Warum gibt es 1-pF-Kondensatoren?

Welche Anwendungen finden Ingenieure für Kondensatoren mit 1 pF oder niedrigeren Werten?

Dies ist die Art von Wert, den man mit zwei nahe beieinander liegenden Drahtstücken oder zwei Spuren erhält.

Und würden Sie sich lieber auf einen Kondensator verlassen, um diesen Wert zu liefern, oder auf die unbekannten dielektrischen Eigenschaften Ihrer Leiterplattenmaterialien in dieser Hinsicht oder auf die Präzision von jemandem, der zwei Drahtstücke dicht aneinanderlötet?
Ja, aber wo würde ein solcher Wert verwendet werden - welcher Zweig von EE?
Wie alle? RF (suchen Sie nach Schaltplänen). Digital (Quarzoszillatorschaltungen). Wirklich, es sieht nur klein aus.
Hochfrequenz (Hunderte von MHz oder mehr) verwenden häufig kleine Picofarad-Wertkappen bei der Signalfilterung und -konditionierung. Manchmal WERDEN sie aus Kupfergeometrie auf der Leiterplatte selbst konstruiert, anstatt diskrete Kondensatoren zu verwenden.
@Wossname: Im Allgemeinen jedoch in hochanspruchsvollen/präzisen Mikrowellenschaltkreisen, bei denen der Preis keine Rolle spielt und Sie eine genaue Kontrolle über das Leiterplattenmaterial, die Kupfer- und Goldbeschichtungsdicke haben. Aber auch dort mischt man echte Kondensatoren mit Distributed-Elements-Filtern.
@PlasmaHH, klingt wie eine Antwort für mich :)
Manchmal ist es praktisch, zwei Längen isolierten Drahts zu wickeln, um den Kondensator zu bilden, und Bits vom Ende abzuschneiden, um ihn abzustimmen.
@Chu alias Gimmick-Kondensator , aber die sind nicht wirklich für die Massenproduktion geeignet.
Hochspannungsdämpfer.
10pf-Kappen gibt es seit mehr als einem halben Jahrhundert, sogar in Vakuumröhrenschaltungen, die als „Rattennester“ um Anschlussstreifen und die Röhrensockel herum gebaut wurden. Es sollte nicht überraschen, dass die Miniaturisierung und die Verschiebung des Frequenzbereichs von Hunderten von MHz auf GHz den "nützlichen" Bereich der Kappenwerte seitdem um den Faktor 10 reduziert hat!

Antworten (5)

Der kleinste Kondensator, den ich kürzlich in einem Filter in einem 6-GHz-Empfänger verwendet habe, war 0,5 pF. Es gab dort auch einige 2-nH-Induktoren, und man könnte argumentieren, dass diese mit ein paar mm Spur hergestellt werden könnten. Beide waren jedoch kleiner als die entsprechende Art, sie in Kupfer zu implementieren.

Vielleicht wichtiger als die Größe ist, dass es sich um diskrete Komponenten handelte. Als ich den Kondensator von 0,4 pF auf 0,5 pF ändern wollte, um den Filter neu abzustimmen, musste ich die Platine nicht neu drehen; Ich habe gerade die Stückliste geändert.

Würde die Verwendung von Schienen anstelle einer hergestellten Komponente auch zu einem weniger konsistenten Produkt führen? Sagen wir zum Beispiel, von Charge zu Charge können sich die tatsächlichen Eigenschaften der Leiterplattenproduktion ändern, oder sogar wenn Sie sich entscheiden, die Leiterplattenhersteller zu wechseln, stelle ich mir vor.
@BigHomie Bei diesen Frequenzen wechseln Sie den Board-Lieferanten nicht ohne einen Re-Spin. Sie können sogar eine Teststrecke für den Pre-Population-Test in das Panel aufnehmen.
@Neil_UK Könnten Sie die spezifischen Designgründe erläutern, aus denen Sie solche Kapazitätswerte benötigten, und was Ihre Änderung von 0,4 pF auf 0,5 pF erforderlich machte? Ich bin mir auch nicht sicher, was zu so kleinen Werten führen würde, und die kleinsten Werte, die ich verwendet habe, sind 22 pF-Kappen auf einem Quarzkristall, einfach weil das Datenblatt des Kristalls dies vorschreibt.
Wahrscheinlich ein Tiefpassfilter, um Shannons Theorem für den ADC zu erfüllen?
Ich sehe nicht, dass jemand ausdrücklich darauf hingewiesen hat, dass Sie die Leiterplatte (und den Rest der Umgebung) IMMER als Kondensator verwenden - es ist nicht "dies oder das", es ist "dies oder (dies und das)". Sie können eine Obergrenze von 0,5 pF angeben, aber die Schaltung wird aufgrund all der Parasiten > 0,5 pF sehen, weshalb @SeanHoulihane darauf hinweist, dass ein Wechsel des Board-Anbieters möglicherweise einen Board-Spin erfordert. Allerdings nicht immer - Sie können möglicherweise Komponentenwerte ändern (per @Neil_UK) oder einfach nur Glück haben.

Ich verwende einen 0,8-pF-Kondensator in einem Fotodioden-Transimpedanzverstärker (TIA) über dem Rückkopplungswiderstand, um die Rauschverstärkung des Operationsverstärkers zu reduzieren, und ich habe ausgewählte Testkondensatoren ab 0,5 pF aufwärts verwendet, um einen 400-MHz-Colpitt-basierten VCO zu zentralisieren.

Ich habe auch einen 1-pF-Kondensator in einem Quadratur-FM-Detektor zum Ansteuern des Tanks verwendet, damit ich ein hohes Q und die notwendige Phasenverschiebung von 90 Grad erhalte.

Sie finden sie auch in Antennenanpassungsschaltungen für RFID- Lesegeräte.

Hier ist eine gute Impedanzanpassung zwischen Sender und Antenne für eine gute Leistung unerlässlich, und Sie werden normalerweise die Feinabstimmung mit Kondensatoren vornehmen.

Eine Fehlanpassung von 1 pF kann leicht einen Unterschied von 20 % bei der Ausgangsleistung und damit beim Leseabstand bewirken.

Sie verwenden nicht nur 1 pF oder kleinere Kondensatoren. Sie werden normalerweise parallel zu einem größeren Kondensator verwendet. Wenn Ihre Schaltung also irgendwo einen 19-pF-Kondensator benötigt, verwenden Sie 18 pF und 1 pF parallel.

Warum nicht 10 pF und 9,1 pF parallel verwenden, fragen Sie sich vielleicht: Der Grund dafür ist, dass es schwierig ist, Kondensatoren mit einer Toleranz von 1% unter 10 pF zu finden. Kleine Werte haben eine absolute Toleranz von - sagen wir mal - +/- 0,3 pF.

Sie erhalten eine bessere Gesamtpräzision, wenn Sie ein präzises 18-pF-Teil parallel zu einer nicht so guten 1-pF-Kappe verwenden.

Ich verwende manchmal Kapitälchen, um die Kapazität in Filtern anzupassen. So etwas wie ein State-Variable-Filter im 100-kHz-Bereich (nicht oft 1 pF, aber 2,2 oder 3,3 sind keine Seltenheit.)

Zusätzlich zu den Antworten aller anderen neigen diskrete Kondensatoren dazu, weniger verlustbehaftet zu sein als die einer eingebetteten Lösung. Im Fall eines C0G oder eines geeigneten Mikrowellen-Dielektrikums kann der diskrete Kondensator um eine Größenordnung weniger verlustbehaftet sein als ein Standard-PCB-Material wie FR4. Weniger Verlust bedeutet, dass Ihre Filter eine geringere Dämpfung und einen höheren Q haben, was dazu beiträgt, unerwünschte Frequenzen zu blockieren oder stabilere PLLs usw.

Warum gibt es 1-pF-Kondensatoren?
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