Конденсаторы: керамика, электролиты и маркировка 104

Разбор коробки с деталями после очередного маркетплейса: горсть плоских керамических дисков, на каждом три цифры — 104, 221, 103, и ряд алюминиевых бочонков с надписями 470 мкФ 16 В. Пару лет назад я собирал фильтр питания из урока про сглаживание шины и взял первую попавшуюся керамику с кодом 101 — сто пикофарад вместо нужных сотен микрофарад. Схема продолжала перезагружаться, и час я подозревал макетку, провода и карму, хотя виновата была маркировка, которую я читать не умел.

Этот урок — конденсаторная грамота. Разбираемся, как из трёх цифр на корпусе достать номинал и не утонуть в трёх системах единиц сразу: даташиты пишут в микрофарадах, магазины — в нанофарадах, а на корпусе пикофарады. Потом — две породы: керамика, которая неполярна и глушит быстрые иголки, и электролит, который держит большую ёмкость, но требует правильной стороны включения. Зачем конденсатор вообще нужен на шине и как считать ёмкость под бросок тока — в уроке выше; здесь чистое чтение корпусов и расстановка по местам.

К концу вы будете разбирать код 104 за секунду, различать керамику и электролит по одной форме корпуса и знать два места, куда эти детали ставят по умолчанию: керамика — к ножкам питания каждого чипа, электролит — рядом с мотором.

Правило чтения одно на все три цифры: первые две — значащие, третья — сколько нулей к ним приписать, а результат — пикофарады. Код 104 раскладывается как десять и четыре нуля: 100 000 пикофарад. Дальше лестница единиц: тысяча пикофарад — один нанофарад, тысяча нанофарад — один микрофарад. Значит, 104 — это 100 нФ, то есть 0,1 мкФ: самая ходовая деталь ардуинщика, та самая, что живёт между 5V и GND у каждого чипа. Код 475 — сорок семь и пять нулей — 4 700 000 пикофарад, то есть 4,7 мкФ.

Почему производители не пишут сразу в нанофарадах? История: конденсаторная маркировка старше моды на нанофарады, а место на диске — два квадратных миллиметра, туда не влезает ни «100n», ни «0.1u». Отсюда зоопарк: один и тот же конденсатор в магазине называется 100 нФ, в даташите — 0,1 мкФ, на корпусе — 104. Привыкнешь — и перевод пойдёт в уме, как таблица умножения.

Буква после кода — допуск по ёмкости: J — пять процентов, K — десять, M — двадцать. Для обвязки питания допуск безразличен: там значимо само наличие конденсатора, а не его точная величина. Для частотных фильтров, где ёмкость входит в расчёт, берите K или J. Ещё два формата: две цифры без множителя («22») — голые пикофарады, а запись с точкой («.1») — сразу микрофарады.

Керамика — плоский диск или прямоугольная пластина: между обкладками сидит керамический диэлектрик. Ёмкости маленькие, от единиц пикофарад до единиц микрофарад, зато конструкция без рулона даёт крошечную индуктивность — керамика работает на частотах, где электролит уже и не конденсатор вовсе. Полярности нет: втыкайте любой стороной. Цена — копейки, поэтому в стартовых наборах их мешок.

Электролит — алюминиевый бочонок: две ленты фольги с прокладкой из пропитанной бумаги, скатанные в рулон. Отсюда большая ёмкость — от единиц микрофарад до десятков тысяч — и главный недостаток: рулон придаёт индуктивность, и на крутых фронтах бочонок сдаётся. Полярность есть и жёсткая: полоса на корпусе — минус. Третья порода, танталовая, компактнее и стабильнее, но переполюсовку переживает ещё хуже алюминия и стоит заметнее; в наборах её почти не бывает, так что держите в голове и идите дальше.

Рабочая расстановка у меня такая: керамика 104 у ножек питания каждого чипа и у разъёма питания, электролит 470-1000 мкФ — рядом с мотором или сервой и на входе внешнего питания. Коллекторный мотор просаживает шину рывками на каждом щёточном переходе, и без бочонка поблизости плата ловит перезагрузки в самый интересный момент — тот самый сценарий из первого абзаца. Моторы я включаю не напрямую, а через ключ из урока про транзистор 2N2222, и конденсаторы стоят по обе стороны ключа.

Скетч читает число из монитора через parseInt и разбирает его на значащие цифры и множитель делением и остатком: kod / 10 отрезает третью цифру, kod % 10 забирает её как число нулей, дальше цикл приписывает нули умножением. Это те же две операции, которыми потом разбираются байты и регистры, так что калькулятор заодно разминка. Доедающий цикл после parseInt нужен из-за хвоста строки: символы, которые прискакали вместе с числом, остались бы в буфере и превратили следующий ввод в мусор.

Честные границы калькулятора: он понимает трёхзначные коды с множителем до семи и двузначные без множителя, но не знает четырёхзначную точную маркировку, где значащих цифр три, и не смотрит на буквы допуска. Корпуса крупнее единиц микрофарад маркируются прямой надписью в микрофарадах — это территория электролитов, и калькулятор туда не ходит.