電容這樣理解,真的簡(jiǎn)單
電容是電路設(shè)計(jì)中最為普通常用的器件,是無(wú)源元件之一,有源器件簡(jiǎn)單地說(shuō)就是需能(電)源的器件叫有源器件,無(wú)需能(電)源的器件就是無(wú)源器件。
本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/202406/459832.htm電容的作用和用途一般都有好多種,如:在旁路、去耦、濾波、儲(chǔ)能方面的作用;在完成振蕩、同步以及時(shí)間常數(shù)的作用……
下面來(lái)詳細(xì)分析一下:
隔直流:作用是阻止直流通過(guò)而讓交流通過(guò)。
旁路(去耦):為交流電路中某些并聯(lián)的元件提供低阻抗通路。
旁路電容:旁路電容,又稱為退耦電容,是為某個(gè)器件提供能量的儲(chǔ)能器件。
它利用了電容的頻率阻抗特性,理想電容的頻率特性隨頻率的升高,阻抗降低,就像一個(gè)水塘,它能使輸出電壓輸出均勻,降低負(fù)載電壓波動(dòng)。
旁路電容要盡量靠近負(fù)載器件的供電電源管腳和地管腳,這是阻抗要求。
在畫(huà)PCB時(shí)候特別要注意,只有靠近某個(gè)元器件時(shí)候才能抑制電壓或其他輸信號(hào)因過(guò)大而導(dǎo)致的地電位抬高和噪聲。
說(shuō)白了就是把直流電源中的交流分量,通過(guò)電容耦合到電源地中,起到了凈化直流電源的作用。如圖C1為旁路電容,畫(huà)圖時(shí)候要盡量靠近IC1。
圖C1
去耦電容:去耦電容,是把輸出信號(hào)的干擾作為濾除對(duì)象,去耦電容相當(dāng)于電池,利用其充放電,使得放大后的信號(hào)不會(huì)因電流的突變而受干擾。
它的容量根據(jù)信號(hào)的頻率、抑制波紋程度而定,去耦電容就是起到一個(gè)“電池”的作用,滿足驅(qū)動(dòng)電路電流的變化,避免相互間的耦合干擾。
旁路電容實(shí)際也是去耦合的,只是旁路電容一般是指高頻旁路,也就是給高頻的開(kāi)關(guān)噪聲提高一條低阻抗泄防途徑。
高頻旁路電容一般比較小,根據(jù)諧振頻率一般取 0.1F、0.01F 等。
而去耦合電容的容量一般較大,可能是 10F 或者更大,依據(jù)電路中分布參數(shù)、以及驅(qū)動(dòng)電流的變化大小來(lái)確定。如圖C3為去耦電容
圖C3
它們的區(qū)別:旁路是把輸入信號(hào)中的干擾作為濾除對(duì)象,而去耦是把輸出信號(hào)的干擾作為濾除對(duì)象,防止干擾信號(hào)返回電源。
耦合:作為兩個(gè)電路之間的連接,允許交流信號(hào)通過(guò)并傳輸?shù)较乱患?jí)電路 。
用電容做耦合的元件,是為了將前級(jí)信號(hào)傳遞到后一級(jí),并且隔斷前一級(jí)的直流對(duì)后一級(jí)的影響,使電路調(diào)試簡(jiǎn)單,性能穩(wěn)定。
如果不加電容交流信號(hào)放大不會(huì)改變,只是各級(jí)工作點(diǎn)需重新設(shè)計(jì),由于前后級(jí)影響,調(diào)試工作點(diǎn)非常困難,在多級(jí)時(shí)幾乎無(wú)法實(shí)現(xiàn)。
濾波:這個(gè)對(duì)電路而言很重要,CPU背后的電容基本都是這個(gè)作用。
即頻率f越大,電容的阻抗Z越小。當(dāng)?shù)皖l時(shí),電容C由于阻抗Z比較大,有用信號(hào)可以順利通過(guò);當(dāng)高頻時(shí),電容C由于阻抗Z已經(jīng)很小了,相當(dāng)于把高頻噪聲短路到GND上去了。
濾波作用:理想電容,電容越大,阻抗越小,通過(guò)的頻率也越高。
電解電容一般都是超過(guò) 1uF ,其中的電感成份很大,因此頻率高后反而阻抗會(huì)大。
我們經(jīng)常看見(jiàn)有時(shí)會(huì)看到有一個(gè)電容量較大電解電容并聯(lián)了一個(gè)小電容,其實(shí)大的電容通低頻,小電容通高頻,這樣才能充分濾除高低頻。
電容頻率越高時(shí)候則衰減越大,電容像一個(gè)水塘,幾滴水不足以引起它的很大變化,也就是說(shuō)電壓波動(dòng)不是你很大時(shí)候電壓可以緩沖,如圖C2:
圖C2
溫度補(bǔ)償:針對(duì)其它元件對(duì)溫度的適應(yīng)性不夠帶來(lái)的影響,而進(jìn)行補(bǔ)償,改善電路的穩(wěn)定性。
分析:由于定時(shí)電容的容量決定了行振蕩器的振蕩頻率,所以要求定時(shí)電容的容量非常穩(wěn)定,不隨環(huán)境濕度變化而變化,這樣才能使行振蕩器的振蕩頻率穩(wěn)定。
因此采用正、負(fù)溫度系數(shù)的電容釋聯(lián),進(jìn)行溫度互補(bǔ)。
當(dāng)工作溫度升高時(shí),Cl的容量在增大,而C2的容量在減小,兩只電容并聯(lián)后的總?cè)萘繛閮芍浑娙萑萘恐?,由于一個(gè)容量在增大而另一個(gè)在減小,所以總?cè)萘炕静蛔儭?/span>
同理,在溫度降低時(shí),一個(gè)電容的容量在減小而另一個(gè)在增大,總的容量基本不變,穩(wěn)定了振蕩頻率,實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償目的。
計(jì)時(shí):電容器與電阻器配合使用,確定電路的時(shí)間常數(shù)。
輸入信號(hào)由低向高跳變時(shí),經(jīng)過(guò)緩沖1后輸入RC電路。
電容充電的特性使B點(diǎn)的信號(hào)并不會(huì)跟隨輸入信號(hào)立即跳變,而是有一個(gè)逐漸變大的過(guò)程。
當(dāng)變大到一定程度時(shí),緩沖2翻轉(zhuǎn),在輸出端得到了一個(gè)延遲的由低向高的跳變。
時(shí)間常數(shù):以常見(jiàn)的 RC 串聯(lián)構(gòu)成積分電路為例,當(dāng)輸入信號(hào)電壓加在輸入端時(shí),電容上的電壓逐漸上升。
而其充電電流則隨著電壓的上升而減小,電阻R和電容C串聯(lián)接入輸入信號(hào)VI,由電容C輸出信號(hào)V0,當(dāng)RC (τ)數(shù)值與輸入方波寬度tW之間滿足:τ》》tW,這種電路稱為積分電路。
調(diào)諧:對(duì)與頻率相關(guān)的電路進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)諧,比如手機(jī)、收音機(jī)、電視機(jī)。
變?nèi)荻O管的調(diào)諧電路
因?yàn)閘c調(diào)諧的振蕩電路的諧振頻率是lc的函數(shù),我們發(fā)現(xiàn)振蕩電路的最大與最小諧振頻率之比隨著電容比的平方根變化。
此處電容比是指反偏電壓最小時(shí)的電容與反偏電壓最大時(shí)的電容之比。
因而,電路的調(diào)諧特征曲線(偏壓一諧振頻率)基本上是一條拋物線。
整流:在預(yù)定的時(shí)間開(kāi)或者關(guān)半閉導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件。
儲(chǔ)能:儲(chǔ)存電能,用于必須要的時(shí)候釋放。
例如相機(jī)閃光燈,加熱設(shè)備等等.(如今某些電容的儲(chǔ)能水平己經(jīng)接近鋰電池的水準(zhǔn),一個(gè)電容儲(chǔ)存的電能可以供一個(gè)手機(jī)使用一天。
一般地,電解電容都會(huì)有儲(chǔ)能的作用,對(duì)于專(zhuān)門(mén)的儲(chǔ)能作用的電容,電容儲(chǔ)能的機(jī)理為雙電層電容以及法拉第電容。
其主要形式為超級(jí)電容儲(chǔ)能,其中超級(jí)電容器是利用雙電層原理的電容器。
當(dāng)外加電壓加到超級(jí)電容器的兩個(gè)極板上時(shí),與普通電容器一樣,極板的正電極存儲(chǔ)正電荷,負(fù)極板存儲(chǔ)負(fù)電荷。
在超級(jí)電容器的兩極板上電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)作用下,在電解液與電極間的界面上形成相反的電荷,以平衡電解液的內(nèi)電場(chǎng)。
這種正電荷與負(fù)電荷在兩個(gè)不同相之間的接觸面上,以正負(fù)電荷之間極短間隙排列在相反的位置上,這個(gè)電荷分布層叫做雙電層,因此電容量非常大。
評(píng)論