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关于可变电容器的“精度”问题

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发表于 2017-12-29 08:42:09 | 显示全部楼层 |阅读模式
  可变电容器特别是空气可变电容器,鉴于其工艺上的特点,常有爱好者朋友会觉得存在是否能够确保调节的精度的问题。日前在回答一位坛友的相关问题时写了一些我自己的想法,我把它略修改下另立一帖发在这里备考,亦可供大家讨论参考。

  其实纠结于单一元件上的所谓“精度”,常常会令人抓耳挠腮无果而终。

  电容器与电感器结合使用,才谈得上调节或调谐的精度。一个LC回路存在着相对于中心频率特定百分比的频率宽度,这个宽度被称为“带宽”,也就是通带宽度的意思。在这个通带内,调谐回路有一定的误差而不会越出通过频率的范围,这就给元件的制造公差留下了余地。

  对于单联或者多联可变中的任一联,每一联包含多片组合。商用可变电容器的动片的形状是按照接近角度比-容量比平方的关系设计的,即每转动单位角度,容量的变化接近角度比例的变化的平方。所有收音机的频率度盘也是根据这一关系设计的,因而虽然有不同的型号和容量,但变化规律是一样的。

  动片的形状是冲压出来的,每一片都能够保证形状误差在0.1%以下,特别是体积较大的空气可变电容器,形状误差更小;这很容易理解,在模具的绝对误差不变的情况下,面积越大,绝对误差对面积的比例越小。

  组装成联以后,与定片的距离所形成的动片-定片对,设计上的容量误差也能保证在1%内。从统计的角度来看,在任一转动角度上的总误差是动-定片组误差的均方根值,假如一联由9对动-定片组成,那么总误差是1%除以3,或者0.333%。动-定片组的数量越多,总误差越小。

  通常二联及二联以上的可变电容器的制造精度并不很低,在电容量为最小时的容量差异一般也能做到1%以内。1%是什么概念呢?1%的电容量变化,引起的谐振回路的中心频率变化,等于变化比例的平方根。也就是说,1%的容量变化,导致的频率变化是0.499%。

  普通的高频材料制作的LC回路的-3dB带宽,最高大约能够做到中心频率的0.5%,这相当于具有200之高的品质因素(即Q值;有载Q值等于中心频率与-3dB带宽之比,以下所提到的Q值均为有载Q值)。但这不是必要的并且是昂贵的,重要的是必须通过一定频率范围的信号,以保证解调后的信号不会失真。对于广播接收机,带宽通常是10KHz或正负5KHz。对于电容量最小的位置,例如中波1600KHz,若此时LC回路的Q值为100,则带宽就有16KHz,那么上述0.499%的频率变化是将近8KHz,正处在16KHz的带宽之内,信号不会逃逸,这就保证了调谐的所谓“精度”。

  事实上LC回路的Q值很少超过100,所以它的倒数即带宽与中心频率之比总是大于1%,因而可变电容器普遍优于1%的制造公差,总是能够满足最终的技术要求。

  如果需要超过比0.5%带宽要求还高的选择性,怎么办?好办,选择超外差方案。因为超外差方案能够降低决定选择性的频率,而较低的频率,同样的百分比带宽,就有更低的频率范围绝对值。

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发表于 2017-12-29 08:44:35 来自手机 | 显示全部楼层
百分之一的平方根不是十分之一吗。
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发表于 2017-12-29 08:50:43 | 显示全部楼层
在维修过程中,用LCR测量过空气双联,塑料双联,两联容量差还是超出想象,如低端一联可能是6点几P,一联可能是9点几P,不知道国家标准对两联容量差有什么要求?
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 楼主| 发表于 2017-12-29 08:58:06 | 显示全部楼层
电真空 发表于 2017-12-29 08:44
百分之一的平方根不是十分之一吗。

您觉得这个1%是凭空产生的吗?
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 楼主| 发表于 2017-12-29 09:08:33 | 显示全部楼层
zeng_zww 发表于 2017-12-29 08:50
在维修过程中,用LCR测量过空气双联,塑料双联,两联容量差还是超出想象,如低端一联可能是6点几P,一联可 ...


无论空气双联还是薄膜双联,联与联之间的容量差别,在标准的规定是不大于正负1.5%,但空气双联显然小一些。

联与联之间的容量差别不是问题,在实际的设计中,只要做到容量变化的比例一样,那么剩下的调谐误差就由回路中的可微调的电感来解决了。

在我帖子中的误差,是指联内的动-定片对之间的制造误差,这和联与联之间的同步误差不是一回事。
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发表于 2017-12-29 09:08:38 | 显示全部楼层
longshort 发表于 2017-12-29 08:58
您觉得这个1%是凭空产生的吗?

你自己原文就是说等于变化比例的平方根。
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 楼主| 发表于 2017-12-29 09:10:46 | 显示全部楼层
电真空 发表于 2017-12-29 09:08
你自己原文就是说等于变化比例的平方根。

对呀,什么叫“变化比例”?
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发表于 2017-12-29 09:24:11 | 显示全部楼层
网上有电容比较器卖,用于双联电容生产调试和测试的,
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发表于 2017-12-29 10:00:28 | 显示全部楼层
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发表于 2017-12-29 10:07:25 来自手机 | 显示全部楼层
本帖最后由 电真空 于 2017-12-29 10:11 编辑

编辑没了,重发。
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 楼主| 发表于 2017-12-29 10:09:39 | 显示全部楼层
电真空 发表于 2017-12-29 10:07
我知道楼主想表达的意思是根号下1.1结果等于1.049.但是看他的语言描述并不能准确表达这个意思。稍有点数 ...

您不妨提供下准确的语言表述,也让我学习学习。
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发表于 2017-12-29 10:13:27 来自手机 | 显示全部楼层
岑蓉络阳 发表于 2017-12-29 10:00
我插嘴一下,误差的计算不是算术方法,而是微分或者偏微分的结果,楼主仅仅是粗略估算。

我也知道他想说1.01的平方根是1.00499。但是看他文字描述看不出来。稍有点数学常识的人都知道比值的平方根和平方根的比值是两回事。
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发表于 2017-12-29 10:19:08 来自手机 | 显示全部楼层
longshort 发表于 2017-12-29 10:09
您不妨提供下准确的语言表述,也让我学习学习。

为什么非要用语言描述?写出数学表达式一目了然。
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 楼主| 发表于 2017-12-29 10:20:45 | 显示全部楼层
电真空 发表于 2017-12-29 10:19
为什么非要用语言描述?写出数学表达式一目了然。

无妨,“稍有点数学常识的人”都能看懂。
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发表于 2017-12-29 10:25:59 来自手机 | 显示全部楼层
zeng_zww 发表于 2017-12-29 08:50
在维修过程中,用LCR测量过空气双联,塑料双联,两联容量差还是超出想象,如低端一联可能是6点几P,一联可 ...

如果碰到这样误差大的等容双连,再好別用,实际使用的等用双连两连的相差1PF为宜,调跟踪后的相差除外(调花片)
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