאַנסן ווייל די לאָד איז די זעלבע און די וואָולטאַזש איז געטיילט. אין געמישטע קרייזן, זאָל מען אויסרעכענען די סימפּליפיקאַציע טריט פֿון דעם מערסט קלאָרן טייל (פּאַראַלעל אָדער סעריע) ביז מען באַקומט דעם לעצטן עקוויוואַלענטן ווערט. דערצו, איז פֿאַרשטיין קאַפּאַסיטאַנס אויך ענג פֿאַרבונדן מיט דער RC צייט קאָנסטאַנט, און דאָס העלפֿט אין דעם פּלאַן פֿון פֿילטערס, טיימערס און וואָולטאַזש סטאַביליזאַטאָרן.
לעסאָף, אַ גוטע קאַלקולאַציע איז מער פולשטענדיק ווען קאַמביינד מיט פּראַקטישע באַטראַכטונגען ווי טאָלעראַנץ, אָפּערייטינג וואָולטידזש, ESR, און קאַפּאַסיטאָר טיפּ. מיט דעם קאָמבינאַציע פון טעאָריע און פּראַקטיק, קענט איר דיזיינען קאַפּאַסיטאָר קרייזן וואָס זענען זיכער, עפעקטיוו, און טרעפן אַפּליקאַציע רעקווירעמענץ.
