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电容在电路中的典型作用

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电容在电路中的典型作用_第1页
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电容在电路中的典型作用作为无源元件之一的电容,其作用不外乎应用于放大电路、电源电 路等,实现旁路、去藕、滤波和储能、分压等作用,常见的电容有电 解电容、瓷片电容、独石电容一、电容的基本知识电容器,简称电容,用字母C表示,国际单位是法拉,简称法, 用 F 表示,在实际应用中,电容器的电容量往往比1 法拉小得多,常 用较小的单位,如微法(p F)、皮法(pF)等电容一般可以分为有极性 电容和无极性电容电解电容一般是有极性电容,容量值一般大于1p F,比如常用的 10p F 的电解电容,引脚长的为正,短的为负;旁边有一条白色的为 负,另一引脚为正电容上标有耐压值上25V,容量是10p Fo瓷片电容一般是无极性电容,容量值一般小于1p F,比如常用的 瓷片电容0.1UF (104)二、应用于电源电路,实现旁路、去藕、滤波和储能的作用1、旁路 可将混有高频电流和低频电流的交流电中的高频成分旁路掉的电 容,称做“旁路电容”对于同一个电路来说,旁路(bypass)电容 是把输入信号中的高频噪声作为滤除对象,把前级携带的高频杂波滤 除,而去耦(decoupling,也称退耦)电容是把输出信号的干扰作为 滤除对象。

旁路电容的主要功能是产生一个交流分路,从而消去进入易感区 的那些不需要的能量,即当混有高频和低频的信号经过放大器被放大 时,要求通过某一级时只允许低频信号输入到下一级,而不需要高频 信号进入,则在该级的输入端加一个适当大小的接地电容,使较高频 率的信号很容易通过此电容被旁路掉(这是因为电容对高频阻抗小), 而低频信号由于电容对它的阻抗较大而被输送到下一级放大旁路电容是为本地器件提供能量的储能器件,它能使稳压器的输 出均匀化,降低负载需求 就像小型可充电电池样,旁路电容能够 被充电,并向器件进行放电 为尽量减少阻抗,旁路电容要尽量靠 近负载器件的供电电源管脚和地管脚 这能够很好地防止输入值过 大而导致的低电位抬高和噪声地弹是地连接处在通过大电流毛刺时 的电压降2、去藕 去藕,又称解藕从电路来说, 总是可以区分为驱动的源和被驱 动的负载如果负载电容比较大,驱动电路要把电容充电、放电,才 能完成信号的跳变,在上升沿比较陡峭的时候,电流比较大, 这样 驱动的电流就会吸收很大的电源电流,由于电路中的电感,电阻(特 别是芯片管脚上的电感,会产生反弹),这种电流相对于正常情况来 说实际上就是一种噪声,会影响前级的正常工作,这就是所谓的“耦 合”。

去藕电容就是起到一个“电池”的作用,满足驱动电路电流的变化, 避免相互间的耦合干扰将旁路电容和去藕电容结合起来将更容易理 解旁路电容实际也是去藕合的,只是旁路电容一般是指高频旁路, 也就是给高频的开关噪声高一条低阻抗泄防途径高频旁路电容一般 比较小,根据谐振频率一般取O.lpF、O.OIpF等;而去耦合电容的 容量一般较大,可能是1OpF或者更大,依据电路中分布参数、以及 驱动电流的变化大小来确定旁路是把输入信号中的干扰作为滤除对象,而去耦是把输出信号 的干扰作为滤除对象,防止干扰信号返回电源这应该是他们的本质 区别一方面是集成电路的蓄能电容,另一方面旁路掉该器件的高频噪 声数字电路中典型的去耦电容值是0.1pFo这个电容的分布电感的 典型值是5nHo O.lpF的去耦电容有5nH的分布电感,它的并行共 振频率大约在7MHz左右,也就是说,对于10MHz以下的噪声有较 好的去耦效果,对40MHz以上的噪声几乎不起作用1pF、10pF的 电容,并行共振频率在20MHz以上,去除高频噪声的效果要好一些 每10片左右集成电路要加一片充放电电容,或1 个蓄能电容,可选 10pF左右最好不用电解电容,电解电容是两层薄膜卷起来的,这 种卷起来的结构在高频时表现为电感。

要使用钽电容或聚碳酸酯电 容去耦电容的选用并不严格,可按C=1/F,即10MHz取O.lpF, 100MHz 取 O.OIpF3、滤波从理论上(即假设电容为纯电容)说,电容越大,阻抗越小,通 过的频率也越高但实际上超过1pF的电容大多为电解电容,有很 大的电感成份,所以频率高后反而阻抗会增大有时会看到有一个电 容量较大电解电容并联了一个小电容,这时大电容通低频,小电容通 高频电容的作用就是通高阻低,通高频阻低频电容越大低频越容 易通过,电容越小高频越容易通过具体用在滤波中,大电容 (1000pF)滤低频,小电容(20pF)滤高频曾有网友形象地将滤 波电容比作“水塘”由于电容的两端电压不会突变,由此可知,信号 频率越高则衰减越大,可很形象的说电容像个水塘,不会因几滴水的 加入或蒸发而引起水量的变化它把电压的变动转化为电流的变化, 频率越高,峰值电流就越大,从而缓冲了电压滤波就是充电,放电 的过程4、储能 储能型电容器通过整流器收集电荷,并将存储的能量通过变换器 引线传送至电源的输出端电压额定值为40~450VDC、电容值在 220〜150 OOOpF之间的铝电解电容器(如EPCOS公司的B43504 或B43505)是较为常用的。

根据不同的电源要求,器件有时会采用串联、并联或其组合的形式,对于功率级超过10KW的电源,通常采用体积较大的罐形螺旋端子电容器三、应用于信号电路,主要完成耦合、振荡/同步及时间常数的 作用:1、 耦合举个例子来讲,晶体管放大器发射极有一个自给偏压电阻,它同 时又使信号产生压降反馈到输入端形成了输入输出信号耦合, 这个 电阻就是产生了耦合的元件,如果在这个电阻两端并联一个电容,由 于适当容量的电容器对交流信号较小的阻抗,这样就减小了电阻产生的耦合效应,故称此电容为 去耦电容2、 振荡/同步包括 RC、 LC 振荡器及晶体的负载电容都属于这一范畴3、时间常数这就是常见的 R、 C 串联构成的积分电路当输入信号电压加 在输入端时,电容(C)上的电压逐渐上升而其充电电流则随着电 压的上升而减小电流通过电阻(R)、电容(C)的特性通过下面 的公式描述:i = (V / R)e - (t / CR)我是刘昆山老师,如果您需要每日获取最新的学习资料,请关注公众号:电工电子技术(dgdzjs),我们会定期更新最新的文章给您。

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