कॅपेसिटन्स अशा प्रकारे समजले जाते, खरोखर सोपे!

कॅपेसिटर हे सर्किट डिझाईनमध्ये सर्वात जास्त वापरले जाणारे उपकरण आहे, निष्क्रिय घटकांपैकी एक आहे, सक्रिय उपकरण म्हणजे फक्त उर्जा (विद्युत) स्त्रोताची आवश्यकता असते ज्याला सक्रिय उपकरण म्हणतात, डिव्हाइसचा उर्जा (विद्युत) स्त्रोत नसलेला निष्क्रिय उपकरण आहे. .

कॅपेसिटरची भूमिका आणि वापर सामान्यतः अनेक प्रकारचे असतात, जसे की: बायपासची भूमिका, डीकपलिंग, फिल्टरिंग, ऊर्जा साठवण; दोलन, सिंक्रोनाइझेशन आणि वेळेच्या स्थिरतेच्या भूमिकेच्या पूर्णतेमध्ये.

डीसी अलगाव: डीसीला रोखणे आणि एसीला जाऊ देणे हे कार्य आहे.

बायपास (डीकपलिंग) : एसी सर्किटमधील ठराविक समांतर घटकांसाठी कमी-प्रतिबाधा मार्ग प्रदान करते.

बायपास कॅपेसिटर: बायपास कॅपेसिटर, ज्याला डिकपलिंग कॅपेसिटर असेही म्हणतात, हे एक ऊर्जा साठवण यंत्र आहे जे डिव्हाइसला ऊर्जा प्रदान करते. हे कॅपॅसिटरची वारंवारता प्रतिबाधा वैशिष्ट्ये वापरते, आदर्श कॅपेसिटरची वारंवारता वैशिष्ट्ये जसे की वारंवारता वाढते, प्रतिबाधा कमी होते, तलावाप्रमाणेच, ते आउटपुट व्होल्टेज आउटपुट एकसमान बनवू शकते, लोड व्होल्टेज चढउतार कमी करू शकते. बायपास कॅपेसिटर लोड यंत्राच्या पॉवर सप्लाय पिन आणि ग्राउंड पिनच्या शक्य तितक्या जवळ असावे, जे प्रतिबाधाची आवश्यकता आहे.

PCB काढताना, त्या घटकाच्या जवळ असतानाच ते जमिनीची संभाव्य उंची आणि अति व्होल्टेज किंवा इतर सिग्नल ट्रान्समिशनमुळे होणारा आवाज दाबू शकतो याकडे विशेष लक्ष द्या. स्पष्टपणे सांगायचे तर, DC वीज पुरवठ्याचा AC घटक कॅपेसिटरद्वारे वीज पुरवठ्याशी जोडला जातो, जो DC वीज पुरवठा शुद्ध करण्याची भूमिका बजावतो. खालील आकृतीमध्ये C1 हा बायपास कॅपेसिटर आहे आणि रेखाचित्र IC1 च्या शक्य तितक्या जवळ असावे.

डीकपलिंग कॅपेसिटर: डीकपलिंग कॅपेसिटर म्हणजे फिल्टर ऑब्जेक्ट म्हणून आउटपुट सिग्नलचा हस्तक्षेप, डीकपलिंग कॅपेसिटर बॅटरीच्या बरोबरीचे आहे, त्याच्या चार्ज आणि डिस्चार्जचा वापर, ज्यामुळे विद्युत् प्रवाहाच्या उत्परिवर्तनामुळे ॲम्प्लीफाईड सिग्नलला त्रास होणार नाही. . त्याची क्षमता सिग्नलची वारंवारता आणि रिपल्स दाबण्याच्या डिग्रीवर अवलंबून असते आणि डीकपलिंग कॅपेसिटरने ड्राइव्ह सर्किट करंटमधील बदलांची पूर्तता करण्यासाठी आणि एकमेकांमधील कपलिंग हस्तक्षेप टाळण्यासाठी "बॅटरी" भूमिका बजावली आहे.

बायपास कॅपेसिटर प्रत्यक्षात डी-कपल केलेले आहे, परंतु बायपास कॅपेसिटर सामान्यत: उच्च-फ्रिक्वेंसी बायपासचा संदर्भ देते, म्हणजे कमी-प्रतिबाधा सोडण्याच्या मार्गाचा उच्च-फ्रिक्वेंसी स्विचिंग आवाज सुधारण्यासाठी. उच्च-फ्रिक्वेंसी बायपास कॅपेसिटन्स सामान्यतः लहान असते, आणि रेझोनंट फ्रिक्वेंसी सामान्यतः 0.1F, 0.01F, इ. डिकपलिंग कॅपेसिटरची क्षमता सामान्यतः मोठी असते, जी 10F किंवा मोठी असू शकते, सर्किटमधील वितरित पॅरामीटर्सवर अवलंबून असते आणि ड्राइव्ह करंटमधील बदल.

त्यांच्यातील फरक: बायपास म्हणजे इनपुट सिग्नलमधील हस्तक्षेप ऑब्जेक्ट म्हणून फिल्टर करणे आणि डीकपलिंग म्हणजे आउटपुट सिग्नलमधील हस्तक्षेप ऑब्जेक्ट म्हणून फिल्टर करणे म्हणजे हस्तक्षेप सिग्नलला वीज पुरवठ्यावर परत येण्यापासून रोखणे.

कपलिंग: दोन सर्किट्समधील कनेक्शन म्हणून कार्य करते, ज्यामुळे AC सिग्नल पुढे जाऊ शकतात आणि पुढील स्तरावरील सर्किटमध्ये प्रसारित केले जाऊ शकतात.

पूर्वीचे सिग्नल नंतरच्या टप्प्यावर प्रसारित करण्यासाठी आणि नंतरच्या टप्प्यावर पूर्वीच्या डायरेक्ट करंटचा प्रभाव रोखण्यासाठी कपलिंग घटक म्हणून कॅपेसिटरचा वापर केला जातो, जेणेकरून सर्किट डीबगिंग सोपे होते आणि कार्यप्रदर्शन स्थिर होते. कॅपेसिटरशिवाय एसी सिग्नल प्रवर्धन बदलत नसल्यास, परंतु सर्व स्तरांवर कार्यरत बिंदू पुन्हा डिझाइन करणे आवश्यक आहे, पुढील आणि मागील टप्प्यांच्या प्रभावामुळे, कार्यरत बिंदू डीबग करणे खूप कठीण आहे आणि ते साध्य करणे जवळजवळ अशक्य आहे. अनेक स्तर.

फिल्टर: हे सर्किटसाठी खूप महत्वाचे आहे, CPU च्या मागे असलेले कॅपेसिटर ही मुळात ही भूमिका आहे.

म्हणजेच, एफ फ्रिक्वेंसी जितकी जास्त असेल तितका कॅपेसिटरचा प्रतिबाधा Z लहान असेल. जेव्हा कमी वारंवारता, कॅपेसिटन्स सी कारण प्रतिबाधा झेड तुलनेने मोठी असते, तेव्हा उपयुक्त सिग्नल सहजतेने जाऊ शकतात; उच्च वारंवारतेवर, प्रतिबाधा Z मुळे कॅपेसिटर C आधीपासूनच खूपच लहान आहे, जो GND ला शॉर्ट-सर्किटिंग उच्च-फ्रिक्वेंसी आवाजाच्या समतुल्य आहे.

फिल्टर क्रिया: आदर्श कॅपॅसिटन्स, कॅपॅसिटन्स जितका मोठा, प्रतिबाधा जितकी लहान, तितकी उत्तीर्ण होण्याची वारंवारता जास्त. इलेक्ट्रोलाइटिक कॅपॅसिटर सामान्यतः 1uF पेक्षा जास्त असतात, ज्यामध्ये एक मोठा इंडक्टन्स घटक असतो, त्यामुळे उच्च वारंवारतेनंतर प्रतिबाधा मोठा असेल. आपण बऱ्याचदा पाहतो की लहान कॅपॅसिटरच्या समांतर एक मोठा कॅपेसिटन्स इलेक्ट्रोलाइटिक कॅपेसिटर असतो, खरं तर, कमी फ्रिक्वेन्सीद्वारे मोठा कॅपेसिटर असतो, उच्च फ्रिक्वेन्सीद्वारे लहान कॅपॅसिटर असतो, ज्यामुळे उच्च आणि कमी फ्रिक्वेन्सी पूर्णपणे फिल्टर करता येतात. कॅपॅसिटरची वारंवारता जितकी जास्त असेल तितकी जास्त क्षीणता, कॅपेसिटर तलावासारखे आहे, त्यात मोठे बदल घडवून आणण्यासाठी पाण्याचे काही थेंब पुरेसे नाहीत, म्हणजेच व्होल्टेज चढ-उतार ही चांगली वेळ नाही जेव्हा व्होल्टेज बफर केले जाऊ शकते.

आकृती C2 तापमान भरपाई: इतर घटकांच्या अपर्याप्त तापमान अनुकूलतेच्या प्रभावाची भरपाई करून सर्किटची स्थिरता सुधारण्यासाठी.

विश्लेषण: टायमिंग कॅपेसिटरची क्षमता लाइन ऑसीलेटरची दोलन वारंवारता ठरवत असल्याने, टायमिंग कॅपेसिटरची क्षमता खूप स्थिर असणे आवश्यक आहे आणि पर्यावरणातील आर्द्रतेच्या बदलाने बदलत नाही, ज्यामुळे ओसिलेशन वारंवारता लाइन ऑसिलेटर स्थिर. म्हणून, तापमान पूरक करण्यासाठी सकारात्मक आणि नकारात्मक तापमान गुणांक असलेले कॅपेसिटर समांतर वापरले जातात. जेव्हा ऑपरेटिंग तापमान वाढते तेव्हा C1 ची क्षमता वाढत आहे, तर C2 ची क्षमता कमी होत आहे. दोन कॅपेसिटरची समांतर क्षमता ही दोन कॅपेसिटरच्या क्षमतेची बेरीज आहे. एक क्षमता वाढत असताना दुसरी कमी होत असल्याने, एकूण क्षमता मुळात अपरिवर्तित आहे. त्याचप्रमाणे, जेव्हा तापमान कमी होते, तेव्हा एका कॅपेसिटरची क्षमता कमी होते आणि दुसर्याची वाढ होते आणि एकूण क्षमता मुळात अपरिवर्तित असते, ज्यामुळे दोलन वारंवारता स्थिर होते आणि तापमान भरपाईचा उद्देश साध्य होतो.

वेळ: सर्किटची वेळ स्थिरता निर्धारित करण्यासाठी कॅपेसिटरचा वापर रेझिस्टरच्या संयोगाने केला जातो.

जेव्हा इनपुट सिग्नल खालपासून उंचावर जातो, तेव्हा RC सर्किट बफरिंगनंतर इनपुट होते 1. कॅपेसिटर चार्जिंगच्या वैशिष्ट्यामुळे पॉइंट B वरील सिग्नल इनपुट सिग्नलसह लगेच उडी मारत नाही, परंतु हळूहळू वाढण्याची प्रक्रिया असते. पुरेसा मोठा झाल्यावर, बफर 2 पलटतो, परिणामी आउटपुटवर कमी ते उंचावर उडी मारण्यास विलंब होतो.

वेळ स्थिर: उदाहरण म्हणून सामान्य RC मालिका एकात्मिक सर्किट घेतल्यास, जेव्हा इनपुट सिग्नल व्होल्टेज इनपुट एंडला लागू केले जाते, तेव्हा कॅपेसिटरवरील व्होल्टेज हळूहळू वाढते. व्होल्टेजच्या वाढीसह चार्जिंग करंट कमी होतो, रेझिस्टर R आणि कॅपेसिटर C हे इनपुट सिग्नल VI शी मालिकेत जोडलेले असतात आणि कॅपेसिटर C पासून आउटपुट सिग्नल V0, जेव्हा RC (τ) मूल्य आणि इनपुट स्क्वेअर वेव्ह रुंदी tW मीट: τ “tW”, या सर्किटला एकात्मिक सर्किट म्हणतात.

ट्युनिंग: सेल फोन, रेडिओ आणि टेलिव्हिजन संच यांसारख्या फ्रिक्वेंसी-आश्रित सर्किट्सचे पद्धतशीर ट्यूनिंग.

IC ट्यून केलेल्या दोलन सर्किटची रेझोनंट फ्रिक्वेंसी हे IC चे कार्य असल्यामुळे, आम्हाला असे आढळून आले की ऑस्सीलेटिंग सर्किटच्या कमाल ते किमान रेझोनंट फ्रिक्वेंसीचे गुणोत्तर कॅपेसिटन्स रेशोच्या वर्गमूळानुसार बदलते. येथे कॅपॅसिटन्स रेशो कॅपॅसिटन्सच्या गुणोत्तराचा संदर्भ देते जेव्हा रिव्हर्स बायस व्होल्टेज कॅपॅसिटन्सपेक्षा सर्वात कमी असते तेव्हा रिव्हर्स बायस व्होल्टेज सर्वात जास्त असते. म्हणून, सर्किटचे ट्यूनिंग वैशिष्ट्यपूर्ण वक्र (बायस-रेझोनंट फ्रिक्वेन्सी) हे मुळात पॅराबोला आहे.

रेक्टिफायर: अर्ध-बंद कंडक्टर स्विच घटक पूर्वनिर्धारित वेळी चालू किंवा बंद करणे.

ऊर्जा साठवण: जेव्हा आवश्यक असेल तेव्हा सोडण्यासाठी विद्युत ऊर्जा साठवणे. जसे की कॅमेरा फ्लॅश, हीटिंग उपकरणे इ.

सर्वसाधारणपणे, इलेक्ट्रोलाइटिक कॅपॅसिटरमध्ये ऊर्जा संचयनाची भूमिका असेल, विशेष ऊर्जा संचयन कॅपेसिटरसाठी, कॅपेसिटिव्ह ऊर्जा संचयनाची यंत्रणा दुहेरी इलेक्ट्रिक लेयर कॅपेसिटर आणि फॅराडे कॅपेसिटर आहे. त्याचे मुख्य स्वरूप सुपरकॅपेसिटर ऊर्जा संचयन आहे, ज्यामध्ये सुपरकॅपॅसिटर हे दुहेरी विद्युत स्तरांचे तत्त्व वापरून कॅपेसिटर असतात.

जेव्हा सुपरकॅपॅसिटरच्या दोन प्लेट्सवर लागू व्होल्टेज लागू केले जाते, तेव्हा प्लेटचा सकारात्मक इलेक्ट्रोड सकारात्मक चार्ज संचयित करतो आणि नकारात्मक प्लेट नकारात्मक चार्ज संचयित करते, जसे सामान्य कॅपेसिटरमध्ये. सुपरकॅपेसिटरच्या दोन प्लेट्सवरील चार्जद्वारे तयार केलेल्या विद्युत क्षेत्राच्या अंतर्गत, इलेक्ट्रोलाइटच्या अंतर्गत विद्युत क्षेत्राचा समतोल राखण्यासाठी इलेक्ट्रोलाइट आणि इलेक्ट्रोड यांच्यातील इंटरफेसवर विरुद्ध चार्ज तयार होतो.

हे सकारात्मक शुल्क आणि ऋण शुल्क दोन वेगवेगळ्या टप्प्यांमधील संपर्क पृष्ठभागावर विरुद्ध स्थितींमध्ये सकारात्मक आणि ऋण शुल्कांमधील अगदी कमी अंतराने मांडलेले असतात आणि या चार्ज वितरण स्तराला दुहेरी विद्युत स्तर म्हणतात, त्यामुळे विद्युत क्षमता खूप मोठी असते.