I condensatori si trovano in quasi tutti i dispositivi elettronici e servono diverse applicazioni essenziali nella progettazione di circuiti. I condensatori forniscono opzioni di filtro flessibili, riduzione del rumore, accumulo di energia e capacità di rilevamento per i progettisti, tra gli altri usi.
In questa guida, diamo un'occhiata alla varietà di usi dei condensatori nei prodotti e nelle apparecchiature elettroniche.
A cosa servono i condensatori?
In combinazione con i resistori, i condensatori sono spesso usati come elemento principale dei filtri selettivi in frequenza. I modelli e le topologie di filtri disponibili sono numerosi. Questi possono essere adattati per frequenza e prestazioni selezionando i valori e la qualità dei componenti appropriati. I tipi di design dei filtri includono:
- Filtro passa alto
- Filtro passa basso
- Filtro passa banda
- Filtro arresto banda
- Filtro Notch
- Filtro tutto pass
- Filtro di equalizzazione
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I condensatori svolgono un ruolo fondamentale nel funzionamento dell'elettronica digitale proteggendo i microchip sensibili dal rumore sul segnale di alimentazione. Questo rumore può causare comportamenti anomali. I condensatori utilizzati in questa applicazione sono chiamati condensatori di disaccoppiamento. Questi condensatori dovrebbero essere posizionati vicino a ciascun microchip per essere efficaci perché le tracce del circuito agiscono come antenne e raccolgono il rumore dall'ambiente circostante. I condensatori di disaccoppiamento e di bypass vengono utilizzati anche in qualsiasi area di un circuito per ridurre l'impatto complessivo del rumore elettrico.
Condensatori di accoppiamento o blocco CC
I condensatori possono trasmettere segnali CA mentre bloccano la CC e possono essere utilizzati per separare i componenti CA e CC di un segnale. Il valore del condensatore non deve essere preciso o accurato per l'accoppiamento. Tuttavia, dovrebbe essere un valore elevato, poiché la reattanza del condensatore determina le prestazioni nelle applicazioni di accoppiamento.
Condensatori soppressori
Nei circuiti in cui viene azionato un carico ad alta induttanza, come un motore o un trasformatore, possono verificarsi grandi picchi di potenza transitori poiché l'energia immagazzinata nel carico induttivo viene scaricata improvvisamente. Questa scarica può danneggiare componenti e contatti.
L'applicazione di un condensatore può limitare, o attenuare, il picco di tensione attraverso il circuito, rendendo il funzionamento più sicuro e il circuito più affidabile. L'uso di una tecnica di snobbamento nei circuiti a bassa potenza evita che i picchi creino interferenze indesiderate a radiofrequenza. Questa interferenza genera un comportamento anomalo nei circuiti e causa difficoltà nell'ottenere la certificazione e l'approvazione del prodotto.
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I condensatori sono piccole batterie che offrono capacità di accumulo di energia uniche oltre a quelle delle batterie a reazione chimica. Quando è richiesta molta potenza in un breve periodo di tempo, i grandi condensatori e i banchi di condensatori sono un'opzione superiore per molte applicazioni. I banchi di condensatori immagazzinano energia per applicazioni come laser pulsati, radar, acceleratori di particelle e cannoni ferroviari. Un'applicazione comune del condensatore a impulsi è nel flash delle fotocamere usa e getta, che viene caricato e poi scaricato rapidamente attraverso il flash, fornendo un grande impulso di corrente.
Applicazioni di circuiti risonanti o accordati
Mentre resistori, condensatori e induttori creano filtri, alcune combinazioni possono provocare una risonanza che amplifica il segnale di ingresso. Questi circuiti amplificano i segnali alla frequenza di risonanza, creano un' alta tensione da ingressi a bassa tensione e sono usati come oscillatori e filtri sintonizzati. Nei circuiti risonanti, è necessario prestare attenzione per selezionare i componenti che possono sopravvivere alle tensioni che ogni componente vede attraverso di esso, altrimenti si guasterà rapidamente.
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Il rilevamento capacitivo è recentemente diventato una caratteristica comune nei dispositivi avanzati di elettronica di consumo. Tuttavia, i sensori capacitivi sono stati utilizzati per decenni in varie applicazioni per posizioni, umidità, livello dei fluidi, controllo della qualità di produzione e accelerazione. Il rilevamento capacitivo funziona rilevando un cambiamento nella capacità dell'ambiente locale attraverso un cambiamento nel dielettrico, un cambiamento nella distanza tra le piastre del condensatore o un cambiamento nell'area di un condensatore.
Sicurezza condensatore
Come componenti di accumulo di energia, i condensatori possono immagazzinare quantità pericolose di energia. Questo elevato livello di energia può causare scosse elettriche mortali e danni alle apparecchiature anche quando un condensatore viene scollegato dall'alimentazione per un periodo di tempo considerevole. Per questo motivo, è sempre una buona idea scaricare i condensatori prima di intervenire sulle apparecchiature elettriche.
I condensatori elettrolitici tendono a guastarsi violentemente in determinate condizioni, specialmente se la tensione su un condensatore elettrolitico polarizzato è invertita. I condensatori utilizzati nelle applicazioni ad alta potenza e ad alta tensione possono anche guastarsi violentemente poiché i materiali dielettrici si rompono e vaporizzano.
