Key Takeaways
● Aflați despre formulele de conversie a capacității în impedanță.
● Obțineți o mai bună înțelegere a modului în care capacitatea și impedanța interacționează.
● Aflați mai multe despre importanța impedanței în analiza circuitelor de curent alternativ.
Capacitate și relația sa cu impedanța
Domeniul electronicii conține diverși parametri care măsoară, asistă și afectează funcționalitatea, precum și performanța fiecărui dispozitiv electronic. Acești parametri afectează deciziile inițiale și finale de proiectare.
Parametrii precum capacitatea și impedanța trebuie să rămână în limitele acceptabile de proiectare sau chiar și cea mai precisă proiectare nu va reuși să ofere rezultatul funcțional dorit. Mai mult, există cazuri în care conversia unui parametru în echivalentul altuia este o cerință. O astfel de conversie, cum ar fi capacitatea în impedanță, este o cerință a analizei detaliate a circuitelor de curent alternativ.
Capacitori și capacitate
Componenta asociată cu capacitatea este, desigur, un condensator, iar capacitatea unui sistem de a stoca o sarcină electrică se numește capacitate. În fizică, aceasta reprezintă raportul dintre modificarea unei sarcini electrice într-un sistem în raport cu o modificare a potențialului electric al acestuia. În ambele cazuri, unitatea standard de capacitate este faradul.
Aceste componente electronice pasive stochează energie sub forma unui câmp electrostatic. În forma sa cea mai pură, un condensator încorporează două plăci conductoare separate de un material izolator numit dielectric. Capacitatea unui condensator este direct proporțională cu suprafața plăcilor sale și invers proporțională cu separarea dintre aceste plăci. Cu toate acestea, capacitatea netă depinde, de asemenea, de constanta dielectrică a substanței care separă plăcile.
Când convertim impedanța unui condensator, folosim formula Z = -jX. Rețineți că reactanța este un parametru mai lipsit de ambiguitate și definește câtă rezistență va avea un condensator la o anumită frecvență. După cum s-a afirmat anterior, cunoașterea impedanței este necesară pentru o analiză detaliată a circuitelor de curent alternativ.
Inductorul și impedanța
Înțelegerea impedanței într-un circuit de curent alternativ
Impedanța este rezistența activă a unui circuit electric sau a unei componente la curent alternativ din efectele combinate ale reactanței și rezistenței ohmice. Cu alte cuvinte, impedanța este extinderea principiilor de rezistență în circuitele de curent alternativ. De asemenea, definim impedanța ca fiind orice obstrucție sau măsura opoziției unui curent electric față de fluxul de energie la aplicarea tensiunii.
Definiția mai tehnică este opoziția totală oferită de un circuit electric la fluxul de curent alternativ de o singură frecvență. Pe scurt, este o combinație de reactanță și rezistență pe care o măsurăm în ohmi și o reprezentăm cu simbolul Z.
Reactanța (X) exprimă rezistența unei componente la curent alternativ, în timp ce impedanța (Z) indică rezistența unei componente atât la curent alternativ, cât și la curent continuu. O prezentăm ca număr complex prin utilizarea următoarei formule: Z = R + jX. În mod ideal, impedanța unui rezistor este echivalentă cu rezistența sa. În aceste condiții, partea reală sau efectivă a impedanței este rezistența, iar partea imaginară este nulă sau zero.
Conversia capacității în impedanță
Există calculatoare de reactanță capacitivă care vă permit să determinați impedanța unui condensator, cu condiția să aveți valoarea capacității sale (C) și frecvența semnalului care trece prin el (f). Se introduce capacitatea în farade, picofarade, microfarade sau nanofarade și frecvența în unități de GHz, MHz, kHz sau Hz. De exemplu, o capacitate de 2 farads la o frecvență de 100 hertzi va produce o impedanță de 0,0008 ohmi.
Acesta este formula necesară pentru a calcula valorile de mai sus:
Acum înțelegem parametrii unui rezistor ideal în care impedanța sa este egală cu rezistența sa. Cu toate acestea, impedanța unui condensator perfect este egală cu mărimea reactanței sale, deși acești doi parametri nu sunt identici. Exprimăm reactanța ca un număr obișnuit în ohmi, iar impedanța condensatorului este reactanța înmulțită cu -j. Acest lucru se corelează cu următoarea formulă: Z = -jX. În acest context, termenul -j reprezintă defazajul de 90 de grade care are loc între curent și tensiune într-un circuit pur capacitiv.
Utilizarea ecuației de conversie
În urma utilizării ecuației de mai sus (XC = 1/ωC = 1/2πƒC), puteți obține reactanța unui condensator, iar pentru a o converti în impedanța unui condensator puteți utiliza formula Z = -jX. Rețineți că reactanța este o valoare parametrică mai aparentă și discerne câtă rezistență are un condensator la o anumită frecvență.
Din ecuațiile de mai sus reiese că reactanța unui condensator este invers proporțională atât cu capacitatea, cât și cu frecvența. Prin urmare, o capacitate mai mare și o frecvență mai mare se traduc printr-o reactanță mai mică. Această relație inversă între frecvență și reactanță facilitează utilizarea condensatoarelor pentru a bloca componentele de joasă frecvență ale unui semnal, permițând în același timp trecerea componentelor de înaltă frecvență.
Capacitatea într-un circuit de curent alternativ este ușor de perceput, dar impedanța este cea care reprezintă o cerință a unei analize amănunțite a circuitului de curent alternativ. În mod logic, acest lucru înseamnă că obținerea unei mai bune înțelegeri a importanței modului în care acești doi parametri interacționează este primordială.
Înfășurarea firului de cupru al inductorului
Având circuite funcționale și fiabile depinde de existența setului potrivit de software de proiectare și analiză care să vă ajute să vă creați circuitele, modelele de simulare și amprentele. Caracteristicile de proiectare front-end de la Cadence se integrează cu puternicul simulator PSpice pentru a crea sistemul software ideal pentru proiectarea și simularea circuitelor.
Dacă doriți să aflați mai multe despre modul în care Cadence are soluția potrivită pentru dumneavoastră, discutați cu noi și cu echipa noastră de experți.