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可变电容器
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发表于Tue Aug 08 14:04:02 CST 2017   |  只看该作者 1# 电梯直达

可变电容器


1、概述

可变电容器,简称“可变电容、可调电容”(英文:Variable / adjustable Capacitor),是一种电容量可以在一定范围内连续调节、可变的电容器。 其原理,一般是通过改变极片间相对的有效面积或片间距离,它的电容量就相应地变化。可变电容,一般在无线电(如收音机、电视机)或NFC/RFID读卡器等设备的各种调谐及振荡电路中作为调谐、补偿电容器/校正电容器广泛使用。以下是常见的一些可变电容器的模样:


2、结构及工作原理

不论是哪一类可变电容器,其电极都是由两组相互绝缘的金属片组成。下面,我们以最早期的空气介质可变电容器(可变电容器里的一种电容)来说明其结构和工作原理: 如图2所示,两组电极中固定不变的一组为定片,能转动的一组为动片,动片与定片之间以空气作为介质。当转动空气介质可变电容器的动片使之全部旋进定片间时,其电容量为最大;反之,将动片全部旋出定片间时,电容量最小。

    实际应用中,几只可变电容器的动片可合装在同一转轴上,组成同轴可变的电容器(俗称双联、三联、甚至N联等)。可变电容器都有一个长柄,可装上拉线或拨盘调节。因此,空气介质可变电容器又分为空气单连可变电容器(简称空气单连)和空气双连可变电容器(简称空气双连,它由两组动片、定片组成,可以同轴同步旋转)。


3、分类(T台展示)

可变电容器按其使用的介质材料可分为空气介质可变电容器和固体介质可变电容器

  3-1、空气介质可变电容器

空气介质可变电容器就是以空气为介质的电容器,由多片可180°转动的动片与多片固定的定片组成,它的电容量在一定范围内连续可调。当将动片全部旋进定片间时,其电容量为最大;反之,将动片全部全部旋出定片间时,电容量最小。如下图(图3)所示为空气介质可变电容器的典型外观:

 空气介质可变电容器具有能精确调节电容量、介质损耗小(即Q值高)、稳定性好、寿命长、体积较大、绝缘电阻高等特点。这种空气介质可变电容器一般用在收音机、电子仪器、高频信号发生器、通信设备及有关电子设备中。

3-2、固体介质可变电容器

固体介质可变电容器分为密封单连可变电容器(简称密封单联)、密封双连可变电容器(简称密封双联,它有两组动片、定片及介质,可同轴同步旋转)和密封四联可变电容器(简称密封四联,它有四且动、定片及介质)。其优点是体积小、重量轻;缺点是杂声大、易磨损。

结构上,固体介质可变电容器是在其动片与定片(动、定片均为不规则的半圆形金属片)之间加下云母片或塑料(聚苯乙烯等材料)薄膜作为介质,外壳为透明塑料。其常见外观,如下图(图4)所示所示:

   如(图5)所示,密封单连可变电容器主要用在简易收音机或电子仪器中;密封双连可变电容器用在晶体管收音机和有关电子仪器、电子设备中;密封四连可变电容器常用在AM/FM多波段收音机中。所以,现在大家明白了吧,你在调台的时候,其实是在改变电容值,最终实现了无线电谐振频率的改变。


 

3-3、真空电容器


真空电容器(如图6所示)就是以真空作为介质的电容器。这种电容器的电极组是采用高导无氧铜带通过一整套高精度模具一道道引伸而形成的一组同心圆柱形电极被密封在一个真空容器中。因此其性能稳定可靠,不容易产生飞弧、电晕等现象。真空电容器与其他介质的电容器相比,具有耐压高(可达几十万伏)、体积小、损耗低、额定电流大、性能稳定可靠等特点。一般应用在军用广播通讯设备、高能粒子加速器、半导体制造设备、医疗分析仪及治疗仪等。


3-4、微电容器

微调电容(英文名称: Timmer Capacitor)也是是一种可变电容器只是容量变化范围较小,通常只有几皮法到几十皮法,并且调整后固定于某个电容值。

微调电容器是半固定可调节电容器,其静电容量可以自由的改变。一般来说,1次设定后基本上就无需变动。相比一般的电容器,微调电容器增加了静电容量调整的功能,其原理(方法)主要有以下的3种,通常大多都是采用了方法1

方法1 改变电极重叠面积。

方法2 改变电极重叠间的距离。

方法3 改变电介质的相对介电常数。

按材质结构分,微调电容分可为瓷介微调电容器、薄膜微调电容器、云母微调电容器、活塞式微调电容、拉线微调电容器等多种。 下面我们分别简单介绍一下


3-4-1 、瓷介微调电容器

该电容器是用陶瓷作为介质的,是目前较常见的微调电容。其在动片(瓷片)与定片(瓷片)上均镀有半圆形的银层,通过旋转动片来改变两银片之间的距离,即可改变电容量的大小。这类电容如图7所示(比如: 立创商城的C10478C10480等)

3-4-2、薄膜微调电容器

薄膜微调电容器是用有机塑料薄膜作为介质,即在动片与定片(动、定片均为不规则半圆形金属片)之间加上有机塑料薄膜,调节动片上的螺钉,使动片旋转,即可改变电容量。

薄膜微调电容器一般分为双微调和四微调。有的密封双连或密封四连可变电容器上自带薄膜微调电容器,将双连或四连与微调电容器制作为一体,将微调电容器安装在外壳顶部,使用和调整就方便了。这类电容如图8所示

3-4-3 云母微调电容器

该电容器是通过螺钉调节片与定片之间的距离来改变电容量的。动片为具有弹性的铜片或铝片,定片为固定金属片,其表面贴有一层云母薄片作为介质。云母微调电容器有单微调和双微调之分,电容量均可以反复调节。这类电容如图9所示:


3-4-4、活塞式微调电容器

该类电容用可微调的金属杆做内电极,以烧渗银层做外电极,以玻璃管或陶瓷管做介质。它的微调精度很高,常用于精密电子仪器中。这类电容如图10所示:

3-4-5、拉线微调电容器

拉线微调电容器早期用于收音机的振荡电路中作为补偿电容,它是以镀银瓷管基体作定片,外面缠绕的细金属丝(一般为细铜线)为动片,减小金属丝的圈数,即可改变电容量。其缺点是金属丝一旦拉掉后,即无法恢复原来的[电容量,其电容量只能从大调到小。【备注: 目前无实物图片可参考

除此之外,现在市面上还出现了一下半导体性质的数控可变电容器(不是变容二极管),比如日本村田公司出品的LXRW系列产品,它可以通过施加在端子上的电压来改变静电容量值,实现50%电容量的改变。如图11所示,3V左右的低电压即可操控电容量50%的变化!


4、应用案例

    应用例1: 震荡电路的频率调整

     无源晶振外围的附加电容量的调整,微调电容器被用在晶振固有误差的调整上。

    用途,如:无线电子装置、无线电子门锁、手表等等。

    应用例2: 天线的匹配

    由于天线本身形状的歪斜,绕曲的不同,电感 (L) 会发生变化。通过使用微调电容器来调整电容值 (C) ,可以调整到需要的频率。

   用途,如:无线通信设备、手机、RFID /NFC读卡器等等。

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