المكثف هو الجهاز الأكثر استخدامًا في تصميم الدوائر، وهو أحد المكونات السلبية، الجهاز النشط هو ببساطة الحاجة إلى مصدر طاقة (كهربائي) للجهاز يسمى الجهاز النشط، بدون مصدر طاقة (كهربائي) للجهاز هو جهاز سلبي .
دور واستخدام المكثفات عموما أنواع كثيرة، مثل: دور الالتفافية، والفصل، والتصفية، وتخزين الطاقة؛في اكتمال التذبذب والتزامن ودور الزمن الثابت.
عزل التيار المستمر: تتمثل الوظيفة في منع مرور التيار المستمر والسماح للتيار المتردد بالمرور.
تجاوز (فصل): يوفر مسارًا منخفض المقاومة لبعض المكونات المتوازية في دائرة التيار المتردد.
مكثف الالتفافية: المكثف الالتفافي، المعروف أيضًا باسم مكثف الفصل، هو جهاز تخزين الطاقة الذي يوفر الطاقة للجهاز.يستخدم خصائص مقاومة التردد للمكثف، وخصائص التردد للمكثف المثالي مع زيادة التردد، وتقليل المعاوقة، تمامًا مثل البركة، يمكن أن يجعل خرج جهد الخرج موحدًا، ويقلل من تقلب جهد الحمل.يجب أن يكون مكثف الالتفافية قريبًا قدر الإمكان من طرف مصدر الطاقة والمنفذ الأرضي لجهاز التحميل، وهو متطلبات المعاوقة.
عند رسم لوحة PCB، انتبه بشكل خاص إلى حقيقة أنه فقط عندما تكون قريبة من أحد المكونات، يمكنها منع الارتفاع المحتمل للأرض والضوضاء الناتجة عن الجهد الزائد أو أي إرسال إشارة آخر.بصراحة، يقترن مكون التيار المتردد لمصدر طاقة التيار المستمر بمصدر الطاقة من خلال المكثف، الذي يلعب دور تنقية مصدر طاقة التيار المستمر.C1 هو المكثف الالتفافي في الشكل التالي، ويجب أن يكون الرسم أقرب ما يمكن إلى IC1.
مكثف الفصل: مكثف الفصل هو تداخل إشارة الإخراج ككائن الفلتر، ومكثف الفصل يعادل البطارية، واستخدام شحنها وتفريغها، حتى لا تنزعج الإشارة المضخمة بسبب تحور التيار. .وتعتمد قدرته على تردد الإشارة ودرجة كبت التموجات، ومن المقرر أن يلعب مكثف الفصل دور "البطارية" لمواجهة التغيرات في تيار دائرة القيادة وتجنب تداخل الاقتران بين بعضها البعض.
يتم في الواقع فصل مكثف الالتفافية، لكن مكثف الالتفافية يشير عمومًا إلى تجاوز التردد العالي، أي لتحسين ضوضاء التبديل عالية التردد لمسار تحرير منخفض المعاوقة.السعة الالتفافية عالية التردد صغيرة بشكل عام، وتردد الرنين بشكل عام هو 0.1F، 0.01F، إلخ. سعة مكثف الفصل كبيرة بشكل عام، والتي قد تكون 10F أو أكبر، اعتمادًا على المعلمات الموزعة في الدائرة و التغيير في محرك الأقراص الحالي.
الفرق بينهما: الالتفافية هي تصفية التداخل في إشارة الإدخال ككائن، والفصل هو تصفية التداخل في إشارة الخرج ككائن لمنع إشارة التداخل من العودة إلى مصدر الطاقة.
الاقتران: يعمل كوصلة بين دائرتين، مما يسمح لإشارات التيار المتردد بالمرور والانتقال إلى دائرة المستوى التالي.
يتم استخدام المكثف كعنصر اقتران من أجل نقل الإشارة السابقة إلى المرحلة الأخيرة، ومنع تأثير التيار المباشر السابق على المرحلة الأخيرة، بحيث يكون تصحيح أخطاء الدائرة بسيطًا ويكون الأداء مستقرًا.إذا لم يتغير تضخيم إشارة التيار المتردد بدون مكثف، ولكن يجب إعادة تصميم نقطة العمل على جميع المستويات، نظرًا لتأثير المرحلتين الأمامية والخلفية، فإن تصحيح أخطاء نقطة العمل أمر صعب للغاية، ويكاد يكون من المستحيل تحقيقه عند مستويات متعددة.
الفلتر: هذا مهم جدًا للدائرة، فالمكثف الموجود خلف وحدة المعالجة المركزية هو في الأساس هذا الدور.
أي أنه كلما زاد التردد f، قلت الممانعة Z للمكثف.عندما يكون التردد المنخفض، السعة C لأن المعاوقة Z كبيرة نسبيًا، يمكن أن تمر الإشارات المفيدة بسلاسة؛عند التردد العالي، يكون المكثف C صغيرًا جدًا بالفعل بسبب المعاوقة Z، والتي تعادل ضوضاء عالية التردد لدائرة قصر GND.
عمل الفلتر: السعة المثالية، كلما كانت السعة أكبر، كلما كانت المعاوقة أصغر، كلما زاد تردد المرور.تكون المكثفات الإلكتروليتية بشكل عام أكثر من 1 فائق التوهج، والتي تحتوي على مكون محاثة كبير، وبالتالي فإن المعاوقة ستكون كبيرة بعد التردد العالي.غالبًا ما نرى أنه في بعض الأحيان يكون هناك مكثف كهربائي كبير السعة بالتوازي مع مكثف صغير، في الواقع، مكثف كبير من خلال التردد المنخفض، وسعة صغيرة من خلال التردد العالي، وذلك لتصفية الترددات العالية والمنخفضة بالكامل.كلما زاد تردد المكثف، زاد التوهين، فالمكثف يشبه البركة، بضع قطرات من الماء لا تكفي لإحداث تغيير كبير فيه، أي أن تقلب الجهد ليس وقتًا رائعًا عندما يمكن تخزينها مؤقتا الجهد.
الشكل C2 تعويض درجة الحرارة: لتحسين استقرار الدائرة عن طريق التعويض عن تأثير عدم القدرة على التكيف مع درجة الحرارة للمكونات الأخرى.
التحليل: لأن سعة مكثف التوقيت تحدد تردد تذبذب خط المذبذب، فيشترط أن تكون سعة مكثف التوقيت مستقرة جداً ولا تتغير مع تغير الرطوبة البيئية، وذلك لجعل تردد تذبذب الخط متذبذباً. مذبذب الخط مستقر.لذلك، يتم استخدام المكثفات ذات معاملات درجة الحرارة الإيجابية والسلبية بالتوازي لتنفيذ تكامل درجة الحرارة.عندما ترتفع درجة حرارة التشغيل، تزداد قدرة C1، بينما تتناقص قدرة C2.السعة الإجمالية لمكثفين متصلين على التوازي هي مجموع سعات مكثفين.نظرًا لأن إحدى السعة تتزايد بينما تتناقص الأخرى، فإن السعة الإجمالية لم تتغير بشكل أساسي.وبالمثل، عندما تنخفض درجة الحرارة، تقل سعة أحد المكثفات وتزداد سعة الآخر، ولا تتغير السعة الإجمالية بشكل أساسي، مما يؤدي إلى استقرار تردد التذبذب وتحقيق الغرض من تعويض درجة الحرارة.
التوقيت: يتم استخدام المكثف مع المقاومة لتحديد ثابت الوقت للدائرة.
عندما تقفز إشارة الدخل من منخفض إلى مرتفع، يتم إدخال دائرة RC بعد التخزين المؤقت 1. خاصية شحن المكثف تجعل الإشارة عند النقطة B لا تقفز مباشرة مع إشارة الدخل، ولكن لديها عملية زيادة تدريجية.عندما يكون المخزن المؤقت كبيرًا بدرجة كافية، يقلب المخزن المؤقت 2، مما يؤدي إلى قفزة متأخرة من المستوى الأدنى إلى المستوى الأعلى عند الإخراج.
ثابت الوقت: بأخذ الدائرة المتكاملة من سلسلة RC الشائعة كمثال، عندما يتم تطبيق جهد إشارة الدخل على طرف الإدخال، يرتفع الجهد على المكثف تدريجيًا.يتناقص تيار الشحن مع ارتفاع الجهد، ويتم توصيل المقاوم R والمكثف C على التوالي بإشارة الدخل VI، وإشارة الخرج V0 من المكثف C، عندما تكون قيمة RC (τ) وموجة مربعة الإدخال العرض tW يلتقي: τ "tW"، وتسمى هذه الدائرة بالدائرة المتكاملة.
الضبط: الضبط المنهجي للدوائر المعتمدة على التردد، مثل الهواتف المحمولة وأجهزة الراديو وأجهزة التلفزيون.
نظرًا لأن تردد الرنين للدائرة المتذبذبة المضبوطة بواسطة IC هو دالة للدائرة المتكاملة، نجد أن نسبة الحد الأقصى إلى الحد الأدنى لتردد الرنين للدائرة المتذبذبة يختلف مع الجذر التربيعي لنسبة السعة.تشير نسبة السعة هنا إلى نسبة السعة عندما يكون جهد التحيز العكسي هو الأدنى إلى السعة عندما يكون جهد التحيز العكسي هو الأعلى.لذلك، فإن منحنى الضبط المميز للدائرة (تردد الرنين المتحيز) هو في الأساس قطع مكافئ.
المقوم: تشغيل أو إيقاف تشغيل عنصر مفتاح موصل شبه مغلق في وقت محدد مسبقًا.
تخزين الطاقة: تخزين الطاقة الكهربائية لإطلاقها عند الضرورة.مثل فلاش الكاميرا، ومعدات التدفئة، وما إلى ذلك.
بشكل عام، المكثفات الإلكتروليتية سيكون لها دور تخزين الطاقة، بالنسبة لمكثفات تخزين الطاقة الخاصة، فإن آلية تخزين الطاقة السعوية هي مكثفات كهربائية مزدوجة الطبقة ومكثفات فاراداي.شكلها الرئيسي هو تخزين طاقة المكثفات الفائقة، حيث تكون المكثفات الفائقة عبارة عن مكثفات تستخدم مبدأ الطبقات الكهربائية المزدوجة.
عندما يتم تطبيق الجهد المطبق على لوحتي المكثف الفائق، يخزن القطب الموجب للوحة الشحنة الموجبة، ويخزن اللوحة السالبة الشحنة السالبة، كما هو الحال في المكثفات العادية.تحت المجال الكهربائي الناتج عن الشحنة الموجودة على لوحتي المكثف الفائق، تتشكل الشحنة المعاكسة على السطح البيني بين الإلكتروليت والقطب لموازنة المجال الكهربائي الداخلي للإلكتروليت.
يتم ترتيب هذه الشحنة الموجبة والشحنة السالبة في مواقع متقابلة على سطح التلامس بين مرحلتين مختلفتين مع وجود فجوة قصيرة جدًا بين الشحنات الموجبة والسالبة، وتسمى طبقة توزيع الشحنة هذه بالطبقة الكهربائية المزدوجة، وبالتالي تكون القدرة الكهربائية كبيرة جدًا.
وقت النشر: 15 أغسطس 2023