電路入門小常識：電路常識性概念——電容原理及作用

所謂電容，就是容納和釋放電荷的電子元器件。電容的基本工作原理就是充電放電，當(dāng)然還有整流、振蕩以及其它的作用。另外電容的結(jié)構(gòu)非常簡單，主要由兩塊正負(fù)電極和夾在中間的絕緣介質(zhì)組成。

作為無源元件之一的電容，其作用不外乎以下幾種：

1、應(yīng)用于電源電路，實(shí)現(xiàn)旁路、去藕、濾波和儲能的作用

1)旁路

旁路電容是為本地器件提供能量的儲能器件，它能使穩(wěn)壓器的輸出均勻化，降低負(fù)載需求。就像小型可充電電池一樣，旁路電容能夠被充電，并向器件進(jìn)行放電。為盡量減少阻抗，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。這能夠很好地防止輸入值過大而導(dǎo)致的地電位抬高和噪聲。地彈是地連接處在通過大電流毛刺時(shí)的電壓降。

2)去藕

去藕，又稱解藕。從電路來說，總是可以區(qū)分為驅(qū)動的源和被驅(qū)動的負(fù)載。如果負(fù)載電容比較大，驅(qū)動電路要把電容充電、放電，才能完成信號的跳變，在上升沿比較陡峭的時(shí)候，電流比較大，這樣驅(qū)動的電流就會吸收很大的電源電流，由于電路中的電感，電阻(特別是芯片管腳上的電感，會產(chǎn)生反彈)，這種電流相對于正常情況來說實(shí)際上就是一種噪聲，會影響前級的正常工作。這就是耦合。去藕電容就是起到一個(gè)電池的作用，滿足驅(qū)動電路電流的變化，避免相互間的耦合干擾。將旁路電容和去藕電容結(jié)合起來將更容易理解。旁路電容實(shí)際也是去藕合的，只是旁路電容一般是指高頻旁路，也就是給高頻的開關(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)諧振頻率一般是0.1u，0.01u等，而去耦合電容一般比較大，是10uF或者更大，依據(jù)電路中分布參數(shù)，以及驅(qū)動電流的變化大小來確定。

總的來說旁路是把輸入信號中的干擾作為濾除對象，而去耦是把輸出信號的干擾作為濾除對象，防止干擾信號返回電源。這應(yīng)該是他們的本質(zhì)區(qū)別。

3)濾波

從理論上(即假設(shè)電容為純電容)說，電容越大，阻抗越小，通過的頻率也越高。但實(shí)際上超過1uF的電容大多為電解電容，有很大的電感成份，所以頻率高后反而阻抗會增大。有時(shí)會看到有一個(gè)電容量較大電解電容并聯(lián)了一個(gè)小電容，這時(shí)大電容通低頻，小電容通高頻。電容的作用就是通高阻低，通高頻阻低頻。電容越大低頻越容易通過，電容越小高頻越容易通過。具體用在濾波中,大電容(1000uF)濾低頻，小電容(20pF)濾高頻。由于電容的兩端電壓不會突變，由此可知，信號頻率越高則衰減越大，可很形象的說電容像個(gè)水塘，不會因幾滴水的加入或蒸發(fā)而引起水量的變化。它把電壓的變動轉(zhuǎn)化為電流的變化，頻率越高，峰值電流就越大，從而緩沖了電壓。濾波就是充電，放電的過程。在電源電路中，整流電路將交流變成脈動的直流，而在整流電路之后接入一個(gè)較大容量的電解電容，利用其充放電特性，使整流后的脈動直流電壓變成相對比較穩(wěn)定的直流電壓。在實(shí)際中，為了防止電路各部分供電電壓因負(fù)載變化而產(chǎn)生變化，所以在電源的輸出端及負(fù)載的電源輸入端一般接有數(shù)十至數(shù)百微法的電解電容.由于大容量的電解電容一般具有一定的電感，對高頻及脈沖干擾信號不能有效地濾除，故在其兩端并聯(lián)了一只容量為0.001--0.lpF的電容，以濾除高頻及脈沖干擾.

4)儲能

儲能型電容器通過整流器收集電荷，并將存儲的能量通過變換器引線傳送至電源的輸出端。電壓額定值為40～450VDC、電容值在220～150 000uF之間的鋁電解電容器(如EPCOS公司的 B43504或B43505)是較為常用的。根據(jù)不同的電源要求，器件有時(shí)會采用串聯(lián)、并聯(lián)或其組合的形式，對于功率級超過10KW的電源，通常采用體積較大的罐形螺旋端子電容器。

2、應(yīng)用于信號電路，主要完成耦合、振蕩/同步及時(shí)間常數(shù)的作用：

1)去耦

舉個(gè)例子來講，晶體管放大器發(fā)射極有一個(gè)自給偏壓電阻，它同時(shí)又使信號產(chǎn)生壓降反饋到輸入端形成了輸入輸出信號耦合，這個(gè)電阻就是產(chǎn)生了耦合的元件，如果在這個(gè)電阻兩端并聯(lián)一個(gè)電容，由于適當(dāng)容量的電容器對交流信號較小的阻抗,這樣就減小了電阻產(chǎn)生的耦合效應(yīng)，故稱此電容為去耦電容。

2)振蕩/同步

包括RC、LC振蕩器及晶體的負(fù)載電容都屬于這一范疇。