Что такое паразитная емкость

Паразитная емкость и собственный резонанс

Межвитковая паразитная емкость проводника в составе катушки индуктивности превращает катушку в сложную распределенную цепь. В первом приближении результатом этой паразитной емкости становится превращение катушки индуктивности в колебательный контур с характерной частотой резонанса. Эта паразитная резонансная частота легко может быть измерена и называется собственной частотой резонанса катушки индуктивности. Обычно она указывается в параметрах промышленных катушек индуктивности либо в явном виде либо в виде рекомендованной максимальной рабочей частоты.

На частотах ниже собственного резонанса эффект проявляется в падении добротности с ростом частоты. Выше частоты резонанса импеданс катушки перестает носить индуктивный характер.

Для увеличения частоты собственного резонанса используют сложные схемы намотки катушек, разбиение одной намотки на разнесенные секции.

Температурный коэффициент индуктивности (ТКИ)

ТКИ — это параметр, характеризующий зависимость индуктивности катушки от температуры.

Температурная нестабильность индуктивности обусловлена целым рядом факторов: при нагреве увеличивается длина и диаметр провода обмотки, увеличивается длина и диаметр каркаса, в результате чего изменяются шаг и диаметр витков; кроме того при изменении температуры изменяются диэлектрическая проницаемость материала каркаса, что ведёт к изменению собственной ёмкости катушки.

Разновидности катушек индуктивности

Контурные катушки индуктивности

Эти катушки используются совместно с конденсаторами для получения резонансных контуров. Они должны иметь высокую стабильность, точность и добротность.

Катушки связи

Такие катушки применяются для обеспечения индуктивной связи между отдельными цепями и каскадами. Такая связь позволяет разделить по постоянному току цепи базыи коллектора и т. д. К таким катушкам не предъявляются жёсткие требования на добротность и точность, поэтому они выполняются из тонкого провода в виде двух обмоток небольших габаритов. Основными параметрами этих катушек являются индуктивность и коэффициент связи.

Это катушки, индуктивность которых можно изменять в процессе эксплуатации для перестройки колебательных контуров. Они состоят из двух катушек, соединённых последовательно. Одна из катушек неподвижная (статор), другая располагается внутри первой и вращается (ротор). При изменении положения ротора относительно статора изменяется величина взаимоиндукции, а следовательно, индуктивность вариометра. Такая система позволяет изменять индуктивность в 4 − 5 раз. В ферровариометрах индуктивность изменяется перемещением ферромагнитного сердечника.

Это катушки индуктивности, обладающие высоким сопротивлением переменному току и малым сопротивлением постоянному. Применяются в цепях питания радиотехнических устройств в качестве фильтрующего элемента. Для сетей питания с частотами 50-60 Гц выполняются на сердечниках из трансформаторной стали. На более высоких частотах также применяются сердечники из пермаллоя или феррита. Особая разновидность дросселей — помехоподавляющие ферритовые бочонки(бусины) на проводах.

Сдвоенные дроссели

две намотанных встречно катушки индуктивности, используются в фильтрах питания. За счёт встречной намотки и взаимной индукции более эффективны для фильтрации синфазных помех при тех же габаритах. Сдвоенные дроссели получили широкое распространение в качестве входных фильтров блоков питания; в дифференциальных сигнальных фильтрах цифровых линий, а также в звуковой технике. [2][3] Т.е. предназначены как для защиты источников питания от попадания в них наведённых высокочастотных сигналов, так и во избежание засорения питающей сети электромагнитными помехами. На низких частотах используется в фильтрах цепей питания и обычно имеет ферромагнитный (из трансформаторной стали) или ферритовый сердечник.

Паразитная емкость cп. В общем случае определяется как

1. Паразитная взаимоиндуктивность

Паразитная взаимоиндуктивность рассматривается только для варианта а

Допустимые паразитные связи на печатных платах

Паразитные связи допустимы, если для цифровых печатных узлов не происходит:

• ложного срабатывания микросхем (микросхема D4 не переключается при переключении микросхемы D1);
• пропуска сигнала (т.е. микросхема D4 несмотря на действие помехи срабатывает при одновременном переключении D1 и D3)

Величина допустимой паразитной емкости: U_{П доп} — допустимое напряжение помехи на входе микросхемы; t_ф — длительность фронта импульса переключения микросхемы (чем меньше t_ф, тем хуже); U_вых — перепад напряжения на выходе микросхемы при ее переключении; R_вых — выходное сопротивление микросхемы. Должно выполнятся следующее условие С_{П доп} >С_П . Если это условие не выполняется, то необходимо перейти на более высокий класс точности изготовления печатной платы.

Допустимая паразитная взаимоиндуктивность

Паразитная взаимоиндуктивность определяется как: Допустимая паразитная взаимоиндуктивность определяется как: t_з — время задержки сигнала микросхемы; DI — ток протекающий по проводнику, при переключении микросхемы; K — коэффициент запаса (К = 0,5-1).

Определение допустимой длины проводника печатной платы

Допустимая длина проводника печатной платы определяется с учетом требований по паразитной емкости и паразитной взаимоиндуктивности. Допустимая длина проводника с учетом паразитной емкости: где Допустимая длина проводника печатной платы: Допустимая длина шины питания определяется по формуле. Способы устранения помехАналоговые схемы Большинство аналоговых схем оперирует слабыми сигналами, поэтому они наиболее чувствительны к помехам. При разработке аналоговых схем, предназначенных для работы в линейном режиме, необходимо предусмотреть минимальный коэффициент усиления и минимальную рабочую полосу частот. Если в аналоговой схеме возникнет помеха высокого уровня, она может изменить смещение рабочей точки и тем самым либо снизить чувствительность усилителей, либо вызвать их перегрузку. Усилители с высоким коэффициентом усиления генерируют паразитные колебания на частотах 10 кГц — 5 МГц, поэтому необходимо предусмотреть при проектировании цепей обратной связи подавление этих колебаний в наихудших условиях. Методы подавления помех в аналоговых схемах:

• Шунтирование цепей питания;

Каждая шина питания должна иметь шунтирующий конденсатор (С1, С2) для предотвращения паразитных связей по шинам питания. В свою очередь, каждый операционный усилитель должен быть снабжен керамическими шунтирующими конденсаторами (С3, С4).

• При наличии на выходе аналоговой схемы нагрузки имеющей реактивный характер возможно возникновение паразитных колебаний. Подавить их можно включив последовательно с нагрузкой гасящий резистор R_Г, сопротивление которого должно быть:

• При наличии на выходе аналоговой схемы нагрузки имеющей емкостной характер возможно возникновение паразитных колебаний

В первом случае, для устранения паразитных колебаний в аналоговую схему добавляется резистор R4 и конденсатор С1. Величина резистора R4 должна быть больше, чем выходное сопротивление операционного усилителя, а величина конденсатора С1 определяется как: Во втором случае, резистор обратной связи R3 шунтируется конденсатором, величина которого определяется как: [пФ] Цифровые схемы Цифровые схемы могут как создавать помехи, так и принимать их извне. Изменение уровня цифрового сигнала всегда сопровождается появлением помех, частотный спектр которых колеблется от нуля до сотен мегагерц. При переключении уровня сигналов выходное напряжение изменяется с высокой скоростью du/dt, что приводит к перекрестным помехам и импульсам тока, текущего от источника питания через переключающий элемент к земле. Для предотвращения такого рода помех длина линий связи должна быть ограничена. Аналогично, помехи на входе должны находится в пределах помехоустойчивости схемы, поскольку в противном случае возможны сбои в работе. Для уменьшения помех, возникающих в цифровых схемах, необходимо:

• Работать с сигналами, имеющими большие времена нарастания и спада и малую амплитуду;
• Оограничить число одновременно переключаемых сигналов;
• Применять эффективные методы шунтирования и заземления.

Для повышения устойчивости цифровых схем к внешним помехам следует:

• Применять медленные схемы синхронизации (типа триггера Шмитта);
• Если система имеет длинные кабели, использовать дифференциальные передающие и принимающие устройства.

Традиционные способы шунтирования в цифровых схемах Тактирующие синхросигналы в цифровых схемах являются основной причиной излучаемых помех в диапазоне 30 МГц — 1 ГГц. Четные гармоники можно резко уменьшить если использовать синхросигналы с 50% коэффициентом заполнения (длительность синхросигналов приблизительно равна расстоянию между ними). Для уменьшения импульсов тока в шинах питания и заземления желательно разнесение тактирующих сигналов по фазе Силовые устройстваТиристоры Тиристоры создают сильные помехи из-за быстрого включения и управления значительными нагрузками. Эти помехи можно ослабить, если включать приборы только при пересечениях нулевого уровня напряжения питания. Резкие выбросы напряжения на аноде тиристоров могут передаваться на управляющие электроды и вызывать ложные включения прибора. Для поглощения этих выбросов и предотвращения ложного срабатывания следует воспользоваться RC — цепочками (защита тиристора от du/dt). Сопротивление резистора R цепочки должно быть равно минимальному нагрузочному сопротивлению, а величина конденсатора C определяется как:

Транзисторы В биполярных и полевых транзисторах возможна генерация колебаний обусловленная паразитной емкостью образуемой базой или затвором. Для предотвращения паразитного самовозбуждения в биполярных транзисторах включают конденсатор емкостью 10 — 100 пФ между базой и эмиттером. Аналогичные функции в полевых транзисторах выполняет резистор сопротивлением 100 — 1000 Ом, последовательно соединенный с затвором. Контактная аппаратура 1. Сильноточные контакты переключателей и реле Контакты переключателей и реле представляют собой серьезный источник помех, возникающих при замыкании и размыкании. Самый высокий уровень помех генерируется контактами при коммутации нагрузки имеющей индуктивный характер. Основной причиной является дуговой разряд. Дуговой разряд возникает если:

• Скорость изменения напряжения на контактах превышает 1 В/мкс;
• Напряжение на контактах превышает напряжение дугового разряда U_ДУГ;
• Нагрузочный ток превышает номинальный ток дугового разряда I_ДУГ контактов.

Представлены варианты схем наиболее часто применяющиеся для предотвращения дуговых разрядов в контактах переключателей и реле. Первые две схемы применяются в том случае если ток в индуктивной нагрузке меньше I_ДУГ. Третья схема — для случая, когда ток в нагрузке превышает I_ДУГ. Величины конденсаторов определяются как: [Ф] 2. Слаботочные контакты переключателей и реле При замыкании и размыкании контактов имеет место «дребезг». У небольших реле дребезг обычно продолжается 10 — 60 мкс. Необходимо предпринимать специальные схемные решения для того, чтобы устранить влияние «дребезга» контактов на цифровые и аналоговые цепи. Обычно используют два способы устранения «дребезга» — RC цепь и триггер. Двигатели Двигатели постоянного тока создают сильные помехи, частота которых достигает 20 МГц. Уровень помех существенно зависит от состояния коллектора и щеток. Двигатели, у которых значительно выработан ресурс, генерируют более высокий уровень помех. Для подавления помех используют шунтирование конденсаторами. Двигатели и генераторы переменного тока создают низкочастотные помехи. Четные гармоники можно практически устранить, создав механически и электрически симметричную конструкцию устройства. Соединение треугольником, а не звездой позволяет ослабить нечетные гармоники.

Паразитные емкости и их влияние.

С большей долей уверенности можно сказать, что у читателя сложилось мнение о полевом транзисторе как о безынерционном приборе, который может переключаться практически мгновенно, — только включил напряжение на затворе, и транзистор уже открыт! В действительности полевой транзистор затрачивает некоторое время на включение, а также на выключение

(хотя это время значительно меньше, чем у биполярного транзистора). В данной случае существование задержки обусловлено наличием паразитных емкостей. На рис.5.4 эти емкости условно показаны постоянными, чтобы не запутать читателя, когда речь пойдет о процессах переключения. На самом деле каждая емкость из нескольких более мелких с разным характером поведения. Кроме того, все эти емкости сильно зависят от напряжения между их «обкладками»: они велики при малых напряжениях и быстро уменьшаются при больших.

Чтобы гарантированно открыть транзистор, необходимо зарядить его входную емкость

до напряжения 10-12В Сделать этот процесс достаточно быстрым-задача непростая, поскольку в любом усилительном приборе будь то транзистор или электронная лампа, существует так называемый эффект Миллера. Производители транзисторов ведут борьбу с эффектом Миллера, так как подавление его оказывает самое сильное влияние на скорость переключения транзистора и в итоге на качество ключевого элемента. Знакомство с эффектом Миллер поможет лучше понять процессы, происходящие в транзисторе при управлении. Итак, наличие эффекта Миллера обуславливается существованием емкостью С_зс, которая является отрицательной обратной связью между входом и выходом транзистора. Сам прибор нужно рассматривать как усилительный каскад, выходной сигнал которого снимается с нагрузки в цепи стока. В таком каскаде выходной сигнал будет сдвинут по фазе относительно входного на 180 . Обратная связь С_зс настолько сильно уменьшает амплитуду входного сигнала, что по отношению к нему входная емкость транзистора, обозначенная на рис. 5.5 кажется больше, чем она есть на самом деле: С_вх=С_зи+(1+К_у) С_зс, где К_у=SR_н – коэффициент усиления каскада; S – крутизна транзистора (величина, характеризующая полевой транзистор как усилительный элемент).

Простой расчет красноречиво свидетельствует о том, насколько неприятен эффект Миллера.

Пусть С_зи = 35 пФ, С_х — 6 пФ, S = 250 мА/В, Л„ = 200 Ом. С„ = 35 + (1 + 50) 6 — 341 пФ(!)

Мы видим, что эффект Миллера вполне способен уничтожить замечательные свойства полевого транзистора. К счастью, фирмы пpoизводители достигли больших успехов в снижении емкости С_зс, так что на сегодняшний день эффект Миллера не вызывает серьезных опасений. Тем не менее терять его из вида разработчику ни в коем случае нельзя.

Итак, рассмотрим процессы, происходящие в транзисторе при его переключении. В этом нам поможет простая схема, изображенная на рис. 5.6.

Напряжение U_з, прикладываемое к затвору, имеет вид, изображен­ный на рис. 5.7. При подаче прямоугольного импульса от источника U_з, имеющего некоторое внутреннее сопротивление R_з, сначала про­исходит заряд емкости С_зи (участок «1» на рис. 5.7). Но транзистор в это время закрыт, — он начнет открываться только при достижении напряжения U_зи некоторого значения, называемого пороговым на­пряжением (U_gs(th) в обозначениях фирмы International Rectifier). Ти­пичное значение порогового напряжения 2.5 В. При достижении U_зи порогового уровня «срабатывает» эффект Миллера, входная ем­кость резко увеличивается, что иллюстрируется участком «2» (на рис. 5.7). Скорость открывания транзистора замедляется. «Медлен­ный» участок будет длиться до тех пор, пока транзистор полностью не откроется, то есть сопротивление открытого р-n перехода не достигнет значения R_ds(on). Обратная связь оборвется, транзистор потеряет свои усилительные свойства, и входная емкость снова станет равной С_зс(участок «3» на рис. 5.7). В результате на затворе установится напряжение U_з.

В результате процесса включения выходной импульс тока стока задерживается относительно импульса управления на время t_вкл, а вы­ключение транзистора растягивается на время t_вык. Нас, как практи­ков, процесс переключения транзистора интересует с точки зрения КПД схемы. Чем быстрее мы сможем переключать транзистор, тем меньше будет тепловых потерь на нем, тем лучшие показатели КПД мы получим, тем меньшие габариты охлаждающих радиаторов необ­ходимы в конструкции. Поэтому нам нужно уметь вычислять время включения и выключения транзистора, а также их влияние на тепло­вые потери.

04.06.2015 92.67 Кб 28 07 Акцентология. Словарь ударений..doc
04.06.2015 129.02 Кб 20 08 Фразеология. Практикум. 2012.doc
04.06.2015 471.04 Кб 11 08-03.doc
04.06.2015 73.22 Кб 13 09 Фразеология. Теория..doc
25.11.2019 203.72 Кб 4 09.11.2012 Элементарные частицы (лк).docx
08.11.2019 623.1 Кб 17 1 11Электрический ключ (1).doc
04.06.2015 162.44 Кб 17 1 Образование Древнерус.pdf
04.06.2015 31.23 Кб 40 1 Образование Древнерусского государства.doc
15.11.2019 68.61 Кб 4 1 ряд.doc
28.09.2019 23.57 Кб 2 1 СЛАЙД.docx
16.12.2018 45.64 Кб 1 1 тема зачет!.docx
Ограничение

Для продолжения скачивания необходимо пройти капчу:

У вас большие запросы!

Точнее, от вашего браузера их поступает слишком много, и сервер VK забил тревогу.

Эта страница была загружена по HTTP, вместо безопасного HTTPS, а значит телепортации обратно не будет.
Обратитесь в поддержку сервиса.

Вы отключили сохранение Cookies, а они нужны, чтобы решить проблему.

Почему-то страница не получила всех данных, а без них она не работает.
Обратитесь в поддержку сервиса.

Вы вернётесь на предыдущую страницу через 5 секунд.
Вернуться назад