Elektronika (nie tylko) dla informatyków (40) Współczesne oznaczenia kondensatorów ceramicznych

W poprzednim odcinku przyglądaliśmy się i analizowaliśmy oznaczenia kondensatorów ceramicznych, które były produkowane dawniej. W tym wykładzie skupimy się na analizie oznaczeń kondensatorów ceramicznych produkowanych współcześnie.

Kondensatory ceramiczne dziś

Choć hobbyści nadal mają do czynienia ze starszymi krajowymi kondensatorami ceramicznymi, to w ciągu ostatnich kilkunastu lat sytuacja rynkowa poważnie się zmieniła. Krajowy producent „ceramików” już nie istnieje. Importowane (z Dalekiego Wschodu) ceramiczne kondensatory przewlekane zazwyczaj oznaczane są w bardzo skrótowy sposób. Najczęściej oznaczenie składa się jedynie z trzech cyfr i określa tylko pojemność. Dwie pierwsze to cyfry znaczące, trzecia to liczba zer, przy czym pojemność podana jest w pikofaradach. Kilka przykładów podanych jest w tabeli przedstawionej na rysunku 1 (kod trzycyfrowy EIA).

Na fotografii 2 mamy od lewej strony kondensatory o pojemności: 1 nF, 10 nF, 22 pF, 68 pF, 2,2 nF, 4,7 nF, 10 nF, 430 pF, 100 nF, 10 nF.

Zasada jest bardzo prosta, jednak można spotkać kondensatory oznaczane w różny sposób. Kilka przykładów znajdziesz na fotografii 3, gdzie pokazane są różnie oznaczone kondensatory o pojemności 100 nF.

Z kolei na fotografii 4 pokazane są dwa kondensatory o pojemności 470 pF, odmiennie oznaczone.

Jest też dodatkowy kłopot z kondensatorami 100 pF i mniejszymi. Tu można natknąć się na różne niespodzianki. W zasadzie na przykład pojemność 33 pF należałoby według omawianego kodu oznaczyć 330, a pojemność 10 pF – 100, co jednak łatwo pomylić z 330 pF i 100 pF. Dlatego można spotkać jeszcze inne sposoby kodowania małych pojemności. W zakresie 10 pF…99 pF często spotyka się oznaczenie zawierające tylko dwie cyfry, bez zera na końcu, co usuwa wątpliwości. Jednak z pojemnościami poniżej 10 pF jest dodatkowy kłopot. Niektóre firmy dla małych pojemności, poniżej 10 pF, w miejsce przecinka stosują dużą literę R, znacznie rzadziej punkt dziesiętny w postaci kropki. W klasycznym trzycyfrowym zapisie, przy pojemności poniżej 10 pF, trzecia cyfra powinna wynosić –1 lub –2. Niektóre źródła podają, że zamiast –1 stosuje się cyfrę 9, a zamiast –2 cyfrę 8. W ten sposób kod 108 oznaczałby 0,1 pF, choć w zasadzie 9 potraktowane jako liczba zer dawałoby 1000000000 pF, czyli 1000 uF (1 mF).

W praktyce wątpliwości nie ma, ponieważ kondensatorów o pojemności poniżej 0,5 pF się nie spotyka, a kondensator stały o pojemności 1000 mikrofaradów lub większej nieuchronnie musiałby mieć duże rozmiary. Tymczasem jak na razie, dostępne na rynku kondensatory ceramiczne (i foliowe) mają pojemności do 100 uF, więc problemu z interpretacją ósemki jako trzeciej cyfry nie ma. Kilka przykładów rozmaitego oznaczania małych pojemności podanych jest w tabeli przedstawionej na rysunku 5.

Spotyka się jeszcze inne sposoby oznaczania małych pojemności. Na przykład Taiyo Yuden proponuje inny trzycyfrowy kod dla małych wartości, które poniżej 10 pF odbiegają od znormalizowanego szeregu E6 czy E12 wg tabeli przedstawionej na rysunku 6.

Możliwy jest też jeszcze inny, dwuznakowy kod wg EIA. Pierwszy znak to litera. Duża litera koduje wartość z szeregu E24, mała litera wskazuje na wartość spoza szeregu. Drugi znak to cyfra, będąca mnożnikiem. Wartość pojemności w pikofaradach. Szczegóły w tabelach przedstawionych na rysunkach 7 i 8. Na przykład oznaczenie A2=100 pF, J3=2200 pF=2,2 nF, S=4,7 pF, f9=0,5 pF, C6=1,2 uF. Kod ten przewidziany został do oznaczania elementów SMD, jednak jest bardzo rzadko wykorzystywany – kondensatory ceramiczne SMD z reguły nie mają żadnego oznaczenia.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Dziś łatwo można się pomylić lub zdziwić z uwagi na różnorodność dostępnych kondensatorów ceramicznych i ich parametry. Rysunek 9 to fragment katalogu firmy TDK. Czerwone strzałki wskazują, że kondensatory o wielkości 3,2×1,6 mm mają pojemność do 107, czyli do 100 mikrofaradów! Z kolei zielona strzałka pokazuje, że stabilne kondensatory C0G tej wielkości mogą mieć pojemność do 334, czyli 330 nF!

Rozmiary

Jeśli już weszliśmy dość głęboko w temat kondensatorów SMD, to trzeba wspomnieć, iż jest też pewien kłopot z rozmiarami kondensatorów (a także rezystorów). Zazwyczaj są to prostopadłościenne kostki przedstawione na fotografii 10, a ich rozmiary określa czterocyfrowy kod.

Od dawna stosowane są oznaczenia według amerykańskiej organizacji EIA, wyrażane w setnych częściach cala. Podstawowa zasada jest prosta: dwie pierwsze cyfry do długość, dwie następne to szerokość, wyrażone właśnie w setnych częściach cala. Tym samym wielkość 1206 oznacza: długość 12×0,01 cala=0,12 cala, szerokość 6×0,01 cala=0,06 cala, czyli około 3×1,5 mm. W rzeczywistości rozmiar wynosi 0,126×0,063 cala, czyli około 3,2×1,6 mm.

Obecnie najczęściej stosowane są elementy o mniejszych rozmiarach. Rozmiar 0402 (1×0,5 mm) pomału traci popularność na rzecz mniejszego 0201 (0,6×0,3 mm). Pomału też zyskuje popularność wprowadzony w roku 2004 nowy „nominał” 01005. Zasadniczo dwie pierwsze cyfry to długość (0,01 cala), trzy ostatnie to szerokość (0,005 cala) W rzeczywistości elementy o rozmiarze EIA 01005 mają rozmiar 0,016×0,008 cala, czyli około 0,4×0,2 mm. Na pewno nie są to elementy do ręcznego montażu za pomocą klasycznej lutownicy. Nadają się wyłącznie do montażu automatycznego. Podobnie małe elementy 0201, a nawet 0402 sprawiają duże kłopoty przy montażu ręcznym. A przecież hobbyści z zasady skazani są na montaż ręczny.

Jeśli chodzi o rozmiary, występuje też inny problem dotyczący oznaczeń. Otóż oprócz oznaczeń calowych wg EIA, zwłaszcza w Europie i w Japonii (JIS) spotyka się też analogiczne czterocyfrowe oznaczenia metryczne, gdzie wymiary podane są w dziesiętnych częściach milimetra. Według oznaczeń calowych EIA wielkość 0603 to 1,6×0,8 mm, a według oznaczenia metrycznego wielkość 0603 to 0,6×0,3 mm. Wszystko byłoby dobrze, tylko po pierwsze, niektóre „nominały” występują i w kodzie wg EIA, i w metrycznym (JIS), choćby 0603, 1005, 1210, po drugie, łatwo pomylić te dwa standardy, a różnica między „nominałem” calowym a metrycznym jest duża i wynosi ponad 250%. W tabeli przedstawionej na rysunku 11 podane są niektóre nominały z obu standardów. Zielonym kolorem wyróżnione są te częściej spotykane. Z uwagi na ryzyko pomyłek, np. 0603 czy 1210, zaleca się podawanie obu oznaczeń. Często dla odróżnienia, nominały z systemu metrycznego albo poprzedza się literą C, albo dodaje na końcu literę M. Z kolei przy oznaczeniach calowych spotyka się CC na początku, czyli na przykład CC0603 to C1608.

To jeszcze nie wszystko. Spotyka się jeszcze większe obudowy SMD, zwłaszcza w przypadku kondensatorów foliowych. Na przykład Wima produkuje kondensatory o wielkości EIA 4030 (10,2×7,6 mm), 5040 (12,7×10,2 mm), 6054 (15,3×13,7 mm). Ich wielkości nie da się wyrazić za pomocą czterech cyfr w systemie metrycznym.

Producenci kondensatorów stosują także inne, własne kody do oznaczania wielkości obudowy, napięcia pracy i innych parametrów. Nie sposób przedstawić wszystkich szczegółów.

Interpretacja oznaczeń firmowych

Aktualnie na rynku dostępne są kondensatory ceramiczne o pojemności od 0,5 pF wzwyż. Wielowarstwowe kondensatory ceramiczne SMD (MLC) mogą mieć zaskakująco dużą pojemność, nawet do 100 mikrofaradów, są małe, bardzo tanie i w sumie ogromnie popularne. Hobbyści często mają ten problem, że na obudowie kondensatora do montażu przewlekanego podana jest tylko pojemność, a ceramiczne kondensatory do montażu SMD zazwyczaj w ogóle nie mają żadnych oznaczeń na obudowie.

Wtedy trzeba bazować na oznaczeniu, podanym na opakowaniu zbiorczym. W każdym razie na pudełku i na szpulce z taśmą elementów SMD, w dość długim oznaczeniu podane są wszystkie istotne szczegóły. Znając oznaczenie oraz producenta, należy zajrzeć do katalogu. Na fotografii 12 pokazana jest szpulka z kondensatorami Murata o oznaczeniu GRM31CR71C106KA01L.

Po sięgnięciu do katalogu okazuje się, że są to kondensatory ceramiczne MLCC ogólnego przeznaczenia (GRM). Na rysunku 13 zamieszczone są fragmenty katalogu, identyfikujące cechy tego kondensatora. Ma on rozmiary 1206 (3,2×1,6 mm) i wysokość 1,6 mm, wykonany jest z materiału X7R, napięcie nominalne to 16 VDC, pojemność 106=10 uF, tolerancja K=10%, trzy przedostatnie znaki nie mają znaczenia dla użytkownika, a ostatnia litera określa rozmiary szpuli i szczegóły taśmowania.

Z kolei rysunek 14 pokazuje zasady kodowania stosowane przez firmę TDK.

Jeżeli oznaczenie kondensatora nie jest dostępne, po prostu trzeba zmierzyć jego pojemność i ewentualnie sprawdzić też zmiany tej pojemności przy podgrzewaniu kondensatora np. suszarką do włosów, co powoli określić, czy jest to stabilny kondensator C0G, czy ferroelektryczny. W następnym odcinku zajmiemy się kondensatorami foliowymi.

Piotr Górecki