【收藏】可變電容器的基礎知識與應用
2017-06-30 10:50:32閱讀量:21002來源:立創商城
一. 概述
可變電容器,簡稱"可變電容、可調電容"(英文:Variable / adjustable Capacitor),是一種電容量可以在一定范圍內連續調節、可變的電容器。 其原理,一般是通過改變極片間相對的有效面積或片間距離,它的電容量就相應地變化。可變電容,一般在無線電(如收音機、電視機)或NFC/RFID讀卡器等設備的各種調諧及振蕩電路中作為調諧、補償電容器/校正電容器廣泛使用。以下是常見的一些可變電容器的模樣:
可變電容器的電氣原理符號見圖1所示: 用一個斜的箭頭穿過常規的電容符號來表示其容量是可變的,而帶T型的釘字頭(或箭頭)表示容值可改變較少,屬微調型電容器。
二. 結構及工作原理
不論是哪一類可變電容器,其電極都是由兩組相互絕緣的金屬片組成。下面,我們以最早期的空氣介質可變電容器(可變電容器里的一種電容)來說明其結構和工作原理: 如圖2所示,兩組電極中固定不變的一組為定片,能轉動的一組為動片,動片與定片之間以空氣作為介質。當轉動空氣介質可變電容器的動片使之全部旋進定片間時,其電容量為最大;反之,將動片全部旋出定片間時,電容量最小。
實際應用中,幾只可變電容器的動片可合裝在同一轉軸上,組成同軸可變的電容器(俗稱雙聯、三聯、甚至N聯等)。可變電容器都有一個長柄,可裝上拉線或撥盤調節。因此,空氣介質可變電容器又分為空氣單連可變電容器(簡稱空氣單連)和空氣雙連可變電容器(簡稱空氣雙連,它由兩組動片、定片組成,可以同軸同步旋轉)。
三. 分類(T臺展示)
可變電容器按其使用的介質材料可分為空氣介質可變電容器和固體介質可變電容器。
1. 空氣介質可變電容器
空氣介質可變電容器就是以空氣為介質的電容器,由多片可180°轉動的動片與多片固定的定片組成,它的電容量在一定范圍內連續可調。當將動片全部旋進定片間時,其電容量為最大;反之,將動片全部全部旋出定片間時,電容量最小。如下圖(圖3)所示為空氣介質可變電容器的典型外觀:
空氣介質可變電容器具有能精確調節電容量、介質損耗小(即Q值高)、穩定性好、壽命長、體積較大、絕緣電阻高等特點。這種空氣介質可變電容器一般用在收音機、電子儀器、高頻信號發生器、通信設備及有關電子設備中。
2. 固體介質可變電容器
固體介質可變電容器分為密封單連可變電容器(簡稱密封單聯)、密封雙連可變電容器(簡稱密封雙聯,它有兩組動片、定片及介質,可同軸同步旋轉)和密封四聯可變電容器(簡稱密封四聯,它有四且動、定片及介質)。其優點是體積小、重量輕;缺點是雜聲大、易磨損。
結構上,固體介質可變電容器是在其動片與定片(動、定片均為不規則的半圓形金屬片)之間加下云母片或塑料(聚苯乙烯等材料)薄膜作為介質,外殼為透明塑料。其常見外觀,如下圖(圖4)所示所示:
如(圖5)所示,密封單連可變電容器主要用在簡易收音機或電子儀器中;密封雙連可變電容器用在晶體管收音機和有關電子儀器、電子設備中;密封四連可變電容器常用在AM/FM多波段收音機中。所以,現在大家明白了吧,你在調臺的時候,其實是在改變電容值,最終實現了無線電諧振頻率的改變。
3. 真空電容器
真空電容器(如圖6所示)就是以真空作為介質的電容器。這種電容器的電極組是采用高導無氧銅帶通過一整套高精度模具一道道引伸而形成的一組同心圓柱形電極被密封在一個真空容器中。因此其性能穩定可靠,不容易產生飛弧、電暈等現象。真空電容器與其他介質的電容器相比,具有耐壓高(可達幾十萬伏)、體積小、損耗低、額定電流大、性能穩定可靠等特點。一般應用在軍用廣播通訊設備、高能粒子加速器、半導體制造設備、醫療分析儀及治療儀等。
4. 微調電容器
微調電容(英文名稱: Timmer Capacitor)也是是一種可變電容器只是容量變化范圍較小,通常只有幾皮法到幾十皮法,并且調整后固定于某個電容值。
微調電容器是半固定可調節電容器,其靜電容量可以自由的改變。一般來說,1次設定后基本上就無需變動。相比一般的電容器,微調電容器增加了靜電容量調整的功能,其原理(方法)主要有以下的3種,通常大多都是采用了方法1。
方法1:改變電極重疊面積。
方法2:改變電極重疊間的距離。
方法3:改變電介質的相對介電常數。
按材質結構分,微調電容分可為瓷介微調電容器、薄膜微調電容器、云母微調電容器、活塞式微調電容、拉線微調電容器等多種。 下面我們分別簡單介紹一下:
①瓷介微調電容器
該電容器是用陶瓷作為介質的,是目前較常見的微調電容。其在動片(瓷片)與定片(瓷片)上均鍍有半圓形的銀層,通過旋轉動片來改變兩銀片之間的距離,即可改變電容量的大小。這類電容如圖7所示(比如: 立創商城的C10478、C10480等)
②薄膜微調電容器
薄膜微調電容器是用有機塑料薄膜作為介質,即在動片與定片(動、定片均為不規則半圓形金屬片)之間加上有機塑料薄膜,調節動片上的螺釘,使動片旋轉,即可改變電容量。
薄膜微調電容器一般分為雙微調和四微調。有的密封雙連或密封四連可變電容器上自帶薄膜微調電容器,將雙連或四連與微調電容器制作為一體,將微調電容器安裝在外殼頂部,使用和調整就方便了。這類電容如圖8所示:
③云母微調電容器
該電容器是通過螺釘調節片與定片之間的距離來改變電容量的。動片為具有彈性的銅片或鋁片,定片為固定金屬片,其表面貼有一層云母薄片作為介質。云母微調電容器有單微調和雙微調之分,電容量均可以反復調節。這類電容如圖9所示:
④活塞式微調電容器
該類電容用可微調的金屬桿做內電極,以燒滲銀層做外電極,以玻璃管或陶瓷管做介質。它的微調精度很高,常用于精密電子儀器中。這類電容如圖10所示:
⑤拉線微調電容器
拉線微調電容器早期用于收音機的振蕩電路中作為補償電容,它是以鍍銀瓷管基體作定片,外面纏繞的細金屬絲(一般為細銅線)為動片,減小金屬絲的圈數,即可改變電容量。其缺點是金屬絲一旦拉掉后,即無法恢復原來的[電容量,其電容量只能從大調到小。【備注: 目前無實物圖片可參考 】
除此之外,現在市面上還出現了一下半導體性質的數控可變電容器(不是變容二極管),比如日本村田公司出品的LXRW系列產品,它可以通過施加在端子上的電壓來改變靜電容量值,實現50%電容量的改變。如圖11所示,3V左右的低電壓即可操控電容量50%的變化!
四. 應用案例
應用例1:震蕩電路的頻率調整
無源晶振外圍的附加電容量的調整,微調電容器被用在晶振固有誤差的調整上。
用途,如:無線電子裝置、無線電子門鎖、手表等等。
應用例2:天線的匹配
由于天線本身形狀的歪斜,繞曲的不同,電感 (L)會發生變化。
通過使用微調電容器來調整電容值(C),可以調整到需要的頻率。
用途,如:無線通信設備、手機、RFID /NFC讀卡器等等。

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