Miernik rezystanci kondensatorów.pdf

Projekty AVT

Miernik

rezystancji

kondensatorów

2404

Układ przeznaczony do badania wła−

ściwości wszelkich kondensatorów

elektrolitycznych, zwłaszcza do prze−

twornic i zasilaczy.

* pomiar rezystancji szeregowej ESR

* możliwość pomiaru pojemności

* sprawdzenie wzrostu temperatury

w warunkach pracy

* łatwa, intuicyjna obsługa

* współpraca z dowolnym

oscyloskopem

Kondensator podczas pracy niewątpliwie

będzie się nagrzewał. Ponieważ rezystancja

Rs nie jest stała, tylko zależy (między inny−

mi) od częstotliwości, problem nadmiernego

wzrostu temperatury „elektrolitów” daje

osobie znać głównie wukładach przetwornic

i zasilaczy impulsowych. Nic więc dziwne−

go, że dla kondensatorów elektrolitycznych

podaje się żywotność w temperaturze

+85°C lub +105°C. Kluczowe znaczenie ma

tu nie maksymalna temperatura otoczenia,

tylko podwyższona temperatura wnętrza

kondensatora, związana z wydzielaniem się

ciepła na rezystancji szeregowej.

Z podanego uzasadnienia jasno widać, że

zastosowanie w układzie filtru kondensatora

o zbyt dużej rezystancji szeregowej Rs może

doprowadzić do wzrostu temperatury wnę−

trza kondensatora znacznie powyżej +100°C,

co w krótkim czasie doprowadzi do awarii.

Problem rezystancji szeregowej kondensa−

torów występuje także w innych dziedzinach,

między innymi w obwodach antenowych

nadajników radiowych, a w mniejszym stop−

niu także w obwodach filtrów klasycznych

zasilaczy z transformatorem sieciowym

50Hz. Dlatego każdy elektronik powinien

przynajmniej z grubsza rozumieć problem re−

zystancji kondensatorów iumieć ją zmierzyć.

Rezystancja Rs, pokazana na rysunku 1 ,

nazywana jest bardzo często ESR − Equiva−

lent Series Resistance, czyli dosłownie za−

stępczą rezystancją szeregową. W tym arty−

kule, zamiast ESR, będzie ona konsekwent−

nie oznaczana Rs.

Niestety, szkodliwej rezystancji wewnę−

trznej z rysunku 1 nie można zmierzyć omo−

mierzem. Trzeba ją badać metodami nieco

bardziej skomplikowanymi. Opisany dalej

przyrząd jest przystawką, pozwalającą okre−

ślić wartość tej rezystancji za pomocą jakie−

gokolwiek oscyloskopu. Układ przeznaczony

jest

przede wszystkim do

pomiaru „elektrolitów”, zarów−

no aluminiowych, jak i tantalo−

wych, ale można nim mierzyć

również rezystancję szeregową

kondensatorów stałych (folio−

wych i ceramicznych) o pojem−

nościach powyżej 10nF. Układ

nie jest natomiast przeznaczony do badań

kondensatorów w.cz. o małej pojemności.

Rys. 1

Tytuł projektu może się wydać spektakular−

nym efektem działalności chochlika drukar−

skiego. Tak jednak nie jest. Opisany przyrząd

jest przystawką, pozwalającą mierzyć rezy−

stancję wewnętrzną kondensatorów. Tylko

początkujący elektronicy uważają, że pojem−

ność to jedyny istotny parametr kondensatora.

Wprawdzie pojemność rzeczywiście jest naj−

ważniejsza, jednak wwielu wypadkach pomi−

nięcie rezystancji wewnętrznej spowoduje, że

układ nie będzie pracował według założeń,

a nawet może ulec uszkodzeniu.

Oto uzasadnienie. Obecnie wiele urządzeń

zawiera przetwornice, zasilacze impulsowe

i podobne układy, gdzie kondensatory elektroli−

tyczne filtrują przebiegi o częstotliwościach rzę−

du dziesiątek anawet setek kiloherców. Konden−

satory te są gwałtownie ładowane i rozładowy−

wane − płynie przez nie znaczny prąd (zmienny)

o dużej częstotliwości. W ogromnej większości

przypadków nie trzeba wgłębiać się wszczegóły

(które są krótko omówione w końcowej części

artykułu). Wystarczy pamiętać o istnieniu rezy−

stancji szeregowej, czyli rozpatrywać prościutki

układ zastępczy zrysunku 1. Prąd zmienny prze−

pływający przez kondensator płynie także przez

rezystancję szeregową Rs, co oczywiście powo−

duje wydzielanie się ciepła (Joule’a). Moc strat

cieplnych określa znany wzór:

P= I 2 * Rs

Opis układu

Podstawową zasadę działania miernika,

a właściwie oscyloskopowej przystawki do

pomiaru rezystancji kondensatorów, ilustruje

rysunek 2 . Badany kondensator jest na prze−

mian ładowany i rozładowywany znacznym

prądem przez rezystor Ra.

Rys. 2

Gdyby kondensator był idealny, przebiegi

wyglądałyby na przykład tak, jak na rysunku

3 . Ale żaden kondensator nie jest idealny. Jak

pokazuje rysunek 4a , w czasie ładowania

oscyloskop pokazuje sumę spadku napięcia na

rezystancji Rs i napięcia na „czystej pojemno−

ści” C. Natomiast w czasie rozładowania na−

pięcie na zaciskach kondensatora jest różnicą

napięcia na „czystym kondensatorze” ispadku

napięcia na rezystancji Rs − rysunek 4b

Elektronika dla Wszystkich

Projekty AVT

pokazuje sytuację, gdy kondensator został

wcześniej naładowany do napięcia U B .

W pierwszej chwili po włączeniu tranzystora

T3, napięcie na „czystym kondensatorze” wy−

nosi U B , a w obwodzie zacznie płynąć prąd

o wartości

I= U B / (Rs+Ra)

Rys. 5

ciu pracy, jest znacznie lepszy od „elektrolita”,

którego pojemność inapięcie pracy wydawały−

by się wystarczające do danego zastosowania.

Schemat ideowy układu pomiarowego

jest pokazany na rysunku 6 . Bramka

U1Ajest generatorem przebiegu prostokątne−

go. Częstotliwość można zmieniać w bardzo

szerokim zakresie, dołączając równolegle do

C9 dowolne kondensatory C1...C8.

Ze względu na obecność diody D1 i rezy−

stora R2, współczynnik wypełnienia przebie−

gu na nóżce 3 U1Awynosi około 20%. Prze−

bieg ten steruje ładowaniem irozładowaniem

badanego kondensatora Cx, dołączonego do

zacisku ARK2, oznaczonego Z1.

Gdy na wyjściu generatora U1A pojawia

się stan niski, zostaje otwarty tranzystor T2,

a T3 jest zamknięty. Badany kondensator Cx

ładuje się przez obwód z rezystorami R9,

R11, R12 (zależnie od ustawienia przełączni−

ka P1). Gdy z kolei na wyjściu generatora

U1A pojawi się stan wysoki, zatyka się T2

aodtyka T3. Badany kondensator zostaje roz−

ładowany w obwodzie z elementami R10,

R13, R14. Trzypozycyjne przełączniki P1

i P2 umożliwiają zmianę rezystancji (prądu)

ładowania i rozładowania w szerokich grani−

cach. Nie bez przyczyny przewidziano czas

ładowania znacznie dłuższy od czasu rozłado−

wania, a prąd ładowania radykalnie mniejszy

od prądu rozładowania − porównaj wartości

rezystancji R9, R11, R12 oraz R10, R13, R14.

Przyczyna jest jak najbardziej praktyczna.

Kondensatory o dużej pojemności mają nie−

wielką rezystancję szeregową, i aby ją zmie−

rzyć, trzeba pracować przy odpowiednio du−

żych prądach. Opisywana przystawka pod−

czas pracy będzie dołączona do jakiegoś zasi−

lacza. Aby nie obciążać nadmiernie zasilacza,

Rys. 3

gdy Ra=Rs. Gdy rezystancja Rs jest większa

od rezystancji Ra, wtedy przebiegi wygląda−

ją mniej więcej tak, jak na rysunku 5c.

Długości odcinków U Ra , U Rs z rysunków 4,

5 są proporcjonalne odpowiednio do zewnę−

trznej rezystancji Ra i rezystancji Rs kon−

densatora. Rysunek 4 pokazuje, że podana

zależność jest słuszna w każdej chwili łado−

wania i rozładowania, ale w praktyce

trzeba mierzyć wysokość „schodków”

w chwili przełączania − zobacz rysunek

5. Tym samym rezystancję Rs można

określić, mierząc na ekranie długość

odcinków U Ra , U Rs i porównując z aktu−

alną wartością Ra, wynikającą z usta−

wienia przełącznika P1 bądź P2.

Wpraktyce niekoniecznie trzeba obli−

czać dokładną wartość rezystancji Rs.

Zresztą ze względu na niecodzienne wła−

ściwości kondensatora, omówione wdal−

szej części artykułu, dolna część „schod−

ka” będzie zaokrąglona. Nie jest to istot−

ne. Najważniejszy jest fakt, że kondensa−

tor podczas testów pracuje w warunkach

zbliżonych do naturalnych i można w bardzo

prosty sposób sprawdzić, na ile się grzeje.

Grzanie to, jak wspomniano, wynika z prze−

pływu prądu przez rezystancję szeregową Rs.

Zazwyczaj wystarczy porównanie „na

oko” właściwości kilku kondensatorów

o różnych pojemnościach, napięciach pra−

cy i różnej budowie . Czym wyższy „scho−

dek”, tym większa rezystancja Rs i tym wię−

cej będzie się grzał kondensator.

Często okaże się, że „tantal”, o znacznie

mniejszej pojemności, albo zwykły „elektro−

lit”, omniejszej pojemności iwiększym napię−

Rys. 4

Jak widać, napięcie U B podzieli się na

dwie części: spadek napięcia na Rs oraz

napięcie na Ra, obserwowane na oscylosko−

pie. Przebieg oglądany na oscyloskopie,

zaznaczony linią czerwoną, będzie miał

swego rodzaju „schodki” − w chwili przełą−

czania pojawi się wyraźny pionowy

odcinek, związany z obecnością rezystancji

wewnętrznej Rs. Rysunek 5 pokazuje kilka

przypadków. Przy jakiejś niewielkiej rezy−

stancji Rs przebiegi będą wyglądać jak na

rysunku 5a. Rysunek 5b pokazuje sytuację,

Rys. 6 Schemat ideowy

Elektronika dla Wszystkich

Projekty AVT

wykorzystano przebieg sterujący o niewiel−

kim współczynniku wypełnienia. Tym sa−

mym kondensator można naładować stosun−

kowo niewielkim prądem przez dłuższy

okres, a potem szybko rozładować dużym

prądem, umożliwiając pomiar nawet niewiel−

kiej rezystancji Rs. Dzięki temu zastosowany

zasilacz nie musi mieć dużej wydajności prą−

dowej − całkowicie wystarczy wydajność 1A,

a nawet mniej.

Ponieważ zastosowany zasilacz może

mieć kiepskie parametry wyjściowe, w przy−

stawce przewidziano miejsce na cztery duże

kondensatory filtrujące. Kondensatory o wy−

ższym napięciu nominalnym mają rezystan−

cję Rs mniejszą niż podobne o niższym na−

pięciu pracy. Choć w czasie pracy przyrząd

będzie zasilany napięciem w zakresie

8...15V, kondensatory filtrujące C12...C15

powinny mieć napięcie nominalne 63V, osta−

tecznie 50V. Chodzi o to, by obwód zasilania

miał jak najmniejszą rezystancję wewnętrz−

ną. W tym wypadku jest to nader istotne, po−

nieważ przebieg na oscyloskopie ma

odzwierciedlać tylko właściwości badanego

kondensatora Cx, a nie kondensatorów filtru−

jących C12...C15.

Oile ogólna za−

sada działania

przyrządu jest ja−

sna, o tyle wyja−

śnienia wymaga

budowa obwodów

sterujących z

bramkami U1B...D

i tranzystorami T1,

T4...T6. Teoretycz−

nie bramki MO−

SFET−ów T2, T3

mogłyby być sterowane wprost z wyjścia

generatora U1A według rysunku 7 albo

w inny prosty sposób. W pierwszej wersji

przyrządu (o czym świadczy płytka modelu

pokazanego na fotografii) przewidziane by−

ły dodatkowe obwody podwajaczy napięcia

z kondensatorami, które umożliwiałyby peł−

ne otwieranie MOSFET−ów nawet przy na−

pięciu zasilającym 4...6V. Próby wykazały,

że obwody takie zdają egzamin przy mniej−

szych częstotliwościach. Jednocześnie pod−

czas testów okazało się możliwe i celowe

poszerzenie możliwości pomiarowych przez

zwiększanie częstotliwości generatora. Dla−

tego przekonstruowano obwody sterujące,

nadając im kształt jak na rysunku 6. Pary

tranzystorów T1, T5 oraz T4, T6 umożli−

wiają szybkie ładowanie pojemności wej−

ściowej tranzystorów MOSFET. T4 i T6

tworzą najprostszy symetryczny wtórnik.

Tranzystory T1, T5 pracujące w układzie

OE zastosowano tylko dlatego, by nie stoso−

wać jeszcze jednej bramki z następnej kost−

ki CMOS. To wymusiło obecność rezysto−

rów R5...R8 ikondensatorów przyspieszają−

cych C10, C11.

Zagadką może być obecność elementów

R3, R4, D2. Pełnią one ważną rolę. W pier−

wotnej wersji przewidziane były dwa dodat−

kowe kondensatory włączone między nóżki

9, 13 amasę. Testy wykazały, że kondensato−

ry takie nie są potrzebne − całkowicie wystar−

czy pojemność wejściowa bramek CMOS,

wynosząca 5...10pF. Rolę elementów

opóźniających ilustrują przebiegi czasowe,

pokazane na rysunku 8 .

Jak widać,

elementy R3,

R4 zapobie−

gają jedno−

czesnemu

przewodze−

niu tranzysto−

rów T2, T3,

a jednocze−

śnie opóźnia−

ją przebiegi,

umożliwiając

obserwację

na jakimkol−

wiek oscylo−

skopie wszystkich zboczy kluczowych prze−

biegów. W większości przypadków, gdy na

ekranie oscyloskopu widoczny będzie jeden

pełny okres albo kilka okresów przebiegu,

opóźnienie nie jest potrzebne. Przy bardziej

szczegółowych badaniach, gdy obserwowa−

ny jest tylko początek przebiegu rozładowa−

nia, obwód opóźniania jest wręcz niezbędny.

Wtedy oscyloskop jest synchronizowany

(wyzwalany) zewnętrznie przebiegiem z ge−

neratora, czyli z punktu B, i dzięki opóźnie−

niu wprowadzanemu przez R3, R4 na ekranie

oscyloskopu na pewno będzie widoczne całe

zbocze. Kto nie do końca zrozumiał, o co

chodzi, przekona się o zaletach takiego

opóźnienia podczas praktycznych prób.

F/50V.

Ponieważ układ jest przystawką inie będzie

używany codziennie, nie przewidziano obudo−

wy. W rogach płytki umieszczono otwory,

które mogą posłużyć do zmontowania nóżek.

Jak wspomniano, po testach modelu

wprowadzono do układu zmiany, dlatego

model pokazany na fotografii różni się kil−

koma szczegółami od schematu i płytki

z rysunków 6 i 9.

W egzemplarzu modelowym pokazanym

na fotografii nie wmontowano kondensatora

C9, auzyskany zakres częstotliwości generato−

ra okazał się całkowicie wystarczający do po−

miaru wszelkich elektrolitów, których pojem−

ność nie jest mniejsza niż 1

Rys. 8

F. Kto chciałby

jeszcze bardziej przesunąć w górę zakres

częstotliwości generatora U1A i mierzyć

Rys. 7

Rys. 9 Schemat montażowy

Elektronika dla Wszystkich

Montaż i uruchomienie

Przystawkę można zmontować na płytce,

pokazanej na rysunku 9 . Montaż nie sprawi

trudności. Montaż należy rozpocząć od wlu−

towania elementów najmniejszych. Pod

układ scalony można dać podstawkę. Prze−

łączniki P1, P2, zgodnie z fotografią, należy

wlutować w płytkę. Rezystory R11...R14 na−

leży wlutować nieco wyżej nad płytką, co po−

lepszy warunki ich chłodzenia.

Nie należy oszczędzać na kondensatorach

filtrujących C12...C15. Powinny mieć jak

największą pojemność ijak najwyższe napię−

cie pracy. W modelu zastosowano dwa o po−

jemności 4700

Projekty AVT

kondensatory stałe (foliowe i ceramiczne)

o mniejszej pojemności, może proporcjonalnie

zmniejszyć wartość R1 iR2, np. do 3k

Ω

, 1k

Ω

18V ze względu na obecność kostek CMOS.

Wwiększości przypadków układ będzie zasi−

lany napięciem 9Vlub 12Vz zasilacza o wy−

dajności 1Alub ostatecznie nawet 0,5A.

Przełącznik (DIP−switch) SW1 umożliwia

dobór potrzebnej częstotliwości. Jeśli badany

kondensator ma pracować wprzetwornicy czy

zasilaczu impulsowym, częstotliwość genera−

tora U1A powinna być zbliżona do planowa−

nej częstotliwości roboczej, by warunki po−

miaru były jak najbardziej zbliżone do rzeczy−

wistych. Oczywiście generalnie biorąc, kon−

densatory można badać przy dowolnej często−

tliwości pracy, co pozwoli zbadać zmiany re−

zystancji Rs w funkcji częstotliwości.

Przełączniki P1, P2, współpracujące z re−

zystorami R9...R14, umożliwiają skokową

regulację prądu ładowania i rozładowania.

Aby obliczyć rezystancję Rs, należy usta−

wić za pomocą SW1 potrzebną częstotli−

wość (za pomocą oscyloskopu), dołączyć

badany kondensator do zacisków Z1 i obser−

wować na oscyloskopie przebieg ładowania

i rozładowania. Przełączając P1 i P2 należy

doprowadzić do sytuacji, gdy wysokość

„schodka” będzie wynosić 10...90% napię−

cia zasilającego.

Jak wyjaśniono wcześniej, porównując

wysokość „schodka” zrezystancją ładowania

lub lepiej rozładowania, można ze znaczną

dokładnością oszacować wartość rezystancji

szeregowej.

W praktyce nie jest to konieczne.

Wystarczy porównać wysokość „schod−

ka” kilku kondensatorów i sprawdzić wzrost

temperatury w warunkach pracy zbliżonych

do naturalnych.

Na podstawie kształtu krzywej ładowania

i rozładowania można także określić pojem−

ność kondensatora. Oile rezystancję szere−

gową mierzy się przy dużych prądach, o tyle

pojemność należy mierzyć przy prądach

możliwie najmniejszych, czyli przy ustawie−

niu przełączników P1, P2 wśrodkowych po−

łożeniach. Wtedy „schodek” bę−

dzie mały, a wynik bardzo zbliżo−

ny do prawdy. Przy jak najmniej−

szej częstotliwości generatora na−

leży odczytać na oscyloskopie sta−

łą czasową T = RC, gdzie C to

„czysta pojemność”, a R to suma

rezystancji wewnętrznej Rs irezy−

stancji (roz)ładowania − czyli R10

bądź R9. Znając stałą czasową T,

można obliczyć C

C = T/ R

Stała czasowa T=RC to czas,

w którym napięcie na kondensatorze wzro−

śnie od zera do 63% napięcia zasilającego,

albo też opadnie ze 100 do 37 procent warto−

ści napięcia zasilającego. Ilustruje to rysu−

nek 12 . Tyle o pomiarze pojemności.

Oprócz sprawdzenia wysokości „schod−

ka”, podczas pomiarów koniecznie trzeba

zwracać uwagę na temperaturę badanego

kondensatora. Testy układu modelowego wy−

kazały, że przy najwyższych częstotliwo−

ściach i większych prądach bardzo łatwo

przegrzać i nieodwracalnie uszkodzić niedu−

że, zwykłe, aluminiowe „elektrolity”.

Pomiary

Pomiary wbrew pozorom przeprowadza

się wbardzo prosty sposób. Co bardzo ważne,

podobnie jak w przypadku miernika cewek,

nie trzeba od razu rozumieć wszystkich szcze−

gółów. Wystarczy pół godziny eksperymen−

tów z różnymi kondensatorami, a wszystko

stanie się jasne. Dlatego nie ma sensu tłuma−

czenie wartykule wszystkich zależności iopi−

sywanie drobiazgowo możliwych przypad−

ków. Trzeba po prostu trochę poeksperymen−

tować przy różnych częstotliwościach i róż−

nych ustawieniach przełączników P1, P2.

Wwiększości przypadków należy zestawić

układ według rysunku 10 . Sondę oscyloskopu

najlepiej dołączyć wprost do końcówek bada−

nego kondensatora.

* Przy sprawdzaniu kondensatorów elek−

trolitycznych należy zwrócić baczną uwagę

na biegunowość − odwrotne włączenie „elek−

trolita” spowoduje jego wybuch i poważne

niebezpieczeństwo dla zdrowia (np. wybicie

oka).

Rys. 12

Tylko dla dociekliwych −

schematy zastępcze

Każdy kondensator ma specyficzne wła−

ściwości i uproszczony schemat zastępczy

zrysunku 1 zupełnie ich nie uwzględnia. Ry−

sunek 13 pokazuje schemat zastępczy kon−

densatora, spotykany w wielu podręczni−

kach. Nie jest to wydumana teoria. Rzeczy−

wisty kondensator naprawdę zachowuje się

tak, jakby oprócz „czystej pojemności” miał

wewnątrz rezystory i cewkę. Ma to duże

znaczenie w układach w.cz. Okazuje się bo−

wiem, że przy odpowiednio dużych często−

tliwościach kondensator zachowuje się... jak

rezystor albo jeszcze gorzej, jak kiepskiej ja−

kości cewka.

Rezystancja równoległa, oznaczona Rp, re−

prezentująca prąd upływu, zazwyczaj ma bardzo

dużą wartość. Najczęściej można ją pominąć.

Jedynie w niezaformowanych kondensatorach

elektrolitycznych prąd upływu jest znaczny.

Gorzej jest ze znaną rezystancją szerego−

wą Rs. Wynika ona z wielu czynników i nie−

stety nie jest stała − zależy między innymi od

częstotliwości.

Przy bardzo dużych częstotliwościach,

rzędu megaherców, trzeba też uwzględnić

indukcyjność doprowadzeń i elektrod. In−

dukcyjność ta (oznaczona L) powoduje, że

kondensator zachowuje się jak szeregowy

obwód rezonansowy. Dla jakiejś częstotli−

wości fg jego oporność (moduł impedancji)

jest najmniejsza. Tylko poniżej tej częstotli−

wości kondensator jest godny swej nazwy.

Powyżej tej częstotliwości zachowuje się

jak cewka − jego oporność rośnie ze wzglę−

du na wzrost reaktancji indukcyjnej. Gene−

ralnie, czym większa pojemność kondensa−

tora, tym mniejsza częstotliwość rezonan−

sowa fg. Rysunek 14 pokazuje przebieg

oporności (modułu impedancji) różnych

kondensatorów: foliowych MKT, ceramicz−

nych oraz „elektrolitów” o pojemnościach

1nF, 10nF, 100nF, 1µF, 10µF i 100µF.

Początkującym elektronikom wydaje się,

że zwiększenie pojemności kondensatora fil−

trującego czy (od)sprzęgającego nigdy nie

zaszkodzi. Tymczasem rysunki 13 i 14

Rys. 10

Rys. 11

Bardziej wnikliwi eksperymentatorzy,

którzy będą chcieli zbadać bliższe szczegóły,

wykorzystają wejście synchronizacji zewnę−

trznej oscyloskopu według rysunku 11 .

Wartość napięcia zasilającego nie jest kry−

tyczna. Nie powinno być niższe niż 8V ze

względu na konieczność pełnego otwarcia

MOSFET−ów. Nie może być większe niż

Elektronika dla Wszystkich

Projekty AVT

wskazują, że przy dużych częstotliwościach

kondensatory o wysokich nominałach mogą

się okazać nawet gorsze od mniejszych

kondensatorów stałych. Tłumaczy to także,

dlaczego zaleca się równolegle do “elektro−

litów” stosować w obwodach zasilania rów−

noległe kondensatory ceramiczne o warto−

ści 10...100nF.

maleje. To również ma zna−

czenie przy dobieraniu „elek−

trolitów” do filtrów przetwor−

nic i zasilaczy impulsowych,

pracujących przy częstotliwo−

ściach 15kHz...500kHz. Czę−

sto się okazuje, że warto za−

stosować kilka mniejszych

kondensatorów zamiast jed−

nego większego.

Schemat zastępczy z rysunku 16 oraz

rysunek 17 wpewnym stopniu ilustrują ko−

lejne szkodliwe zjawisko. Chodzi o to, że

kondensatory (nie tylko elektrolityczne) nie

dają się w pełni rozładować w krótkim cza−

sie. Kondensator naładowany ze źródła na−

pięcia o jakiejś rezystancji wewnętrznej, po

zwarciu zacisków zostaje rozłado−

wany przez niewielką rezystancję

ścieżek i przewodzącego tranzysto−

ra MOSFET. Niestety, nie rozładu−

je się całkowicie. Choć w drugiej

fazie napięcie na zaciskach kon−

densatora szybko zmaleje do zera,

jednak po rozwarciu zacisków

znów pojawi się na nich jakieś na−

pięcie. Co ciekawe, napięcie to na−

rasta stopniowo. Właśnie schemat

zastępczy z rysunku 16 tłumaczy

zachowanie kondensatora podczas

takiej próby (w niektórych konden−

satorach stałych także występuje podobne

zjawisko, ale napięcie resztkowe jest znacz−

nie mniejsze − w grę wchodzi tam inne sub−

telne zjawisko, tzw. absorpcja dielektryczna).

Nie tłumaczy go natomiast ani najprostszy

schemat zastępczy zrysunku 1, ani zrysunku

14. Gdyby kondensator zachowywał się jak

układ zastępczy z rysunku 1, po zwarciu

i rozwarciu końcówek ewentualne napięcie

resztkowe (rys. 17) pojawiałoby się skoko−

wo.

Oprócz tych cech, można rozpatrywać je−

szcze inne − np. wpływ temperatury, starze−

nie, itp. Nie jest to jednak temat artykułu.

W każdym razie praktyczne konsekwencje

opisywanych zjawisk dają się boleśnie od−

czuć nie tylko w układach filtrów przetwor−

nic, ale na przykład przy próbach skonstruo−

wania generatora przebiegu prostokątnego

o małym współczynniku wypełnienia − kon−

densatory, zwłaszcza wszelkie elektrolity, nie

dadzą się szybko rozładować − porównaj ry−

sunki 16 i 17. Właśnie kłopoty z takim gene−

ratorem zaowocowały powstaniem opisywa−

nego przyrządu.

Powyższe rozważania wska−

zują, że nawet tak „prymitywny”

element jak kondensator może

wniektórych układach spowodo−

wać przykre niespodzianki. Dla−

tego każdy, kto próbuje konstruować jakie−

kolwiek układy elektroniczne, powinien wy−

konać opisany miernik, przetestować posia−

dane kondensatory i wyrobić sobie jasną opi−

Rys. 17

Rys. 13

nię o rezystancji szeregowej zwykłych alu−

miniowych „elektrolitów”, „tantali” oraz

kondensatorów stałych foliowych iceramicz−

nych o większych pojemnościach (powyżej

100nF).

Rys. 14

Piotr Górecki

Zbigniew Orłowski

Wykaz elementów

Rezystory

R1 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..12k

Ω

R2,,R5−R8 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..3,,3k

Ω

R4 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..150k Ω

R9 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..1k Ω 0,,5W

R10 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..10 Ω 0,,5W

R11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..100

Trzeba lojalnie przyznać, że schemat za−

stępczy z rysunku 13 też nie uwzględnia

wszystkich właściwości kondensatora.

Zwłaszcza w kondensatorach elektrolitycz−

nych występują nieoczekiwane zjawiska.

Dlatego czasem w podręcznikach spotyka

się inne schematy zastępcze „elektrolita”,

na przykład jak na rysunkach 15 i 16 . Łań−

cuch ogniw RC z rysunku 16 na pewno po−

woduje jakieś opóźnienie − tym większe, im

większa jest rezystancja. Ponadto, ze

względu na to opóźnienie, czym większa

częstotliwość, tym mniej sekcji jest czyn−

nych. Przy dużych częstotliwościach czyn−

ne będą tylko pierwsze sekcje.

Ω

0,,5W

R12 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..10

Ω

R14 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..0,,1 Ω 5W

Kondensatory

C1,,C1A,,C2 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..1µF

C12−C15 .. .. ..4sztt.. 1000µF//63V llub 2sztt.. 2200µF//63V

llub 2sztt.. 4700µF//50V

C3 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..330nF

C4 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. 100nF

C5 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..33nF

C6,,C10,,C11 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..10nF

C7 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..3,,3nF

C8 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..1nF

C9 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..0......82pF (75pF))

Półprzewodniki

D1,,D2 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..1N4148

T1 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. BC558

T2 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. BUZ71

T3 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. BUZ11

T4,,T5 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..BC548

T6 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..BC558

U1 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..4093

Pozostałe

P1,,P2 .. .. .. .. prrzełłączniik 3−pozycyjjny jjednoobwodowy

SW1 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. DIIP SWIITCH 8

ARK2

Ω

Rys. 15

Rys. 16

Nawet takie bardzo uproszczone rozu−

mowanie tłumaczy, dlaczego wraz ze

zwiększaniem częstotliwości pojemność

kondensatora elektrolitycznego znacząco

Komplet podzespołów z płytką jest

dostępny w sieci handlowej AVT jako

kit szkolny AVT−2404

Elektronika dla Wszystkich

R3 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..47k

R13 .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ..1

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: