Perché i condensatori sono venduti con tolleranze squilibrate?

Versione breve: alcuni condensatori (e presumibilmente altri componenti) sono venduti con tolleranze sbilanciate / asimmetriche. Perché?

Spiegazione:

Molti condensatori ceramici sono contrassegnati, ad esempio, con una tolleranza + 80% -20% o qualcosa di simile sbilanciato.

Ad esempio, diciamo che ho un condensatore con il valore (ammesso) di 17pF e una tolleranza di + 80%, -20%.

(Si prega di ignorare l'abuso di cifre significative.)

• Valore massimo: 17pF * (1 + 80%) = 17pF * 1,8 ≈ 30,6pF
• Valore minimo: 17pF * (1 - 20%) = 17pF * 0,8 ≈ 13,6pF
• Valore medio: (30.6pF + 13.6pF) / 2 ≈ 22.1pF
• Tolleranza sopra la media: (30,6pF - 22,1pF) /22,1pF ≈ + 38,5%
• Tolleranza inferiore alla media: (13,6pF - 22,1pF) /22,1pF ≈ -38,5%

Sarebbe giusto dire che questo presunto condensatore "17pF" è praticamente identico a un condensatore da 22pF con tolleranza del ± 40%.

Con un processo simile, un condensatore da 10000pF + 80% -20% (un valore reale da un catalogo, non inventato) dovrebbe essere lo stesso di un 13000pF di circa ± 40%.

Quindi, se dico di volere un componente di un determinato valore, perché vengo venduto qualcosa che è un po 'più probabile che si superi questo valore? Questo squilibrio è utile a qualcuno?

A differenza dei resistori, il cui prezzo è sostanzialmente indipendente dalla resistenza, tranne a valori estremi che rappresentano meno dello 0,01% del mercato, la maggior parte dei tipi di condensatori ha un costo fortemente legato alla capacità: costa di più realizzare un tappo grande rispetto a un piccolo uno. Inoltre, i condensatori vengono spesso utilizzati in circostanze in cui un tappo più grande di quello specificato potrebbe funzionare meglio di quello specificato, fino a un certo limite, ma il tappo più grande potrebbe non valere un prezzo più elevato.

Supponiamo che un designer determini che un dispositivo ha bisogno di un minimo di 8 uF per funzionare correttamente in una situazione particolare, ma qualsiasi cosa fino a 20 uF funzionerebbe altrettanto bene. Alcuni produttori possono produrre dispositivi entro il +/- 20% del loro obiettivo; altri produttori sono in grado di +/- il 33% del loro obiettivo. Se le tolleranze pubblicate fossero simmetriche, si dovrebbe specificare che la parte potrebbe essere un 10uF +/- 20% o un 12uF +/- 33% - un po 'imbarazzante. Se, tuttavia, i produttori per convenzione utilizzano il -20% per la tolleranza inferiore e regolano la tolleranza superiore in base alle esigenze, è possibile confrontare e sostituire direttamente le parti con tolleranze diverse senza influire sul funzionamento del circuito.

Per lo più vedi una tolleranza del -20% + 80% per le ceramiche con Y nel loro nome. Queste ceramiche hanno una buona densità energetica, ma sono "sciatte" in quanto la capacità finale varia con la temperatura, la tensione applicata e presenta significative variazioni di fabbricazione.

Questi tipi di condensatori hanno senso in applicazioni ad alto volume poiché sono un po 'più economiche da produrre rispetto a quelle con altre ceramiche e tolleranze più strette. Il loro uso principale è per i cappucci di bypass e il filtro secondario sugli alimentatori. In queste applicazioni il circuito può contare su una capacità minima, ma molte altre non causano problemi. I produttori lo sanno e quindi specificano maggiormente questi condensatori per il loro valore minimo garantito rispetto al valore centrale più probabile.

A meno che tu non abbia un'applicazione ad alto volume in cui i piccoli risparmi extra per la ceramica di tipo Y fanno la differenza, starei solo lontano da loro.

Per tolleranza, la valutazione è la variazione consentita dal valore nominale . Come sottolinea Supercat, questo è in genere più utile se non varia molto sul lato negativo, poiché per molte applicazioni (ad es. Capacità di massa) di solito non ti dispiace se la capacità aumenta in modo significativo, ma una riduzione significativa potrebbe causare problemi .

Per contrastare la tolleranza al coefficiente di temperatura, notare che un indice di tolleranza EIA di Z è -20%, + 80%. Questa è l'asimmetria opposta a un coefficiente di temp. V di + 22%, -82%.

Per coefficiente di temperatura:

Penso che la cifra -20%, + 80% indicata per la tolleranza significhi il massimo cambiamento di capacità nell'intervallo di temperatura nominale.
Se osserviamo un tipico dielettrico Y5V (da uno dei fogli dati di Vishays), possiamo vedere che la curva non è simmetrica intorno a 25 dec C (che di solito è da dove proviene il valore contrassegnato). Questo sarebbe valutato come + 20, -70.

Ecco un altro grafico per un elettrolitico in alluminio, con una curva diversa (ma ancora asimmetrica - Probabilmente valutato +10, -20):

Sembra che i codici di tolleranza siano qualunque sia la " tolleranza effettiva" testata "(cioè la variazione massima consentita), quindi ad esempio a +20, -70 verrebbe probabilmente assegnato il codice V (+22, -82) in quanto è garantito essere all'interno di questa valutazione (quindi Y5V)