Dlaczego istnieją kondensatory 1 pF?

45

Jakie zastosowania mają inżynierowie dla kondensatorów 1 pF lub niższych?

Jest to wartość, którą uzyskuje się, gdy dwa kawałki drutu są blisko siebie lub dwie ścieżki.

Dirk Bruere
źródło
7
Czy wolałbyś raczej polegać na kondensatorze, który zapewni tę wartość, lub na nieznanych właściwościach dielektrycznych w tym względzie na materiałach PCB, czy na precyzji lutowania dwóch kawałków drutu blisko siebie?
PlasmaHH,
5
Jak każdy? RF (poszukaj schematów). Cyfrowe (obwody oscylatorów kwarcowych). Naprawdę po prostu wygląda na mały.
Eugene Sh.
6
Wysokie częstotliwości (setki MHz lub wyższe) często wykorzystują małe ograniczenia wartości pikofaradu w filtrowaniu i kondycjonowaniu sygnałów. Czasami są one zbudowane z miedzi w geometrii na samej płytce drukowanej zamiast z wykorzystaniem dyskretnych kondensatorów.
Wossname,
9
@Wossname: Zasadniczo w bardzo wymagających / precyzyjnych obwodach mikrofalowych, gdzie cena nie stanowi problemu, a Ty masz precyzyjną kontrolę nad materiałem płytki drukowanej, miedzią i grubością złocenia. Ale także tam miksujesz prawdziwe kondensatory z filtrami elementów rozproszonych.
PlasmaHH,
4
@PlasmaHH, brzmi jak odpowiedź dla mnie :)
Wossname

Odpowiedzi:

76

Najmniejszy kondensator, którego ostatnio użyłem, w filtrze w odbiorniku 6 GHz, miał 0,5 pF. Było tam również kilka cewek indukcyjnych 2 nH i można argumentować, że można je wykonać za pomocą kilku mm ścieżki. Oba były jednak mniejsze niż równoważny sposób implementacji ich w miedzi.

Być może ważniejsze niż rozmiar jest to, że były to dyskretne elementy. Kiedy chciałem zmienić kondensator z 0,4 pF na 0,5 pF, aby zestroić filtr, nie musiałem respinować płyty; Właśnie zmieniłem listę materiałów.

Neil_UK
źródło
Ponadto, czy użycie toru zamiast wytworzonego komponentu dałoby mniej spójny produkt? Powiedzmy na przykład, z partii na partię, rzeczywiste cechy produkcji płyt mogą się zmienić, a nawet jeśli zdecydujesz się zmienić producenta płyt, tak sobie wyobrażam.
MDMoore313,
10
@BigHomie Na tych częstotliwościach nie zmieniasz dostawcy płyty bez ponownego obrotu. Możesz nawet dołączyć ścieżkę testową na panelu do testu przed populacją.
Sean Houlihane,
@Neil_UK Czy mógłbyś wyjaśnić konkretne powody projektowe, dla których potrzebujesz takich wartości pojemności, a także co wymagało zmiany z 0,4 pF na 0,5 pF? Ja też nie jestem pewien, co wywołałoby tak małe wartości, a najmniejsze wartości, których użyłem, to czapki 22pF na krysztale kwarcu, po prostu dlatego, że tak właśnie mówi arkusz danych kryształu.
Ehryk
Prawdopodobnie filtr dolnoprzepustowy, aby spełnić twierdzenie Shannona o ADC?
Michael
4
Nie widzę, aby ktokolwiek wyraźnie wskazał, że ZAWSZE używasz płytki drukowanej (i reszty środowiska) jako kondensatora - to nie jest „to lub tamto”, to „to lub tamto”. Możesz określić limit 0,5pF, ale obwód zobaczy> 0,5pF z powodu wszystkich pasożytów, dlatego @SeanHoulihane zwraca uwagę, że zmiana sprzedawców płyt może wymagać obrotu kart. Nie zawsze jednak - możesz dokonać zmian wartości składnika (na @Neil_UK) lub po prostu mieć szczęście.
Fred Hamilton
20

Używam kondensatora 0,8 pF we wzmacniaczu transimpedancji fotodiody (TIA) na rezystorze sprzężenia zwrotnego w celu zmniejszenia wzmocnienia szumu w wzmacniaczu operacyjnym i zastosowałem kondensatory testowe od 0,5 pF w górę, aby scentralizować VCO oparte na 400 MHz colpitts.

Użyłem również kondensatora 1 pF w kwadraturowym detektorze FM do napędzania czołgu, aby uzyskać wysokie Q i niezbędne przesunięcie fazowe o 90 stopni.

Andy aka
źródło
10

Znajdziesz je również w obwodach dopasowujących anteny czytników RFID .

Tutaj dobre dopasowanie impedancji między nadajnikiem i anteną jest niezbędne dla dobrej wydajności, a zwykle dostrajasz się za pomocą kondensatorów.

Niedopasowanie 1 pF może łatwo wytworzyć 20% mocy wyjściowej, a tym samym różnicę odległości odczytu.

Nie używasz samych kondensatorów 1 pF lub mniejszych. Są zwykle używane równolegle z większym kondensatorem. Więc jeśli obwód wymaga kondensatora 19 pF, użyjesz równolegle 18 pF i 1 pF.

Dlaczego nie zastosować równolegle 10 pF i 9,1 pF, możesz zapytać: Powodem jest to, że trudno jest znaleźć kondensatory o tolerancji 1% poniżej 10 pF. Małe wartości pochodzą z absolutną tolerancją - powiedzmy - +/- 0,3 pF.

Uzyskujesz lepszą ogólną precyzję, jeśli zastosujesz precyzyjną część 18 pF równolegle z niezbyt dobrą nasadką 1 pF.

Nils
źródło
8

Czasami używam małych liter, aby pomóc dopasować pojemność w filtrach. Coś w rodzaju filtru zmiennej stanu w zakresie 100 kHz (nie często 1 pF, ale 2.2 lub 3.3 nie jest rzadkością).

George Herold
źródło
7

Oprócz odpowiedzi wszystkich innych, dyskretne kondensatory wydają się być mniej stratne niż rozwiązania wbudowane. W przypadku C0G lub odpowiedniego dielektryka mikrofalowego dyskretny kondensator może być rzędu wielkości mniej stratny niż standardowy materiał na torfowisko, taki jak FR4. Mniejsza strata oznacza, że ​​twoje filtry mają niższe tłumienie i wyższe Q, co pomaga w blokowaniu niepożądanych częstotliwości lub tworzeniu bardziej stabilnych PLL itp.

Sam
źródło