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キャパシタンス単位変換器

ファラド、ミリファラド、マイクロファラド、ナノファラド、ピコファラド間でキャパシタンスを変換します。

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公式

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

仕組み

この計算機は、電子エンジニア、PCB設計者、RF専門家向けにファラッド、マイクロファラッド、ナノファラッド、ピコファラッドの変換を行います。SIパンフレット (BIPM) によると、ファラッドは C/V = A^2·s^4/ (kg·m^2) と定義されています。これは、1ボルトで1クーロンを蓄える静電容量を表します。実用的なコンデンサは、寄生容量用のフェムトファラッド (トランジスタ・ゲートあたり0.1～1fF)、RFマッチング用のピコファラッド (1～100 pF)、フィルタリング用のナノファラッド (1～1000 nF)、デカップリング用のマイクロファラッド (0.1～100 uF)、エネルギー貯蔵用のファラッド (1～3000Fスーパーキャパシタ) など、15桁に及びます。EIAコンデンサコードシステム（104 = 100 nF）は3桁のパターンに従います。最初の2桁は有効数字、3桁目はピコファラッド単位の10の累乗です。

計算例

問題：1.8V、500mAのスイッチング負荷用の100nFのデカップリングコンデンサは、100nsの電流トランジェント中の電圧ドループを50mVに制限する必要があります。適切性を検証し、適切なコンデンサタイプを選択してください。

解決策: 1。キャパシタンス:100 nF = 0.1 uF = 100,000 pF = 10^-7 F 2.必要電荷:Q = I × t = 0.5 A × 100 × 10^-9 秒 = 50 nC 3.電圧降下:dV = Q/C = 50 × 10^-9/100 × 10^-9 = 0.5 V > 50 mV ターゲット-不十分 4.必要なキャパシタンス:C = Q/dV = 50 nC/0.05 V = 最小 1 uF 5.許容差が 20% の場合:1.5-2.2 uF のセラミックを使用 (EIA-198 では X5R または X7R) 6.ESR チェック:10 MHz、X7R ESR は 10 ミリオーム、インピーダンスはキャパシタンスが大半を占めます (1 uF で 16 ミリオム)

実践的なヒント

  • ✓EIA-198に準拠したコンデンサコード：最初の2つは値、3桁目はpF単位の10^n乗算器です。例: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
  • ✓インテル/ザイリンクスのガイドラインに基づくデカップリング戦略:100 nFのセラミック (MHz周波数に対応、ESLは約0.5 nH) を10〜100 uFのタンタル/ポリマー (低周波バルクチャージに対応) と並行して使用します。IC 電源ピンから 5 mm 以内に 100 nF を配置してください。
  • ✓IPC-2141あたりの基板寄生キャパシタンス：100ミルの間隔で隣接するトレース間で0.5〜2pF。これは100MHzを超えると問題になり、1GHzで1pF = 159オームのリアクタンスが159オームになり、トレース間で信号が結合する可能性があります。

よくある間違い

  • ✗pFとnFはわかりにくく、1000倍も異なります。100pFのコンデンサの静電容量は100nFの1000分の1です。単位なしで回路図に「100」と書くとあいまいになります。100 pF だったり、100 = 10 pF だったりします。
  • ✗セラミックコンデンサのDCバイアスディレーティングは無視してください。クラスIIセラミックス（X5R、X7R）は、EIA-198に従って定格電圧で50〜80％の容量を失います。8 VDC で 10 uF/10 V の X5R を使用した場合でも、実効キャパシタンスはわずか 3 uF の場合があります。
  • ✗SPICE に間違った値を入力すると、'100n' は正しく動作しますが、サフィックスなしの '100' はデフォルトで 100 F (pF ではない) になり、意味のないシミュレーション結果になります。必ず単位のサフィックスを含めてください:100n、100p、100u

よくある質問

EIAによるコンポーネント調査では、マッチングネットワーク用のRFコンデンサは0.5〜100pF、セラミックデカップリングは100nF〜10uF、アルミニウム電解コンデンサは10uF〜10,000uFです。nF/pF の範囲は、100 MHz を超えるとコンデンサの ESL (通常 EIA 仕様では 0.5 ～ 2 nH) が大きくなる高周波アプリケーションにも及びます。
1000 で割ると、4700 pF = 4.7 nF = 0.0047 uF逆方向の場合は 1000 を掛けると、4.7 nF = 4700 pF になります。IEC 60063に準拠したEシリーズの標準値：E24 (5%) では4.7、5.1、5.6...、E12 (10%) ではどの10年でも4.7、5.6、6.8... となります。
1ファラッドは、SIの定義（C = Q/V）あたり1クーロンを蓄えます。実際には、5Vで1Fに5ジュールのエネルギーを蓄えます（E = 0.5 × C × V^2）。2.7 V の 3000 F のスーパーキャパシタは 10.9 kJ = 3 Wh を蓄え、1 W のデバイスに 3 時間電力を供給するのに十分です。ほとんどの電子機器はuF以下を使用しています。
EIA-198 マーキング規格によると、最初の 2 桁 (10) は有効数字、3 桁目 (4) はピコファラッド単位の 10^n 乗数です。つまり、104 = 10 × 10^4 pF = 100,000 pF = 100 nF = 0.1 uF です。共通コード:102 = 1 nF、103 = 10 nF、104 = 100 nF、105 = 1 uF、106 = 10 uF。

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