Текст книги "Секреты радиомастеров"

Для переменного тока конденсатор представляет собой сопротивление, величина которого уменьшается с ростом частоты. В конденсаторах источником фликкер-шумов является ток утечки. Наибольший ток утечки у оксидных конденсаторов большой емкости.

Замечено, что утечка увеличивается с увеличением емкости и снижается с увеличением допустимого рабочего напряжения U_РАБ. Оксидные конденсаторы, установленные на входе и выходе усилителя в качестве разделительных (не пропускают постоянную составляющую напряжения и уменьшают влияние нагрузки или выходных каскадов предварительного усилителя на работу основного усилителя) существенно увеличивают внутренние шумы усилителя.

Поэтому, желательно вместо них применять пленочные конденсаторы (например, К10-17, К10-28, К10-23, КТ4-23, К73-3, К73-9, К73-17, К76-3, К10У-5, КД-1, К76-П2, КМ-5, КМ-6, из импортных – KWC), хотя это, во-первых, приведет к существенному увеличению размеров конструкции, а во-вторых, выходные конденсаторы таким образом заменить не удастся из-за относительно больших емкостей.

Оксидные конденсаторы вообще являются значительным источником фликкер-шумов, которые образуются в усилителе с течением времени. По этой же причине желательно избегать их применения в цепях прохождения сигнала.

В табл. 5 сведены данные о некоторых популярных оксидных конденсаторах, изучив которые можно определить те или иные прерогативы в использовании данных конденсаторов. Наименьшие токи утечки среди оксидных конденсаторов имеют К53-1А, К53-18, К53-16, К52-18, К53-4.

Таблица 5

Справочные данные некоторых конденсаторов

При выборе компонентов для высококачественного усилителя необходимо принимать во внимание, кроме электрических параметров, срок изготовления и фирму– производителя. Как правило, производитель гарантирует паспортные параметры в течение ограниченного срока 3–8 лет. При длительном периоде хранения оксидных конденсаторов до введения их в рабочий режим, их токи утечки заметно возрастают.

Учитывая это, при использовании долгое время хранившихся на консервации конденсаторов необходимо постепенно повышать воздействующее на них напряжение до указанного в паспортных данных номинального значения. Так как токи утечки конденсатора возрастают при увеличении температуры, следует хранить конденсаторы в недоступном для прямых солнечных лучей месте, при температуре окружающей среды в диапазоне —40…+40 °C. Для того, чтобы подбирать конденсаторы для той или иной радиоэлектронной аппаратуры необходимо знать их обозначения и сведения, определяющие их электрические параметры, такие как емкость, рабочее напряжение, материал изготовления, группу ТКЕ (температурного коэффициента емкости).

Обозначения отечественных конденсаторов в соответствии с ОСТ 11.074.008.98 (действует с 1998 г.) следующие.

Первый элемент обозначения – буква или сочетание букв, определяющих тип конденсатора (К – постоянной емкости, КТ – подстроечный, КП – переменный, КС – конденсаторные сборки – не путайте с начальным обозначением микросхем, например серии КС193ИЕ2).

Второй элемент — используемый вид материала (диэлектрика). Далее некоторые сведения, относящиеся к конденсаторам, применяемым в усилителях различного назначения:

10 – керамические;

20 – кварцевые;

21 – стеклянные;

22 – стеклокерамические;

23 – стеклоэмалевые;

26 – тонкопленочные с неорганическим диэлектриком;

31, 32 – слюдяные;

40 – бумажные и фольговые;

42 – бумажные металлизированные;

50 – оксидные (электролитические) алюминиевые;

51 – оксидные танталовые и ниобиевые;

52 – оксидные танталовые объемопористые;

53 – оксидно-полупроводниковые;

58 – с двойным электрическим слоем, они же ионисторы;

60 – воздушные;

61 – вакуумные;

70 – полистирольные с металлизированными обкладками;

72 – второпластовые;

73, 74 – полиэтилентерефталатные.

Ионисторы – особые конденсаторы. Несколько слов об ионисторах. Это оксидные конденсаторы большой общей емкости (в несколько десятков и сотен Фарад, рассчитанные на рабочее напряжение 10–50 В). В современных усилителях применение ионисторов оправдано в качестве фильтрующих элементов по питанию. Эквивалент электрической схемы ионистора в последовательном соединении (в прямом направлении) кремниевого диода, ограничительного резистора, конденсатора большой емкости (отрицательная обкладка подключена к общему проводу) и параллельно ему R_НАГР. Как примеры ионисторов – распространенные приборы К58-3 и К58-9.

Третий элемент в обозначении конденсатора – порядковый номер разработки (П – для работы в цепях постоянного и переменного тока, Ч – для работы в цепях переменного тока, У – для работы в цепях переменного тока и в импульсных режимах, И – для работы в импульсных режимах).

Из старых типов, которые еще можно встретить в усилителях выпуска 1980–1990 гг. встречаются обозначения: КД – конденсаторы дисковые, КМ – конденсаторы керамические монолитные, KЛC – керамические литые секционные, КСО – конденсаторы слюдяные спресованные, СГМ – слюдяные герметизированные малогабаритные, КБГИ – бумажные герметизированные изолированные, МБГЧ – металлобумажные герметизированные высокочастотные, КЭГ – электролитические герметизированные, ЭТО – электролитические танталовые объемно-пористые. Типы (КД, KЛC, КСО, КГМ, КБГИ, МБГЧ, КЭГ) в усилителях желательно не применять по причине их иного предназначения и повышенным внутренним шумам.

Конденсаторы, как и постоянные резисторы, разделяются по группам допуска отклонения от номинальной емкости. Эти данные сведены в табл. 6.

Таблица 6

Буквенное обозначение допуска конденсаторов постоянной емкости

В табл. 7 представлены данные буквенного обозначения напряжения (маркировки) на конденсаторах.

Таблица 7

Буквенное обозначение номинального напряжения для конденсаторов

Малогабаритные конденсаторы с малой величиной допуска (0,001… 10 %), рекомендуемые к применению в высококачественных усилителях, маркируются шестью цветовыми кольцами на корпусе. Первые три кольца – численная величина емкости в пФ, четвертое кольцо – множитель, пятое – допуск, шестое – ТКЕ.

Температурный коэффициент емкости (ТКЕ) характеризует относительное изменение емкости от номинального значения при изменении температуры окружающей среды. Буквенное обозначение ТКЕ может быть: М – отрицательное, П – положительное, МП – близким к нулю, Н – не нормируется. Следующие за буквой Н цифры определяют допустимые изменения емкости в интервале рабочих температур. У слюдяных конденсаторов ТКЕ обозначен первой буквой на корпусе, у керамических‑каждой группе соответствует определенный цвет корпуса или цветовая точка на корпусе. В усилителях керамические конденсаторы группы «Н» по ТКЕ применяют в качестве шунтирующих, фильтровых элементов и для связи между каскадами на низкой частоте сигнала. Как и любые проводники, конденсаторы обладают некоторой индуктивностью. Чем больше емкость и размеры обкладок конденсаторов, тем больше паразитная индуктивность.

Зарубежные производители конденсаторов не имеют единой системы обозначения своих приборов. Конденсаторы малой емкости используются в усилительной технике в качестве разделительных между каскадами усилителя. Не желательно для этой цели применять лакопленочные, пленочные, металлопленочные и однослойные металлобумажные конденсаторы, так как при эксплуатации на малых (менее 1 В) напряжениях у данных типов наблюдается нестабильность сопротивления изоляции.

При выборе оксидного конденсатора для выходных каскадов УЗЧ необходимо стремиться к тому, чтобы ток утечки не превышал значения 0,1 мА/1 мкФ. Рабочее напряжение такого конденсатора должно в два раза превышать максимальное расчетное напряжение в действующей цепи. Подача напряжения обратной полярности недопустима. Несоблюдение полярности алюминиевых оксидных конденсаторов (К50-29, К50-20, К50-24, К50-35 и аналогичные) приводит к короткому замыканию цепи и нередко заканчивается взрывом конденсатора, если он находится под напряжением. Для предотвращения несчастных случаев, которые возможны при несоблюдении полярности конденсатора, желательно использовать конденсаторы с предохранительными отверстиями на корпусе. В цепях с переменной полярностью желательно использовать керамические неполярные конденсаторы.

При эксплуатации оксидных конденсаторов в качестве разделительных при малых напряжениях, учитывают наличие у них собственной ЭДС, с действующим значением до 1 В. Это значение может совпадать или не совпадать с полярностью конденсатора. Оксидные конденсаторы типов К50-26, К50-20, могут изменять полярность на противоположную с течением времени. Это вносит в работу усилителя некачественные (нежелательные) изменения, влияющие на шумы, передачу сигналов между каскадами и в целом на нормальную работу устройства. Танталовые конденсаторы типа К52-2, К52-5, ЭТО и другие при встречном включении (как неполярные) допускают работу в цепях переменного тока с частотой до 20 кГц при действующем значении напряжения до 3 В.

Не допускайте, чтобы оксидный конденсатор находился под напряжением, превышающем, его рабочее напряжение (допустимо только кратковременное перенапряжение, несколько сек). При прохождении через конденсатор импульсного тока обращают внимание на максимальное напряжение на конденсаторе (сумма постоянного напряжения и напряжения пульсаций – если конденсатор включен в электрическую цепь как сглаживающий пульсации фильтр), чтобы оно не превышало номинального значения. В противном случае, этот приводит к преждевременному отклонению электрических характеристик конденсаторов (особенно оксидных) от номинальных. Например, оксидный алюминиевый конденсатор К50-24 рассчитан на работу в течении 2000 часов. После этого времени предприятие изготовитель не гарантирует сохранение номинальной емкости, тока утечки и прочих важных параметров. 2000 часов – это примерно 83 суток. Естественно, что для высококачественного усилителя нежелательно использовать такого рода конденсаторы. Практикой установлено, что эксплуатируемые при комнатной температуре усилители и приборы имеют более долговременную историю стабильной и эффективной работы, чем те, которые используется при разных (в том числе отрицательных температурах окружающей среды).

Это объясняется тем, что рабочий температурный диапазон широко популярных оксидных конденсаторов «привязан» к температуре +10…+70 °C. Использование конденсатора при комнатной температуре гарантирует длительный срок его полезной службы. Сумма постоянного обратного напряжения и амплитуды пульсаций не должна превышать значение 2 В.

Для каждой серии современных конденсаторов указывается максимальное значение тангенса угла потерь (tg 5), которое, как правило, измеряется на частоте сигнала 120 Гц при температуре окружающей среды +20 °C. Отсюда вычисляется эквивалентное последовательное сопротивление (ESR) по формуле

ESR = tgδ/2pfC,

где f – частота, при которой производились измерения, Гц; С – емкость конденсатора, Ф.

В электрических цепях, где процесс заряда-разряда происходит с высокой частотой, значение емкости (по определению конденсатора) может уменьшаться. Если через конденсатор протекает импульсный ток, значение которого превышает номинальное значение тока конденсатора, то на конденсаторе выделяется избыточное тепло (его можно зафиксировать «невооруженными» руками, прикосновением) его емкость уменьшается, срок службы сокращается.

Во время пайки дискретных и чип-элементов необходимо соблюдение осторожности. Температура пайки выводов конденсаторов не должна превышать 260 °C, а контакт с жалом паяльника не более 5–7 с.

Допустимый ток пульсации для оксидного электролитического конденсатора необходимо учитывать (он указывается персонально для каждой серии) для использования таких конденсаторов в качестве фильтрующих элементов в источниках питания мощных усилителей. Сумма постоянного напряжения на обкладках конденсатора и напряжения пульсации не должна превышать номинального рабочего напряжения. Номинально допустимые параметры определяются при окружающей температуре +85 °C и на частоте сигнала 120 Гц. При другой температуре окружающей среды и другой частоте сигнала, в качестве максимально допустимого тока пульсации применяется значение тока пульсации, умноженное на коэффициент в табл. 8 и табл. 9.

Таблица 8

Расчет тока пульсации оксидных конденсаторов в зависимости от температуры

Таблица 9

Расчет тока пульсации оксидных конденсаторов в зависимости от частоты действующего сигнала

Представленные данные подтверждены многолетней практикой ремонта усилителей и справочниками.

Электронные компоненты на основе так называемых «твердых элементов» в недалеком будущем начнут вытеснять традиционные, производимые на основе сегодняшних технологий. Японские и американские технологи почти одновременно получили особый «твердый электролит», созданный из порошковой смеси различных металлов и специальных полимеров, модификации которого применяют в гальванических элементах и оксидных конденсаторах (ионисторах) сверхбольших емкостей. Гальванический элемент из такого материала при толщине 1 микрон дает напряжение до 0,5 В. Батарея из таких элементов толщиной 0,1 мм и площадью два квадратных сантиметра дает напряжение до 70 В.

Не менее интересно применение «твердых электролитов» для производства новых типов конденсаторов, удельная емкость которых в тысячи раз превзойдет существующие. Электронным компонентам, созданным по новой технологии, можно придавать любую геометрическую форму, что позволит «вписывать» их в печатные платы, а также размещать их поверх других компонентов, увеличивая в десятки раз плотность монтажа. Серийный выпуск батарей и конденсаторов нового типа уже начался.

Как выбрать для дома СВЧ печь

СВЧ печь является ощутимым подспорьем на кухне, дополняя работу плиты, а зачастую даже в чем‑то заменяя ее. Для многих, кто покупает микроволновую печь, как дополнительный прибор для размораживания продуктов и подогревания блюд, она очень быстро становится основным средством для приготовления пищи. СВЧ печь не создает характерной кухонной атмосферы с духотой, жаром и запахами готовки. Причем в течение всего цикла приготовления можно при желании открывать дверцу, перемешивать, добавлять ингредиенты, проверять готовность. И все это без опасений потери тепла и нарушения режима приготовления.

У микроволновых печей высокий коэффициент полезного действия: практически вся электроэнергия идет на приготовление пищи, а не нагревание кухни.

На какие характеристики стоит обращать внимание при покупке микроволновой печи?

В настоящее время выпускаются печи самых разных объемов от 8,5 л до 28 л. Конечно, в «микроволновку» объемом 8,5 л курица вряд ли поместится целиком. Наоборот, печи большого объема рассчитаны на приготовление больших обедов. Они подойдут для больших семей. Стандартный объем, который подойдет для средней семьи – 20–28 л, но в конечном итоге все зависит от личных предпочтений.

Следующий момент, непосредственно связанный с объемом печи – ее размеры. Если кухня чрезвычайно мала, и очень хочется иметь СВЧ печь, обратите внимание на печи небольших размеров. С другой стороны, если размеры кухни позволяют, вы часто принимаете гостей или семья достаточно велика‑как раз подойдут самые большие печи.

Дальше попробуйте определить, для каких целей вы покупаете микроволновую печь. Если просто для разогрева пищи и быстрой разморозки продуктов, то вполне достаточно, чтобы печь имела только один режим «микроволновый» – СВЧ. Это подойдет тем, у кого гриль и конвекция присутствуют в плите, а печь вы покупаете лишь для вспомогательных действий. Кроме того, есть просто любители блюд, приготовленных в микроволновой печи. К тому же приготовление блюд в СВЧ печи занимает значительно меньше времени. Для тех, кто хочет печь пироги и пирожные, рекомендую приобрести печь с конвекцией. Встроенный вентилятор равномерно распределяет горячий воздух, помогая пропечь тесто. Еще один довод в пользу таких печей состоит в том, что сочетание микроволн и конвекции ускоряет процесс приготовления.

Для любителей приготовленных на гриле блюд выпускаются печи с грилем. При выборе такой печи важно помнить, что грили бывают разные, а именно «кварцевые» или «тэновые» – соответственно по принципу нагрева камеры.

Преимущества кварцевого гриля:

• быстрее набирает рабочую мощность;

• занимает меньше места внутри рабочего пространства;

• проще в очистке.

Преимущества тэнового гриля:

• может менять свое положение в зависимости от формы продукта (подниматься, опускаться, наклоняться или устанавливаться вдоль задней стенки);

• печки с этим типом гриля дешевле.

В микроволновых печах, в зависимости от приготавливаемого блюда, можно изменять уровень мощность микроволн:

• 80—150 Вт – режим поддержания готового блюда в горячем состоянии;

• 160–300 Вт – размораживание и приготовление «деликатных» продуктов;

• 400–500 Вт – быстрое размораживание в небольших количествах;

• 560–700 Вт – медленное приготовление или разогрев «деликатных» продуктов;

• 800—1200 Вт – быстрый разогрев и приготовление.

Бытует мнение, что мясо и птица в СВЧ печи получаются более жесткими, чем при традиционном приготовлении. Но если и на обычной плите вы будете готовить мясо или птицу при максимальном нагреве до самого конца, вы тем более получите «подошву». Ошибка в том, что владельцы СВЧ печей ограничиваются установкой времени приготовления, а мощность (если ее не установить специально) выдается 100 %. На практике 100 % мощность используется не часто. Мясо, птицу лучше готовить при 70 % мощности, рыбу, пельмени, тефтели – при 50–70 %. Причем мясо с прожилками жира прогревается заметно быстрее. А жесткую говядину или баранину лучше тушить на мощности 50 %, порезав мелкими кусочками.

Заваривание лекарственных трав хорошо удается, если залить их кипятком и выдержать в «микроволновке» 10–15 мин при мощности 10–30 %.

А если вы хотите быстро приготовить дрожжевое тесто, рекомендую поместить его в камеру СВЧ печи, отрегулировав мощность 10 %.

В блюдах из микроволновой печи витаминов сохраняется намного больше, чем при традиционной готовке на плите. Институт питания Академии наук РФ провел экспертизу приготовленной в микроволновой печи еды. Проверялся уровень сохранения витаминов во время приготовления овощных и мясных блюд. Результат превзошел все ожидания: самый ценный витамин С сохранился после обработки в печи на 75–98 % (каждому виду продуктов соответствуют свои цифры). А при традиционных способах приготовления сохранность витаминов не превышает 38–60 %.

Следующий момент, на который стоит обратить внимание при выборе микроволновой печи – панель управления. Она может быть сенсорной, механической или кнопочной (электронно-механической).

Особенности механической панели управления:

• простота эксплуатации;

• надежность;

• меньше шансов, что включит ребенок.

Особенности кнопочной (электронно-механической)

панели управления:

• удобна в эксплуатации, возможность программирования;

• красивый внешний вид.

Особенности сенсорной панели управления:

• приятный внешний вид;

• большие возможностей при установке исходных значений (возможность программирования процесса приготовления).

Многие модели имеют встроенные рецепты приготовления, например, наиболее часто используемые рецепты блюд запрограммированы. Для того чтобы запустить процесс приготовления достаточно указать вид продукта, его количество и выбрать рецепт. Количество рецептов отличается у разных моделей (как правило, 4–8). В некоторых моделях количество встроенных рецептов достигает нескольких десятков. Использование готовых программ приготовления дает возможность выбрать оптимальный режим и точное время тепловой обработки продуктов, необходимое для приготовления именно данного блюда.

Важным моментом для СВЧ печи является внутреннее покрытие стенок. Чаще всего встречается внутреннее покрытие печей из особой прочной эмали, которую легко содержать в чистоте. Все большее распространение получает внутреннее покрытие из керамики. Оно очень прочное, его трудно поцарапать, и оно такое гладкое, что частички жира и другие загрязнения с трудом удерживаются на этой гладкой поверхности. В противном случае они без труда смываются мягкой губкой.

Покрытие из нержавеющей стали прочное, красивое, выдерживает любые температуры, что очень важно в грилевом и конвекционном режимах. Правда, ухаживать за таким покрытием и поддерживать его чистый блеск несколько сложнее. Часто в дешевых моделях камеры просто окрашены «под эмаль». И этот вариант имеет право на существование.

Покрытие нормально держится, если готовить блюда, не требующие высоких температур и слишком большого времени. Случайное или намеренное нарушение целостности внутреннего покрытия рабочей камеры сразу даст о себе знать – увеличится потребляемая мощность (уменьшится КПД СВЧ-генератора – магнетрона) и увеличится акустический шум.

Причем впоследствии устранить уже образовавшийся шум при работе СВЧ печи не удастся – он будет предательски выдавать дефект.