Nếu nhiệt độ không phải là vấn đề, có thể nói gì về các chất điện môi gốm khác nhau

Giả sử chúng ta có một mạch có phạm vi nhiệt độ môi trường hoạt động được điều chỉnh tốt đến 25 + -5C. Ngoài chi phí, trường hợp sử dụng cho các loại điện môi gốm khác nhau là gì? Nói cách khác, ứng dụng nào là chất điện môi gốm cụ thể sẽ hoạt động tốt hơn hoặc kém hơn các ứng dụng khác? Chúng ta có thể thực hiện bất kỳ khái quát?

Tôi biết rằng mã chữ cái tụ gốm được cho là biểu thị sự phụ thuộc nhiệt độ của chất điện môi, nhưng có điều gì khác có thể nói về nó như tất cả những câu hỏi này không?

Tôi cũng biết rằng kích thước gói ảnh hưởng đến ký sinh trùng và do đó tần số cộng hưởng và mất mũ. Rằng một số chất điện môi không có sẵn trong các gói nhỏ hơn và điện áp cao hơn, và nhiều đồ gốm thể hiện hiệu ứng áp điện / microphonic (cái nào?). Tất cả các yếu tố này có thể được cô đọng trong một vài quy tắc của ngón tay cái?

Tôi cũng đã nhận thấy rằng các nhà sản xuất datasheets dường như giả định một ứng dụng cụ thể cho các tụ điện, ví dụ bằng cách không chỉ định rò rỉ, cộng hưởng hoặc tổn thất trong một số trong số chúng.

Nhưng, nếu nhiệt độ môi trường không phải là một yếu tố, tụ điện nào sẽ là tốt nhất cho một công việc cụ thể. Là tự sưởi ấm là một vấn đề cho các ứng dụng / loại cụ thể?

Tất cả các mạch thương mại của tôi cho đến nay vẫn chưa nhạy cảm với chi phí, vì vậy tôi chỉ chỉ định X7R, X5R hoặc NP0 cho tất cả các nắp gốm, như tôi thấy những đề xuất trong bảng dữ liệu IC. Nhưng có một cái gì đó nhiều hơn sự phụ thuộc nhiệt độ đằng sau những gợi ý đó?

Tôi có nên chú ý hơn đến mục đích mũ? Ví dụ, sử dụng X5R / X7R chỉ để bỏ qua năng lượng và quy định, nhưng NPx cho bất cứ điều gì trong đường dẫn tín hiệu? Có thể thực hiện bất kỳ khái quát hóa nào, hoặc đó là một vấn đề đòi hỏi phải đọc chi tiết các bảng dữ liệu của nhà sản xuất (rất chưa hoàn chỉnh)?

Nói ngắn gọn. Có bất kỳ nguyên tắc chung nào có thể được áp dụng để đơn giản hóa việc tìm kiếm các bộ phận trong quá trình thiết kế không?

— Edgar Brown
nguồn

ESR thay đổi theo tần số (tôi không nói về hiệu ứng 1 / (w * C), ý tôi là ESR thay đổi theo tần số theo thứ tự độ lớn). DC bias làm giảm điện dung, do đó, mô hình tín hiệu lớn của nắp gốm là, không thực sự là một tụ điện. Microphonics có thể xảy ra (bất kỳ cú sốc cơ học nào đối với tụ gốm sẽ tạo ra xung điện áp trên nắp). Tuy nhiên, chúng rất hữu ích và được sử dụng rất rộng rãi. Nhiều đến mức tại thời điểm này, họ khá khó tìm vì nhiều nhà sản xuất đã bán sản xuất trong tương lai từ 6 tháng trở lên.

— mkeith

@mkeith rằng thiếu tụ điện là có thật. Một điều gần đây tôi đã phải đối phó với: không có tụ điện 100V, 1uF, 1206, X7R / X7S còn lại trên thế giới với thời gian dẫn 52 tuần. OTH 1uF 1210 100V rất phong phú. Thị trường thành phần thụ động là lạ.

— crasic

Câu trả lời:

Ngay cả khi nhiệt độ môi trường được kiểm soát tốt, dòng không khí có thể gây ra tiếng ồn nếu có điện áp đáng kể trên tụ điện.

Suy giảm điện dung theo thời gian là khác nhau đối với các điện môi khác nhau. Và cái lớn, hệ số điện áp của điện dung.

Nếu bạn có thể sử dụng chúng, mũ NP0 chịu các hiệu ứng như vậy ít hơn nhiều so với các bộ phận của X5R X7R, v.v., nhưng chúng đơn giản là không có sẵn hoặc rất lớn và đắt tiền ở các giá trị cao hơn. Có rất nhiều trường hợp nắp X7R trong đường dẫn tín hiệu hoạt động tốt. Mặt khác, tôi đã sử dụng các bộ phận NP0 làm mũ lưỡi trai trong các ứng dụng đặc biệt.

Một đặc điểm khác là các bộ phận nhỏ hơn, đặc biệt là khi bạn đạt đến giới hạn của những gì có thể trong một dấu chân nhất định, có xu hướng có hệ số điện áp cao, do đó, hầu hết điện dung (tới 80%) có thể biến mất một cách đơn giản khi bị lệch ở mức bình thường điện áp hoạt động. Vì vậy, có thể tốt hơn khi sử dụng 0805 hoặc 0603 thay vì 0402 hoặc 0201 ngay cả khi chúng lớn hơn và có thể đắt hơn.

Các bảng dữ liệu thường không đầy đủ, nhưng một số nhà sản xuất cung cấp dữ liệu đầy đủ hơn nhiều dưới dạng dữ liệu trực tuyến hoặc được tạo cục bộ cho từng phần. Ví dụ: trang Murata này (yêu cầu Flash) cho phép bạn trích xuất dữ liệu CSV cho các đặc điểm khác nhau.

— Spehro Pefhany
nguồn

Vâng, nhưng có bất kỳ chung bộ quy tắc của ngón tay cái có thể được áp dụng? Ví dụ: luôn luôn sử dụng Nx định mức điện áp để duy trì dưới một dung sai cụ thể với X7R nhưng 1.1x là đủ với NP0?

— Edgar Brown

@EdgarBrown Tôi đã cho bạn sử dụng NP0 nếu bạn có thể trong đường dẫn tín hiệu hoặc nếu sự ổn định là quan trọng. Tôi sẽ thêm một ở trên về hệ số điện áp. Tính tổng quát có lẽ có nghĩa là bạn có thể bỏ qua việc hiểu sâu về ứng dụng và các đặc điểm bộ phận, và tôi không chắc điều đó là có thể.

— Spehro Pefhany

Tôi thích rằng bạn đề cập đến tiếng ồn đầu tiên. Công ty của tôi (hệ thống định vị nano và đo lường) đã phát hiện vào năm ngoái rằng tiếng ồn đo được tăng lên khi chúng tôi đặt nắp vào hộp, thay vì hành vi dự kiến của tiếng ồn thấp hơn do che chắn tốt hơn. Hóa ra một số nắp gốm trong đường dẫn tín hiệu có hành vi áp điện đáng kể, vì vậy mũ microphonic đã thu được tiếng ồn từ quạt làm mát. Không phải là một trải nghiệm vui vẻ hạnh phúc khi bạn hy vọng hội đồng quản trị của bạn sẵn sàng gặp gỡ khách hàng.

— Graham

+1 cho @Graham - Tôi đã có nắp X7R khi bỏ qua chân REF của LDO. Đầu ra của LDO sẽ chao đảo với bảng flex.

— peufeu

@peufeu Vâng, điều đó sẽ làm hỏng ngày của bạn. : /

— Graham

Thực tế thị trường thường sẽ khiến cho các lựa chọn của bạn trở nên cực kỳ khó khăn khi tìm các bộ phận điện môi loại 1 trong các gói phổ biến có điện áp cao (> 10V) hoặc các ứng dụng công suất cao (> 1uF), bạn có thể sẽ không thể đơn giản hóa "một" điện môi tốt hơn và mong đợi rằng BOM của bạn là có thể thực hiện được.

Nhìn chung, thị trường đã quyết định rằng NP0 và các chất điện môi loại 1 khác là "mũ tín hiệu" và các danh mục bộ phận phản ánh điều đó. Một ví dụ khác, các bộ phận X7R / X7S trở nên khó tìm hơn trong các gói nhỏ hơn (<0805) và dung lượng cao.

Để đóng góp cho cuộc thảo luận thiết kế một yếu tố lớn khác, khi loại trừ nhiệt độ là một yếu tố:

Chất điện môi loại 1 không bị hiệu ứng áp điện. Hiệu ứng này là bi định hướng. Điện áp gợn sẽ làm cho bộ phận co lại và giãn ra và tạo ra tiếng ồn và nhiệt vật lý, rung động vật lý sẽ tạo ra điện áp trên bộ phận.

Trong các ứng dụng cận biên với tụ điện mật độ rất cao và điện áp gợn lớn, điều này có thể dẫn đến căng thẳng đáng kể trên các cực của tụ điện và thậm chí là nứt.

Lưu ý rằng các tụ gốm mật độ cao bị nứt không thành công khi thiếu công suất cao và có thể gây ra thiệt hại nghiêm trọng và thậm chí là cháy trong việc tách rời hoặc cung cấp các tình huống bỏ qua. Nếu đây là một mối quan tâm và không gian ở mức cao để sử dụng các sơ đồ khác, thì NP0 hoặc điện môi loại 1 khác có thể cung cấp cho bạn đủ bộ đệm để thoải mái.

Để thêm vào những gì @SpheroPefhany đã trả lời, thông số nhiệt độ của một chất điện môi nhất định cũng thực chất gắn liền với sự thay đổi điện dung theo nhiệt độ. Ngay cả khi bạn kiểm soát nhiệt độ môi trường, nếu nó tăng thì bạn có thể cần phải giảm điện dung hiệu dụng của bộ phận cho ứng dụng của mình, mọi biến động nhiệt độ cục bộ sẽ xuất hiện dưới dạng nhiễu trong mạch của bạn.

Tụ điện gốm cũng có điện dung hiệu quả thấp hơn đáng kể với DC Bias cao hơn, đây là vấn đề đáng lo ngại trong việc tách rời hoặc bỏ qua các tình huống, nếu không thể đánh giá điện áp cao hơn, thì điện môi loại 1, như một quy tắc thô sơ của điều này ở mức độ thấp hơn.

Lưu ý kết thúc

Tôi thường quan sát thấy rằng các bộ phận tương đương từ bộ MFG có uy tín cho cùng kích thước điện môi và gói thường đủ gần để có thể thay thế cho tất cả các ứng dụng. Một danh sách không đầy đủ: Murata, TDK, Samsung, Kemet, Yageo

Khi bạn đi đến MFG cấp hai và các bộ phận thị trường đại chúng chung của Trung Quốc, thì mọi thứ đều nằm ngoài cửa sổ.

— đau đớn
nguồn

Bạn nói rằng hiệu ứng thị trường làm cho khó tìm thấy mũ NP0 có điện dung cao hoặc điện áp cao trong các gói thông thường, điều đó không đúng. Lý do là do tính chất của chất điện môi, không thể tạo ra tụ điện 10F 0805 NP0, vì hằng số điện môi của gốm quá thấp.

— Thiếu

@C_elegans bạn đang đọc thành hai thứ cùng nhau. kích thước gói là một phần của nó, nhưng lớp 1 thường không có sẵn ở các giá trị cao hơn cho bất kỳ kích thước gói nào. Chắc chắn khả năng sản xuất là một hạn chế ở đầu nhỏ, nhưng nếu có nhu cầu về giá trị, bạn sẽ thấy các bộ phận xếp chồng và các gói đặc biệt như bạn có trong các giá trị khác

— crasic 23/12/18

Những gói bạn đang đề cập đến? Mouser có mũ NP0 từ 0201-5550 (bất kể đó là gì). Bạn có nghĩa là thông qua các bộ phận lỗ?

— C_Elegans 23/12/18

$1\mathrm{Hz}$ $\mathrm{kHz}$
$1\mathrm{MHz}$

Tại sao điều này là một vấn đề?
Có lẽ hầu như mọi thứ trên thế giới này, một tụ điện có thể mặc dù là một đối tượng có chức năng truyền được xác định rõ:

sơ đồ

^{mô phỏng mạch này - Sơ đồ được tạo bằng CircuitLab}

$H_c(j\omega)$

tranh luận [H_{c} (j ω)] = = {\begin{cases} j k ω & f > vài k H z \\ j p (ω) \neq j k ω & f dưới giới hạn trên \end{cases}

$\arg \big[H_c(j\omega)\big]= \begin{cases} jk\omega & f>\text{few $\mathrm{kHz}$}\\ jp(\omega)\neq jk\omega & f\text{ is below the above limit} \end{cases}$

$\omega=2\pi f$ $f$
$k$
$p(\omega)$ $\omega$ $k\omega$ $\omega\to\infty$

$p(\omega)$

— Daniele Tampieri
nguồn

Điều gì sẽ là loại tụ điện tốt nhất cho các ứng dụng âm thanh?

— Edgar Brown

Một số nhà thử nghiệm, như họ thảo luận trên diyAudio.com, chỉ sử dụng các tụ Teflon thời Nga / Liên Xô trong các mạch bù RIAA âm thanh cuộn dây vinyl di chuyển của họ. Cộng với NJFEs, với các bộ điều chỉnh lown rùa shunt-VDD.

— analogsystemsrf

@EdgarBrown - nói chung, phim là mũ được lựa chọn cho các ứng dụng âm thanh trong đường dẫn tín hiệu. Gốm có thể được sử dụng để bỏ qua / tách nguồn cung cấp cho dù bạn đang làm việc với loại mạch nào.

— ThreePhaseEel

@EdgarBrown: như ThreePhaseEel đã viết trong bình luận của mình, tụ điện tốt nhất đặt trên đường dẫn tín hiệu cho các ứng dụng âm thanh có lẽ là tụ điện, ngay cả khi có những người theo chủ nghĩa thuần túy nói rằng tụ điện tốt nhất không phải là tụ điện , tức là ghép trực tiếp. Tuy nhiên, trong các mạch van nơi khó thiết kế mạch ghép trực tiếp hơn, tôi cũng đã thấy các tụ mica kim loại hóa.

— Daniele Tampieri