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電容

日期：2024-10-19 08:09

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摘要：電容是電路設(shè)計中*為普通常用的器件，是無源元件之一，有源器件簡單地說就是需能(電)源的器件叫有源器件, 無需能(電)源的器件就是無源器件。電容也常常在高速電路中扮演重要角色。電容的作用和用途，一般都有好多種。如：在旁路、去耦、濾波、儲能方面的作用；在完成振蕩、同步以及時間常數(shù)的作用…… 下面來詳細分析一下： 1、隔直流：作用是阻止直流通過而讓交流通過。 2、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，是為某個器件提供能量的儲能器件，它利用...

電容是電路設(shè)計中*為普通常用的器件，是無源元件之一，有源器件簡單地說就是需能(電)源的器件叫有源器件, 無需能(電)源的器件就是無源器件。電容也常常在高速電路中扮演重要角色。

電容的作用和用途，一般都有好多種。如：在旁路、去耦、濾波、儲能方面的作用；在完成振蕩、同步以及時間常數(shù)的作用……

下面來詳細分析一下：

1、隔直流：作用是阻止直流通過而讓交流通過。

2、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，是為某個器件提供能量的儲能器件，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），就像一個水塘，它能使輸出電壓輸出均勻，降低負載電壓波動。旁路電容要盡量靠近負載器件的供電電源管腳和地管腳，這是阻抗要求，在畫PCB時候特別要注意，只有靠近某個元器件時候才能抑制電壓或其他輸信號因過大而導(dǎo)致的地電位抬高和噪聲，說白了就是把直流電源中的交流分量，通過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，畫圖時候要盡量靠近IC1

圖C1

去耦電容：去耦電容，是把輸出信號的干擾作為濾除對象，去耦電容相當于電池，利用其充放電，使得放大后的信號不會因電流的突變而受干擾。它的容量根據(jù)信號的頻率、抑制波紋程度而定，去耦電容就是起到一個“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。

旁路電容實際也是去耦合的，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)動電流的變化大小來確定。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。

3、耦合：作為兩個電路之間的連接，允許交流信號通過并傳輸?shù)较律系入娐?。

用電容做耦合的元件，是為了將前級信號傳遞到后上等，并且隔斷前上等的直流對后上等的影響，使電路調(diào)試簡單，性能穩(wěn)定。

如果不加電容交流信號放大不會改變，只是各級工作點需重新設(shè)計，由于前后級影響，調(diào)試工作點非常困難，在多級時幾乎無法實現(xiàn)。

4、濾波：這個對電路而言很重要，CPU背后的電容基本都是這個作用。

即頻率f越大，電容的阻抗Z越小。當?shù)皖l時，電容C由于阻抗Z比較大，有用信號可以順利通過；當高頻時，電容C由于阻抗Z已經(jīng)很小了，相當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，通過的頻率也越高。電解電容一般都是超過 1uF ，其中的電感成份很大，因此頻率高后反而阻抗會大。我們經(jīng)?？匆娪袝r會看到有一個電容量較大電解電容并聯(lián)了一個小電容，其實大的電容通低頻，小電容通高頻，這樣才能充分濾除高低頻。電容頻率越高時候則衰減越大，電容像一個水塘，幾滴水不足以引起它的很大變化，也就是說電壓波動不是你很大時候電壓可以緩沖，如圖C2

圖C2

5、溫度補償：針對其它元件對溫度的適應(yīng)性不夠帶來的影響，而進行補償，改善電路的穩(wěn)定性。

分析：由于定時電容的容量決定了行振蕩器的振蕩頻率，所以要求定時電容的容量非常穩(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、負溫度系數(shù)的電容釋聯(lián)，進行溫度互補。

當工作溫度升高時，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停捎谝粋€容量在增大而另一個在減小，所以總?cè)萘炕静蛔儭?/span>

同理，在溫度降低時，一個電容的容量在減小而另一個在增大，總的容量基本不變，穩(wěn)定了振蕩頻率，實現(xiàn)溫度補償目的。

6、計時：電容器與電阻器配合使用，確定電路的時間常數(shù)。

輸入信號由低向高跳變時，經(jīng)過緩沖1后輸入RC電路。電容充電的特性使B點的信號并不會跟隨輸入信號立即跳變，而是有一個逐漸變大的過程。當變大到一定程度時，緩沖2翻轉(zhuǎn)，在輸出端得到了一個延遲的由低向高的跳變。

時間常數(shù)：以常見的 RC 串聯(lián)構(gòu)成積分電路為例，當輸入信號電壓加在輸入端時，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VI，由電容C輸出信號V0，當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

7、調(diào)諧：對與頻率相關(guān)的電路進行系統(tǒng)調(diào)諧，比如手機、收音機、電視機。

變?nèi)荻O管的調(diào)諧電路

因為lc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*大與*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*小時的電容與反偏電壓*大時的電容之比。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。

8、整流：在預(yù)定的時間開或者關(guān)半閉導(dǎo)體開關(guān)元件。

9、儲能：儲存電能，用于必須要的時候釋放。

例如相機閃光燈，加熱設(shè)備等等．（如今某些電容的儲能水平己經(jīng)接近鋰電池的水準，一個電容儲存的電能可以供一個手機使用一天。

儲能作用：一般地，電解電容都會有儲能的作用。對于專門的儲能作用的電容，電容儲能的機理為雙電層電容以及法拉第電容，其主要形式為超級電容儲能，其中超級電容器是利用雙電層原理的電容器，當外加電壓加到超級電容器的兩個極板上時，與普通電容器一樣，極板的正電極存儲正電荷，負極板存儲負電荷，在超級電容器的兩極板上電荷產(chǎn)生的電場作用下，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，這種正電荷與負電荷在兩個不同相之間的接觸面上，以正負電荷之間極短間隙排列在相反的位置上，這個電荷分布層叫做雙電層，因此電容量非常大。

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