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Kapazitäts-Einheitenumrechner

Wandelt Kapazität zwischen Farad, Millifarad, Mikrofarad, Nanofarad und Pikofarad um.

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Formel

1F=103mF=106muF=109nF=1012pF1 F = 10³ mF = 10⁶ mu F = 10⁹ nF = 10¹² pF

Wie es funktioniert

Dieser Rechner rechnet zwischen Farad, Mikrofarad, Nanofarad und Picofarad für Elektronikingenieure, PCB-Designer und HF-Profis um. Laut SI-Broschüre (BIPM) ist das Farad als C/V = A^2·s^4/ (kg·m^2) definiert. Dies stellt die Kapazität dar, die 1 Coulomb bei 1 Volt speichert. Praktische Kondensatoren umfassen 15 Größenordnungen: Femtofarad für die parasitäre Kapazität (0,1-1 fF pro Transistorgate), Picofarad für die HF-Anpassung (1-100 pF), Nanofarad für die Filterung (1-1000 nF), Mikrofarad für die Entkopplung (0,1-100 uF) und Farad für die Energiespeicherung (1-3000 F-Superkondensatoren). Das EIA-Kondensator-Codesystem (104 = 100 nF) folgt einem dreistelligen Muster: Die ersten beiden Ziffern sind signifikante Zahlen, die dritte Ziffer ist die Potenz von 10 in Picofarad.

Bearbeitetes Beispiel

Problem: Ein Entkopplungskondensator mit 100 nF für eine Schaltlast von 1,8 V und 500 mA muss den Spannungsabfall während eines Stromübergangs von 100 ns auf 50 mV begrenzen. Überprüfen Sie die Angemessenheit und wählen Sie den geeigneten Kondensatortyp aus.

Lösung:

  1. Kapazität: 100 nF = 0,1 uF = 100.000 pF = 10^-7 F
  2. Erforderliche Ladung: Q = I × t = 0,5 A × 100 × 10^-9 s = 50 nC
  3. Spannungsabfall: dV = Q /C = 50 × 10^-9/100 × 10^-9 = 0,5 V >> 50 mV-Ziel - UNZUREICHEND
  4. Erforderliche Kapazität: C = Q /dV = 50 nC/0,05 V = mindestens 1 uF
  5. Mit einer Toleranzmarge von 20%: Verwenden Sie Keramik mit 1,5 bis 2,2 uF (X5R oder X7R pro EIA-198)
  6. ESR-Prüfung: bei 10 MHz, X7R ESR ~10 mohm, Impedanz wird von der Kapazität dominiert (16 mOhm bei 1 uF)

Praktische Tipps

  • ✓Kondensatorcode gemäß EIA-198:3 Ziffern, wobei die ersten beiden Werte sind, die dritte ist der 10^n-Multiplikator in pF. Beispiele: 104 = 10 × 10^4 pF = 100 nF = 0,1 uF; 222 = 22 × 10^2 pF = 2,2 nF; 101 = 10 × 10^1 pF = 100 pF
  • ✓Entkopplungsstrategie gemäß den Intel/Xilinx-Richtlinien: Verwenden Sie 100-nF-Keramik (verarbeitet MHz-Frequenzen, ESL ~0,5 nH) parallel zu 10-100 uF Tantal/Polymer (verarbeitet Niederfrequenz-Ladung). Platzieren Sie 100 nF innerhalb von 5 mm Abstand zu den IC-Stromversorgungsstiften
  • ✓Parasitäre PCB-Kapazität gemäß IPC-2141:0,5-2 pF zwischen benachbarten Leiterbahnen bei einem Abstand von 100 mil. Oberhalb von 100 MHz ist dies von Bedeutung, wobei 1 pF bei 1 GHz einer Reaktanz von 159 Ohm entspricht, wodurch möglicherweise Signale zwischen Leiterbahnen übertragen werden

Häufige Fehler

  • ✗Verwechseln pF und nF - sie unterscheiden sich um das 1000-fache. Ein 100-pF-Kondensator hat eine 1000x geringere Kapazität als 100 nF. Das Schreiben von '100' auf einen Schaltplan ohne Einheiten ist mehrdeutig: Es könnte 100 pF sein oder der Code 100 = 10 pF
  • ✗Bei Keramikkondensatoren wird die Reduzierung der DC-Vorspannung ignoriert — Keramiken der Klasse II (X5R, X7R) verlieren bei Nennspannung gemäß EIA-198 50-80% an Kapazität. Ein X5R mit 10 uF/10 V bei 8 VDC hat möglicherweise nur eine effektive Kapazität von 3 uF
  • ✗Die Eingabe eines falschen Werts in SPICE - '100n' funktioniert korrekt, aber '100' ohne Suffix ist standardmäßig 100 F (nicht pF), was zu unsinnigen Simulationsergebnissen führt. Geben Sie immer das Einheitensuffix an: 100n, 100p, 100u

Häufig gestellte Fragen

Laut EIA-Komponentenuntersuchungen: HF-Kondensatoren haben 0,5 bis 100 pF für Anpassungsnetzwerke, Keramikentkopplung 100 nF — 10 uF, Aluminiumelektrolytik 10 uF — 10.000 uF. Der nF-/pF-Bereich umfasst Hochfrequenzanwendungen, bei denen der Kondensator-ESL (typischerweise 0,5-2 nH gemäß EIA-Spezifikationen) oberhalb von 100 MHz signifikant wird.
Durch 1000 dividieren: 4700 pF = 4,7 nF = 0,0047 uF. Multiplizieren Sie mit 1000 für die Umkehrung: 4,7 nF = 4700 pF. Standardwerte der E-Serie gemäß IEC 60063: E24 (5%) ergibt 4,7, 5,1, 5,6...; E12 (10%) ergibt 4,7, 5,6, 6,8... in einem beliebigen Jahrzehnt.
Ein Farad speichert 1 Coulomb bei 1 Volt pro SI-Definition: C = Q/V. Praktisch ausgedrückt: 1 F bei 5 V speichert 5 Joule an Energie (E = 0,5 × C × V^2). Ein Superkondensator mit 3000 F bei 2,7 V speichert 10,9 kJ = 3 Wh, genug, um ein 1-W-Gerät 3 Stunden lang mit Strom zu versorgen. Die meisten elektronischen Geräte verbrauchen uF oder weniger.
Gemäß EIA-198-Kennzeichnungsstandard: Die ersten beiden Ziffern (10) sind signifikante Zahlen, die dritte Ziffer (4) ist der 10^n-Multiplikator in Picofarad. Also 104 = 10 × 10^4 pF = 100.000 pF = 100 nF = 0,1 uF. Allgemeine Codes: 102 = 1 nF, 103 = 10 nF, 104 = 100 nF, 105 = 1 uF, 106 = 10 uF.

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