Le condensateur est le dispositif le plus couramment utilisé dans la conception de circuits et fait partie des composants passifs. En termes simples, un dispositif actif est un dispositif qui nécessite une source d'énergie (électricité). Il s'agit d'un dispositif actif. Un dispositif qui ne nécessite pas de source d'énergie (électricité) est un dispositif passif. Les condensateurs jouent aussi souvent un rôle important dans les circuits à grande vitesse.
Les condensateurs ont généralement de nombreuses fonctions et utilisations. Par exemple : leur rôle dans la dérivation, le découplage, le filtrage et le stockage de l'énergie ; leur rôle dans l'achèvement de l'oscillation, de la synchronisation et des constantes de temps.
Analysons-le en détail :
Blocage du courant continu : La fonction est d'empêcher le passage du courant continu et de permettre le passage du courant alternatif.
Bypass (découplage) : Fournit un chemin à faible impédance pour certains composants parallèles dans un circuit CA.
Condensateur de dérivation : Le condensateur de dérivation, également connu sous le nom de condensateur de découplage, est un dispositif de stockage d'énergie qui fournit de l'énergie à un certain dispositif. Il utilise les caractéristiques d'impédance de fréquence du condensateur (les caractéristiques de fréquence d'un condensateur idéal diminuent lorsque la fréquence augmente), comme un bassin, il peut rendre la tension de sortie uniforme et réduire la fluctuation de la tension de charge. Le condensateur de dérivation doit être aussi proche que possible des broches d'alimentation et des broches de masse du dispositif de charge. Il s'agit d'une exigence d'impédance. Faites très attention lorsque vous dessinez le circuit imprimé. Ce n'est que lorsqu'il est proche d'un certain composant qu'il peut supprimer la tension ou d'autres signaux d'entrée causés par une trop grande taille. L'augmentation du potentiel de terre et le bruit, pour dire les choses crûment, consistent à coupler le composant CA de l'alimentation CC à la terre de l'alimentation par l'intermédiaire du condensateur, qui joue le rôle de purificateur de l'alimentation CC. Comme le montre la figure, C1 est le condensateur de dérivation. Lors du dessin, il doit être aussi proche que possible de IC1.
Condensateur de découplage : Le condensateur de découplage est utilisé pour filtrer les interférences du signal de sortie. Le condensateur de découplage est l'équivalent d'une batterie. Il utilise sa charge et sa décharge pour éviter que le signal amplifié ne soit perturbé par de brusques variations de courant. Sa capacité est déterminée par la fréquence du signal et le degré de suppression des ondulations. Le condensateur de découplage agit comme une "batterie" pour répondre aux variations du courant du circuit d'entraînement et éviter les interférences de couplage mutuel.
Le condensateur de dérivation est en fait découplé, mais le condensateur de dérivation se réfère généralement à une dérivation haute fréquence, qui fournit un chemin de fuite à faible impédance pour le bruit de commutation à haute fréquence. Les condensateurs de dérivation à haute fréquence sont généralement relativement petits, habituellement 0,1F , 0,01F, etc. en fonction de la fréquence de résonance ; tandis que la capacité du condensateur de découplage est généralement plus grande, éventuellement 10F ou plus, en fonction des paramètres de distribution dans le circuit et des changements dans le courant d'entraînement. pour s'en assurer. La figure C3 représente le condensateur de découplage.
La différence entre les deux : Le bypass utilise les interférences du signal d'entrée comme objet de filtrage, tandis que le découplage utilise les interférences du signal de sortie comme objet de filtrage pour empêcher le signal d'interférence de retourner à l'alimentation.
Couplage : sert de connexion entre deux circuits qui permet aux signaux CA de passer et d'être transmis au circuit suivant.
L'utilisation de condensateurs comme composants de couplage a pour but de transmettre le signal de l'étape précédente à l'étape suivante et de bloquer l'influence du courant continu de l'étape précédente sur l'étape suivante, ce qui simplifie le débogage du circuit et en stabilise les performances.
Si aucun condensateur n'est ajouté, l'amplification du signal CA ne changera pas, mais les points de fonctionnement de chaque niveau doivent être repensés. En raison de l'influence des étages avant et arrière, il est très difficile de déboguer les points de fonctionnement, et il est presque impossible de réaliser plusieurs niveaux.
Filtrage : Cette fonction est très importante pour le circuit. Les condensateurs situés derrière l'unité centrale ont essentiellement cette fonction.
En d'autres termes, plus la fréquence f est élevée, plus l'impédance Z du condensateur est faible. Lorsque la fréquence est basse, l'impédance Z du condensateur C est relativement grande et les signaux utiles peuvent passer sans problème ; lorsque la fréquence est élevée, l'impédance Z du condensateur C est déjà très petite, ce qui équivaut à court-circuiter le bruit à haute fréquence vers GND.
Effet de filtrage : condensateur idéal, plus la capacité est grande, plus l'impédance est petite et plus la fréquence de passage est élevée. Les condensateurs électrolytiques dépassent généralement 1uF, et la composante d'inductance est très importante, de sorte que l'impédance augmente lorsque la fréquence est élevée. On voit souvent un condensateur électrolytique de grande capacité connecté en parallèle avec un petit condensateur. En fait, le grand condensateur transmet les basses fréquences et le petit condensateur transmet les hautes fréquences, de sorte que les hautes et les basses fréquences peuvent être entièrement filtrées. Plus la fréquence du condensateur est élevée, plus l'atténuation est importante. Le condensateur est comme un étang. Quelques gouttes d'eau ne suffisent pas à provoquer un changement important. En d'autres termes, la tension peut être tamponnée lorsque la fluctuation de la tension n'est pas importante, comme le montre la figure C2.
Compensation de la température : Compense l'impact de l'adaptabilité insuffisante des autres composants à la température afin d'améliorer la stabilité du circuit.
Analyse : Étant donné que la capacité du condensateur de synchronisation détermine la fréquence d'oscillation de l'oscillateur horizontal, la capacité du condensateur de synchronisation doit être très stable et ne pas varier en fonction de l'humidité ambiante, afin que la fréquence d'oscillation de l'oscillateur horizontal puisse être stabilisée. Par conséquent, des connexions de libération de condensateur avec des coefficients de température positifs et négatifs sont utilisées pour effectuer la complémentation de température.
Lorsque la température de fonctionnement augmente, la capacité de Cl augmente tandis que la capacité de C2 diminue. La capacité totale de deux condensateurs connectés en parallèle est la somme des capacités des deux condensateurs. Étant donné qu'une capacité augmente tandis que l'autre diminue, la capacité totale reste pratiquement inchangée.
De même, lorsque la température baisse, la capacité d'un condensateur diminue tandis que celle de l'autre augmente. La capacité totale reste fondamentalement inchangée, ce qui stabilise la fréquence d'oscillation et permet de compenser la température.
Le temps : Les condensateurs sont utilisés avec les résistances pour déterminer la constante de temps d'un circuit.
Lorsque le signal d'entrée passe d'un niveau bas à un niveau élevé, il est introduit dans le circuit RC après avoir été mis en mémoire tampon 1. Les caractéristiques de la charge du condensateur font que le signal au point B ne saute pas immédiatement après le signal d'entrée, mais devient progressivement plus important. Lorsqu'il devient suffisamment grand, le tampon 2 bascule et obtient une transition retardée de bas en haut à la sortie.
Constante de temps : Si l'on prend comme exemple la connexion en série RC commune formant un circuit d'intégration, lorsque la tension du signal d'entrée est appliquée à la borne d'entrée, la tension sur le condensateur augmente progressivement. Le courant de charge diminue à mesure que la tension augmente. La résistance R et le condensateur C sont connectés en série au signal d'entrée VI, et le condensateur C émet le signal V0. Lorsque la valeur de RC (τ) et la largeur de l'onde carrée d'entrée tW satisfont : τ 》》tW, ce type de circuit est appelé circuit intégrateur.
Accord : Système de réglage des circuits dépendant de la fréquence, tels que les téléphones mobiles, les radios et les télévisions.
La fréquence de résonance d'un circuit oscillateur accordé par LC étant une fonction de LC, nous constatons que le rapport entre les fréquences de résonance maximale et minimale du circuit oscillateur varie en fonction de la racine carrée du rapport de capacité. Le rapport de capacité se réfère ici au rapport entre la capacité lorsque la tension de polarisation inverse est minimale et la capacité lorsque la tension de polarisation inverse est maximale. Par conséquent, la courbe caractéristique d'accord du circuit (tension de polarisation-fréquence de résonance) est essentiellement une parabole.
Rectification : activation ou désactivation d'un élément de commutation à conducteur semi-fermé à un moment prédéterminé.
Stockage de l'énergie : stocke l'énergie électrique et la restitue en cas de besoin.
(Aujourd'hui, le niveau de stockage d'énergie de certains condensateurs est proche de celui des piles au lithium. L'énergie stockée dans un condensateur peut être utilisée par un téléphone portable pendant une journée.
Fonction de stockage de l'énergie : En général, les condensateurs électrolytiques ont une fonction de stockage de l'énergie. Pour les condensateurs ayant une fonction de stockage d'énergie spéciale, le mécanisme de stockage d'énergie du condensateur est le condensateur à double couche et le condensateur de Faraday. Sa forme principale est le stockage d'énergie par supercondensateur. Le supercondensateur est un condensateur qui utilise le principe de la double couche. Lorsque la tension externe est ajoutée au supercondensateur, lorsque les deux plaques d'un condensateur sont allumées, comme un condensateur ordinaire, l'électrode positive de la plaque stocke des charges positives et la plaque négative stocke des charges négatives. Sous l'action du champ électrique généré par les charges sur les deux plaques du supercondensateur, l'électrolyte et l'électrode sont en contact. Des charges opposées se forment à l'interface pour équilibrer le champ électrique interne de l'électrolyte. Cette charge positive et cette charge négative sont disposées en positions opposées avec un très court espace entre les charges positives et négatives sur la surface de contact entre deux phases différentes. Cette couche de distribution de charges est appelée une double couche électrique, ce qui explique que la capacité soit très importante.
L'auteur de cet article est Toutiao (Jicheng PLC Classroom), mots clés associés : Contrôleur d'E/S en réseau