Si la temperatura no es un problema, ¿qué se puede decir sobre los diferentes dieléctricos de cerámica?

Question

Supongamos que tenemos un circuito cuyo funcionamiento ambiental rango de temperatura está bien regulado a 25+-5C. Además del costo, ¿qué sería de los casos de uso para los diferentes cerámica dieléctrica de tipos? En otras palabras, ¿cuáles serían las aplicaciones es que un específico de la cerámica dieléctrica podría funcionar mejor o peor que otros? Podemos hacer cualquier generalización?

Sé que el condensador de cerámica de códigos de letra se debe indicar de dependencia de la temperatura de los dieléctricos, pero hay algo más que puede ser dicho acerca de él, como todas estas preguntas sugieren?

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También sé que el tamaño del paquete afecta a los valores parásitos y por lo tanto la frecuencia de resonancia y la pérdida de las tapas. Que algunos de los dieléctricos no están disponibles en paquetes más pequeños y voltajes más altos, y que muchos de exhibición de cerámica piezoeléctrico/micrfono efectos (¿cuáles?). Puede ser que todos estos factores se condensan en un par de reglas de oro?

También he notado que los fabricantes de hojas de datos parecen asumir una aplicación específica para los condensadores, por ejemplo, no especificando la fuga, resonancias, o pérdidas en algunos de ellos.

Pero, si el ambiente de la temperatura no es un factor, lo condensador sería mejor para un trabajo específico. Es la auto-calentamiento de un problema para la aplicación de este tipo específico?

Todos mis circuitos comerciales hasta el momento no han sido sensibles a los costos, por lo que acabo de especificar X7R, X5R, o NP0 para todos los capacitadores de cerámica, como veo a los propuestos en el IC de las hojas de datos. Pero hay algo más que la dependencia de la temperatura, que detrás de esas sugerencias?

Debo prestar más atención a la tapa propósito? E. g., uso X5R/X7R sólo para la alimentación de bypass y de la regulación, pero NPx para cualquier cosa que está en la ruta de la señal? Puede cualquier generalización, o es un problema que requiere de la lectura detallada de la (muy incompleta) de los fabricantes de hojas de datos?

En el corto plazo. Hay principios generales que pueden ser aplicadas para simplificar la búsqueda de piezas durante un diseño?

Answer 1

Incluso si la temperatura ambiente está bien controlada, las corrientes de aire pueden causar ruido, si no es significativa voltaje a través del condensador.

La capacitancia de la degradación con el tiempo es diferente para los diferentes dieléctricos. Y el grande, el voltaje coeficiente de capacitancia.

Si usted puede hacer uso de ellos, NP0 tapas sufren de tales efectos mucho menos que X5R X7R etc. de las partes, pero ellos simplemente no están disponibles o son muy grandes y caros en los valores más altos. Hay un montón de casos donde un X7R tapa en la ruta de señal funciona bien. Por otro lado, he utilizado NP0 partes como las tapas de bypass en aplicaciones especiales.

Otra característica es que las partes más pequeñas, especialmente cuando se acercan a los límites de lo que es posible dentro de un determinado tamaño, tienden a tener un alto coeficiente de tensión, por lo que la mayoría de la capacitancia (80%) puede simplemente desaparecer cuando está polarizado en un voltaje normal de operación. Así que puede ser mejor usar una 0805 o 0603 en lugar de un 0402 o 0201 incluso si son más grandes y posiblemente más caro.

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Las hojas de datos son generalmente incompleta, pero algunos fabricantes ofrecen mucho más completa de los datos en el formulario en línea o localmente generado datos individuales para cada parte. Por ejemplo, este Murata sitio (requiere Flash) permite extraer datos CSV diferentes características.

Answer 2

La realidad del mercado determinará a menudo sus opciones se convierte en extremadamente difícil encontrar la clase 1 dieléctricas partes en paquetes comunes con las de alta tensión (>10V) o de alta capacidad en aplicaciones (>de 1 uf) , usted probablemente no será capaz de simplemente "spec" una mejor dieléctrico y esperar que su lista de materiales es realizable.

El mercado ha decidido, en general, que NP0 y otra clase 1 dieléctricos son una "señal " tapas", y la parte de los catálogos de reflejar eso. Como otro ejemplo, X7R/X7S partes se vuelven más difíciles de encontrar en los paquetes más pequeños (<0805) y de alta capacidad.

Contribuir en el diseño de discusión otro factor importante, al excluir de la temperatura como un factor:

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Clase 1 Dieléctricos no sufren de efectos piezoeléctricos. Este efecto es bi direccional. Ondulación de la tensión hará que la parte a reducir y ampliar y generar físico ruido y el calor, la vibración física generará tensión en la parte.

En el marginal aplicaciones con muy alta densidad de condensadores y gran ondulación de la tensión de esto puede resultar en un estrés significativo en los terminales del condensador e incluso grietas.

Tenga en cuenta que agrietado de alta densidad de cerámica condensadores no como un duro de alta potencia de corto y puede causar graves daños e incluso fuego en la disociación o de suministro de derivación de situaciones. Si esto es una preocupación, y el espacio es una prima a utilizar otros esquemas, a continuación, un NP0 o de otra clase 1 dieléctrico puede darle suficiente amortiguación para mayor comodidad.

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Para agregar a lo que @SpheroPefhany respondió, la especificación de temperatura de un dieléctrico es también intrínsecamente vinculado a la variación con la temperatura. Incluso si el control de la temperatura ambiente, si es elevada, a continuación, usted puede necesitar para aminorar la efectiva capacidad de la parte para su aplicación, en cualquier local de las fluctuaciones de temperatura se muestran como el ruido en el circuito.

Los capacitores cerámicos también tienen significativamente menor capacitancia eficaz con mayor DC Bias, que es una preocupación en la disociación o de derivación de situaciones, si la tensión más alta calificación no es posible, clase 1 dieléctricos, como norma general sufren de esta en un grado menor.

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Nota FINAL

Yo, en general, han observado que las partes equivalentes de buena reputación conjunto de MFG para el mismo dieléctrico y el tamaño del paquete son generalmente lo suficientemente cerca para ser intercambiables para todas las aplicaciones. Una lista incompleta: Murata, TDK, Samsung, Kemet, Yageo

Cuando usted vaya a un segundo nivel de MFG y genérico Chino para el mercado de masas partes, entonces todo lo que está fuera de la ventana.

Answer 3

Esto es más una de completar la nota de una respuesta completa, ya que Spehro Pefhany y crasic ya se han detallado las principales características de los principales tipos de cerámica condensadores. Sin embargo dejaron fuera de un tema que fue conocido en el círculo de Audio Electronics Engineers hasta hace pocos años: la cerámica de dispersión de los dieléctricos (como prácticamente todos los dieléctricos excepto vacío, pero) cuya permitividad varía constantemente entre \$1\mathrm{Hz}\$ y varios \$\mathrm{kHz}\$.
Incluso si te las arreglas para encontrar razonablemente la temperatura y el voltaje aplicado independiente de los capacitores cerámicos se puede enfrentar a este problema sutil: la capacidad de los dispositivos, mientras que la constante y estable para las frecuencias por encima de \$1\mathrm{MHz}\$, puede cambiar significativamente en el ancho de banda de audio.

¿Por qué es esto un problema?
Quizá como casi todo en esta palabra, un condensador pueden ser entendidas como un objeto con una bien definida de la función de transferencia:

^{simular este circuito – Esquema creado mediante CircuitLab}

La función de transferencia \$H_c(j\omega)\$ de un condensador de cerámica tiene la siguiente fase de la característica $$ \arg \big[H_c(j\omega)\big]= \begin{cases} jk\omega & f>\text{few %#%#%}\\ jp(\omega)\neq jk\omega & f\text{ is below the above limit} \end{casos} $$ donde

• como de costumbre \$\mathrm{kHz}$, donde \$\omega=2\pi f\$ es la frecuencia de la señal de entrada,
• \$f\$ es una constante, a veces llamado el retraso de fase
• \$k\$ es una no lineal (generalmente impar) función de \$p(\omega)\$ tendiendo asintóticamente a la función lineal \$\omega\$ como \$k\omega\$

Esto implica que, en el rango de frecuencia donde la fase característica de la función de transferencia no lineal (es decir, la permitividad dieléctrica no es constante, en nuestro caso concreto), los diferentes componentes espectrales de la señal de entrada se retrasa en una forma diferente, dependiendo del valor de \$\omega\to\infty\$.
Esto implica, por tanto, que tales condensadores no debe ser utilizado en el rango de frecuencia donde el comportamiento dispersivo de su dieléctrico es más, subrayó que como consecuencia de ello, es mejor evitar el uso de condensadores de cerámica en la ruta de la señal de audio de baja frecuencia de la señal de los circuitos