Сегодня рассмотрим следующую тему: Что такое пассивные электронные компоненты: конденсаторы, кварцы/фильтры/линии задержки, индуктивности/дроссели, резисторы
Пассивные компоненты — это элементы, которые не усиливают сигнал и не требуют отдельного питания для своей “работы” (в отличие от активных — транзисторов, микросхем и т. п.). Они формируют поведение цепей: фильтруют, делят напряжение, задают частоты, согласуют линии, ограничивают токи, накапливают и отдают энергию.
Ниже — обзор четырёх ключевых групп пассивных компонентов, их параметров и практики выбора.
Конденсаторы
Конденсатор накапливает заряд и “противится” быстрым изменениям напряжения. Поэтому он:
• развязывает питание (decoupling),
• сглаживает пульсации (bulk),
• фильтрует сигналы (RC/LC-фильтры),
• формирует задержки/временные константы (RC),
• участвует в резонансных контурах (LC),
• может использоваться для связи по переменному току (AC coupling).
Основные типы
• Керамические (MLCC): самые массовые для развязки и высоких частот.
• Электролитические (Al/полимерные): большие ёмкости для “bulk”.
• Танталовые: компактные, но требовательны к режимам (особенно к импульсам).
• Плёночные: хорошие потери/стабильность, часто в аудио/силовой части/измерениях.
Ключевые параметры
• Ёмкость (C) и допуск.
• Номинальное напряжение (брать с запасом).
• ESR/ESL (эквивалентное последовательное сопротивление/индуктивность) — критично для импульсных нагрузок и ВЧ.
• Ток пульсаций (ripple current) — для электролитов/полимеров.
• Температурный коэффициент и класс диэлектрика:
• C0G/NP0 — стабильные, для ВЧ/точных цепей.
• X7R/X5R — универсальные, но ёмкость “падает” при DC bias.
• Саморезонансная частота (SRF) — где конденсатор перестаёт быть “конденсатором” и начинает вести себя как индуктивность.
Практика выбора
• Для развязки у микросхем: обычно комбинация нескольких MLCC (например “маленький” для ВЧ + “побольше” для НЧ) плюс bulk на шине питания.
• В точных фильтрах и генераторах: C0G/NP0.
• В силовой части: смотрим ESR, ripple, температуру и ресурс.
Кварцы, фильтры, линии задержки
Эта группа объединяет компоненты, которые задают/стабилизируют частоту, фильтруют спектр или обеспечивают временную обработку.
Кварцевые резонаторы и генераторы
Кварц (кварцевый резонатор) — пьезоэлектрический элемент с очень высокой добротностью, который задаёт частоту для тактирования.
• Резонатор требует внешней обвязки (емкости нагрузки, иногда резистор/усилитель в МК).
• Кварцевый генератор (oscillator) — это модуль “кварц + электроника”, на выходе сразу тактовый сигнал.
Ключевые параметры:
• частота,
• точность (ppm) и стабильность по температуре/временю,
• load capacitance (CL) — важно для кварцев в классической схеме,
• ESR и допустимый уровень возбуждения (drive level),
• старение (aging),
• тип: обычный кварц, TCXO (темпокомпенсированный), OCXO (термостатированный — дорого, но очень стабильно).
Практика:
• для МК часто достаточно обычного кварца или MEMS-осциллятора;
• для радиочастоты/точного времени — TCXO/OCXO.
Фильтры (RC/LC/керамические/SAW/BAW)
Фильтры бывают:
• дискретные RC/LC (на резисторах, конденсаторах, индуктивностях),
• керамические фильтры (часто в ПЧ),
• SAW/BAW (поверхностные/объёмные акустические волны) — распространены в RF для узкополосной фильтрации.
Параметры фильтра:
• центральная частота, полоса пропускания,
• потери (insertion loss),
• подавление вне полосы,
• согласование по импедансу (часто 50 Ом в RF),
• температурная стабильность.
Линии задержки
Линия задержки создаёт фиксированную задержку сигнала. Это может быть:
• коаксиальная/микрополосковая линия (геометрия на плате),
• дискретный компонент (для определённой задержки),
• акустическая линия задержки (в специализированных применениях).
Где применяют:
• выравнивание фаз/таймингов,
• согласование фронтов,
• антидребезг/формирование импульсов в логике (реже сейчас),
• тестовые/измерительные стенды.
Параметры:
• задержка (нс),
• затухание,
• полоса частот,
• импеданс.
Индуктивности и дроссели
Индуктивность накапливает энергию в магнитном поле и “противится” изменению тока. Поэтому она:
• формирует LC-фильтры,
• используется в импульсных DC/DC (buck/boost/flyback),
• подавляет помехи (дроссели, ферритовые бусины),
• участвует в согласовании и резонансах (RF).
Типы
• Индуктивности (катушки) — “обычная” L.
• Дроссели питания — рассчитаны на токи и энергию в импульсных преобразователях.
• Ферритовые бусины (ferrite bead) — частотнозависимое сопротивление для подавления ВЧ помех (это не “чистая L”).
• Дроссели общего режима (common-mode chokes) — подавляют помехи на дифференциальных линиях (USB, Ethernet, питание).
Ключевые параметры
• Индуктивность (L) и допуск.
• DCR (сопротивление обмотки) — влияет на потери и нагрев.
• Ток насыщения (Isat) — при превышении индуктивность резко падает.
• Допустимый ток/нагрев (Irms, temp rise).
• SRF — саморезонанс
• Материал и тип сердечника (влияет на потери и насыщение).
Практика выбора
• Для DC/DC: сначала расчёт по топологии и частоте, потом подбор по Isat, DCR и потерям.
• Для подавления шумов: ферритовые бусины выбирают по графику импеданса на нужных частотах и по току.
• Для линий: common-mode дроссели подбирают под стандарт и скорость интерфейса.
Резисторы
Резистор задаёт сопротивление и рассеивает мощность. Применения:
• делители напряжения,
• подтяжки (pull-up/pull-down),
• ограничение тока (LED, входы),
• шунты для измерения тока,
• термисторы (NTC/PTC) — температурная зависимость,
• задающие цепи в фильтрах/усилителях/опорных делителях.
Основные типы
• Чип-резисторы (SMD thick film) — массовые, недорогие.
• Тонкоплёночные (thin film) — точнее и стабильнее (низкий TCR).
• Проволочные — для мощностей и точных шунтов (но с индуктивностью).
• Резисторные сборки (arrays) — несколько резисторов в одном корпусе.
Ключевые параметры
• Номинал (Ω) и допуск (±1%, ±0.1%…).
• Мощность (Вт) и допустимая температура.
• TCR (температурный коэффициент, ppm/°C).
• Шум (важно в аналоговых цепях).
• Импульсная стойкость.
• Напряжение на резисторе (особенно в высоковольтных цепях).
Практика выбора
• Для подтяжек/логики обычно достаточно обычных SMD.
• Для прецизионных делителей и измерений — thin film с низким TCR.
• Для измерения тока — шунты с известной мощностью, низкой температурной ошибкой и правильной разводкой (Kelvin).
Общие советы по применению пассивов
Разводка важна не меньше номиналов
• Короткие соединения у развязочных конденсаторов.
• Земляные “возвраты” продумывать так, чтобы токи не создавали наводки.
• Для ВЧ и быстрых фронтов учитывать ESR/ESL, SRF и импеданс дорожек.
Дерейтинг (запас по режимам)
• Конденсаторы по напряжению — с запасом.
• Дроссели/индуктивности — с запасом по току насыщения.
• Резисторы — запас по мощности и по напряжению.
Надёжность и производство
• Учитывать температурный диапазон и условия (вибрации, влажность).
• Для серийного изделия — проверять доступность и альтернативы по корпусу/посадочному месту.
Быстрая шпаргалка “что куда”
• Развязка питания микросхем → MLCC рядом с выводами питания + bulk на шине.
• Фильтрация помех → LC/RC, ферритовые бусины, common-mode дроссели.
• Точное время/частота → кварц/осциллятор (при необходимости TCXO).
• Задержки и выравнивание таймингов → линии задержки/геометрия трасс на плате.
• Делители/подтяжки/ограничение тока → резисторы нужной точности/мощности.
• Измерение тока → шунт + правильная (Кельвиновская) разводка.
Все необходимые товары в обзоре можете приобрести по ссылке:
https://elecomp.ru/category/elektronnye-komponenty/passivnye-komponenty/