Операционные конденсаторы. Основными точностными характеристиками операционных конденсаторов являются: допуск на номинальную емкость при изготовлении, температурный коэффициент емкости (ТКЕ), коэффициент

нестабильности, сопротивление утечки диэлектрика, тангенс угла потерь, коэффициент абсорбции.

Допуск на номинальную емкость при изготовлении

Таблица 6.3

100%,

где Сд и Сд - действительное и номинальное значения емкости конденсатора.

Температурный коэффициент емкости (ТКЕ)

бткЕ

(tf - t) Cjsoc

100%.

Значение емкости зависит не только от текущей температуры, но и от предыдущих колебаний температуры (явление термогистерезиса). Максимальное изменение емкости пленочных конденсаторов достигает величины 0,1% после действия температурных циклов от -70 до + 120° С [42].

Сопротивления диэлектриков ре- альных конденсаторов имеют конечные величины. Наибольшими значениями этих сопротивлений обладают полистироловые конденсаторы (табл. 6.5). Отечественные нормы обычно о гарантируют значение не менее

10 ООО МОм/мкФ при 20° С. Влияние сопротивления утечки по поверхности конденсатора, которое шунтирует его емкость, обычно устраняется установкой сплошного проводящего заземленного экрана. Сопротивление диэлектрика конденсатора существенно зависит от температуры (рис. 6.3).

На рассеяние энергии в конденсаторе влияет также свойство процесса поляризации диэлектрика - абсорбция диэлектрика, которая приводит к

Таблица 6.4

Таблица 6.5

* Полистироловые. Фторопластовые.

Приме ] айв е. преввшает 0,1.

Коэффициент абсорбции Ка Для всех типов конденсаторов не

частотно Зависимым потерям энергии в конденсаторе. Проявляется абсорбция в запаздывании полной поляризации диэлектрика от изменения прикладываемого к обкладкам конденсатора напряжения.

Коэффициент абсорбции это отношение напряжения U, восстановившегося на зажимах конденсатора через время Tg с момента устранения кратковременного (на с) замыкания зажимов накоротко, к зарядному напряжению t/3, которое прикладывалось к конденсатору до его замыкания накоротко в течение бремени Tfi

Рис. 6.3. Кривая зависимости сопротивления диэлектрика конденсатора от тем-.

пературы.

Величина Kg в значительной степени зависит от значений величин т, V Наименьшие значения Kg имеют в настоящее время полистироловые (диэлектрик - полистирол) и фторопластовые (диэлектрик - политэтрафторэтилен)

конденсаторы. Для этих типов конденсаторов измеренный при tj = 1 мин, = 1 о, тз = 30 с коэффициент абсорбции /Сд < 0,1.

Влияние эффекта абсорбции и сопротивления диэлектрика аппроксимируют при анализе качества конденсатора линейной моделью (рис. 6.4). В модель входит: С (оо) - значение емкости, соответствующее количеству электрического заряда, который может накопиться на обкладках конденсатора после подключения их к источнику напряжения за малый промежуток времени At-Q; Гцрр.р - сопротивление диэлектрика (сопротивление утечки диэлектрика); г Ci - элементы, которые моделируют эффект абсорбции. Для полистиролового конденсатора (1 мкФ, 200 В) данная модель пригодна [29] в диапазоне частот 0-100 Гц (г о = ЮвМОм; п = 2,6 ЮвМОм, С, = бОпФ; Г2=1,2- ЮЭДОм, Сг = 132пФ; з = 7,8 ЮМОм, Q = 200пФ; ...).

Рис. 6,4. Электрическая схема замещения конденсатора:

а - линейная;, 6 - нелинейная.

Операторное выражение для сопротивления эквивалентной схемы (рис. 6.4) конденсатора

С(оо) +

пост

1 + ГьС,

рСТЙ

В установившемся режиме при синусоидальных входных напряжении и токе

С (/ш) = С (ос) + .Л- + V = I с (/со) I еСС(/ >].

ft ft

Величина arg [С (/ш)] = D (to) [29] - коэффициент потерь (тангенс угла потерь) в конденсаторе - учитывает как сопротивление диэлектрика, так и поглощение энергии в диэлектрике, т. е. эффект абсорбции. На частотах выше 0,005 Гц влияние величины на D (to) мало по сравнению с влиянием

элементов г(, С(. Поэтому величину D (to) считают [29] приближенно равной коэффициенту абсорбции диэлектрика.

Для модели конденсатора, показанной на рис. 6.4, б, комплексная проводимость схемы

= -rW + *

ft=i

СэфН = С(оо)+ .

l+toVC;,

(6.25)